Giải bài tập SGK Hóa 12 Bài 22: Luyện tập tính chất của kim loại

Có 4 ion là Ca²⁺, Al³⁺, Fe²⁺, Fe³⁺. Ion có số electron ở lớp ngoài cùng nhiều nhất là:

A. Fe³⁺.

B. Fe²⁺.

C. Al³⁺.

D. Ca²⁺.

Phương pháp giải

• Cách 1: Để chọn phương án đúng cho câu hỏi trên cần ghi nhớ phân tử khối của các kim loại.

Kim loại nào có phân tử khối lớn hơn => số electron ở lớp ngoài cùng nhiều hơn.

=> kim loại Fe có nhiều e nhất.

- So sánh xem Fe³⁺ và Fe²⁺ ion nào có nhiều electron hơn.

• Cách 2: Viết cấu hình của các ion trên rồi so sánh số electron ở lớp ngoài cùng.

Hướng dẫn giải

• Cách 1: 

Fe (Z = 26) → Fe ³⁺  + 3e

[Ar]3d⁶4s²        [Ar]3d³4s²

Fe ( Z = 26)  → Fe ²⁺  + 2e

[Ar]3d⁶4s²         [Ar]3d⁴4s²

=> Fe²⁺ có nhiều electron lớp ngoài cùng nhất

• Cách 2:

Cấu hình electron của các ion Ca²⁺, Al³⁺, Fe²⁺, Fe³⁺ như sau:

Ca²⁺ : 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶

Al³⁺: 1s²2s²2p⁶

Fe²⁺ : 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d⁴

Fe³⁺: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d³

Như vậy Fe²⁺ có nhiều electron lớp ngoài cùng nhất → Đáp án B.

Kim loại có tính chất vật lí chung là dẫn điện, dẫn nhiệt, dẻo và có ánh kim. Nguyên nhân của những tính chất vật lí chung của kim loại là do trong tinh thể kim loại có:

A. Nhiều electron độc thân.

B. Các ion dương chuyển động tự do.

C. Các electron chuyển động tự do.

D. Nhiều ion dương kim loại.

Phương pháp giải

Để chọn phương án đúng cầm nắm rõ lý thuyết về kim loại để giải thích nguyên nhân về tính chất vật lí của kim loại.

Hướng dẫn giải

Kim loại có tính chất vật lý chung là dẫn điện, dẫn nhiệt, dẻo và có ánh kim do trong tinh thể kim loại có các electron chuyển động tự do.

→ Đáp án đúng là C.

Kim loại khác nhau có độ dẫn điện, dẫn nhiệt khác nhau. Sự khác nhau đó được quyết định bởi:

A. Khối lượng riêng khác nhau.

B. Kiểu mạng tinh thể khác nhau.

C. Mật độ electron tự do khác nhau.

D. Mật độ ion dương khác nhau.

Phương pháp giải

Để chọn phương án đúng về nguyên nhân dẫn điện và dẫn nhiệt khác nhau của kim loại cần nắm rõ lý thuyết về kim loại.

Hướng dẫn giải

Tính dẫn điện, dẫn nhiệt của kim loại gây nên bởi sự có mặt của các electron tự do trong mạng tinh thể

→ Kim loại có độ dẫn nhiệt, dẫn điện khác nhau quyết định bởi mật độ electron tự do khác nhau 

Vậy đáp án cần chọn là C.

Ngâm một lá kim loại Ni trong những dung dịch muối sau: MgSO₄, NaCl, CuSO₄, AlCl₃, ZnCl₂, Pb(NO₃)₂, AgNO₃. Hãy cho biết muối nào có phản ứng với Ni. Giải thích và viết phương trình hoá học.

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên ta cần ghi nhớ:

- Dãy hoạt động hóa học của kim loại:

K, Na, Ba, Ca, Mg, Al, Zn, Fe, Ni, Sn,Pb, H, Cu, Hg, Ag, Pt, Au

- Muối của kim loại nào đứng sau Ni trong dãy điện hóa thì có phản ứng với Ni

Hướng dẫn giải

Vì tính khử của Ni lớn hơn Cu, Pb, Ag nên đẩy được chúng ra khỏi muối.

Các phương trình hóa học như sau:

\(\begin{array}{*{20}{l}}
{Ni + CuS{O_4} \to NiS{O_4} + Cu}\\
{Ni + Pb{{(N{O_3})}_2} \to Ni{{(N{O_3})}_2} + Pb}\\
{Ni + 2AgN{O_3} \to Ni{{(N{O_3})}_2} + 2Ag}
\end{array}\)

Ni có thể phản ứng với các dung dịch muối: CuSO₄, Pb(NO₃)₂, AgNO₃

Để làm sạch một mẫu thuỷ ngân có lẫn tạp chất là kẽm, thiếc, chì người ta khuấy mẫu thuỷ ngân này trong dung dịch HgSO₄ dư.

a) Hãy giải thích phương pháp làm sạch và viết các phương trình hoá học.

b) Nếu bạc có lẫn tạp chất là các kim loại nói trên, bằng phương pháp nào có thể loại được tạp chất? Viết phương trình hoá học.

Phương pháp giải

a) Để làm sạch mẫu thủy ngân ta có thể sử dụng phương pháp dùng kim loại mạnh đẩy kim loại yếu ra khỏi dung dịch muối.
b) Để loại tạp chất ta có thể dùng muối tan của ion Ag⁺ để loại bỏ các tạp chất trên.

Hướng dẫn giải

Câu a

Khi khuấy mẫu thuỷ ngân có lẫn tạp chất là kẽm, thiếc, chì trong dung dịch HgSO₄ xảy ra các phản ứng:

Zn + HgSO₄ → ZnSO₄ + Hg

Sn + HgSO₄ → SnSO₄ + Hg

Pb + HgSO₄ → PbSO₄ + Hg

→ sẽ loại bỏ được tạp chất Zn, Sn, Pb. Lọc dung dịch thu được thủy ngân tinh khiết.

Câu b

Nếu Ag có lẫn các tạp chất là kẽm, thiếc, chì có thể ngâm mẫu Ag này trong dung dịch AgNO₃ dư để loại bỏ tạp chất.

PTHH:

Zn + 2AgNO₃ → Zn(NO₃)₂ + 2Ag↓

Sn + 2AgNO₃ → Sn(NO₃)₂ + 2Ag↓

Pb + 2AgNO₃ → Pb(NO₃)₂ + 2Ag↓

Khi đó các kim loại bị hòa tan hết trong dung dịch AgNO₃ lọc lấy kết tủa thu được Ag tinh khiết

Hoà tan hoàn toàn 20 gam hỗn hợp Fe và Mg trong dung dịch HCl thu được 1 gam khí H₂. Khi cô cạn dung dịch thu được bao nhiêu gam muối khan?

A. 54,5 gam

B. 55,5 gam

C. 56,5 gam

D. 57,5 gam

Phương pháp giải

Đẻ tính khối lượng muối khan, ta thực hiện các bước sau:

- Cách 1:

• Bước 1: Viết phương trình hóa học:

Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂↑

x                 →                  x    (mol)

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂↑

y                →                y     (mol)

Gọi số mol của Mg và Fe lần lượt là x và y mol

• Bước 2: Lập hệ 2 ẩn 2 phương trình

∑m_KL= 24x + 56y = 20

∑n_H2= x + y = 0,5 => x = ? y = ?

• Bước 3: => m_muối = m_MgCl2 + m_FeCl2

               = 95x + 127y

=> Đáp án 

- Cách 2: 

• Bước 1: n_H+ = 2n_H2 => n_Cl- = n_H+ = ?
• Bước 2: m_muối = m _{kim loại} + m_Cl­-

b) Để loại tạp chất ta có thể dùng muối tan của ion Ag⁺ để loại bỏ các tạp chất trên.

Hướng dẫn giải

• Cách 1:

Đặt x là số mol Fe; y là số mol của Mg

Phương trình phản ứng:

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂

x →                x           x

Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂

y →                 y            y

Ta có hệ phương trình sau:

\(\begin{array}{l}
\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}
{56{\rm{x}} + 24y = 20}\\
{x + y = {n_{{H_2}}} = \frac{1}{2}}
\end{array}} \right.\\
 \Rightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}
{x = 0,25}\\
{y = 0,25}
\end{array}} \right.
\end{array}\)

m_muối = \({m_{FeC{l_2}}} + {m_{MgC{l_2}}}\) = 0,25.(127+95) = 55,5 (gam)

• Cách 2:

Ta có:

\(n_{H_{2}} = \frac{1}{2} = 0,5 \ (mol)\Rightarrow n_{H^+} = 1 \ mol\)

m_muối = m_{kim loại} + m_{gốc axit} = 20 + 35,5 = 55,5 (gam)

Hoà tan hoàn toàn 0,5 gam hỗn hợp gồm Fe và một kim loại hoá trị II trong dung dịch HCl thu được 1,12 lít H₂ ở dktc. Kim loại M là:

A. Mg.  

B. Ca.

C. Zn.

D. Be.

Phương pháp giải

Để xác định kim loại M ta thực hiên các bước sau:

• Bước 1: Gọi 2 kim loại hóa trị II là X
• Bước 2:  X + 2HCl →  XCl₂  +  H₂↑

                          y                 →               y   (mol)

• Bước 3: Tìm phân tử khối trung bình.

• Bước 4: Biện luận tìm M.

Hướng dẫn giải

Phương trình phản ứng:

X + 2HCl →  XCl₂ + H₂

0,05                           0,05 mol 

Ta có:

Phân tử khối trung bình = \(\frac{0,5}{0,05}=10\)

Như vậy M< 10 < 56.

Theo bảng tuần hoàn có:

Kim loại M là Be

⇒ Đáp án đúng là D.

Cho 16,2 gam kim loại M có hoá trị n tác dụng với 0,15 mol O₂. Chất rắn thu được sau phản ứng đem hoà tan vào dung dịch HCl dư thấy thoát ra 13,44 lít H₂ ở đktc. Kim loại M là:

A. Fe.

B. Al.

C. Ca

D. Mg.

Phương pháp giải

Bước 1: Viết PTHH xảy ra:

4M   +   nO₂ → 2M₂O_n 

0,6/n ← 0,15 (mol)

M₂O_n + 2nHCl → 2MCl_n + nH₂O

M + nHCl → MCl_n + n/2H2   

1,2/n                      ← 0,6                  

Ta có: n_M = 0,6/n +1,2/n =1,8/n (mol)

=> M = 16,2 : 1,8/n = 9n

Biện luận các giá trị n = 1,2,3 để tìm ra M thoả mãn

Hướng dẫn giải

Ta có phương trình hóa học của phản ứng như sau:

4M     + nO₂ → 2M₂O_n

0,6/n   0,15 (mol)

M₂O_n + 2nHCl → 2MCl_n + nH₂O

\(\begin{array}{*{20}{l}} {M + nHCl \to MC{l_n} + \frac{n}{2}{H_2}}\\ {\frac{{1,2}}{n}\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\,\,\,\frac{{13,44}}{{22,4}} = 0,6\;(mol)} \end{array}\)

Ta có:

\({{n_M} = \frac{{0,6}}{n} + \frac{{1,2}}{n} = \frac{{1,8}}{n}\;(mol)}\)

\(\Rightarrow M = 16,2: \frac{1,8}{n} = 9n\) 

Biện luận các giá trị n = 1,2,3 để tìm ra M thoả mãn

n = 1 → M = 9 (loại).

n = 2 → M = 18 (loại).

n = 3 → M = 27 (Al)

Kim loại cần tìm là Al.

→ Chọn B.

Có 5 kim loại là Mg, Ba, Al, Fe, Ag. Nếu chỉ dùng thêm dung dịch H₂SO₄ loãng thì có thể nhận biết được các kim loại:

A. Mg, Ba, Ag.

B. Mg, Ba, Al.

C. Mg, Ba, Al, Fe.

D. Mg, Ba, Al, Fe, Ag.

Phương pháp giải

Để nhận biết các kim loại khi chỉ dùng dung dịch H₂SO₄ loãng, ta thực hiện các bước:

• Bước 1: Viết PTHH xảy ra của các kim loại với dung dịch H₂SO₄ loãng.
• Bước 2: Dựa vào hiện tượng khác nhau của mỗi kim loại phản ứng với H₂SO₄ loãng như: khí thoát ra, kết tủa, màu sắc dung dịch muối => nhận biết được các kim loại.

Hướng dẫn giải

Cho dd H₂SO₄ loãng ta sẽ nhận ra được các kim loại

• Kim loại Ba: Vì có khí không màu thoát ra(H₂), đồng thời xuất hiện kết tủa trắng (BaSO₄ )

Ba + H₂SO₄ → BaSO­₄↓ + H₂↑

• Kim loại Fe vì có khí thoát ra, và dung dịch muối thu được có màu trắng xanh

Fe + H₂SO₄ → FeSO­₄ + H₂↑

• Kim loại Al, Mg vì cùng có khí không màu thoát ra

Mg + H₂SO₄ → MgSO­₄ + H₂↑

2Al + 3H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 3H₂↑

• Kim loại Ag: Vì không có hiện tượng gì xảy ra

• Lấy một lượng dư kim loại Ba (đã nhận biết được ở trên) cho vào một lượng thiếu dd H₂SO₄ loãng đến sẽ xảy ra phản ứng

Ba + H₂SO₄ → BaSO­₄↓ + H₂↑

Ba + 2H₂O → Ba(OH)₂ + H₂­↑

• Lọc bỏ kết tủa BaSO­₄↓ ta thu được dd Ba(OH)₂
• Cho 2 kim loại Mg và Al lần lượt vào dd Ba(OH)₂

+ Xuất hiện kết tủa trắng là Mg: MgSO₄ + Ba(OH)₂ → Mg(OH)₂ + BaSO₄  (trắng)

+ Có kết tủa keo trắng và tan trong bazơ dư là Al:

Al₂(SO₄)₃ + 3Ba(OH)₂ → 2Al(OH)₃ (trắng)+ 3BaSO₄ (trắng)

2Al(OH)₃ + Ba(OH)₂ → Ba(AlO₂)₂ + 4H₂O

Như vậy nếu chỉ dùng thêm dung dịch H2SO4 loãng thì có thể nhận biết được các kim loại: Mg, Ba, Al, Fe, Ag.

⇒ Đáp án đúng là D.

Cho bột Cu dư vào dung dịch hỗn hợp gồm Fe(NO₃)₃ và AgNO₃. Sau phản ứng kết thúc thu được chất rắn A và dung dịch B. Viết phương trình hoá học của các phản ứng xảy ra và cho biết A, B gồm những chất gì, biết rằng:

Tính oxi hoá: Ag⁺ > Fe³⁺ > Cu²⁺ > Fe²⁺.

Tính khử: Cu > Fe²⁺ > Ag.

Phương pháp giải

Để viết phương trình hóa học cần ghi nhớ tính chất hóa học của kim loại:

Kim loại có tính khử mạnh hơn sẽ đẩy kim loại có tính khử yếu hơn ra khỏi dung dịch muối (quy tắc α) 

=> Viết PTHH xảy ra.

Hướng dẫn giải

Ta có phương trình hóa học:

Cu + 2AgNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2Ag

Cu + 2Fe(NO₃)₃ → 2Fe(NO₃)₂ + Cu(NO₃)₂

Vậy:

• Chất rắn A gồm Ag và Cu dư
• Dung dịch B chứa các muối Fe(NO₃)₂ và Cu(NO₃)₂