Phân loại và phương pháp giải bài tập phần kim loại tác dụng với dung dịch muối và dung dịch ãit

LỜI CẢM ƠN Lời em xin chân thành cảm ơn Vũ Hồng Nam tận tình hướng dẫn , giúp đỡ em hoàn thành tốt đề tài Qua đề tài em xin gửi lời cảm ơn tới thầy cô giáo môn Hóa học , khoa khoa học tự nhiên giúp đỡ , tạo điều kiện để em thực tốt để tải Em xin chân thành cảm ơn tới thầy cô giáo trung tâm KLF trung tâm thông tin , tư liệu , thư viện trường đại học Hồng Đức tạo điều kiện cho em mượn tài liệu sử dụng máy tính để em hồn thành đề tài Tơi xin cảm ơn đến bạn bè lớp K18 - ĐHSP Hóa Học động viên , đóng góp ý kiến trình học tập nghiên cứu Trong trình thực khơng thể tránh hết thiếu sót hạn chế Em mong thầy cô giáo bạn có ý kiến góp ý để em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn ! Thanh Hoá , tháng năm 2019 Sinh viên Lê Thị Nhung i MỤC LỤC PHẦN I – MỞ ĐẦU I Lý chọn đề tài II Mục đích nghiên cứu III Nhiệm vụ nghiên cứu IV Đối tượng khách thể nghiên cứu V Phương pháp nghiên cứu Để nghiên cứu đề tài cần dùng phương pháp : PHẦN II - NỘI DUNG CHƯƠNG I : CƠ SỞ LÝ LUẬN 1.1 Bài tập hoá học 1 Tác dụng tập hóa học 1.1 Phân loại tập hóa học 1.2 Cơ sở lý luận kim loại 1.2 Tính chất chung kim loại 1.2.1.1 Tính chất vật lý 1.2.1.2 Tính chất hóa học 1.2.2 Cơ sở phân loại tập kim loại 10 1.2.2.1 Dựa vào nội dung 10 1.2.2.2 Dựa vào phương pháp giải tập 10 1.2.2.3 Dựa vào tính chất kim loại 11 CHƯƠNG II PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP PHẦN KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI DD MUỐI VÀ AXIT 12 2.1 Kim loại tác dụng với dung dịch muối 12 Dạng : Một kim loại tác dụng với dung dịch chứa muối 12 Dạng 2: Một kim loại tác dụng với dung dịch chứa hai muối 14 Dạng 3: Hai kim loại tác dụng với dung dịch chứa muối 18 Dạng 4: Hai kim loại tác dụng với dung dịch chứa hai muối 23 ii 2.2 Kim loại tác dụng với dung dịch axit 28 Dạng 1: Kim loại tác dụng với dung dịch axit HCl H2SO4 loãng …………30 Dạng 2: Kim loại tác dụng với dung dịch axit H2SO4 đặc, axit HNO3 33 Dạng 3: Kim loại tác dụng với hỗn hợp axit HNO3 H2SO4 đặc nóng 39 Dạng 4: Kim loại tác dụng với hỗn hợp muối nitrat môi trường axit mạnh 42 PHẦN III – KẾT LUẬN 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO 47 iii PHẦN I – MỞ ĐẦU I Lý chọn đề tài Định hướng đổi phương pháp dạy học giai đoạn là: phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động sáng tạo người học, bồi dưỡng phương pháp tự học, rèn luyện kĩ vận dụng kiến thức vào thực tiễn, hình thành thái độ tình cảm, hứng thú học tập cho học sinh Và mục đích đổi nhằm nâng cao hiệu dạy học Để tiếp cận với định hướng trên, giáo viên phải tự thay đổi phương pháp dạy học phù hợp với xu hướng giáo dục đề Có nhiều phương pháp dạy học với hóa học, phương pháp dạy học khơng thể thiếu phương pháp giải tập hóa học Nhiều nhà lí luận xếp tập hóa học vào nhóm “phương pháp dạy học- cơng tác tự lực học sinh” Giải tập hóa học lúc học sinh hoạt động tự lực để củng cố trau dồi kiến thức hóa học Bài tập hóa học cung cấp cho học sinh kiến thức, đường để giành lấy kiến thức, niềm vui sướng phát kiến thức Do vậy, tập hóa học vừa mục đích, vừa nội dung, lại vừa phương pháp dạy học hiệu nghiệm Hố học mơn khoa học vừa lý thuyết thực nghiệm, bên cạnh việc nắm vững lý thuyết người học cần phải vận dụng linh hoạt, sáng tạo vấn để thông qua hoạt động thực nghiệm, thực hành giải tập Một phương pháp học tích cực sử dụng tập hoá học hoạt động dạy học Bài tập hố học đóng vai trị vừa nội dung vừa phương tiện để chuyển tải kiến thức nhờ giúp học sinh, sinh viên hồn thiện kiến thức đồng thời phát triển trí thơng minh, sáng tạo, rèn luyện tính kiên nhẫn kỹ xảo lực nhận thức tư phát triển sáng tạo Thơng qua tập Hóa học giúp giáo viên kiểm tra đánh giá kết học tập học sinh sinh viên từ đưa phương pháp hình thức tổ chức dạy học hợp lý Bài tập Hóa học thật đa dạng phong phú, tập phần kim loại tác dụng với dung dịch muối dung dịch axit phần quan trọng chương trình hóa học vơ Chính chọn đề tài: “ Phân loại phương pháp giải tập phần kim loại tác dụng với dung dịch muối dung dịch axit ” II Mục đích nghiên cứu - Nghiên cứu, phân loại tập phần kim loại tác dụng với dung dịch muối, dung dịch axit III Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu lý luận đề tài tập hóa học, yêu cầu việc xây dựng tập - Nghiên cứu cở sở lý thuyết tính chất vật lý, tính chất hố học, dây hoạt động hoá học kim loại - Nghiên cứu phân loại xây dựng tập phần kim loại tác dụng với dung dịch muối dung dịch axit IV Đối tượng khách thể nghiên cứu - Khách thể nghiên cứu : Quá trình dạy học trường trung học sở trung học phổ thông - Đối tượng nghiên cứu : Bài hoá học phần kim loại V Phương pháp nghiên cứu Để nghiên cứu đề tài cần dùng phương pháp : - Phương pháp nghiên cứu lý thuyết : + Nghiên cứu tài liệu liên quan tập hóa học, sách giáo khoa, tài liệu tham khảo để xây dựng sở lý thuyết cho đề tài : + Nghiên cứu sở lý luận tập hóa học, ý nghĩa, tác dụng tập hóa học , yêu cầu hệ thống tập cần xây dựng : + Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm : Điều tra, khảo sát thực tế việc dạy tập hóa học để rút kết luận thực tế mục tiêu yêu cầu dạy học tập hóa học phương pháp dạy học tập hóa học theo hướng tích cực hóa hoạt động học tập học sinh, sinh viên - Phương pháp tổng kết kinh nghiệm : Thăm dò, lấy ý kiến giáo viên phương pháp xây dựng hệ thống tập phương pháp giải phù hợp PHẦN II - NỘI DUNG CHƯƠNG I : CƠ SỞ LÝ LUẬN 1.1 Bài tập hố học Bài tập hóa học nhiều vấn đề (câu hỏi toán) mà người giải phải trả lời thông qua hoạt động tư Mỗi loại tập có tính chất, tác dụng riêng, nhiên khn khổ có hạn, luận văn trình bày loại tập định lượng thức tốn hóa học Bài tập định lượng hay tốn hóa học loại tập vừa có tính hóa học (cần dùng đến kiến thức hóa học, ngơn ngữ hóa học giải )và vừa có tính tốn học ( cần dùng kĩ toán học giải ) Đối với học sinh, giải tập phương pháp học tập tích cực Để giải tốn hóa học cho học sinh cần phải hiểu rõ kiện, yêu cầu cần giải quyết, xác định bước giải thao tác cần thiết Do giải tốn hóa học, kiến thức học sinh lĩnh hội trình học tập cố, đào sâu, vận dụng.Việc hoàn thành pháp triển kỹ giải tốn hóa học cho phép thực mối liên hệ qua lại tri thức thuộc trình độ năm học thuộc trình độ khác nhau, năm học khác tri thức kỹ năng, Thông qua tập, giáo viên kiểm tra khả tiếp thu kiến thức học sinh, đồng thời phát sai sót, yếu học sinh mà qua có kế hoạch rèn luyện kịp thời 1.1 Tác dụng tập hóa học Học sinh thuộc lòng khái niệm, định luật, không qua việc giải tập học sinh chưa thể nắm vững mà học sinh thuộc lịng Bài tập hóa học rèn luyện cho học sinh kỹ vận dụng kiến thức học, biến kiến thức tiếp thu qua giảng thầy thành kiến thức - Bài tập hóa học làm xác khái niệm hóa học, củng cố, đào sâu, mở rộng kiến thức để làm sinh động phong phú, giúp người đọc hiểu sâu nhớ lâu kiến thức - Bài tập hóa học ơn tập, củng cố, hệ thống hóa kiến thức cách tích cực -Bài tập hóa học rèn luyện cho học sinh số kỹ hóa học : cân phương trình phản ứng tính theo phương trình , tính theo cơng thức - Bài tập hóa học rèn luyện cho học sinh khả vận dụng kiến thức vào giải thích tượng thực tiễn đời sống - Bài tập hóa học rèn luyện cho học sinh kỹ sử dụng ngơn ngữ hóa học Phát triển lực nhận thức cho học sinh - Bài tập hóa học rèn luyện cho học sinh thao tác tư phân tích, so sánh, khái quát hóa , trừu tượng hóa giúp học sinh có lực tư logic - Bài tập hóa học phát triển tư rèn luyện trí thơng minh cho học sinh -Về thái độ +Bài tập hóa học rèn luyện cho học sinh tính kiên nhẫn, trung thực, lịng mê say khoa học +Bài tập hóa học có tác dụng làm cho học sinh hiểu sâu làm xác hóa khái niệm học Ví dụ : Hịa tan 2,7g Al vào lượng dư dung dịch H2SO4, chưa rõ nồng độ , thấy khí V lít ( đktc ) khí A có tỉ khối so với H2 17 , Giá trị V : A ,84 lít B 2,24 lít C 1,12 lít D ,48 lít Để giải tập học sinh phải rà soát , nhớ lại sản phẩm , lựa chọn khí thích hợp viết phương trình phản ứng , cách cân phương trình ơxi hóa - khử Từ học sinh học phản ứng Al với H2SO4 đặc tạo sản phầm khử -Các tập hóa học đào sâu mở rộng hiểu biết cách sinh động phong phú không làm nặng nề khối lượng kiến thức học sinh Chỉ có vận dụng kiến thức vào giải tập học sinh nắm vững kiến tức cách sâu sắc Hơn , số tập với tình có vấn đề tạo hứng thú cho học sinh tiếp thu kiến thức mở rộng từ lí thuyết phản ứng học Ví dụ : Hòa tan 28,7g Fe vào V ml dung dịch HNO3, 1M thấy tạo 6,72 lít khí khơng màu hóa nâu khơng khí lượng chất rắn khơng tan có khối lượng m gam Tìm giá trị V m Với tập , học sinh hấp tấp vội vàng viết phương trình phản ứng khử Fe -> Fe3+ ” , tìm V m Nhưng với học sinh nắm kiến thức nhận tình có vấn đề khiến cho học sinh phải đề phòng , suy xét Lúc phản ứng : Fe 3+ + Fe ->Fe 2+ dây điện hóa thực tế hố -Bài tập hóa học củng cố kiến thức cũ cách thường xuyên hệ thống hóa kiến thức học Kiến thức cũ đơn nhắc lại làm cho học sinh nhàm chán khơng có hấp dẫn , Bài tập hóa học ơn tập , củng cố hệ thống hóa kiến thức cách thuận lợi , số đáng kể tập hóa học địi hỏi học sinh phải vận dụng tống hợp kiến thức nhiều nội dung nhiều chương , nhiều khác Qua việc giải tập hóa học , học sinh tìm mối liên hệ nội dung nhiều , chương khác từ đổ hệ thống hóa kiến thức học Ví dụ : Đối với chương trinh lớp 12 sau học xong phần Fe có tập: Chia m gam hỗn hợp A gồm Ba , Al , Fe thành phần : - Phần cho tác dụng với nước dư thấy thoát 0,986 lít khí H2 - Phần cho tác dụng với dung dịch NaOH dư thấy 6, 944 lít bay - Phần cho vào dung dịch HCl dư thu ,814 lít khí Tìm m tính khối lượng kim loại hỗn hợp A Các khí đo đktc Để giải tập , học sinh phải nắm tính chất hóa học Fe chương trước kim loại kiềm thổ nhôm Như qua tập giúp học sinh ôn lại kiến thức phần trước phần vừa học xong -Bài tập hóa học giúp rèn luyện kỹ hóa học Các kỹ hóa học : - Kỹ sử dụng ngôn ngữ hóa học - Lập cơng thức , cân phương trình hóa học - Tính theo phương trình hóa học - Các tính tốn đại số : giải phương trình hệ phương trình , kỹ nhận biết hóa chất … - Kỹ giải loại tập khác qua việc thường xuyên giải tập hỗn hợp , lâu dần học sinh thuộ hết ký hiệu hóa học hóa trị , số oxi hóa nguyên tố … Bài tập hóa học tạo điều kiện để tư học sinh phát triển Bài tập hóa học phát triển lực nhận thức , rèn luyện trí thơng minh cho học sinh Khi giải tập , học sinh rèn luyện thao tác tư phân tích , tổng hợp , so sánh , diễn dịch , quy nạp Và học sinh buộc phải nhớ lại kiến thức học mà có liên quan đến đề , xác định mối liên hệ điều kiện cho yêu cầu đề để tìm cách giải tối ưu Qua tư học sinh phát triển , tính tích cực , độc lập học sinh nâng cao Ví dụ : Cho 6,8g hỗn hợp Fe , CuO tác dụng với HCl thu chất rắn B dung dịch A Cho tiếp dung địch HCl dư vào tan phần , cịn lại 1,28g chất rắn không tan Lọc bỏ chất rắn thêm NaOH dư lọc kết tủa nung môi trường có khơng khí thu 6g chất rắn Tìm khối lượng chất hỗn hợp đầu Để giải tập , học sinh phải nhớ lại tính chất hóa học kim loại , oxit kim loại có tác dụng với axit khơng có tính oxi hóa Học sinh phải phân tích , lập luận sau hai lần cho HCl vào cịn chất rắn khơng tan mà đáng Fe CuO tan hết HCl dư , Đến học sinh phải dự đoán chất không tan Cu , Cu sinh từ đâu ? Để trả lời ca hỏi học sinh phia suy luận phương trình phản ứng cho Fe , CuO tác dụng với HCl thiếu Khi Fe ,CuO tác dụng với HCl thiếu tạo FeCl2 , CuCl2 ; Fe dư tiếp tục phản ứng với CuCl2 , sinh Cu , chất rắn B có Cu , có CuO dư , Fe đư Cho HCl dư vào chất B Fe CuO dư tan hết , lại Cu Từ suy luận học sinh tìm cách giải thích hợp -Tác dụng giáo dục tư tưởng Khi giải tập hóa học , học sinh rèn luyện tính kiên nhẫn , tỉnh trung thực lao động học tập , tính độc lập , sáng tạo , xử lý vấn đề xảy Mặt khác việc tự giải tập hóa học giúp cho học sinh rèn luyện tinh thần kỉ luật , biết tự kiềm chế , có cách suy nghĩ trình bày xác , khoa học , nâng cao lịng u thích mơn hóa học Bài tốn hóa học gồm nhiều bước để đến đáp số cuối Nếu em sai khâu làm cho hệ thống tốn bị sai Ví dụ : Cho m1 gam Mg Al vào m2 gam dung dịch HNO3 , 24 % Sau kim loại tan hết có ,96 lít hỗn hợp khí X gồm NO, N2O, N2,( đktc ) thoát dung dịch A Thêm lượng O2, vừa đủ vào X , sau phản ứng thu hỗn hợp khí Y Dẫn Y từ từ qua dung dịch NaOH dư , có 4,48 hỗn hợp Z ( đktc ) Tỷ khối Z so với H2 20 Nếu cho dung dịch NaOH vào A để lượng kết tủa lớn thu 62, 2g kết tủa Tính m1 , m2 Biết lượng HNO3đã lấy dư 20 % so với lượng cần thiết Phân tích : Để giải tập học sinh phải thực bước phản ứng , nhìn nhận chất vấn đề để tìm cách giải thích hợp nhiều học sinh hấp tấp , vội vàng , tính sai bước hệ thống bán tốn sai Bài tập hóa học có nội dung thực nghiệm cịn có tác dụng rèn luyện tính cẩn thận , tuân thủ triệt để quy định khoa học , chống tác phong luộm thuộm dựa vào kinh nghiệm lặt vặt , chưa khái quát , vi phạm nguyên tắc khoa học -Giáo dục kỹ thuật tổng hợp Bộ mơn hóa học có nhiệm vụ giáo dục kỹ thuật tổng hợp , cịn tập hóa học tạo điều kiện cho nhiệm vụ phát triển vấn đề kỹ thuật sản xuất chuyển tải thành nội dung tập hóa học : hiệu suất, cách khảo sát thành phần hỗn hợp chất, quy trình sản xuất Hg2SO4,HNO3, tốn nhiệt nhơm , sản xuất gang thép Ví dụ : Tính khối lượng quặng chứa 92, % Fe3O4 , để sản xuất 10 gang chứa % C số tạp chất biệt hiệu suất trình 87,5 % mA + mHCl = mmuối + mH2 1,19 + 36,5x = 4,03 +2  𝑥 x=0,08 (mol) a Thể tích Y 𝑥 0,08 2 VH2= 22,4 = CMHCl= 0,08 0,08 22,4 = 0,896 (lít) =1M b Khối lượng chất rắn: Gọi a, b số mol Al Zn 1,19 gam hỗn hợp A 27a + 65b = 1,19 (1) nHCl= 3a + 2b =0,08 Từ (1), (2) giải ra: a= 0,02 b= 0,01 Dung dịch X gồm: AlCl3 : a = 0,02mol ZnCl2 : b = 0,01 mol AlCl3 + 2NH3 + 3H2O → Al(OH)3↓ + 3NH4Cl 0,02 0,02 ZnCl2 + NH3 → [ Zn(NH3)4 ]Cl2 2Al(OH)3 → Al2O3 + H2O 0.02 m Al2O3 = 0,01 0,02 102 = 1,02 gam Dạng 2: Kim loại tác dụng với dung dịch axit H2SO4 đặc, axit HNO3Một số chủ ý phương pháp giải • Đối với axit HNO3 - Chất khử kim loại bị oxi hóa lên mức oxi hóa cao nhất: M - ne → M n+ - Chất oxi hóa N+5 bị khử xuống mức oxi hóa thấp hơn: N+4, N+2 , N+ , N-3 (Chú ý xem hình thành NH4NO3 hay không, thông thường dựa vào đề nêu cho khử khơng có khử thành NH4NO3 kiểm 33 tra ĐLBT electron, sản phẩm qua kiềm có khí mùi khai có sản phẩm khử NH4NO3) - Nhận định trạng thái đầu trạng thái cuối trình phản ứng áp dụng ĐLBT electron + Đối với axit H2SO4 đặc nóng - Chất khử kim loại bị oxi hóa lên mức oxi hóa cao nhất: M - ne → Mn+ - Chất oxi hóa S+6 bị khử xuống mức oxi hóa thấp hơn: S+4 , S0, S-2 Thông thường tạo S+4(SO2) - Từ kiện toán phải nhận định trạng thái số oxi hóa đầu cuối áp dụng ĐLBT electron BÀI TẬP ÁP DỤNG Bài Cho 6,72 gam Fe vào dung dịch chứa 0,3 mol H2SO4 đặc, nóng (Giả sử SO2 sản phẩm khử nhất) Tính khối lượng muối sau phản ứng xảy hồn tồn Giải: Ta có: SO42- + 4H+ + 2e → SO2 + 2H2O 0,15 0,6  n SO42-tạo muối= n SO42-ban đầu - n SO42-bị khử = 0,3-0,15 = 0,15  mmuối = mkim loại + m SO42-tạo muối= 6,72 +0,15.96 = 21,12 gam Bài Hịa tan hồn tồn a mol kim loại M (hóa trị n khơng đổi) phải dùng hết a mol H2SO4 đặc, nóng thu khí Ao dung dịch A Cho khí Ao hấp thụ vào 45 ml dung dịch NaOH 0,2M tạo 0,608 gam muối Natri Mặt khác, có cạn dung dịch A, thu 1,56 gam muối khan Hịa tan muối khan vào nước cho 0,387 gam hỗn hợp B gồm Zn Cu vào, khuấy tới phản ứng hồn tồn thu 1,144 gam chất rắn C Tính khối lượng kim loại M đem hịa tan Tính khối lượng kim loại B C Giải: Khối lượng M đem hòa tan 34 2M + 2nH2SO4 ( đặc , to ) → M2(SO4)n+nSO2↑ + 2nH2O mola na na/2 n H2SO4 = na = a → n = Ao khí SO2: a/2 mol nNaOH = 0,2.0,045 = 0,009 mol SO2tác dụng NaOH tạo hai muối NaHSO3 a1 mol; Na2SO3 a2 mol SO2 + NaOH → NaHSO3 SO2 + NaOH → Na2SO3+ H2O n NaOH = a1 + 2a2 = 0,009 (1) m muối = 104 a1+ 126 a1 = 0,608 (2) Từ (1) (2) giải : a1 = 0,001 a2 = 0.004 n SO2 = a/2 = a1 + a2 = 0,05  a =0,01  Cô cạn dung dịch A → 1,56 gam M2SO4 a/2 mol 𝑎 (2M +96) = 1,56 a =0,01 M = 108 => Ag mAg = 108.0,01 = 1,08 (gam) Khối lượng kim loại B C: n Ag2SO4 = a/2 = 0,005 mol Gọi x, y số mol Zn Cu 0,387 gam hỗn hợp B => 65x + 64y = 0,387 Zn + Ag2SO4 → ZnSO4 + 2Ag ↓ Cu + Ag2SO4 → CuSO4 + 2Cu↓ Nhận xét: 65(x +y)> 65x + 64y = 0,387 =>x+y> 0,378 65 = 0,0059 Vậy x +y> n Ag2SO4 = 0,005 mol  Ag2SO4 tác dụng hết, kim loại dư 35 Nếu Cu chưa tác dụng : n Zn tác dụng = n Ag2SO4 = 0,005 n Ag= 2.0,005 = 0,01 mol Độ tăng khối lượng hỗn hợp kim loại ( ∆ m = mC - mB ) ∆ m = mAg – mZn tác dụng 1,144 - 0,387 = 108.0,01 - 65.0,005 0,757 = 0,755 vô lý (loại) Vậy Zn tác dụng tác dụng hết (x mol) Cu tác dụng phần (z mol) Ta có : x+z = 0,005 (1) ∆m = mAg - (mZn – m Zn tác dụng) 1,08 - (65x + 642) = 0,757 65x + 64z =0,323 Từ (1), (2) giải ra: x = 0,003 ; z = 0,002 Hỗn hợp B gồm: Zn : 0,003.65 = 0,195 gam Cu: 0,387 -0,195 = 0,192 gam Hỗn hợp C gồm: Ag: 1,08 gam Cu dư: 0,192 - (64.0,002) = 0,064 (gam) Bài Hòa tan 13,9 gam hỗn hợp A gồm Al, Cu, Mg, V ml dung dịch HNO3 có nồng độ 5M vừa đủ, giải phóng 20,16 lít khí NO2 (đktc) dung dịch B Thêm dung dịch NaOH dư vào B, lấy kết tủa nung nhiệt độ cao chất rắn D, dẫn luồng H2, dư qua D thu 14,4 gam chất rắn E Viết phản ứng xảy Tính tổng số gam muối tạo thành B Tính % theo khối lượng kim loại A Tính V ml Biết phản ứng xảy hoàn toàn Giải: Đặt x, y, z số mol Mg, Al, Cu A 24x + 27y + 64z = 13,9 (1) Số mol khí NO2 = 0,9 (mol) Các phản ứng Mg + 4HNO3 → Mg(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O x 4x x 2x 36 Al + 6HNO3 → Al(NO3)3 + 3NO2↑ +3H2O y 6y y 3y Cu + 4HNO3 → Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + H2O z 4z z 2z Ta có: 2x + y +2z = 0,9 Dung dịch B có: Mg(NO3)2 = x mol Al(NO3)3 = y mol Cu(NO3)2 = z mol Phản ứng B + NaOH dư: Mg(NO3)2 + 2NaOH → Mg(OH)2 ↓ + 2NaNO3 x x Al(NO3)3 + 4NaOH → NaAlO2 +3NaNO3 + 2H2O y Cu(NO3)2 + 2NaOH → Cu(OH)2 + + 2NaNO3 Nung kết tủa : Mg(OH)2 → MgO + H2O Cu(OH)2→ CuO + H2O Ta có: mD = mMgO + mCu 40x + 64y = 14,4 Từ (1), (2), (3) ta được: x=0,2; y = 0,1; z=0,1 Khối lượng muối B: m = m kim loại+ mNO3m=13,9 +62.0,9 = 69,7 (gam) 2.mMg= 24.0,2 = 4,8 (gam) → 34,53 % mAl = 27.0,1 = 2,7 (gam) → 19,42% mCu = 64.0,1 = 6,4 (gam) → 46,04 % Số mol HNO3 = (4x + 6x + 4z ) = 2.0.9 = 1,8 mol Vdd = 1,8/5 = 0,36 (lít) 37 Bài 4.P dung dịch HNO3 10% d=1 khơng đổi R kim loại có hóa trị III khơng đổi Hịa tan hồn tồn 5,94 gam kim loại R 564 ml dung dịch P thu dung dịch A 2,688 lít hỗn hợp khí B gồm N2O NO Tỉ khối B H2 18,5 Tìm kim loại M Tính nồng độ phần trăm chất dung dịch A Giải: Số mol HNO3 = 564.1,05.10 100.63 = 0,94 (mol) Số mol hỗn hợp N2O + NO = 3,688 = 0,12 (mol) Đặt a, b số mol N2O NO ta có: 44a +30b 2(𝑎 +𝑏 ) = 18.5 a + b =0,12 Từ (1) (2) suy ra: a = 0,06; b= 0,06 Phản ứng hòa tan R 11R +42HNO3 →11R(NO3)3 + ( 3N2O +3NO )+21H2O 11R(g) 42 11 5,94(g) x1x2 mol 0,12 Ta có : 0,12.11R = 5,94.6 → R= 27 (Al) Dung dịch A có: Al(NO3)3 = 0,12.11/6 = 0,22 (mol) HNO3 dư = 0,94 – 0,2.42/6 = 0,1 (mol) Vậy: Khối lượng Al(NO3)3 = 213.0,22 = 46,86 (gam) Khối lượng HNO3 = 63.0,1 = 6,3 (gam) Khối lượng dung dịch A = 5,94 +(564.1,05) = 593,7 (g) C% Al(NO3)3 = 46,86/593,7.100 = 7,89% C% HNO3 = 6/593,7.100 = 1,06 % Bài Cho 0,04 mol bột Fe vào dung dịch chứa 0,08 mol HNO3 thấy khí NO Khi phản ứng xảy hồn tồn khối lượng muối thu bao nhiêu? 38 Giải: Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO↑ + H2O 0,04 0,08 mol 0,02 0,08 0,02 mol HNO3 hết; Fe dư = 0,04 – 0,02 = 0,02 mol; Fe dư phản ứng tiếp với Fe(NO3)3 Fe + 2Fe(NO3)3→ 3Fe(NO3)2 0,02 0,02 0,03 mol 0,01 0,02 0,03 mol Fe dư 0,01 Khối lượng muối 3Fe(NO3)2 thu là: 0,03.180 = 5,4 (gam) Dạng 3: Kim loại tác dụng với hỗn hợp axit HNO3 H2SO4 đặc nóng mmuối = mkim loại + mNO3tạo muối + mSO4tạo muối Một số ý phương pháp giải Nhận định trạng thái oxi hóa đầu cuối nguyên tố rôi áp dụng ĐLBT electron BÀI TẬP ÁP DỤNG Bài 1: Hịa tan hồn toàn m gam hỗn hợp X (Cu, Ag) dung dịch chứa axit HNO3 H2SO4 thu dung dịch Y chứa 7,06 gam muối hỗn hợp khí Z chứa 0,05 mol NO2 0,01 mol SO2 Tính m Giải: Ta có: NO3 + 2H+ + le → NO2 + H2O 0,05 0,1 0,05 → n NO3 ban đầu = nH+ = 0,1 nNO, bị khử = 0,05 → nNO3 tạo muối = 0,05 SO3- + 4H+ + 2e → SO2 + H2O 0,01 → nSO4 nSO4 0,04 0,01 ban đầu bị khử = ½ H+ = 0,02 = 0,01 → nSO4 tạo muối = 0,01 39 Mà mmuối = m + mSO4tạo muối + mNO3tạo muối => m = (gam) Bài Nếu cho 9,6 gam Cu tác dụng với 180 ml dung dịch HNO3 1M thu V lít khí NO dung dịch A Còn cho 9,6 gam Cu tác dụng với 180 ml dung dịch hỗn hợp gồm HNO3 1M H2SO4 lỗng thu V lít khí NO vàdung dịch B Tính tỉ số V1 :V2 khối lượng muối khan thu cô cạn dung dịch B Giải: 9,6 Sô mol Cu = 64 = 0,15 (mol) HNO3 = 1.0,18 = 0,18 (mol) 3Cu + 8HNO3→ 3Cu(NO3)2 + 2NO+ 4H2O 8H+ 3Cu + 2NO3- → 3Cu 2+ + + 0,15 0,18 0,0675 0,18 0,045 0,0825 2NO + 4H2O 0,18 0,045 0,135 Số mol khí NO = 0,045 mol Số mol HNO3 = 0,18 mol Số mol H2SO4 = 0,08 mol Nên H+ = 0,36 mol NO3- = 0,18 mol SO42-= 0,09 mol 3Cu 8H+ + 0,15 2NO3- → 3Cu 2+ + + 0,36 2NO + 4H2O 0,18 0,135 0,36 0,09 0,015 0,09 Số mol khí NO 0,09 mol Vậy: v1 v2 = 0,045 0,09 = Bài Cho a mol Cu tác dụng với 120 ml dung dịch A gồm HNO3 1M H2SO4 0,5M (lỗng) thu V lít khí NO (đktc) a Tính V 40 b Nếu Cu tan khơng hết (hoặc vừa đủ) lượng muối thu Giải: Trong 120 ml dung dịch có : n HNO3 = 0,12 mol , n H2SO4 = 0,06 mol Dung dịch A có: n H+ = 0,24 mol ; n NO 3- = 0,12 ; n SO4 2-= 0,06 mol 3Cu + 8H+ + 2NO3- → 3Cu 2+ + 2NO + 4H2O Ban đầu a 0,24 0,12 Phản ứng 0,09 0,24 ( mol) 0,060,09 0,06 ( mol) => V = 0,06.22,4 = 1,344 lit Khi Cu dư vừa hết (a > 0,09) dung dịch có: nCu2+ = 0,09 mol; n NO3- = 0,06 mol; n SO4 2-= 0,06 mol =>n CuSO4= 0,06 mol; n Cu(NO3)2= 0,03 mol Vậy: m CuSO4=160.0,06 = 9,6 gam m Cu(NO3)2 = 188.0,03 = 5,64 gam Bài Hòa tan 1,38 gam hỗn hợp A gồm Fe kim loại M (có hóa trị khơng đổi) dung dịch HNO2 H2SO, nhiệt độ thích hợp thu 1,8816 lít hỗn hợp hai khí (ở đktc) có tỉ khối so với khí H2 25,25 Xác định M Biết cho A tác dụng với HCl thu 0,09 mol H2 Giải: Số mol hỗn hợp khí 1,8816 22,4 = 0,084; M = 25,25 × = 50,5 Trong hỗn hợp phải có SO2 M SO2> 50,5 Vì HNO3 đặc nên khí cịn lại NO2 Đặt lượng NO2 x mol SO2 y mol x+y = 0,084 (1) 46x+ 64y = 0,084.50,5 (2) Từ (1) (2) =>x = 0,063 mol;y= 0,021 mol Fe - 3e = Fe 3+ a 3a M-ne = M n+ b NO3-+ 2H+le = NO2 + H2O x x SO4 2- + 4H+ +2e = SO2 + H2O nb 2y 41 Lượng e nhường e nhận 3a + nb = x + 2y = 0,105 (3) Số mol H22a + nb = 0,09 (4) Khối lượng kim loại 56a +Mb = 1,38 (5) Từ (3), (4) (5) => M = 9n Biện luận tìm M Al Bài Hòa tan 9,6 gam Cu vào 180 ml dung dịch hỗn hợp HNO3 1M vàH2SO4 0,5M, kết thúc phản ứng thu V lít (ở đktc) khí khơng màu nhấtthốt ra, hóa nâu ngồi khơng khí Tính giá trị V Giải Ta có: n Cu=0,15 mol; n NO3-= 0,18 mol ; Ʃ nH+ = 0,36 mol 3Cu + 8H+ + 2NO3- → 3Cu 2+ + 2NO + 4H2O 0,360,09 mol Do 0,36 0,15 0,18 < < → H+ hết ; Cu dư → VNO=0.09.22,4 = 2,016 lit Dạng 4: Kim loại tác dụng với hỗn hợp muối nitrat môi trường axit mạnh Một số ý phương pháp giải - Trong mơi trường axit (HCl, H2SO4 lỗng ) ion NO3- muối nitrat có tính oxi hóa mạnh tương tự axit HNO3 Dạng toán thường gặp cho kim loại (ví dụ Cu) tác dụng với dung dịch hỗn hợp (HNO3 + HgSO4 loãng), hỗn hợp (KNO3 + H2SO4, lỗng) (KNO3 + KHSO4) Khi viết phương trình phản ứng dụng dạng ion rút gọn: 3Cu + 8H+ + 2NO3- → 3Cu 2+ + 2NO + 4H2O Vấn đề quan trọng xem chất hết phản ứng cách lấy số mol ban đầu chất (Cu,H+,NO3-) chia cho hệ số chất tương ứng(3, 8, 2) thi chất phản ứng hết chất có tỉ lệ nhỏ 42 BÀI TẬP ÁP DỤNG Bài 1: Cho 3,2 gam bột Cu tác dụng với 100 ml dung dịch hỗn hợp gồm HNO3 0,8 M H2SO4 0,2M Sau phản ứng xảy hoàn tồn, sinh V (lít) khí NO (sản phẩm khử nhất, đktc) Tính giá trị V Giải: Tổng số mol H+ dung dịch là: n H+= 0,8 + 0,4 = 0,12 mol Ta có phương trình ion rút gọn: 3Cu + 8H+ + 2NO3- → 3Cu 2+ + 2NO + 4H2O Ban đầu 0,05 0,12 0,08 Phản ứng 0,045 0,12 0,030,03 Sau pư 0,005 0,050,03 => VNO = 0,03.22,4 = 0,672 (lít) Bài Cho m gam bột Fe vào 800 ml dung dịch hỗn hợp gồm Cu(NO3)20,2M H2SO4 0,25M Sau phản ứng xảy hoàn toàn, thu 0,6m gam hỗn hợp bột kim loại V lít khí NO (sản phẩm khử nhất, đktc) Tìm giá trị m V Giải: Ta có: n Cu2+= 0,4 mol ; nNO3-= 0,16 mol; nH+= 0,32 mol - Các phản ứng xảy là: Fe + 4H+ + NO3-→ Fe3+ + NO + 2H2O 0.1 ←0,4 → 0,1 0,1 0,1 → VNO = 0,1.22,4 = 2,24 lít Fe +2Fe 3+ → 3Fe2+ 0,05 ← 0,1 Fe + Cu2+ → Fe2+ + Cu 0,16 0,16 Từ (1), (2) , (3) → n Fe pư = 0,1 + 0,05 + 0,16 = 0,31 mol Hỗn hợp bột kim loại gồm Fe dư Cu → (m - 0,31.56) +0,16.64 = 0,6m = m = 17,8 gam 43 Bài Hòa tan 9,6 gam bột Cu 200 ml dung dịch hỗn hợp gồm HNO3 0,5M H2SO4 1M, Sau phản xảy hồn tồn khí NO (sản phẩm khử nhất) dung dịch X Tính khối lượng muối khan thu sau cô cạn dung dịch X Giải: Số mol Cu = 0,15 mol Tổng số mol H+ dung dịch là: n H+= 0,5.0,2 + 2.0,2 = 0,5 mol Ta có phương trình ion rút gọn: 3Cu + 8H+ + 2NO3- → 3Cu 2+ + 2NO + 4H2O Ban đầu 0,15 0,5 0,1 Phản ứng 0,15 0,4 0,1 0,15 Sau pư0 0.1 Khối 0.15 m muối = m CuSO4= 0,15.160 = 24 (gam) Bài Cho 5,8 gam FeCO3 tác dụng vừa đủ với dung dịch HNO3 hỗn hợp hai khí khơng màu hóa nâu ngồi khơng khí dung dịch X Thêm dung dịch H2SO4 lỗng dư vào X dung dịch thu hòa tan tối đa m (g) Cu (biết phản ứng tạo sản phẩm khử NO).Tìm m Giải Dung dịch X chứa Fe(NO3)2: theo ĐLBT số mol nguyên tố Fe ta có : n Fe(NO3)2= n FeCO3 = 0,05 Khi cho X + H2SO4 loãng + Cu: 2Fe 3++ Cu → Cu2+ + 2Fe2+ 0,05 0,025 3Cu + 8H+ + 2NO3- → 3Cu 2+ + 2NO + 4H2O 0,025 0,15 => m Cu = (0,225 +0,025).64 = 16 (gam) Bài Cho 1,92 gam bột Cu vào 100 ml dung dịch hỗn hợp (KNO3 0,5 M H2SO4 0,5 M thu dung dịch X khí NO Để kết tủa tồn Cu2+ X cần tối thiểu V lít dung dịch NaOH 0,5M Tính giá trị V 44 Giải nCu= 192/64 = 0,03 (mol ) n H+=0,5.2.0.1 = 0,1 (mol) Ta có phương trình thu gọn: 3Cu + 8H+ + 2NO3- → 3Cu 2+ + 2NO + 4H2O Ban đầu0,030,10,016 Phản ứng0,024 0,064 0,016 0,024 Sau pu0,0060,03600,024 X + NaOH : H+ OH- → H2O 0,0360,036 Cu 2+ + 2OH- → Cu(OH)2↓ 0,0240,048  nƩ OH-= 0,084 (mol) → V=0,0168 (lit) 45 PHẦN III – KẾT LUẬN Qua trình nghiên cứu em hoàn thành đề tài thu kết sau: - Hệ thống toàn kiến thức kim loại - Nêu phương pháp chung, phân loại giải 40 tập gồm dạng tập cho kim loại tác dụng với dung dịch muối, dung dịch axit: • Kim loại tác dụng với dung dịch muối Dạng Một kim loại tác dụng với dung dịch chứa muối Dạng Một kim loại tác dụng với dung dịch chứa nhiều muối Dạng Nhiều kim loại tác dụng với dung dịch chứa muối Dạng Nhiều kim loại tác dụng với dung dịch chứa nhiều muối • Kim loại tác dụng với dung dịch axit Dạng Kim loại tác dụng với dung dịch axit HCl H2SO4 loãng Dạng Kim loại tác dụng với dung dịch axit đặc H2SO4 đặc HNO3 Dạng 3, Kim loại tác dụng với hỗn hợp axit H2SO4 đặc nóng, axit HNO3 Dạng Kim loại tác dụng với hh muối nitrat môi trường axit mạnh Với thời gian ngắn lần đầu làm nghiên cứu khoa học, nên không tránh khỏi thiếu sót Em mong bảo đóng góp ý kiến thầy giáo bạn để để tài em hoàn thiện có tác dụng thiết thực để giúp đỡ em tích lũy kinh nghiệm, nâng cao trình độ chuyên môn, vững vàng công tác giảng dạy sau Em xin chân thành cảm ơn! 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO Phạm Văn Hoan - Tuyển tập tập hóa học THPT-Nxb Giáo dục Hồng Nhâm -Hóa học vơ cơ- Nxb Giáo dục 3.Sách giáo khoa hóa học lớp 12 – Nxb giáo dục Sách tập hóa học lớp 12 – Nxb giáo dục Phùng Ngọc Trác (chủ biên) - Phân loại phương pháp giải tốn hóa 12 (phần vơ cơ)- NXB Hà Nội Đào Hữu Vinh - 150 Câu hỏi trắc nghiệm 350 tập hóa học chọn lọc THCS - Nxb Hà Nội 47