Phương pháp giải một số dạng bài tập về tính chất hóa học cơ bản của kim loại

1. Tác dụng với phi kim

a) Tác dụng với oxi: Hầu hết kim loại (trừ Au, Pt, Ag,...) tác dụng với oxi ở nhiệt độ thường hoặc nhiệt độ cao, tạo thành oxit.

VD: 2Cu + O₂ → 2CuO

b) Tác dụng với phi kim khác (Cl,S,...): Nhiều kim loại tác dụng với nhiều phi kim, tạo thành muối.

VD: Hg  + S → HgS

2. Tác dụng với dung dịch axit

Nhiều kim loại tác dụng với dung dịch axit (HCl,...) tạo thành muối và H₂.

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂

Mg + H₂SO₄ → MgSO₄ + H₂

3. Tác dụng với dung dịch muối

Kim loại hoạt động mạnh hơn (trừ Na, K, Ba,...) tác dụng với muối của kim loại yếu hơn, tạo thành muối và kim loại mới.

 Mg + CuSO₄ → MgSO₄ + Cu

Lý thuyết về tính chất hóa học của kim loại

* Một số ví dụ điển hình

Ví dụ 1: Có các phản ứng sau:

a. HCl + (A) → MgCl₂  +  H₂  

b. AgNO₃ + (B) →  Cu(NO₃)₂  +  Ag 

c. S + (C) →  K₂S   

d.  (D)  +  Cl₂   →  ZnCl₂

(A), (B), (C), (D) lần lượt là:

A. KCl, MgO, CuO,ZnO    

B. Zn, Mg, K,Cu

C. Mg, Cu, K,Zn   

D. MgO, CuO, KCl,ZnO

Hướng dẫn giải chi tiết:

HCl + (A) → MgCl₂  +  H₂ => A là Mg

AgNO₃ + (B) →  Cu(NO₃)₂  +  Ag  => B là Cu

S + (C) →  K₂S  => C là K

(D)  +  Cl₂   →  ZnCl₂ => D là Zn

Đáp án C

Ví dụ 2: Chọn câu đúng nhất khi nói đến tính chất hóa học của kim loại

A. Dãy gồm các kim loại Mg, Al, Zn, Cu khi tác dụng với oxi (ở điều kiện thường) sẽ tạo thành các oxit bazơ tương ứng với nó.

B. Kim loại hoạt động hóa học mạnh hơn (trừ Na, K, Mg, Ca) có thể đẩy kim loại hoạt động yếu hơn ra khỏi dung dịch muối, tạo thành muối mới và kim loại mới.

C. Hầu hết tất cả các kim loại có thể phản ứng với dung dịch axit HCl hoặc H₂SO₄ loãng để giải phóng khí hiđro và sinh ra muối.

D. Ở nhiệt độ cao, các kim loại như Cu, Mg, Fe…phản ứng với lưu huỳnh tạo thành sản phẩm là muối sunfua tương ứng là CuS, MgS, FeS.

Hướng dẫn giải chi tiết

A. sai vì kim loại Mg, Al, Zn, Cu khi tác dụng với oxi (ở điều kiện thích hợp) sẽ tạo thành các oxit bazơ tương ứng với nó.

B. Sai vì từ kim loại Mg trở về sau trong dãy điện hóa thì kim loại mạnh hơn đẩy kim loại yếu hơn ra khỏi muối

C. Sai vì phải là các kim loại đứng trước H trong dãy điện hóa mới phản ứng được với dd HCl và H₂SO₄ loãng sinh ra khí hiđro và muối.

Đáp án D

Ví dụ 3: Cho hỗn hợp bột gồm: Al, Fe, Mg và Cu vào dung dịch HCl dư, sau phản ứng thu được chất rắn T không tan. Vậy T là:

A. Al

B. Fe

C. Mg

D. Cu

Hướng dẫn giải chi tiết

Cu là kim loại đứng sau H trong dãy điện hóa nên không tan trong dd HCl => chất rắn T là Cu

Đáp án D

Bài toán kim loại tác dụng với phi kim

* Một số ví dụ điển hình

Ví dụ 1: Đốt cháy hoàn toàn 1,35g nhôm trong oxi. .Khối lượng nhôm oxit tạo thành và khối lượng oxi đã tham gia phản ứng là:

Hướng dẫn giải chi tiết:

n_Al = m_Al : M_Al = 1,35 : 27 = 0,05 mol

PTHH:             4Al + 3O₂ →   2Al₂O₃

Tỉ lệ:                4          3          2

Pứ:                   0,05     ?          ?mol

Theo pthh ta có n_O2 = ¾ . n_Al = 3/4 . 0,05 = 0,0375 mol

=> m_O2 = n_O2 . M_O2 = 0,0375 . 32 = 1,2g

n_Al2O3 = ½ n_Al = 0,025 mol

=> m_Al2O3 = n_Al2O3 . M_Al2O3 = 0,025 . (27 . 2 + 48) = 2,55g 

Ví dụ 2: Đốt nhôm trong bình khí Clo . Sau phản ứng thấy khối lượng chất rắn trong bình tăng 7,1g . Khối lượng nhôm đã tham gia phản ứng là :

Hướng dẫn giải chi tiết:

2Al + 3Cl₂ → 2AlCl₃

Dễ thấy m _{chất rắn tăng} = m_Cl2 = 7,1g

=> n_Cl2 = 0,1 mol

n_Al = 2/3 n_Cl2 = 1/15 mol

=> m_Al = n_Al . M_Al = 1/15 . 27 = 1,8g

Bài toán kim loại tác dụng với axit

* Một số ví dụ điển hình:

Ví dụ 1: Cho 6,5 gam Zn vào dung dịch HCl dư. Hỏi thể tích khí thu được từ phản ứng ở đktc là bao nhiêu? (cho Zn = 65)

Hướng dẫn giải chi tiết:

\({n_{Zn}} = \dfrac{{6,5}}{{65}} = 0,1\,(mol)\) 

PTPƯ: Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂↑

            0,1              →              0,1 (mol)

V_H2(đktc) = 0,1 × 22,4 = 2,24 (lít)

Ví dụ 2: Cho 1,08 gam kim loại R vào dung dịch H₂SO₄ loãng dư. Lọc dung dịch, đem cô cạn thu được 6,84 gam một muối khan duy nhất. Kim loại R là:

Hướng dẫn giải chi tiết:

Gọi kim loại R có hóa trị n (n = 1, 2, 3, 4)

2R + nH₂SO₄ → R₂(SO₄)_n + nH₂

Ta có: \({n_R} = \frac{{1,08}}{R}\,\,mol;\,\,{n_{{R_2}{{(S{O_4})}_n}}} = \frac{{6,84}}{{2{\text{R}} + 96n}}\,\,mol\)

Theo phản ứng: \({n_R} = 2.\,\,{n_{{R_2}{{(S{O_4})}_n}}} = > \frac{{1,08}}{R} = 2.\frac{{6,84}}{{2{\text{R}} + 96n}}\,\)
=> R = 9n

R là kim loại nên n có thể nhận các giá trị là : 1, 2, ,3

=> n = 3 và R = 27 sẽ thỏa mãn

R là Al

Kim loại tác dụng với dung dịch muối

* Một số ví dụ điển hình

Ví dụ 1: Nhúng một thanh sắt vào dung dịch CuSO₄, sau một thời gian thấy khối lượng chất rắn tăng 1,6 gam. Số mol CuSO₄ đã tham gia phản ứng là:

Hướng dẫn giải chi tiết:

Gọi số mol của CuSO₄ phản ứng là x (mol)

PTPƯ: Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu↓

             x  ← x                              → x   (mol)

Khối lượng tăng: m_tăng = m_Cu - m_Fe

=> 1,6 = 64x – 56x

=> 1,6 = 8x

=> x = 0,2 (mol)

Ví dụ 2:  Nhúng 1 thanh Al nặng 50 gam vào 400ml dung dịch CuSO₄ 0,5M. Sau một thời gian, lấy thanh Al ra cân nặng 51,38 gam. Khối lượng Cu đã giải phóng là:

Hướng dẫn giải chi tiết:

       2Al     +     3CuSO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 3Cu

PT: 2 mol                                                 3 mol        

 → m _{thanh Al tăng} = 3.64 - 2.27 = 138 gam

ĐB: 0,02 mol                                           0,03 mol    

=>  m _{thanh Al tăng} = 1,38 gam

→ m_Cu = 0,03.64 = 1,92g