Nhận biết kim loại và hợp chất của kim loại

 NHẬN BIẾT KIM LOẠI VÀ HỢP CHẤT CỦA KIM LOẠI

I.Kiến thức cần nhớ

1)Nguyên tắc:

-Phải trích mỗi chất một ít để làm mẫu thử

-Phản ứng chọn để nhận biết các chất phải xảy ra nhanh và có dấu hiệu đặc trưng (đổi màu, xuất hiện kết tủa, sủi bọt khí, mùi đặc trưng…)

2)Phương pháp:

Phân loại các chất mất nhãn → xác định tính chất đặc trưng → chọn thuốc thử

Chú ý:

-Nếu chất A là thuốc thử của chất B thì chất B cũng là thuốc thử của A

-Nếu chỉ được lấy thêm 1 thuốc thử, thì chất lấy vào phải nhận ra được 1 chất sao cho chất này có khả năng làm thuốc thử cho các chất còn lại

-Nếu không dùng thuốc thủ thì dùng các phản ứng phân hủy hoặc cho tác dụng đôi một

-Khi chứng minh sự có mặt của 1 chất trong hỗn hợp thì rất dễ nhầm lẫn, vì vậy thuốc thử được dùng cần phải đặc trưng

*Tóm tắt thuốc thử và dấu hiệu nhận biết 1 số chất 

Ví dụ1: Có 8 dung dịch chứa: NaNO₃, Mg(NO₃)₂, Fe(NO₃)₂, Cu(NO₃)₂, Na₂SO₄, MgSO₄, FeSO₄, CuSO_4. Hãy nêu các thuốc thử và trình bày phương án phân biệt 8 dung dịch nói trên.

Giải: 

Thuốc thử để phân biệt là: dd BaCl₂, dd NaOH. Cách làm như sau:

- Cho dd BaCl₂ vào 8 dung dịch sẽ thấy ở 4 dung dịch có kết tủa là:  Na₂SO₄, MgSO₄, FeSO₄, CuSO₄ (nhóm A) còn 4 dung dịch không có hiện tượng gì là: NaNO₃, Mg(NO₃)₂, Fe(NO₃)₂, Cu(NO₃)₂  (nhóm B).

- Trong mỗi nhóm A, B đều dùng dd NaOH để thử:

Nhận ra Na₂SO₄ và NaNO₃ không có hiện tượng gì

Nhận ra CuSO₄ và Cu(NO₃)₂ tạo kết tủa màu xanh:

      CuSO₄ + 2NaOH → Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄

                                           Xanh             

Nhận ra MgSO₄ và Mg(NO₃)₂ tạo kết tủa màu trắng:

       Mg(NO₃)₂ + 2NaOH → Mg(OH)₂↓ + 2NaNO₃

                                                Trắng

Nhận ra FeSO₄ và Fe(NO₃)₂ tạo kết tủa màu trắng hơi xanh, sau đó một lúc kết tủa sẽ chuyển thành màu nâu đỏ

       FeSO₄ + 2NaOH → Fe(OH)₂↓ + Na₂SO₄

       4Fe(OH)₂ + O₂ + 2H₂O → 4Fe(OH)₃↓ nâu đỏ

Ví dụ 2: Nhận biết các kim loại sau: Al, Fe, Cu

Giải:

- Lấy mỗi kim loại 1 ít, lần lượt cho dung dịch axit loãng HCl vào từng kim loại

Kim loại nào không tan là Cu.

Kim loại nào tan có hiện tượng sủi bọt khí k màu không mùi là Al, Fe

2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂

- Cho dung dịch NaOH vào 2 kim loại còn lại :Al, Fe

Kim loại nào có hiện tượng sủi bọt khí không màu không mùi là Al, không có hiện tượng gì là Fe

2Al + 2NaOH + 2H₂O → 2NaAlO₂ + 3H₂

Ví dụ 3: Trình bày phương pháp hoá học để nhận biết các kim loại sau: Al, Ag, Fe, Mg 

Giải: - Dùng NaOH vào 4 mẫu thử

Mẫu nào tan và có xuất hiện sủi bọt khí là Al. 
2Al+2NaOH+2H₂O=>2NaAlO₂+3H₂
+Mẫu nào không tan là Ag,Fe,Mg. 
- Dùng dd HCl để phân biệt mẫu thử của 3 kim loại: 
+Mẫu nào tan và xuất hiện sủi bọt khí là Fe,Mg(nhóm I) 
Fe+2HCl=>FeCl₂+H₂ 
Mg+2HCl=>MgCl₂+H₂ 
+Mẫu thử không tan là Ag. 
- Dùng dd NaOH vào dung dịch sản phẩm của nhóm I: 
+Mẫu thử nào xuất hiện kết tủa trắng thì ban đầu là Mg. 
MgCl₂+2NaOH=>Mg(OH)₂+2NaCl 
+Mẫu thử nào xuất hiện kết tủa màu xanh nhạt thì ban đầu là Fe. 
FeCl₂+2NaOH=>Fe(OH)₂+2NaCl

Ví dụ 4: Phân biệt 9 chất rắn sau bằng 2 hóa chất tự chọn: Ag₂O, BaO, MgO, MnO₂, Al₂O₃, FeO, Fe₂O_3, CaCO_3, CuO?

Giải: Hai thuốc thử là H₂O , HCl đặc nóng 
- Nhận BaO tan trong H₂O tạo Ba(OH₎₂ 
- Dùng Ba(OH)₂ nhận Al₂O₃: 
-> Al₂O₃ tan được trong Ba(OH)2 theo phản ứng: 
Al₂O₃ + Ba(OH)₂ -> Ba(AlO₂)₂ + H₂O 
- Dùng HCl đặc nóng nhận biết được 
+ Ag₂O : Ag₂O + 2HCl -> 2AgCl (kết tủa trắng hóa đen trong không khí) + H₂O 
+ CuO : CuO + 2HCl -> CuCl₂ (dung dịch màu xanh lam) + H₂O 
+ CaCO₃ : CaCO₃ + 2HCl -> CaCl₂ + CO₂ (khí không màu) + H₂O 
+ MnO2 : MnO₂ + 4HCl (đặc, nóng) -> MnCl₂ + Cl₂ (khí vàng lục) + 2H₂O (nếu không là HCl đặc nóng thì sẽ không phản ưng) 
-> Còn MgO, FeO, Fe₂O₃ tan trong HCl tạo thành các dung dịch khó phân biệt màu và không có khí thoát ra là MgCl₂, FeCl₂, FeCl₃.

II. Bài tập vận dụng

Bài 1: Có 8 dung dịch chứa: NaNO₃, Mg(NO₃)₂, Fe(NO₃)₂, Cu(NO₃)₂, Na₂SO₄, MgSO₄, FeSO₄, CuSO₄. Hãy nêu các thuốc thử và trình bày phương án phân biệt 8 dung dịch nói trên?

Hướng dẫn:

Cho dung dịch NaOH và tất cả các ống nghiệm trên:
+ Tạo kết tủa trắng: Mg(NO₃)₂; MgSO₄ (nhóm 1)
+ Tạo kết tủa trắng xanh: Fe(NO₃)₂; FeSO₄ (nhóm 2)
+ Kết tủa rắn xanh thẫm: Cu(NO₃)₂; CuSO₄ (nhóm 3)
+ ko có hiện tượng gì: NaNO₃; Na₂SO₄ (nhóm 4)
-Cho BaCl₂ vào nhóm 1, 2, 3, 4 tạo kết tủa lần lược là MgSO₄, FeSO₄, CuSO₄, Na₂SO₄, còn lại là Mg(NO₃)₂, Fe(NO₃)₂, Cu(NO₃)₂, NaNO₃

Bài 2: Có 5 gói bột màu tương tự nhau: CuO; FeO; MnO₂; Ag₂O; (Fe+FeO)CuO; FeO; MnO₂; Ag₂O; (Fe+FeO)  có thể dùng dd nào để phân biệt các chất trên?

 Đáp án:

Thuốc thử duy nhất:HCl đặc. 
-Lấy 5 mẫu thử của 5 chất bột rồi nhỏ từng giọt dd HCl đặc vào: 
+Mẫu thử nào xuất hiện dd có màu xanh thẫm là Cu0 
Cu0+2HCl → CuCl₂+H20 
+Mẫu thử nào xuất hiện khí có màu vàng lục thoát ra và có mùi hắc là Mn02. 
Mn0₂+4HCl(đặc) → MnCl₂+Cl₂+2H₂0 
+Mẫu thử nào xuất hiện kết tủa có màu trắng là Ag₂0 
Ag₂0+2HCl → 2AgCl+H₂0 
+Mẫu thử nào xuất hiện sủi bọt khí không màu là (Fe+Fe0) 
Fe+2HCl → FeCl₂+H₂ 
Fe0+2HCl → FeCl₂+H₂0 
+Mẫu thử xuất hiện dd màu vàng nhạt là Fe₃0₄. 
Fe₃0₄+8HCl → FeCl₂+2FeCl₃+4H₂0 

Bài 3: có 7 oxit dạng bột Na₂O , CaO , Ag₂O , AL₂O₃ , Fe₂O₃ , MnO₂ , CuO , CaC₂. Hãy nhận biết các chất đó?

Hướng dẫn:

- Cho vào H₂O:
+ Chất nào tan có vẩn đục là CaO.
CaO + H₂O --> Ca(OH)₂ 
+ Chất nào tan là Na₂O
Na₂O + H₂O --> 2NaOH
+ Chất nào tan có khí thoát ra là CaC₂
CaC₂ + H₂O --> Ca(OH)₂ + C₂H₂
+ Còn lại là Ag₂O, Al₂O₃ , Fe₂O₃, MnO₂ , CuO.
- Cho các chất còn lại và dung dịch NaOH dư
+ Chất nào pu tạo kết tủa rồi tan là Al₂O₃
Al₂O₃ + 2NaOH --> 2NaAlO₂ + H₂O
+ Còn lại là Ag₂O, CuO, MnO₂ và Fe₂O₃.
- Cho các chất còn lại vào HCl
+ Chất nào pu tạo dung dịch màu xanh là CuO
CuO + 2HCl ---> CuCl₂ + H₂O
+ Chất nào tạo kết tủa trắng là Ag₂O
Ag₂O + 2HCl ---> 2AgCl + H₂O
+ Chất nào có khí màu vàng đục thoát ra là MnO2
MnO₂ + 4HCl ---> MnCl₂ + Cl₂ + 2H₂O
+ Chất chỉ tạo dung dịch là Fe₂O₃

Bài 4: Chỉ dùng một thuốc thử duy nhất. hãy nhận biết các gọi bột màu đen không nhãn: Ag₂O, MnO₂, FeO, CuO?

Hướng dẫn: Dùng dd HCl

Nếu tạo dung dịch xanh lam là CuO, tạo dung dịch lục nhạt là FeO, tạo kết tủa trắng là Ag₂O, tạo khí màu vàng lục là MnO₂

Bài 5:Chỉ dùng một thuốc thử duy nhất, hãy nhận biết các dung dịch mất nhãn: NH₄Cl, MgCl₂, FeCl₂, AlCl₃, CuCl₂. Viết phương trình phản ứng xảy ra.

Hướng dẫn: Dùng dung dịch NaOH để thử: NH₄Cl có khí mùi khai, FeCl₂ tạo kết tủa trắng xanh và hóa nâu đỏ trong không khí. CuCl₂ kết tủa xanh lơ, MgCl₂ tạo kết tủa trắng, AlCl₃ tạo kết tủa trắng tan trong kiềm dư

Bài 6: Hãy dùng một hóa chất để nhận biết 6 lọ hóa chất bị mất nhãn đựng các dung dịch sau:K₂CO₃, (NH₄)₂SO₄, MgSO₄, Al₂₍SO4)₃, FeCl₃.

Hướng dẫn:

Cho dung dịch NaOH vào cả 6 lọ

-Không có phản ứng là K₂CO₃

-Lọ nào có mùi khai bốc lên là (NH₄)₂SO₄

(NH₄)₂SO₄ + 2 NaOH → Na₂SO₄ + 2NH₃ + 2H₂O

-Lọ nào có kết tủa trắng hơi xanh là FeCl₂

FeCl₂ + 2NaOH → Fe(OH)₂ + 2NaCl

-Lọ nào có kết tủa nâu đỏ là FeCl

FeCl + 3NaOH → Fe(OH) + 3NaCl

-Lọ nào có kết tủa trắng không tan là MgSO4

MgSO + NaOH → Mg(OH)₂ + Na₂SO₄

-Lọ nào có chất kết tủa trắng tạo thành sau đó tan trong dung dịch NaOH dư là Al₂(SO₄)₃

Al₂(SO₄)₃ + 6NaOH → 3Na₂SO₄ + 2Al(OH)₃

Al(OH)₃ + NaOH → NaAlO₂ + H₂O

Bài 7:

Chỉ sử dụng 1 hóa chất hãy nhận biết các dung dịch sau: MgCl₂, FeCl₂, FeCl₃, AlCl₃

Đáp án: NaOH dư

Bài 8:

Cho các hóa chất: Na, MgCl₂, FeCl₂, FeCl₃, AlCl₃. Chỉ dùng thêm nước hãy nhận biết chúng?

Hướng dẫn:

-Chất nào tan trong nước có hiện tượng sủi bọt khí là Na

-Dùng dung dịch NaOH ở trên cho lần lượt vào các dung dịch còn lại

+Dung dịch nào xuất hiện kết tủa keo trắng tan trong NaOH dư là AlCl₃

+Dung dịch nào xuất hiện kết tủa trắng không tan trong NaOH dư là MgCl₂

+ Dung dịch nào xuất hiện kết tủa trắng xanh là Fe(OH)₂

+ Dung dịch nào xuất hiện kết tủa nâu đỏ là Fe(OH)₃

Bài 9:

Không dùng thêm hóa chất nào khác hãy nhận biết các chất đựng trong các lọ mất nhãn sau: KOH, HCl, FeCl₃, Pb(NO₃)₂, Al(NO₃)₃, NH₄Cl

Hướng dẫn

+ Trộn lần lượt các dd này với nhau: 
-> Có 1 chất khi trộn với 5 dd còn lại tạo 3 kết tủa, 1 khí mùi khai. Dd đó là KOH: 
3KOH + FeCl₃ -> Fe(OH)₃↓ + 3KCl 
2KOH + Pb(NO₃)₂ -> Pb(OH)₂↓ + 2KNO₃ 
3KOH + Al(NO₃)₃ -> Al(OH)₃↓ + 3KNO₃ 
KOH + NH₄Cl -> KCl + H₂O + NH₃↑ 
-> Biết được KOH ta dễ dàng biết được các dd kia vì: 
+ Cho KOH đã nhận biết vào 5 dd còn lại: 
-> Chất tạo kết tủa nâu đỏ với KOH là FeCl₃: 
FeCl₃ + 3KOH -> Fe(OH)₃↓ + 3KCl 
-> Chất nào tạo kết tủa đen với KOH là Pb(NO₃)₂: 
Pb(NO₃)₂ + 2KOH -> Pb(OH)₂↓ + 2KNO₃ 

-> Chất tạo kết tủa dạng keo trắng với KOH là Al(NO₃)₃. Đặt biệt kết tủa này tan nếu kiềm dư: 
Al(NO₃)₃ + 3KOH -> Al(OH)₃↓ + 3KNO₃ 
Al(OH)₃ + KOH (dư) -> KAlO₂ + 2H₂O (kết tủa bị tan trong kiềm dư) 
-> Chất nào tạo khí mùi khai với KOH là NH4Cl: 
NH₄Cl + KOH -> KCl + H₂O + NH₃↑ 
-> Chất không hiện tượng với KOH là HCl

(có phản ứng nhưng phản ứng không thể thấy) 

KOH + HCl -> KCl + H₂O