Bài tập về dãy điện hóa của kim loại và cách giải

Với Bài tập về dãy điện hóa của kim loại và cách giải sẽ giúp học sinh nắm vững lý thuyết, biết cách làm bài tập
từ đó có kế hoạch ôn tập hiệu quả để đạt kết quả cao trong các bài thi môn Hóa 12.

Bài tập về dãy điện hóa của kim loại và cách giải

A. Lý thuyết ngắn gọn

1. Cặp oxi hóa – khử của kim loại :  

Mⁿ⁺ + ne → M

OXH           K 

Dạng oxi hóa và dạng khử của cùng một nguyên tố kim loại tạo nên cặp oxi hóa – khử của kim loại (Mⁿ⁺ / M). Thí dụ ta có các cặp oxi hóa – khử :  Ag⁺ / Ag  ;  Cu²⁺ / Cu  ;   Fe²⁺ / Fe … 

2. Dãy điện hóa của kim loại : 

3. So sánh tính chất của các cặp oxi hóa – khử :

** Thí dụ 1 : cho đinh sắt vào dung dịch CuSO₄  :  Fe   +  Cu²⁺  →  Fe²⁺  +    Cu  

                   Ngược lại, cho Cu vào dung dịch FeSO₄ : không phản ứng . 

→ kết luận :  Fe có tính khử mạnh hơn Cu  ;  Cu²⁺  có tính oxi hóa mạnh hơn Fe²⁺ .

** Thí dụ 2 :   cho Cu vào dung dịch AgNO₃   :  Cu   +  2Ag⁺  →  Cu²⁺  +   2Ag  

                  Ngược lại : cho Ag vào dung dịch Cu(NO₃)₂  : không phản ứng.  

→ kết luận : tính khử  Cu > Ag   ;  tính oxi hóa Ag⁺  >   Cu²⁺

⇰ Từ 2 thí dụ trên :  tính khử   Fe > Cu > Ag    ;   tính oxi hóa   Fe²⁺  <  Cu²⁺  <   Ag⁺

4. Ý nghĩa dãy điện hóa của kim loại : 

– Tính oxi hóa của ion Mⁿ⁺ càng mạnh thì tính khử của kim loại M càng yếu và ngược lại (tính oxi hóa của ion Mⁿ⁺ càng yếu thì tính khử của kim loại M càng mạnh).

– Dự đoán chiều của phản ứng giữa 2 cặp oxi hóa khử xảy ra theo chiều: chất oxi hóa mạnh hơn sẽ oxi hóa chất khử mạnh hơn sinh ra chất oxi hóa yếu hơn và chất khử yếu hơn (quy tắc α ).

Thí dụ: phản ứng giữa 2 cặp Ag+ /Ag và Cu²⁺ /Cu là:

                                             Cu     +          2Ag⁺    →       Cu²⁺     +       2Ag

                                   Khử mạnh          oxh mạnh        oxh yếu          khử yếu  

B. Các dạng bài

Dạng 1: Kim loại tác dụng với nước

1.Phương pháp giải

-Lưu ý:

a. Kim loại mạnh : nhóm IA và IIA (trừ Be không khử được nước, Mg khử chậm). Các kim loại còn lại khử mạnh nước ở nhiệt độ thường, giải phóng khí H₂ .

2M + 2nH₂O → 2M(OH)_n + nH₂

Ví dụ :  2Na  +  2H₂O  →   2NaOH  +  H₂

            Ca   +  H₂O  →   Ca(OH)₂  +  H₂

b. Kim loại trung bình : Fe, Zn … khử được hơi nước ở nhiệt độ cao.  

Ví dụ :            3Fe  +  4H₂O Fe₃O₄  +  4H₂

c. Kim loại yếu : Cu, Ag, Au … không khử được nước dù ở nhiệt độ cao. 

– Để giải các bài tập có thể viết phương trình và tính theo phương trình. Hoặc áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố,bảo toàn electron, bảo toàn khối lượng.

2. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Cho 3,9 gam kali vào 101,8 gam nước thu được dung dịch KOH có nồng độ % là bao nhiêu?

A. 5,31%.

B. 5,20%.

C. 5,30%.

D. 5,50%

Lời giải chi tiết

Theo giả thiết:  

Phương trình hóa học:

2K + 2H₂O → 2KOH + H₂ 

Theo phương trình:  

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng: m_{dung dịch sau phản ứng} =  = 105,6 gam

Nồng độ phần trăm của dung dịch KOH là:  

Chọn C.

Ví dụ 2: Cho m gam Na tan hết vào 500 ml dung dịch Ba(OH)₂ 0,04M được 500 ml dung dịch có pH = 13. Giá trị của m là

A. 0,23 gam.

B. 0,46 gam.

C. 1,15 gam.

D. 0,276 gam.

Lời giải chi tiết

Gọi số mol của Na là x mol

→ n_NaOH = x mol

Dung dịch thu được có pH = 13

→ pOH = 14 – 13 = 1 → [OH^–] = 10^-1­ = 0,1M

→ x + 0,04 = 0,1.0,5 

→ x = 0,01

→ m_Na = 0,23 gam

Chọn A.

Dạng 2: Kim loại tác dụng với axit HCl, H₂SO₄ loãng

1. Phương pháp giải

Viết phương trình hóa học và tính theo phương trình hóa học.

Kim loại + HCl/H₂SO_{4 loãng} → muối + H₂

Chú ý: Chỉ các kim loại đứng trước H trong dãy điện hóa mới phản ứng được với HCl, H₂SO₄ loãng. 

Ngoài ra có thể áp dụng các định luật bảo toàn:

+ Bảo toàn nguyên tố H:  

→ hỗn hợp hai axit:  

+ Bảo toàn khối lượng: m_{kim loại} + m_axit = m_muối và m_muối = m_{kim loại} + m_{gốc axit}

+ Bảo toàn electron: ∑n_{e nhường} = ∑n_{e nhận}

2. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Cho m gam Fe tác dụng với dung dịch HCl dư thu được 1,12 lít khí H₂ (đktc). Giá trị của m là 

A. 5,60.

B. 1,12.

C. 2,80.

D. 1,40.

Lời giải chi tiết

Phương trình hóa học: Fe + 2HCL → FeCL₂ + H₂ 

Theo phương trình:  

→ m = m_Fe = 0,05.56 = 2,8 g 

Chọn C.

Ví dụ 2: Hòa tan hoàn toàn Fe vào dung dịch H₂SO₄ loãng vừa đủ thu được 4,48 lít H₂ (đktc). Cô cạn dung dịch trong điều kiện không có oxi thu được m gam muối khan. Giá trị của m là

A. 30,4.

B. 15,2.

C. 22,8.

D. 20,3.

Lời giải chi tiết

Phương trình hóa học: Fe + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂ 

Theo phương trình:  

→

Chọn A.

Dạng 3: Kim loại tác dụng với muối

1. Phương pháp giải

Viết phương trình hóa học theo thứ tự phản ứng (nếu nhiều kim loại, nhiều muối phản ứng) và tính theo phương trình hóa học.

+ Kim loại mạnh (Kim loại kiềm, Ca, Ba): Ban đầu kim loại tác dụng với nước

Kim loại + H₂O → kiềm + H₂

Sau đó kiềm tác dụng với dung dịch muối

Kiềm + muối → sản phẩm (điều kiện: có kết tủa, bay hơi hoặc chất điện ly yếu)

+ Các kim loại trung bình và yếu: Kim loại đứng trước đẩy kim loại đứng sau khỏi dung dịch muối.

Chú ý: Các trường hợp cần nhớ:

Muối Fe²⁺ tác dụng được với muối Ag⁺

Fe²⁺ + Ag⁺ → Fe³⁺ + Ag

Fe tác dụng với muối Fe³⁺ thì tạo ra muối Fe²⁺

Fe + 2Fe³⁺ → 3Fe²⁺

Ngoài ra có thể áp dụng phương pháp tăng giảm khối lượng, bảo toàn electron.  

2. Ví dụ minh họa

Ví dụ 3: Cho m gam hỗn hợp Na, K vào dung dịch chứa muối CuSO₄ thu được dung dịch vẫn còn màu xanh, 3,36 lít khí H₂ (đktc) và chất rắn B không tan. Lọc lấy chất rắn, đem nung trong không khí đến khối lượng không đổi thì được m gam rắn C. Giá trị của m là

A. 9,8.

B. 14,7.

C. 4,9.

D. 12,0.

Lời giải chi tiết

Phương trình hóa học: 

2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂ (1)

2K + 2H₂O → 2KOH + H₂ (2)

CuSO₄ + 2NaOH → Cu(OH)₂ + Na₂SO₄ (3)

CuSO₄ + 2KOH → Cu(OH)₂ + K₂SO₄ (4)

Theo (1) và (2) ta có:  

Theo (3) và (4) ta có:  

Theo (5) ta có:  

→ m_C = m_CuO = 0,15.80 = 12 gam

Chọn D.

Ví dụ 2: m gam Fe phản ứng vừa đủ với 200 ml dung dịch CuSO₄ 1M. Giá trị của m là

A. 5,6. 

B. 11,2. 

C. 16,8. 

D. 22,4.

Lời giải chi tiết

Phương trình hóa học:

Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu 

Theo phương trình:  

→ m = m_Fe = 0,2.56 = 11,2 gam

Chọn B.

C. Bài tập tự luyện

Câu 1: Cho 4,017 gam một kim loại kiềm X hòa tan vào nước dư được dung dịch Y. Trung hòa dung dịch Y cần vừa đủ 0,103 mol HCl. Kim loại X là

A. Na.         

B. Li. 

C. Rb.         

D. K. 

Câu 2: Hỗn hợp X gồm hai kim loại A, B nằm kế tiếp nhau trong cùng nhóm IA. Lấy 6,2 gam X hòa tan hoàn toàn vào nước thu được 2,24 lít hiđro (đktc). A, B là

A. Li, Na.    

B. Na, K.     

C. K, Rb.     

D. Rb, Cs.

Câu 3: Cho 3,6 gam hỗn hợp X gồm K và một kim loại kiềm M tác dụng vừa hết với nước, thu được 2,24 lít khí H₂ ở 0,5 atm và 0⁰C. Biết số mol kim loại M trong hỗn hợp lớn hơn 10% tổng số mol hai kim loại. M là kim loại

A. K. 

B. Na. 

C. Li. 

D. Rb.

Câu 4: Hòa tan hoàn toàn 8,5 gam hỗn hợp X gồm Na và K vào nước, thu được dung dịch Y và V lít khí H₂ (đktc). Trung hòa Y bằng H₂SO₄, sau đó cô cạn dung dịch, thu được 22,9 gam muối. Giá trị của V là 

A. 6,72

B. 4,48             

C. 3,36 

D. 2,24

Câu 5: Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp X gồm ba kim loại kiềm vào nước, thu được 4,48 lít khí H₂ (đktc). Nếu cũng cho lượng X như trên tác dụng với O₂ dư thì thu được ba oxit và thấy khối lượng chất rắn tăng m gam. Giá trị của m là

A. 3,2

B. 1,6

C. 4,8

D. 6,4.

Câu 6: Cho 1,5 gam hỗn hợp Na và kim loại kiềm A tác dụng với H₂O thu được 1,12 lít H₂ (đktc). A là

A. Li

B. Na

C. K

D. Rb

Câu 7: Cho 4,9 gam kim loại kiềm M vào một cốc nước. Sau một thời gian lượng khí thoát ra đã vượt quá 7,5 lít (đktc). Kim loại kiềm M là          

A. Li

B. Na

C. K

D. Rb

Câu 8: Cho 1,08 gam kim loại M (hóa trị II không đổi) tác dụng với dung dịch H₂SO₄ loãng vừa đủ, sau phản ứng thu được 5,4 gam muối sunfat trung hòa. Kim loại M là

A. Fe. 

B. Mg. 

C. Zn. 

D. Ca.

Câu 9: Cho 5 gam hỗn hợp X gồm Ag và Al vào dung dịch HCl dư. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 3,36 lít khí H₂ (đktc). Phần trăm khối lượng của Al trong X là

A. 54,0%. 

B. 49,6%. 

C. 27,0%. 

D. 48,6%.

Câu 10: Hòa tan hoàn toàn 2,17 gam hỗn hợp ba kim loại A, B, C trong dung dịch HCl dư thu được 2,24 lít khí H₂ (đktc) và m gam muối. Giá trị của m là

A. 9,27. 

B. 5,72. 

C. 6,85. 

D. 6,48.

Câu 11: Hòa tan hoàn toàn 15,4 gam hỗn hợp X gồm Zn và Mg bằng dung dịch HCl dư, thu được 6,72 lít khí H₂ (đktc). Thể tích O₂ (đktc) cần để phản ứng hoàn toàn với hỗn hợp X trên là 

A. 4,48 lít. 

B. 3,92 lít. 

C. 2,08 lít. 

D. 3,36 lít.

Câu 12: Hòa tan hoàn toàn 6,5 gam Zn bằng dung dịch H₂SO₄ loãng, thu được V lít khí H₂ (đktc). Giá trị của V là

A. 4,48. 

B. 2,24. 

C. 3,36. 

D. 1,12.

Câu 13: Cho hỗn hợp gồm 2,7 gam Al và 11,2 gam Fe tác dụng hoàn toàn với dung dịch HCl dư, sau phản ứng thu được V lít H₂ (Ở đktc). Giá trị của V là

A. 7,84. 

B. 8,96. 

C. 6,72. 

D. 10,08.

Câu 14: Cho 10,0 gam bột Fe và Cu phản ứng với dung dịch HCl loãng (dư), đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 3,36 lít khí H₂ (đktc). Khối lượng Cu trong 10,0 gam hỗn hợp là

A. 2,8 gam. 

B. 5,6 gam. 

C. 8,4 gam. 

D. 1,6 gam.

Câu 15: Ngâm một đinh sắt trong 100 ml dung dịch CuSO₄ aM. Sau khi phản ứng kết thúc, lấy đinh sắt ra khỏi dung dịch, rửa nhẹ, làm khô thấy khối lượng đinh sắt tăng thêm 1,6 gam. Giá trị của a là

A. 2,0. 

B. 0,2. 

C. 1,0. 

D. 0,1.

Câu 16: Cho 2,8 gam bột sắt vào 200 ml dung dịch gồm AgNO₃ 0,1M và Cu(NO₃)₂ 0,5M. Khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được m gam chất rắn X. Giá trị của m là

A. 4,48. 

B. 3,28. 

C. 4,72. 

D. 4,08.

Câu 17: Một hỗn hợp X gồm 6,5 gam Zn và 4,8 gam Mg cho vào 200 ml dung dịch Y gồm Cu(NO₃)₂ 0,5M và AgNO₃ 0,3M thu được m gam chất rắn Z. Giá trị của m là

A. 23,61. 

B. 12,16. 

C. 20,16. 

D. 21,06.

Câu 18: Ngâm một thanh Zn vào một cốc thủy tinh chứa 50 ml dung dịch Cu(NO₃)₂ 0,5M đến khi dung dịch trong cốc mất hẳn màu xanh, thì khối lượng thanh Zn sau phản ứng sẽ

A. tăng 0,025 gam so với ban đầu.

B. giảm 0,025 gam so với ban đầu.

C. giảm 0,1625 gam so với ban đầu.

D. tăng 0,16 gam so với ban đầu.

Câu 19: Nhúng một thanh nhôm nặng 45 gam vào 400 ml dung dịch CuSO₄ 0,5M. Sau một thời gian lấy thanh nhôm ra cân nặng 46,38 gam. Khối lượng Cu thoát ra là

A. 0,64 gam. 

B. 1,28 gam. 

C. 1,92 gam. 

D. 2,56 gam.

Câu 20: Ngâm một đinh sắt trong 200 ml dung dịch CuSO₄ xM. Sau khi phản ứng hoàn toàn, lấy đinh sắt ra khỏi dung dịch, rửa nhẹ, làm khô thấy khối lượng đinh sắt tăng thêm 3,2 gam. Giả sử tất cả lượng Cu sinh ra đều bám hết vào đinh sắt. Giá trị của x là

A. 1,0. 

B. 1,5. 

C. 2,0. 

D. 0,5.

ĐÁP ÁN

Xem thêm các phương pháp giải nhanh bài tập Hóa học hay khác: