Phương pháp giải nhanh bài tập kim loại

I – BÀI TẬP VỀ XÁC ĐỊNH TÊN KIM LOẠI 
1) Có thể tính được khối lượng mol nguyên tử kim loại M theo các cách sau: 
- Từ khối lượng (m) và số mol (n) của kim loại → M = 
- Từ Mhợp chất → Mkim loại 
- Từ công thức Faraday → M = (n là số electron trao đổi ở mỗi điện cực) 
- Từ a < m < b và α < n < β → → tìm M thỏa mãn trong khoảng xác định đó 
- Lập hàm số M = f(n) trong đó n là hóa trị của kim loại M (n = 1, 2, 3), nếu trong bài toán tìm oxit kim loại MxOy thì n = → kim loại M 
- Với hai kim loại kế tiếp nhau trong một chu kì hoặc phân nhóm → tìm → tên 2 kim loại 
2) Một số chú ý khi giải bài tập: 
- Biết sử dụng một số định luật bảo toàn như bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố, bảo toàn mol electron, Biết viết các phương trình ion thu gọn, phương pháp ion – electron  
- Khi đề bài không cho kim loại M có hóa trị không đổi thì khi kim loại M tác dụng với các chất khác nhau có thể thể hiện các số oxi hóa khác nhau → đặt kim loại M có các hóa trị khác nhau 
- Khi hỗn hợp đầu được chia làm hai phần không bằng nhau thì phần này gấp k lần phần kia tương ứng với số mol các chất phần này cũng gấp k lần số mol các chất phần kia 
3) Một số ví dụ minh họa: 
Ví dụ 1: Cho 3,024 gam một kim loại M tan hết trong dung dịch HNO3 loãng, thu được 940,8 ml khí NxOy (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc) có tỉ khối đối với H2 bằng 22. Khí NxOy và kim loại M là: 
 	A. NO và Mg 	B. NO2 và Al 	C. N2O và Al 	D. N2O và Fe 
Hướng dẫn: M(NxOy) = 44 → nN2O = 0,042 mol 
M → Mn+ + ne 2NO3- + 8e + 10H+ → N2O + 5H2O 
Theo đlbt mol electron: ne cho = ne nhận → = 3,024 → → No duy nhất n = 3 và M = 27 → Al → đáp án C 
Ví dụ 2: Hỗn hợp X gồm Mg và kim loại M. Hòa tan hoàn toàn 8 gam hỗn hợp X cần vừa đủ 200 gam dung dịch HCl 7,3 %. Mặt khác cho 8 gam hỗn hợp X tác dụng hoàn toàn với khí Cl2 cần dùng 5,6 lít Cl2 (ở đktc) tạo ra hai muối clorua. Kim loại M và phần trăm về khối lượng của nó trong hỗn hợp X là: 
 	A. Al và 75 % 	B. Fe và 25 % 	C. Al và 30 % 	D. Fe và 70 % 
Hướng dẫn: nHCl = 0,4 mol ; nCl2 = 0,25 mol ; nMg = x mol ; nM = y mol 24x + My = 8 (1) 
- X tác dụng với dung dịch HCl (M thể hiện hóa trị n) → 2x + ny = 0,4 (2) 
- X tác dụng với Cl2 (M thể hiện hóa trị m) → 2x + my = 0,5 (3) 
- Từ (2) ; (3) → y(m – n) = 0,1 → m > n → No duy nhất m = 3 và n = 2 → x = y = 0,1 mol 
- Từ (1) → M = 56 → Fe và % M = 70 % → đáp án D 
Ví dụ 3: Hỗn hợp X gồm hai muối cacbonat của 2 kim loại kiềm thổ ở hai chu kì liên tiếp. Cho 7,65 gam X vào dung dịch HCl dư. Kết thúc phản ứng, cô cạn dung dịch thì thu được 8,75 gam muối khan. Hai kim loại đó là: 
 	A. Mg và Ca	B. Ca và Sr 	C. Be và Mg 	D. Sr và Ba 
Hướng dẫn: 
- Đặt công thức chung của hai muối là. Phương trình phản ứng: 
- Từ phương trình thấy: 1 mol phản ứng thì khối lượng muối tăng: 71 – 60 = 11 gam 
- Theo đề bài khối lượng muối tăng: 8,75 – 7,65 = 1,1 gam → có 0,1 mol tham gia phản ứng 
→ + 60 = 76,5 → = 16,5 → 2 kim loại là Be và Mg → đáp án C 
Ví dụ 4: Hòa tan hoàn toàn 6 gam hỗn hợp X gồm Fe và một kim loại M (hóa trị II) vào dung dịch HCl dư, thu được 3,36 lít khí H2 (ở đktc). Nếu chỉ hòa tan 1,0 gam M thì dùng không đến 0,09 mol HCl trong dung dịch. Kim loại M là: 
 	A. Mg 	B. Zn 	C. Ca 	D. Ni 
Hướng dẫn: nH2 = 0,15 mol 
- nX = nH2 = 0,15 mol → X = 40 
- Để hòa tan 1 gam M dùng không đến 0,09 mol HCl → <0,09 → 22,2 < M < 40 < 56 → M là Mg → đáp án A 
Ví dụ 5: Để hòa tan hoàn toàn 6,834 gam một oxit của kim loại M cần dùng tối thiểu 201 ml dung dịch HCl 2M. Kim loại M là: 
 	A. Mg 	B. Cu 	C. Al 	D. Fe 
Hướng dẫn: Gọi công thức oxit là MxOy ; nHCl = nH+ = 0,402 mol 
- Ta có (trong oxit) = mol → = mol → (Mx + 16y) = 
→ MX = 18y 
→ M = → Chọn nghiệm và M = 27 → Al → đáp án C 
II – BÀI TOÁN VỀ KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI NƯỚC, KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI DUNG DỊCH BAZƠ KIỀM 
1) Một số chú ý khi giải bài tập: 
- Chỉ có kim loại kiềm, Ca, Sr, Ba mới tan trong nước ở nhiệt độ thường 
- Các kim loại mà hiđroxit của chúng có tính lưỡng tính như Al, Zn, Be, Sn, Pbtác dụng được với dung dịch kiềm (đặc) 
- Nếu đề bài cho nhiều kim loại tác dụng với nước tạo dung dịch kiềm, rồi sau đó lấy dung dịch kiềm tác dụng với dung dịch hỗn hợp axit thì: 
+ Giải bằng cách viết phương trình ion thu gọn 
+ nOH– = 2nH2 
- Nếu đề bài cho hỗn hợp kim loại kiềm hoặc kiềm thổ và kim loại M hóa trị n vào nước thì có thể có hai khả năng: 
+ M là kim loại tan trực tiếp (như kim loại kiềm, Ca, Sr, Ba) 
+ M là kim loại có hiđroxit lưỡng tính (như Al, Zn) 
M + (4 – n)OH– + (n – 2)H2O → MO2n – 4 + H2 (dựa vào số mol kim loại kiềm hoặc kiềm thổ → số mol OH– rồi biện luận xem kim loại M có tan hết không hay chỉ tan một phần) 
2) Một số ví dụ minh họa: 
Ví dụ 1: Hỗn hợp X gồm Na, K, Ba hòa tan hết trong nước dư tạo dung dịch Y và 5,6 lít khí (ở đktc). Tính V ml dung dịch H2SO4 2M tối thiểu để trung hòa Y 
 	A. 125 ml 	B. 100 ml 	C. 200 ml 	D. 150 ml 
Hướng dẫn: nH2 = 0,25 mol 
Ta có nOH– = 2nH2 mà nOH– = nH+ → nH2SO4 = = nH2 = 0,25 mol → V = 0,125 lít hay 125 ml → đáp án A 
Ví dụ 2: Thực hiện hai thí nghiệm sau: 
• Thí nghiệm 1: Cho m gam hỗn hợp Ba và Al vào nước dư, thu được 0,896 lít khí (ở đktc) 
• Thí nghiệm 2: Cũng cho m gam hỗn hợp trên cho vào dung dịch NaOH dư thu được 2,24 lít khí (ở đktc) Các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Giá trị của m là: 
 	A. 2,85 gam 	B. 2,99 gam 	C. 2,72 gam 	D. 2,80 gam 
Hướng dẫn: nH2 ở thí nghiệm 1 = 0,04 < nH2 ở thí nghiệm 2 = 0,1 mol → ở thí nghiệm 1 Ba hết, Al dư còn thí nghiệm 2 thì cả Ba và Al đều hết 
- Gọi nBa = x mol và nAl = y mol trong m gam hỗn hợp 
- Thí nghiệm 1: 
 	Ba + 	2H2O → 	Ba2+ + 	2OH– + 	H2 
 	x → 	2x 	x 
 	Al + 	OH– + 	H2O → 	AlO2– + 	H2 
 	2x	→ 	3x 
→ nH2 = 4x = 0,04 → x = 0,01 mol 
- Thí nghiệm 2: tương tự thí nghiệm 1 ta có: x + = 0,1 → y = 0,06 mol 
→ m = 0,01.137 + 0,06.27 = 2,99 gam → đáp án B 
Ví dụ 3: Hòa tan hoàn toàn 7,3 gam hỗn hợp X gồm kim loại Na và kim loại M (hóa trị n không đổi) trong nước thu được dung dịch Y và 5,6 lít khí hiđro (ở đktc). Để trung hòa dung dịch Y cần dùng 100 ml dung dịch HCl 1M. Phần trăm về khối lượng của kim loại M trong hỗn hợp X là: 
 	A. 68,4 % 	B. 36,9 % 	C. 63,1 % 	D. 31,6 % 
Hướng dẫn: nH2 = 0,25 mol ; nHCl = 0,1 mol 
- Gọi nNa = x mol và nM = y mol → 23x + My = 7,3 (1) 
- Nếu M tác dụng trực tiếp với nước → → nOH– = 0,5 > nHCl = 0,1 → loại 
- Nếu M là kim loại có hiđroxit lưỡng tính (n = 2 hoặc 3): 
 	M + 	(4 – n)OH– + 	(n – 2)H2O → 	MO2n – 4 +	 H2 
 	y 	(4 – n)y 	ny/2 
- Do OH– dư nên kim loại M tan hết và nOH– dư = x – (4 – n)y mol → x – (4 – n)y = 0,1 (2) và x + ny = 0,5 (3) → y = 0,1 mol 
- Thay lần lượt n = 2 hoặc 3 vào (1) ; (2) ; (3) → chỉ có n = 3 ; x = 0,2 ; M = 27 là thỏa mãn → %M = 36,9 % → đáp án B 
III – BÀI TOÁN VỀ KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI DUNG DỊCH AXIT 
1) Kim loại tác dụng với dung dịch axit: 
a) Đối với dung dịch HCl, H2SO4 loãng: 
M + nH+ Mn+ + n/2H2 
(M đứng trước hiđro trong dãy thế điện cực chuẩn) 
b) Đối với H2SO4 đặc, HNO3 (axit có tính oxi hóa mạnh): 
- Kim loại thể hiện nhiều số oxi hóa khác nhau khi phản ứng với H2SO4 đặc, HNO3 sẽ đạt số oxi hóa cao nhất 
- Hầu hết các kim loại phản ứng được với H2SO4 đặc nóng (trừ Pt, Au) và H2SO4 đặc nguội (trừ Pt, Au, Fe, Al, Cr), khi đó S+6 trong H2SO4 bị khử thành S+4 (SO2) ; So hoặc S-2 (H2S) 
- Hầu hết các kim loại phản ứng được với HNO3 đặc nóng (trừ Pt, Au) và HNO3 đặc nguội (trừ Pt, Au, Fe, Al, Cr), khi đó N+5 trong HNO3 bị khử thành N+4 (NO2) 
- Hầu hết các kim loại phản ứng được với HNO3 loãng (trừ Pt, Au), khi đó N+5 trong HNO3 bị khử thành N+2 (NO) ; N+1 (N2O) ; No (N2) hoặc N-3 (NH4+) 
c) Kim loại tan trong nước (Na, K, Ba, Ca,) tác dụng với axit: có 2 trường hợp 
- Nếu dung dịch axit dùng dư: chỉ có phản ứng của kim loại với axit 
- Nếu axit thiếu thì ngoài phản ứng giữa kim loại với axit (xảy ra trước) còn có phản ứng kim loại dư tác dụng với nước của dung dịch 
2) Một số chú ý khi giải bài tập: 
- Kim loại tác dụng với hỗn hợp axit HCl, H2SO4 loãng (H+ đóng vai trò là chất oxi hóa) thì tạo ra muối có số oxi hóa thấp và giải phóng H2: M + nH+ → Mn+ + n/2H2 (nH+ = nHCl + 2nH2SO4) 
- Kim loại tác dụng với hỗn hợp axit HCl, H2SO4 loãng, HNO3 → viết phương trình phản ứng dưới dạng ion thu gọn (H+ đóng vai trò môi trường, NO3– đóng vai trò chất oxi hóa) và so sánh các tỉ số giữa số mol ban đầu và hệ số tỉ lượng trong phương trình xem tỉ số nào nhỏ nhất thì chất đó sẽ hết trước (để tính theo) 
- Các kim loại tác dụng với ion NO3– trong môi trường axit H+ xem như tác dụng với HNO3 
- Các kim loại Zn, Al tác dụng với ion NO3– trong môi trường kiềm OH– giải phóng NH3 
4Zn + NO3– + 7OH– → 4ZnO22– + NH3 + 2H2O 
(4Zn + NO3– + 7OH– + 6H2O → 4[Zn(OH)4]2– + NH3) 
8Al + 3NO3– + 5OH– + 2H2O → 8AlO2– + 3NH3 
(8Al + 3NO3– + 5OH– + 18H2O → 8[Al(OH)4]– + 3NH3 
- Khi hỗn hợp nhiều kim loại tác dụng với hỗn hợp axit thì dùng định luật bảo toàn mol electron và phương pháp ion – electron để giải cho nhanh. So sánh tổng số mol electron cho và nhận để biện luận xem chất nào hết, chất nào dư 
- Khi hỗn hợp kim loại trong đó có Fe tác dụng với H2SO4 đặc nóng hoặc HNO3 cần chú ý xem kim loại có dư không. Nếu kim loại (Mg → Cu) dư thì có phản ứng kim loại khử Fe3+ về Fe2+. Ví dụ: Fe + 2Fe3+ → 3Fe2+ ; Cu + 2Fe3+ → Cu2+ + 2Fe2+ 
- Khi hòa tan hoàn hoàn hỗn hợp kim loại trong đó có Fe bằng dung dịch HNO3 mà thể tích axit cần dùng là nhỏ nhất → muối Fe2+ 
- Kim loại có tính khử mạnh hơn sẽ ưu tiên phản ứng trước 
- Nếu đề bài yêu cầu tính khối lượng muối trong dung dịch, ta áp dụng công thức sau: 
mmuối = mcation + manion tạo muối = mkim loại + manion tạo muối 
(manion tạo muối = manion ban đầu – manion tạo khí) 
- Cần nhớ một số các bán phản ứng sau: 
2H+ + 2e → H2 
NO3- + e + 2H+ → NO2 + H2O 
SO42– + 2e + 4H+ → SO2 + 2H2O 
NO3- + 3e + 4H+ → NO + 2H2O 
SO42– + 6e + 8H+ → S + 4H2O 
2NO3- + 8e + 10H+ N2O + 5H2O 
SO42– + 8e + 10H+ → H2S + 4H2O 
2NO3- + 10e + 12H+ → N2 + 6H2O 
NO3- + 8e + 10H+ → NH4+ + 3H2O 
- Cần nhớ số mol anion tạo muối và số mol axit tham gia phản ứng: 
nSO42–tạo muối = Σ . nX (a là số electron mà S+6 nhận để tạo sản phẩm khử X)
nH2SO4 phản ứng = 2nSO2 + 4nS + 5nH2S 
nNO3–tạo muối = Σ a.nX (a là số electron mà N+5 nhận để tạo ra sản phẩm khử X) 
nHNO3 phản ứng = 2nNO2 + 4nNO + 10nN2O + 12nN2 
3) Một số ví dụ minh họa 
Ví dụ 1: Cho 3,68 gam hỗn hợp gồm Al và Zn tác dụng với một lượng vừa đủ dung dịch H2SO4 10 %, thu được 2,24 lít khí H2 (ở đktc). Khối lượng dung dịch thu được sau phản ứng là: 
 	A. 101,68 gam 	B. 88,20 gam 	C. 101,48 gam 	D. 97,80 gam 
Hướng dẫn: nH2 = nH2SO4 = 0,1 mol → m (dung dịch H2SO4) = 98 gam → m (dung dịch sau phản ứng) = 3,68 + 98 - 0,2 = 101,48 gam → đáp án C 
Ví dụ 2: Hoà tan hoàn toàn 14,6 gam hỗn hợp X gồm Al và Sn bằng dung dịch HCl (dư), thu được 5,6 lít khí H2 (ở đktc). Thể tích khí O2 (ở đktc) cần để phản ứng hoàn toàn với 14,6 gam hỗn hợp X là: 
 	A. 2,80 lít 	B. 1,68 lít 	C. 4,48 lít 	D. 3,92 lít 
Hướng dẫn: Gọi nAl = x mol ; nSn = y mol → 27x + 119y = 14,6 (1) ; nH2 = 0,25 mol 
- Khi X tác dụng với dung dịch HCl: 
Ví dụ 3: Cho 7,68 gam hỗn hợp X gồm Mg và Al vào 400 ml dun ... ác trường hợp xảy ra 
- Nếu chưa biết số mol các chất phản ứng thì dựa vào thành phần dung dịch sau phản ứng và chất rắn thu được → biện luận các trường hợp xảy ra 
- Kim loại khử anion của muối trong môi trường axit (bazơ) thì nên viết phương trình dạng ion thu gọn 
- Kim loại (Mg → Cu) đẩy được Fe3+ về Fe2+. Ví dụ: Fe + 2Fe3+ →3Fe2+ ; Cu + 2Fe3+ → Cu2+ + 2Fe2+ 
- Fe + 2Ag+ → Fe2+ + 2Ag. Nếu Fe hết, Ag+ còn dư thì: Fe2+ + Ag+ → Fe3+ + Ag 
3) Một số ví dụ minh họa: 
Ví dụ 1: Nhúng một thanh kim loại M hóa trị II nặng m gam vào dung dịch Fe(NO3)2 thì khối lượng thanh kim loại giảm 6 % so với ban đầu. Nếu nhúng thanh kim loại trên vào dung dịch AgNO3 thì khối lượng thanh kim loại tăng 25 % so với ban đầu. Biết độ giảm số mol của Fe(NO3)2 gấp đôi độ giảm số mol của AgNO3 và kim loại kết tủa bám hết lên thanh kim loại M. Kim loại M là: 
A. Pb B. Ni C. Cd D. Zn 
Hướng dẫn: Gọi nFe2+pư = 2x mol → nAg+pư = x mol 
 	M + 	Fe2+ → 	M2+ + 	Fe 
 	2x ← 	2x → 	2x 
→ ∆m↓ = 2x.(M – 56) → %mKl giảm = (1) 
 	M + 	2Ag+ → 	M2+ + 	2Ag 
 	0,5x ← 	x → 	x 
→ ∆m↑ = 0,5x.(216 – M) → %mKl tăng = (2) 
- Từ (1) ; (2) → → M = 65 → Zn → đáp án D 
Ví dụ 2: Cho m gam hỗn hợp bột các kim loại Ni và Cu vào dung dịch AgNO3 dư. Khuấy kĩ cho đến khi phản ứng kết thúc thu được 54 gam kim loại. Mặt khác cũng cho m gam hỗn hợp bột các kim loại trên vào dung dịch CuSO4 dư, khuấy kĩ cho đến khi phản ứng kết thúc, thu được kim loại có khối lượng bằng (m + 0,5) gam. Giá trị của m là: 
A. 15,5 gam B. 16 gam C. 12,5 gam D. 18,5 gam 
Hướng dẫn: Gọi nNi = x mol ; nCu = y mol có trong m gam hỗn hợp 
Ni + 2Ag+ → Ni2+ + 2Ag (1) 
Cu + 2Ag+ → Cu2+ + 2Ag (2) 
Ni + Cu2+ → Ni2+ + Cu (3) 
- Từ (3) → (64 – 59).x = 0,5 → x = 0,1 mol (*) 
- Từ (1) → nAg(1) = 0,2 mol → mAg(1) = 21,6 gam → mAg(2) = 54 – 21,6 = 32,4 gam → nAg(2) = 0,3 mol → y = 0,15 mol (**) 
- Từ (*) ; (**) → m = 0,1.59 + 0,15.64 = 15,5 gam → đáp án A 
Ví dụ 3: Hòa tan hỗn hợp bột kim loại gồm 8,4 gam Fe và 6,4 gam Cu vào 350 ml dung dịch AgNO3 2M. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được m gam chất rắn. Giá trị của m là: 
 	A. 70,2 gam 	B. 54 gam 	C. 75,6 gam 	D. 64,8 gam 
Hướng dẫn: nFe = 0,15 mol ; nCu = 0,1 ; nAg+ = 0,7 mol 
 	Fe + 	2Ag+ → 	Fe2+ + 	2Ag (1) 
 	0,15→ 	0,3 	0,15 	0,3 
 	Cu + 	2Ag+ → 	Cu2+ +	2Ag 
 	0,1 → 	0,2 	0,2 
 	Fe2+ + 	Ag+ → 	Fe3+ + 	Ag (3) 
 	0,15 →	 0,15 	0,15 
Từ (1) ; (2) → m = (0,3 + 0,2 + 0,15).108 = 70,2 gam → Đáp án A
Ví dụ 4: Cho 2,24 gam bột sắt vào 200 ml dung dịch chứa hỗn hợp gồm AgNO3 0,1M và Cu(NO3)2 0,5M. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được dung dịch X và m gam chất rắn Y. Giá trị của m là: 
 	A. 2,80 gam 	B. 4,08 gam 	C. 2,16 gam 	D. 0,64 gam 
Hướng dẫn: nFe = 0,04 mol ; nAg+ = 0,02 mol ; nCu2+ = 0,1 mol 
Thứ tự các phản ứng xảy ra là: (Fe2+/Fe < Cu2+/Cu < Fe3+ < Fe2+ < Ag+ < Ag) 
 	Fe + 	2Ag+ → 	Fe2+ + 	2Ag (1) 
 	0,01←	0,02 → 	0,02 
 	Fe + 	Cu2+ → 	Fe2+ + 	Cu (2) 
 	0,03→ 	0,03 
Từ (1) ; (2) → mY = 0,02.108 + 0,03.64 = 4,08 gam → đáp án B 
Ví dụ 5: Cho hỗn hợp gồm 1,2 mol Mg và x mol Zn vào dung dịch chứa 2 mol Cu2+ và 1 mol Ag+ đến khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được một dung dịch chứa ba ion kim loại. Trong các giá trị sau đây, giá trị nào của x thoả mãn trường hợp trên: 
 	A. 1,8 	B. 1,5 	C. 1,2 	D. 2,0 
Hướng dẫn: 
- Dung dịch chứa 3 ion kim loại → Mg2+, Zn2+, Cu2+ 
- Σ ne cho = (2,4 + 2x) mol và Σ ne nhận = 1 + 2.2 = 5 mol 
- Yêu cầu bài toán thỏa mãn khi Σ ne cho < Σ ne nhận hay (2,4 + 2x) < 5 → x < 1,3 → x =1,2 → đáp án C 
Ví dụ 6: Cho m gam bột Fe vào 800 ml dung dịch hỗn hợp gồm Cu(NO3)2 0,2M và H2SO4 0,25M. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 0,6m gam hỗn hợp bột kim loại và V lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc). Giá trị của m và V lần lượt là: 
 	A. 17,8 và 4,48 	B. 17,8 và 2,24 	C. 10,8 và 4,48 	D. 10,8 và 2,24 
Hướng dẫn: nCu2+ = 0,16 mol ; nNO3– = 0,32 mol ; nH+ = 0,4 mol 
- Các phản ứng xảy ra là: 
 	Fe + 	4H+ + 	NO3– → 	Fe3+ + 	NO + 	2H2O (1) 
 	0,1 ← 	0,4 → 	0,1 	0,1 	0,1 
→ VNO = 0,1.22,4 = 2,24 lít (*) 
 	Fe + 	2Fe3+ → 	3Fe2+ (2) 
 	0,05 ← 	0,1 
 	Fe + 	Cu2+ → 	Fe2+ + 	Cu (3) 
 	0,16 ← 	0,16 
- Từ (1) ; (2) ; (3) → nFepư = 0,1 + 0,05 + 0,16 = 0,31 mol 
- Hỗn hợp bột kim loại gồm Fe dư và Cu 
→ (m – 0,31.56) + 0,16.64 = 0,6m → m = 17,8 gam (**) 
- Từ (*) ; (**) → đáp án B 
V – BÀI TẬP VỀ KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI OXIT KIM LOẠI (PHẢN ỨNG NHIỆT NHÔM) 
1) Một số chú ý khi giải bài tập: 
- Phản ứng nhiệt nhôm: Al + oxit kim loại oxit nhôm + kim loại 
(Hỗn hợp X) (Hỗn hợp Y) 
- Thường gặp: 
+ 2Al + Fe2O3 Al2O3 + 2Fe 
+ 2yAl + 3FexOy y Al2O3 + 3xFe 
+ (6x – 4y)Al + 3xFe2O3 6FexOy + (3x – 2y)Al2O3
- Nếu phản ứng xảy ra hoàn toàn, tùy theo tính chất của hỗn hợp Y tạo thành để biện luận. Ví dụ: 
+ Hỗn hợp Y chứa 2 kim loại → Al dư ; oxit kim loại hết 
+ Hỗn hợp Y tác dụng với dung dịch bazơ kiềm (NaOH,) giải phóng H2 → có Al dư 
+ Hỗn hợp Y tác dụng với dung dịch axit có khí bay ra thì có khả năng hỗn hợp Y chứa (Al2O3 + Fe) hoặc (Al2O3 + Fe + Al dư) hoặc (Al2O3 + Fe + oxit kim loại dư) 
- Nếu phản ứng xảy ra không hoàn toàn, hỗn hợp Y gồm Al2O3, Fe, Al dư và Fe2O3 dư 
- Thường sử dụng: 
+ Định luật bảo toàn khối lượng: mhhX = mhhY 
+ Định luật bảo toàn nguyên tố (mol nguyên tử): nAl (X) = nAl (Y) ; nFe (X) = nFe (Y) ; nO (X) = nO (Y) 
2) Một số ví dụ minh họa: 
Ví dụ 1: Nung nóng m gam hỗn hợp Al và Fe2O3 (trong điều kiện không có không khí) đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn , thu được hỗn hợp rắn Y. Chia Y thành hai phần bằng nhau: 
• Phần 1: tác dụng với dung dịch H2SO4 loãng (dư) sinh ra 3,08 lít khí H2 (ở đktc) 
• Phần 2: tác dụng với dung dịch NaOH (dư) sinh ra 0,84 lít khí H2 (ở đktc) Giá trị của m là: 
A. 22,75 gam B. 21,40 gam C. 29,40 gam D. 29,43 gam 
Hướng dẫn: nH2(1) = 0,1375 mol ; nH2(2) = 0,0375 mol 
- Hỗn hợp rắn Y tác dụng với NaOH giải phóng H2 → Al dư và vì phản ứng xảy ra hoàn toàn nên thành phần hỗn hợp rắn Y gồm: Al2O3, Fe và Al dư 
- Gọi nFe = x mol ; nAl dư = y mol có trong 1/2 hỗn hợp Y 
- Từ đề ta có hệ phương trình: 
- Theo đlbt nguyên tố đối với O và Fe: nAl2O3 = nFe2O3 = = 0,05 mol 
- Theo đlbt khối lượng: m = (0,05.102 + 0,1.56 + 0,025.27).2 = 22,75 gam → đáp án A 
Ví dụ 2: Nung nóng m gam hỗn hợp gồm Al và Fe3O4 trong điều kiện không có không khí. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được hỗn hợp rắn X. Cho X tác dụng với dung dịch NaOH (dư) thu được dung dịch Y, chất rắn Z và 3,36 lít khí H2 (ở đktc). Sục khí CO2 (dư) vào dung dịch Y, thu được 39 gam kết tủa. Giá trị của m là: 
 	A. 45,6 gam 	B. 57,0 gam 	C. 48,3 gam 	D. 36,7 gam 
Hướng dẫn: nH2 = 0,15 mol ; nAl(OH)3 = 0,5 mol 
- Từ đề suy ra thành phần hỗn hợp rắn X gồm: Fe, Al2O3 (x mol) và Al dư (y mol) 
- Các phản ứng xảy ra là: 
2Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na[Al(OH)4] + 3H2 
Al2O3 + 2NaOH + 3H2O → 2Na[Al(OH)4] 
CO2 + Na[Al(OH)4] → Al(OH)3 + NaHCO3 
- nH2 = 0,15 mol → y = 0,1 mol 
- Theo đlbt nguyên tố đối với Al: 2x + y = 0,5 → x = 0,2 mol 
- Theo đlbt nguyên tố đối với O: nO(FeO) = nO(AlO) → nFe3O4 = mol 
- Theo đlbt nguyên tố đối với Fe: nFe = 3nF3O4 = 3.0,15 = 0,45 mol 
- Theo đlbt khối lượng: m = 0,45.56 + 0,2.102 + 0,1.27 = 48,3 gam → đáp án C 
Ví dụ 3: Thực hiện phản ứng nhiệt nhôm hỗn hợp X gồm Al và một oxit sắt FexOy (trong điều kiện không có không khí) thu được 92,35 gam chất rắn Y. Hòa tan Y trong dung dịch NaOH (dư) thấy có 8,4 lít khí H2 (ở đktc) thoát ra và còn lại phần không tan Z. Hòa tan 1/2 lượng Z bằng dung dịch H2SO4 đặc, nóng (dư) thấy có 13,44 lít khí SO2 (ở đktc) thoát ra. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Khối lượng Al2O3 trong Y và công thức oxit sắt lần lượt là: 
 	A. 40,8 gam và Fe3O4 	B. 45,9 gam và Fe2O3 
 	C. 40,8 gam và Fe2O3 	D. 45,9 gam và Fe3O4 
Hướng dẫn: nH2 = 0,375 mol ; nSO2(cả Z) = 2.0,6 = 1,2 mol 
- Từ đề suy ra thành phần chất rắn Y gồm: Fe, Al2O3, Al dư và phần không tan Z là Fe 
- nH2 = 0,375 mol → nAl dư = 0,25 mol 
- nSO2 = 1,2 mol → nFe = mol 
- mAl2O3 = 92,35 – 0,8.56 – 0,25.27 = 40,8 gam (1) → nAl2O3 = 0,4 mol 
- Theo đlbt nguyên tố đối với O → nO(FeO) = 0,4.3 = 1,2 mol 
- Ta có: → công thức oxit sắt là Fe2O3 (2) 
- Từ (1) ; (2) → đáp án C 
Ví dụ 4: Trộn 5,4 gam bột Al với 17,4 gam bột Fe3O4 rồi tiến hành phản ứng nhiệt nhôm (trong điều kiện không có không khí). Giả sử chỉ xảy ra phản ứng khử Fe3O4 thành Fe. Hòa tan hoàn toàn chất rắn sau phản ứng bằng dung dịch H2SO4 loãng (dư) thu được 5,376 lít khí H2 (ở đktc). Hiệu suất phản ứng nhiệt nhôm và số mol H2SO4 đã phản ứng là: 
 	A. 75 % và 0,54 mol 	B. 80 % và 0,52 mol 
 	C. 75 % và 0,52 mol 	D. 80 % và 0,54 mol 
Hướng dẫn: nAl = 0,2 mol ; nFe3O4 = 0,075 mol ; nH2 = 0,24 mol 
- Phản ứng xảy ra không hoàn toàn: 8Al + 3Fe3O4 4Al2O3 + 9Fe 
x→ 0,5x (mol) 
- Hỗn hợp chất rắn gồm: 
- Ta có phương trình: .2 + (0,2 – x).3 = 0,24.2 
→ x = 0,16 mol → Hphản ứng =% (1) 
- nH+phản ứng = 2.nFe + 3.nAl + 6.nAl2O3 + 8.nFe3O4 = 0,36 + 0,12 + 0,48 + 0,12 = 1,08 mol 
→ nH2SO4phản ứng = mol (2) 
- Từ (1) ; (2) → đáp án D 
VI – MỘT BÀI TOÁN KINH ĐIỂN 
1) Nội dung tổng quát: 
M hỗn hợp rắn (M, MxOy) M+n + sản phẩm khử 
m gam m1 gam (n là số oxi hóa cao nhất của M) 
(M là kim loại Fe hoặc Cu và dung dịch HNO3 (H2SO4 đặc nóng) lấy vừa đủ hoặc dư) 
- Gọi: nM = x mol ; ne (2) nhận = y mol → ∑ ne nhường = x.n mol 
- Theo đlbt khối lượng từ (1) → nO = mol 
- ∑ ne nhận = ne (oxi) + ne (2) = .2 + y = + y mol 
- Theo đlbt mol electron: ∑ ne nhường = ∑ ne nhận → x.n = + y 
- Nhân cả hai vế với M ta được: (M.x).n = + M.y → m.n = → m.= → m = (*) 
- Thay M = 56 (Fe) ; n = 3 vào (*) ta được: m = 0,7.m1 + 5,6.y (1) 
- Thay M = 64 (Cu) ; n = 2 vào (*) ta được: m = 0,8.m1 + 6,4.y (2) 
(Khi biết 2 trong 3 đại lượng m, m1, y ta sẽ tính được đại lượng còn lại) 2) 
Ví dụ minh họa: 
Ví dụ 1: Cho 11,36 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4 phản ứng hết với dung dịch HNO3 loãng (dư), thu được 1,344 lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc) và dung dịch X. Cô cạn dung dịch X thu được m gam muối khan. Giá trị m là: 
 	A. 38,72 gam 	B. 35,50 gam 	C. 49,09 gam 	D. 34,36 gam 
Hướng dẫn: nNO = 0,06 mol → y = 0,06.3 = 0,18 mol 
Theo công thức (1) ta có: nFe = mol → nFe(NO3)3 = 0,16 mol 
→ mmuối khan = 0,16.242 = 38,72 gam → đáp án A 
Ví dụ 2: Để khử hoàn toàn 3,04 gam hỗn hợp X gồm FeO, Fe3O4, Fe2O3 cần 0,05 mol H2. Mặt khác, hòa tan hoàn toàn 3,04 gam hỗn hợp X trong dung dịch H2SO4 đặc thu được V ml khí SO2 (sản phẩm khử duy nhất ở đktc). Giá trị của V là: 
 	A. 112 ml 	B. 224 ml 	C. 336 ml 	D. 448 ml 
Hướng dẫn: Thực chất phản ứng khử các oxit là: H2 + O(oxit) → H2O. Vì vậy nO(oxit) = nH2 = 0,05 mol → mFe = 3,04 – 0,05.16 = 2,24 gam 
Theo công thức (1) ta có: ne nhận (S+6 → S+4) = y = mol → nSO2 = 0,01 mol → V = 0,01.22,4 = 0,224 lít hay 224 ml → đáp án B 
Ví dụ 3: Nung m gam bột Cu trong oxi thu được 37,6 gam hỗn hợp rắn X gồm Cu, CuO và Cu2O. Hòa tan hoàn toàn X trong dung dịch H2SO4 đặc, nóng (dư) thấy thoát ra 3,36 lít khí (ở đktc). Giá trị của m là: 
 	A. 25,6 gam 	B. 32 gam 	C. 19,2 gam 	D. 22,4 gam 
Hướng dẫn: nSO2 = 0,15 mol → y = 0,15.2 = 0,3 mol m = 0,8.37,6 + 6,4.0,3 = 32 gam