Chương I:Toán về Bình kín

Chú ý : HNO3 đặc nguôi không tác dụng với Al và Fe Khi tác dụng với HNO3 kim loại trong muối nitrat tạo thành luôn có số oxh caonhất.. Do đó oxit kim loại hoặc muối mà số oxh của kim loạ

PHẦN I TÓM TẮT LÝ THUYẾT

A TÍNH CHẤT HOÁ HỌC CỦA CÁC ĐƠN CHẤT VÀ HỢP CHẤT VÔ CƠ

Có đầy đủ tính chất của một axit thông thưòng : Tác dụng với kim loại đứng trước

H, với oxit kim loại , với bazơ, với muối

Zn + 2HCl  ZnCl2 + H2

MgO + 2HCl  MgCl2 + H2 ONaOH + HCl  NaCl + H2 O

4 LƯU HUỲNH - MUỐI SUNFUA

 Ở nhiệt độ cao lưu huỳnh cùng tác dụng được với hầu hết kim loại ( trừ Au

& Pt) , với H2 và oxi

Fe + S  FeS

H2 + S  H2S

S + S  SO2

Trong muối sunfua, lưu huỳnh đều có số oxi hoá là -2

 Các muối sunfua dễ dàng tác dụng với oxi khu nung nóng

2CuS + 3O2  2CuO +2SO2

 Là một phi kim bền ở nhiệt độ thường

 Ở nhiệt độ cao, có xúc tác , nitơ mới trở nên hoạt động

9 AXIT NITRIC

Có đầy đủ tính chất của một axit thông thường

Chú ý : HNO3 đặc nguôi không tác dụng với Al và Fe

Khi tác dụng với HNO3 kim loại trong muối nitrat tạo thành luôn có số oxh caonhất Do đó oxit kim loại hoặc muối mà số oxh của kim loại trong đó chưa caonhất, sẽ tác dụng với HNO3 theo dạng phản ứng oxi hoá khử

Ví dụ : khi điện phân muối NaCl nóng chảy ta có

 Ví dụ: Khi điện phân dung dịch CuSO4 với điện cực trơ ta có:

(A)  CuSO4  (K)

2H2O - 4e = O2 + 4H+ Cu2+ + 2e = CuChú ý:

 Điện phân có vách ngăn hay không vách ngăn chỉ đặt ra trong trường hợpđiện phân muối halogenua ở trạng thái dung dịch

 Gọi X- là ion halogenua , thứ tự ưu tiên nhường electron ở anốt là :

X- > OH- > H2O > SO42- , NO3-

 Thứ tự ưu tiên nhận e ở catốt là:

Ion kim loại có tính khử yếu > Ion kim loại có tính khử trung bình > H2O > Ionkim loại có tính khử mạnh

 Trong trường hợp anốt làm bằng kim loai cùng tên với kim loại trog muốiđem điện phân, sẽ có hiện tượng anốt tan : Kim loại anốt sẽ bồi cho catốtdày lên

12 KIM LOẠI KIỀM , KIỀM THỔ

 Các kim loại kiềm gồm

Các kim loại kiềm thổ là: Be, Mg, Ca, Ba, Sr

 Trừ Be và Mg các kim loại trên đều tác dụng mãnh liệt với nước chohiđrôxit kim loại và khí H2

 Chúng đều có tính khử mạnh, tác dụng đựoc với phi kim và axit

Chú ý: Be là nguyên tố lưỡng tính, tác dụng được cả axit và bazơ.

13 NHÔM

 Là một nguyên tố lưỡng tính, tác dụng được cả axit với baz

2Al + 4HCl  2AlCl3 + 3 H2

2Al + 2NaOH + 2H2O  2NaAlO2 +3H2

Nhôm cũng tác dụng được với phi kim Ở nhiệt độ cao, nhôm còn khử được nhiều

ion kim loại trong axit thành kim loại tự do( phản ứng nhiệt nhôm)

Vị dụ :

8Al + 3Fe3O4  4Al2O3 + 9Fe

 Nhôm oxit và nhôm hiđrrôxit cũng có tính lưỡng tính, tác dụng với cảaxit và bazơ

Chú ý: Al(OH)3 không tan trong NH4OH

14 SẮT

 Sắt tác dụng được với phi kim, axit, muối, nước (ở nhiệt độ cao)

Fe + S  FeS

Fe + 2HCl  FeCl2 + Cu3Fe +4H2O  Fe3O4 +4H2 (<570 độ C )

Fe + H2O  FeO +H2 ( > 570 độ C )

 Các hợp chất Fe2+ đều có tính khử, thể hiện ở phản ứng với các chất oxihoá

4Fe(OH)2 + O2 + 2 H2O  4Fe(OH)3 2FeCl2 + Cl2  FeCl3

FeO + 10 HNO3  3Fe(NO3)3 +5H2O + NO

 Các hợp chất Fe3+ đều có tính oxi hoá , thể hiện ở phản ứng với các chấtkhử

Fe +2FeCl2  FeCl3

Fe2O3 + 2Al  Al2O3 + 2Fe

15 SẢN XUẤT GANG , THÉP

 Nguyên tắc để sản xuất gang là khử sắt trong sắt oxit bằng CO ở nhiêt

độ cao Phản ứng xảy ra theo trình tự sau:

Fe2O3 +CO Fe3O4 +CO FeO +CO Fe

 Nguyên tắc sản xuất thép là oxi hoá các tạp chất trong gang nhu Si, Mn,

C ,S, P …… thành các oxit nhằm giảm hàm lượng của chúng

a) Tính hiệu suất phản ứng điều chế NH 3

b) Nếu lấy 1/2 lượng NH 3 tạo thành thì điều chế được bao nhiêu lít dung dịch NH 3 25 % ( d= 0,907 )

c) Nếu lấy 1/2 lương NH 3 tạo thành thì điều chế đựoc bao nhiêu lít dung dịch HNO 3 67 % ( d = 1,4), biết hiệu suất quá trình điều chế HNO 3 là 80 %.

d) Lấy V ml dung dịch HNO 3 ở trên pha loãng bằng nước được dung dịch mới hoà tan vừa đủ 4,5 g nhôm và giải phóng hỗn hợp khí NO và N 2 O có tỉ khối so với hiđrô là 16,75

Gọi x là số mol N2 đã tác dụng với H2 , ta có phương trình :

x) ( 400 ) 2 100

Vậy thể tích dung dịch 25% = V= m:d = 1700:0,907 = 1874,3 lít

c) Ta có sơ đồ điều chế HNO3 từ NH3 là

NH3 NO NO2 HNO3

Suy ra 1 mol NH3 1 mol HNO3

Nhưng hiệu suất của quá trình là 80% nên thu được 25.0,8 = 20 mol HNO3 hay20.63 = 1260 g HNO3

Lượng dung dịch HNO3 67% = V = m:d = 1880,6:1,4 = 1343,2 lít

d) Giả sử 1 mol hỗn hợp ( NO, NO2) chứa x mol NO, ta có :

8Al + 30HNO3  8Al(NO3)3 + 3N2O + 15H2O (2)

Để số mol NO gấp 3 lần số mol N2O ta nhân (1) với 9 rồi cộng kết quả thuđược với (2)

17Al +66HNO3 = 17Al(NO3)3 + 9NO + 3N2O + 33H2O

a mol 1766 a mol 179 a 173 a

Theo đề bài a =

27

5 , 4

= 0,166Vậy thể tích NO = 179 0,166.22,4 = 1,971 và thể tích N2O =1/3 thể tích NO =0,651 thể tích dung dịch HNO3 =

17

660,166.63

67

100

4 , 1

và CO 2 Cho toàn bộ hỗn hợp C vào một bình kín chứa không khí ( 20% O 2

và 80% N 2 theo thể tích ), thể tích bình là 4,48 lít ở 00C và áp suất 0,375atm Sau khi cho hỗn hợp C vào bình thì ở 00C , áp suất gây ra trong bình không còn O 2

Cho dung dịch B tác dụng với CaCO 3 thì thấy hoà tan được 1,4 gam CaCO 3

Mặt khác, nếu cho m gam hỗn hợp A tác dụng với H 2 có dư và nung nóng, sản phẩm khí cho qua dung dịch H 2 SO 4 97,565% thì sau thí nghiệm nồng độ dung dịch H 2 SO 4 giảm đi 2,565%.

Tìm thành phần % theo khối lượng của hỗn hợp A (Cho Fe=56, C=12, Ca=40, O=16, H=1)

Hướng dẫn:

Gọi số mol từng chất trong hỗn hợp A lần lượt là Fe(a mol) FeCO3 (b mol) và

Fe3O4 (c mol) Ta có các phản ứng của A với HNO3

Fe + 4HNO3  Fe(NO3)3 + NO + 2H2O

a 4a a

3FeCO3 + 10HNO3  3Fe(NO3)3 + NO + 3CO2 + 5H2O

Số mol HNO3 ban đầu = 0,5.0,896 = 0,448 mol

Dung dịch B gồm Fe(NO3)3 , có thể có HNO3 dư

Hỗn hợp khí C gồm NO ( a+bc3 ) mol và CO2 (b mol)

Cho toàn bộ C vào một bình kín chứa không khí , ta có

Số mol không khí ban đầu = 0,37522,.44,.48273.273= 0,075 mol

Số mol oxi ban đầu =

100

20 075 , 0

= 0,015 mol

Số mol N2 ban đầu = 0,075-0,015 = 0,06 mol

Số mol hỗn hợp khí trong bình sau khi cho C vào được tính như sau :

B tác dụng với CaCO3  B có axit nitric dư

CaCO3 + 2HNO3  Ca(NO3)2 +CO2 +H2O

Khi cho qua dung dịch H2SO4 , nước bị hấp thụ

Nồng độ % của H2SO4 sau khi hấp thụ nước : 97,565% -2,565% = 95%

Theo quy tắc pha trộn theo đường chéo:

95%

 m H2O =

95

565 , 2

Hai bình kính A,B đều có dung tích không đổi là 9,96 l chứa không khí ( 21%

O 2 và 79 % N 2 ) ở 27,30C và 752,4 mmHg Cho vào cả hai bình những lượng như nhau hỗn hợp ZnS và FeS 2 Trong bình B còn them một ít bột S (không

dư ) Sauk hi nung bình để đốt cháy hết hỗn hợp sunfua và lưu huỳnh, đưa nhiệt độ bình về 136,50lúc ấy áp suất trong bình A là Pa và oxi chiếm 3,68 %

về thể tích, áp suất trong bình B là Pb và nitơ chiếm 83,16 % về thể tích.

số mol nitơ ở mỗi bình = 0,4 – 0,084 =0,316 mol

Gọi a và b lần lượt là số mol của ZnS và FeS2 ở mỗi bình Gọi c là số mol Sthem vào bình B Theo đề bài các muối sunfua và lưu huỳnh bị đốt cháy hếtnên ta có các phản ứng:

( 0,084-3a2 -11b4 )mol O2 Bình B chứa (a+2b+c)mol SO2 0,316 mol N2 và (0,084-

-3b

Và tổng số mol khí ở bình B là = 0,4- 2a - 3b4

Do số mol N2 có ở hai bình sau khi đốt là như nhau, tổng số mol khí sau khi đốt ởhai bình là như nhau nên nếu nitơ ở bình B chiếm 83,16 % thì nitơ ở bình A cũngchiếm 83,16 % Oxi ở bình A chiếm 3,68 % nên SO2 trong bình A sẽ chiếm 13,16

Khi thêm S vào bình B , số mol O2 ở bình B sẽ giảm xuống nhưng số mol SO2

trong B khi ấy lại tăng lên Nếu S trong bình B vừa đủ (hoặc dư) thì O2 trong bình

B sẽ hết nên % O2 khi ấy trong bình B bằng không , còn %SO2 trong bình B khi ấy

316,0

2

b a

b a

11 2 3

4,0

)(

084,0

b a

b a

, 83

68 3 316 , 0 084 , 0 4

5 , 409 082 , 0 38 , 0

Khối lượng FeS2 ở mỗi bình là =120.0,02 = 2,4 g

 khối lượng hỗn hợp ở mỗi bình là = 3,37 g

Trong A 1 có 0,894 gam KCl chiếm 8,132 % khối lượng

Trộn lượng oxi thu được ở trên với không khí theo tỉ lệ thể tích là Voxi : Vkk= 1:3 trong một bình kín ta được hỗn hợp khí A 2 Cho vào bình 0.528 gam cacbon rồi đốt cháy hết cacbon thu được hỗn hợp khí A 3 gồm 3 khí , trong đó CO 2 chiếm 22,92 % thể tích.

2KMnO4  K2MnO4 + MnO2 +O2

Giả sử phản ứng trên làm thoát ra a mol oxi.Theo đề bài ta trộn a mol oxi với3a mol không khí (gồm 0,6a mo oxi và 2,4 a mol nitơ )

Như vậy sau khi trộn trong bình có

(a+0,6a) mol O2 và 2,4 amol N2

Số mol C bị đốt = 0,528:12=0,044mol

Theo đề bài sau khi đốt thu được hỗn hợp khí A3 gồm 3 khí, ứng với hai khảnăng sau:

 Oxi dư nên C bị chay trọn (1,6a>0,044)

Khi đó C bị đốt cháy hết theo phản ứng:

100 044 , 0

  4a=0,192  a=0,048Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có:

MA =m chất rắn còn lại +m oxi thoát ra= 0 , 048 32 12 , 53

132 , 8

100 894 , 0



 Oxi thiếu nên C cháy không chọn (1,6a<0,044)

Gọi x và y là số mol C đã cháy tạo ra CO và CO2 theo hai phản ứng:

100 894 , 0





Theo phản ứng: 2KClO3  2KCl +3O2

Ta thấy số mol KClO3 = số mol KCl = 0 , 012

5 , 74

894 , 0

 molVậy số gam KClO3 trong hỗn hợp = 0,012.122,5 = 1,47 g

Hướng dẫn :

a) Số mol hỗn hợp A ứng với 3,2 l ở 470 C và 2,5 atm là

n=PV:RT= 2,5 3,2:( 0,082.320) =0,3 mol

Suy ra khối lượng mol của A =8,678:0,3 = 29 g

Xét 1 mol A , giả sử O2 chiếm x mol thì N2 chiếm 4x mol và CO chiếm 5x) mol nên

(1-32x+ 28.4x+28.(1-5x) =29  x=0,12

Vậy oxi chiếm 12% N2 chiếm 48% và CO chiếm 40%

c) 1 mol hỗn hợp A gồm 0,12 mol O2 , 0,48 mol N2 và 0,4 mol CO Các phảnứng có thể xảy ra :

2CO + O2  2CO2 (1)

CuO + CO  Cu + CO2 (2)

CO2 + Ca(OH)2  CaCO3 + H2O (3)

Số mol CaCO3= số mol CO2 =30:100 =0,3

0,4 mol CO khi bị oxi hoá hoàn toàn cho 0,4 mol CO2

Theo đề bài, chỉ thu được 0,3 mol CO2 chứng tỏ chỉ có 0,3 mol CO bị oxi hoáthành 0,3 mol CO2

Theo (1) số mol CO bị oxi hoá = 2Số mol O2 = 0,24 mol, vậy chỉ có 0,3-0,24

=0,06 mol CO bị oxi hoá theo (2) , tạo 0,06 mol Cu

Do đó sau khi đốt nóng bình, các khí trong bình gồm 0,4- 0,3 =0,1 mol O2 còn

dư , 0,48 mol N2 và 0,3 mol CO2 ->tổng số mol khí = 0,88 mol

V

nRT

08 , 1 20

3 , 300 082 , 0 88 , 0



Khối lượng mol hỗn hợp (NO2+ NO) = 21.2 =42

Giả sử trong 1 mol hỗn hợp có a mol NO , ta có:

30a + 46(1-a) =42  a=0,25

Vậy hỗn hợp trên chứa 25 % thể tích là NO , 75 % thể tích là NO2

Các phản ứng của Cu với HNO3 là

3Cu + 8HNO3  3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O (4)

Cu + 4HNO3  Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O (5)

Để số mol NO2 = 3 lần số mol NO , ta nhân (5) với 3 rồi cộng kết quả tìm đượcvới (4) khi đó:

6Cu+ 20HNO3  6 Cu(NO3)2 +2NO +6NO2 +10H2O

Cứ 6 mol Cu  8 mol (NO+NO2)

0,06 mol Cu  0,08 mol (NO+NO2 )

Suy ra thể tích hỗn hợp khí thu được = 22.4 0,08 = 1,792 lít

Bình A chứa H 2 , CO, HCl (khô) Bình B chứa H 2 , CO, và NH 3 Số mol

H 2 trong A bằng số mol CO trong B, số mol H 2 trong B bằng số mol CO trong

A Khối lượng khí trong B lớn hơn trong A là 1,125 g Nhiệt độ hai bình đều

ở 27,30C, áp suất khí trong A là 1,32 atm và trong B là 2,2 atm

Mở khoá K cho khí ở hai bình khuếch tán lẫn nhau Sau một thời gian, thành phân fkhí trong hai bình như nhau Đưa nhiệt độ bình đến 54,60C thì

áp suất trong mỗi bình đều là 1,68 atm

1) Tính % về thể tích các khí trong A và B ở thời điểm ban đầu 2) Tính % về khối lượng các khí trong bình ở thời điểm cuối, biết rằng ở nhiệt độ đã cho chất rắn tạo thành không bị phân huỷ và chiếm thể tích không đáng kể

6 , 5 32 , 1

6 , 5 2 , 2

2

28

5 , 0

3 , 0

z y x t y

z t y x z t

NH3 dư : (t-z) mol =0,2 mol

Tổng số mol các khí trong hai bình

=x+y+x+y+0,2 = 2x +2y+0,2=n= mol

RT

PV

7 , 0 6 , 327 082 , 0

) 6 , 5 6 , 5 ( 68 , 1





Suy ra: 2x+2y+0,2 =0,7  x+y =0,25

, 36 17

) (

2 6

3 , 0 5 , 0

2 5 , 0

z t

y x z y x

t y x y x

0 1 , 0

0 5 ,

0

2 5 ,

đối với bình B : %H2 = 30% , %CO=20% , %NH3 = 50%

2) Ở thời điểm cuối các khí có trong hai bình là :

qua d 2 CuCl 2 (dư) thấy xuất hiện 9,6 g kết tủa đen.

a) Tính m và p

b) Cho dd C tác dụng với dd NaOH dư trong không khí rồi lấy kết tủa nung ở nhiệt độ cao tới khối lượng không đổi thì đc bao nhiêu gam chất rắn

c) Nếu lấy hh A cho vào bình kính dung tích ko đổi chứa O 2 dư ở t 0 C và nung bình ở nhiệt độ cao cho tới khi chất rắn trong bình là một oxit Fe duy nhất, sau đó làm nguội bình tới t 0 C ban đầu thì thấy áp suất trong bình chỉ bằng 95% áp suất ban đầu (thể tích chất rắn xem không đáng kể).Tính số mol oxi ban đầu trong bình

: 6 , 9

18 2

9 34

) (

2

025 ,

0 32

: 8 , 0

c

c c

a

c c

a c b

Giải ra

ta được : b=0,125 , a=0,2

Vậy lượng m = 0,2.56 =11,2 g Lượng p =0,125.32 =4 g

b) Dung dịch C chứa a-c+c=a =0,2 mol FeCl2 các phản ứng xảy ra

FeCl2 +2NaOH  Fe(OH)2 + 2NaCl

Vậy chất rắn Fe2O3 thu được là 16 g

c) Oxi dư nên sắt bị oxi hoá tới mức có số oxi hoá cao nhất là +3 , vâyh ta cóphản ứng của A ( gồm 0,1 mol FeS ; 0,1 mol Fe và 0,025 mol S)

4FeS + 7O2  2Fe2O3 +4SO2

0,1 mol 0,175 mol 0,1 mol

Gọi y là số mol O2 còn lại trong bình , do nhiệt độ không đổi nên áp suất tỉ lệvới số mol

95

100 125 , 0

275 , 0

100 4 , 0

Hoà tan chất rắn D = H 2 SO 4 vừa đủ , dd thu đc cho pư với Ba(OH) 2

dư Lọc lấy kết tủa , làm khô nung ở nhiệt độ cao đến khối lượng không đổi

đc 12,885 g rắn

a) Tính % khối lg các chất trong A

b) Tính m

c) Giả sử dung tích bình là 1,232lít ở nhiệt độ và áp suất ban đầu là 27,3 0 C

và 1 atm, sau khi nung A ở nhiệt độ cao , đưa về nhiệt độ ban đầu , áp suất trong bình là P Tính áp suất gây ra trong bình bởi mỗi khí có trong hỗn hợp C.

, 0 5 , 2 5

2

100 77 , 84 75

, 0 5 , 2 5

4

b a

d

b a

b a

d= 2(a+2b)  khối lượng FeS =88a và khối lượng FeS2 = 607,2 a -> % b) chất rắn sau khi nung là Fe2O3

và số mol của nó là a b 3 , 03a

2

) (





Sau đó việt các phương trình hoá học:

 chất rắn sau cùng là BaSO4 ( 9,09 mol) và Fe2O3 ( 3,03 mol)

Do đó : lập PT khối lượng  a=0,00495  m=3,442 g

c) Theo trên ta có a=0,00495 ;b=0,025 ; d=0,1099

Vậy sau khi nung trong bình chứa (a+2b) =0,05495 mol SO2 và 

7a b

0,0238 mol O2 và 4d=0,2198 mol N2  Áp suất đè lên bình là 5.96 atm

-> áp suất của mỗi khí gây ra tỉ lệ với số mol khí đó nên:

Áp suất gây bởi SO2 = 1 , 099atm

298 , 0

96 , 5 05495 ,

ứng vừa đủ với HNO 3 có trong 200 gam dung dịch HNO 3 6,72 % được dung dịch D và khí NO

a) Tnh % khối lượng các chất trong A

Gọi số mol FeCO3 và CaCO3 lần lượt là a và b

FeCO3  t0 FeO + CO2 CaCO3  t0 CaO +CO2

a a a b b b

Ngoài ra còn phản ứng oxi hoá FeO thành Fe2O3 Do h2 rắn B tác dụng với HNO3

cho khí NO > trong B có FeO Gọi c là số mol FeO đã chuyển thành Fe2O3 , ta

116

c a

Ở

25 0 C ; 1atm , hỗn hợp (A+B) có tỉ khối hơi so với không khí là 1,752 Tính % thể tích của A, B trong hỗn hợp

Tính % về số mol A đã chuyển thành B

d) Khi đun nóng 5 lít hỗn hợp (A+B) ở 25 0 C và1atm đến 134 0 C , tất cả B chuyển hết thành A Cho A tan vào nước tạo thành 5 lít dung dịch D Hãy tính nồng độ của D và cho biết có boa nhiêu % thể tích A chuyển thành D.

Xét 1 mol NO2 , giả sử điều kiện đã cho có 2y mol NO2 chuyển thành N2O4 theophản ứng:

Cho 21,52 g hỗn hợp A gồm kim loại M hoá trị II và muối nitrat của kim loại

đó vào bình kín dung tích không đổi là 3 lít ( không chứa không khí ) rồi nung bình đến nhiệt độ cao để phản ứng xảy ra hoàn toàn sản phẩm thu được là oxit kim loại hoá trị II , sau đó đưa nhiệt độ bình về 54,6 0 C thì áp suất trong