Kim loại tác dụng với dung dịch muối (phần 1)

Xét: n_{e Al cho tối đa} = 0,2.3 = 0,6 mol

n_{e Fe3+ nhận tạo Fe2+} = 0,2.1 = 0,2 mol

n_{e Cu2+ nhận tạo Cu} = 0,1.2 = 0,2 mol

n_{e Fe2+ nhận tạo Fe} = 0,2.2 = 0,4 mol

Ta thấy :

n_{e Fe3+ nhận tạo Fe2+} + n_{e Cu2+ nhận tạo Cu}< n_{e Al cho tối đa}< n_{e Fe3+ nhận tạo Fe2+} + n_{e Cu2+ nhận tạo Cu} +n_{e Fe2+ nhận tạo Fe}

được biểu diễn theo sơ đồ sau:

=> Cu(NO₃)₂ phản ứng hết;  Fe(NO₃)₃ phản ứng tạo thành Fe và Fe(NO₃)₂

=> n_{e nhận tạo Fe} = 0, 6– 0,2 – 0,2 = 0,2 mol  => n_Fe = 0,2 / 2 = 0,1mol

=> m = 0,1.64 + 0,1.56 = 12gam

n_Fe = 0,05 mol;  n_AgNO3 = 0,15 mol;  n_Cu(NO3)2 = 0,02 mol

Ta thấy : n_{e Fe cho tối đa} = 0,05.3 = 0,15 mol = n_{e Ag+ nhận tối đa}

=>Fe phản ứng hết với Ag, tạo thành Fe³⁺ và Ag

=> n_Ag  = n_AgNO3 = 0,15 mol => m = 0,15.108 = 16,2  gam

n_Fe = 0,15 mol;  n_AgNO3 = 0,2mol;  n_Cu(NO3)2 = 0,1 mol

Nhận xét: 2n_Fe> n_Ag => không xảy ra phản ứng Ag⁺ + Fe²⁺ → Ag + Fe³⁺  => Fe tạo muối Fe²⁺

n_{e Fe cho tối đa} = 0,15.2 = 0,3 mol

n_{e Ag+ nhận tối đa} = 0,2 mol

n_{e Cu2+ nhận tối đa} = 0,1.2 = 0,2 mol

Ta thấy : 0,2 < n_{e Fe cho tối đa}< 0,2 + 0,2

=> Ag⁺ phản ứng hết, Cu²⁺ phản ứng 1 phần

=> n_{e Cu2+ nhận tạo Cu} = 0,3 – 0,2 = 0,1 mol  => n_Cu = 0,05 mol

=> m = m_Ag + m_Cu = 0,2.108 + 0,05.64 = 24,8gam

n_FeSO4 = 0,02 mol;  n_­CuSO4 = 0,04 mol  → n_Fe2+ = 0,02 mol; n_Cu2+ = 0,04 mol

Mốc 1: phản ứng vừa đủ với Cu²⁺ => m₁ = 0,04.64 = 2,56 gam > 1,92 gam

=> Al phản ứng hết với Cu²⁺(Cu²⁺ còn dư và Fe²⁺ chưa phản ứng với Al)

=> n_Al =2/3 n_Cu = 1,92 / 64 . 2/3 = 0,02 mol  => m = 0,54 gam

n_Fe(NO3)2  = 0,02 mol;  n_Cu(NO3)2 = 0,04 mol

Mốc 1: phản ứng vừa đủ với Cu²⁺  => m₁ = 0,04.64 = 2,56 gam < 3,12 gam

Mốc 2: Phản ứng với Cu²⁺và Al³⁺=> m_­2 = 0,04.64 + 0,02.56 = 3,68 > 3,12

=>Cu²⁺phản ứng hết, Al³⁺phản ứng 1 phần; chất rắn sau phản ứng gồm Cu (0,04 mol) và Fe

m_{Fe sinh ra} = 3,12 – 0,04.64 = 0,56 gam => n_Fe = 0,01 mol

Bảo toàn e: 3n_Al = 2n_Cu + 2n_Fe => n_Al = (2.0,04 +0,01.2) / 3 = 1/30 mol

=> m = 0,9 gam

n_Fe(NO3)2  = 0,02 mol;  n_Cu(NO3)2 = 0,04 mol=> n_Fe2+ = 0,02 mol;  n_Cu2+  = 0,04 mol

Mốc 1: phản ứng vừa đủ với Cu²⁺  => m₁ = 0,04.64 = 2,56 gam < 3,95 gam

Mốc 2: Phản ứng với Cu²⁺ và Al³⁺  => m_­2 = 0,04.64 + 0,02.56 = 3,68 < 3,95 gam

=> cả Cu²⁺ và Fe²⁺ phản ứng hết, Al dư => chất rắn sau phản ứng gồm Cu(0,04 mol), Fe (0,02 mol) và Al

+) m_{Al dư} = m_{chất rắn} – m_Fe - m_Cu

Bảo toàn e: 3n_{Al phản ứng}  = 2n_Fe + 2n_Cu

=> n_{Alphản ứng} = (2.0,02 + 0,04.2) / 3 = 0,04 mol

=> a = m_{Al dư} + m_{Al phản ứng} = 0,04.27 + 0,27 = 1,35

n_Ag+ = 0,15 mol;  n_Cu2+ = 0,2 mol

Nếu Ag⁺ phản ứng hết :

Fe  +    2Ag⁺ → Fe²⁺ + 2Ag

0,075← 0,15          →  0,75     => m_tăng = 0,15.108 – 0,075.56 = 12 > 9,6

=> Ag⁺ chưa phản ứng hết;  Cu²⁺ chưa phản ứng

Gọi n_{Ag+ phản ứng} = x mol

m_tăng = 108x – 0,5x.56 = 9,6  => x = 0,12 mol

=> khối lượng sắt phản ứng là m_Fe = 56.0,06 = 3,36 gam

n_Ag+ = 0,1 mol;  n_Cu2+ = 0,2 mol

Nếu Ag⁺ phản ứng hết :

Fe  +  2Ag⁺ → Fe²⁺ + 2Ag

0,05 ← 0,1         →      0,1     => m_tăng = 0,15.108 – 0,075.56 = 12 < 12,8=> Ag⁺ phản ứng hết;  Cu²⁺ phản ứng 1 phần

Fe + Cu²⁺ → Fe²⁺ + Cu

=> m_tăng = 64x – 56x = 8x

+) tổng khối lượng tăng ở 2 phản ứng là: m_tăng = 12 + 8x = 12,8  => x = 0,1 mol

=> m_{kim loại bám vào} = m_Ag+ m_Cu = 22,6 gam

n_Cu(NO3)2 = 0,015 mol => n_Cu2+ = 0,015 mol và n_NO3- = 0,03 mol

n_KHSO4 = 0,16 mol => n_H+ = 0,16 mol

Khi cho lượng Fe tối đa phản ứng với dung dịch X thì tạo muối Fe²⁺ (HS hiểu là lượng Fe³⁺ được sinh ra hòa tan thêm được Fe tạo thành Fe²⁺)

3Fe    +       8H⁺  +     2NO₃^- → 3Fe²⁺ + 2NO + 4H₂O (0,16/8 > 0,03/2 => NO₃^- phản ứng hết)

0,045 ←  0,12_{dư 0,04} ← 0,03

Fe       +   Cu²⁺ → Fe²⁺ + Cu

0,015 ← 0,015

Fe     +  2H⁺ → Fe²⁺ + H₂

0,02 ← 0,04

=> n_Fe = 0,045 + 0,015 + 0,02 = 0,08 mol => m_Fe = 0,08.56 = 4,48 gam

\({n_{Mg}} = \dfrac{{2,88}}{{24}} = 0,12\,\,mol\)

\({n_{FeS{O_4}}} = 0,1.1 = 0,1\,\,mol\)

PTHH: Mg + FeSO₄ → MgSO₄ + Fe

pư:       0,1  ← 0,1                   → 0,1 (mol)

\( \to \) Mg dư: 0,12 - 0,1 = 0,02 mol

\( \to \) m_rắn = m_Fe + m_{Mg dư} = 0,1.56 + 0,02.24 = 6,08 (g)

n_Fe = 16,8 : 56 = 0,3 (mol) ; n_CuSO4 = 0,2.0,75 = 0,15 (mol)

PTHH: Fe + CuSO₄ → FeSO₄ +  Cu↓

             x                  →                   x (mol) => khối lượng tăng là 64x-56x = 8x (g)

Theo bài ta có: ∆m tắng = m_Kl sau – m_Fe = 17,6 – 16,8 = 0,8 (g)

=> 8x = 0,8

=> x = 0,1 (mol)

=> Khối lượng Cu bám trên thanh sắt là: m_Cu = 0,1.64 = 6,4 (g)

n_Fe = 0,16 mol n_AgNO3 = 0,3 mol

PTHH :                   2AgNO₃ + Fe → Fe(NO₃)₂ + 2Ag

         Trước PƯ          0,3          0,16

         Sau PƯ                 0          0,01                        0,3

→ m_rắn  = m_Fe + m_Ag = (9 – 0,15.56) + 0,3.108 = 33,0 gam     

PTHH : Fe + 2Fe(NO₃)₃ → 3Fe(NO₃)₂

             Fe + Cu(NO₃)₂ → Fe(NO₃)₂ + Cu

Vì khối lượng rắn không đổi sau phản ứng nên xảy ra cả 2 phản ứng

Đặt n_{Cu tạo thành}  = x mol

 Ta có m_{rắn Z}  = m – m_{Fe phản ứng} + m_Cu = m – 56.(0,05 + x) + 64x = m

→ x = 0,35 mol → phản ứng dư Cu(NO₃)₂

→ Fe phản ứng hết

→ m =  56.(0,35 + 0,05) = 22,4 g

n_Fe = 12: 56 ≈ 0,21 (mol)

n_CuSO4 = n_Fe2(SO4)3 = 0,1.1 = 0,1 (mol)

Khi cho Fe vào hh 2 muối xảy ra phản ứng theo thứ tự là:

Fe + Fe³⁺ → Fe²⁺

Fe + Cu²⁺ → Cu↓ + Fe²⁺

Dung dịch sau phản ứng chứa Fe²⁺ và SO₄^2-

Mà ∑ n_SO42- = 0,1 + 0,1.3 = 0,4 (mol) → n_Fe2+ = n_SO42- = 0,4 (mol)

BTKL kim loại ta có: 12 + 0,1.64 + 0,1.2.56 = 0,4.56 + m

→ m = 7,2 (g)

Khối lượng chất rắn tăng lên => khối lượng kim loại tạo ra lớn hơn Zn => loại A và D vì M_{kim loại} < M_Zn

Loại C vì Zn không đẩy được Ba²⁺

n_AgNO3 = 0,1.0,2 = 0,02 mol

Zn  +  2AgNO₃  →  Zn(NO₃)₂  +  2Ag

0,01 ← 0,02               →                0,02

=> Độ tăng khối lượng =  ${{\text{m}}_{\text{B}\downarrow }}$- ${{\text{m}}_{\text{A tan}}}$= 0,02.108 – 0,01.65 = 1,51 gam

Fe + Cu²⁺ → Cu + Fe²⁺

1                      1          => m tăng = 8

a                      a          => m tăng = 0,8

=> a = 0,1 => m_Fe = 5,6 gam

 Zn  +  Fe²⁺  → Zn²⁺ + Fe

 1            1                         1       => m_giảm = 9 gam

0,2x ← 0,2x       →       0,2x      => m_giảm = 1,8 gam

=> 0,2x.9 = 1,8  => x = 1

n_Fe = 0,04 mol;  n_CuSO4 = 0,01 mol

Fe  +  CuSO₄ → FeSO₄ + Cu

0,01 ← 0,01         →        0,01

=> độ tăng khối lượng = m_Cu – m_Fe = 0,01.(64 – 56) = 0,08 gam

=> m_{chất rắn Y} = 2,24 + m_tăng = 2,24 + 0,08 = 2,32 gam

n_CuCl2 = 0,02 mol

2M   +   nCuCl₂  →   2MCl_n  +  nCu

1      →     n             →                0,5n  => khối lượng tăng: 0,5n.64 – M (gam)

$\frac{0,04}{n}$ ← 0,02          →                0,02  => khối lượng tăng: 0,92 gam

=> $\frac{0,04}{n}.(32n-M)=0,92$=> M = 9n => M là Al