CHUYÊN ĐỀ BÀI TẬP KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI AXIT CÓ LỜI GIẢI CHI TIẾT

CHUYÊN ĐỀ BÀI TẬP KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI AXIT CÓ LỜI GIẢI CHI TIẾTCHUYÊN ĐỀ BÀI TẬP KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI AXIT CÓ LỜI GIẢI CHI TIẾTCHUYÊN ĐỀ BÀI TẬP KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI AXIT CÓ LỜI GIẢI CHI TIẾTCHUYÊN ĐỀ BÀI TẬP KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI AXIT CÓ LỜI GIẢI CHI TIẾTCHUYÊN ĐỀ BÀI TẬP KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI AXIT CÓ LỜI GIẢI CHI TIẾTCHUYÊN ĐỀ BÀI TẬP KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI AXIT CÓ LỜI GIẢI CHI TIẾTCHUYÊN ĐỀ BÀI TẬP KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI AXIT CÓ LỜI GIẢI CHI TIẾTCHUYÊN ĐỀ BÀI TẬP KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI AXIT CÓ LỜI GIẢI CHI TIẾTCHUYÊN ĐỀ BÀI TẬP KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI AXIT CÓ LỜI GIẢI CHI TIẾT

CHUYÊN ĐỀ BÀI TẬP KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI

AXIT CÓ LỜI GIẢI CHI TIẾT

Ví dụ 1:

Lấy 9,6g kim loại M có hóa trị ll hòa tan hoàn toàn trong dung dịch HCl,

cô cạn dung dịch sau phản ứng thì thu được 38g muối khan Hãy xác định kimloại M

Hướng dẫn giải:

Áp dụng định luật hợp phần khối lượng:

Khối lượng của nguyên tử Cl: mcl=38-9.6=28,4(g)

Số mol của nguyên tử Cl: ncl=28, 4 0,8( )

hợp khí NO và N20 có tỉ khối H2 là 20,25 và dung dịch B không chứa NH4NO3.tính thể tích khối khí thoát ra

a b

Hay a : b = 1:3

Số mol của Al là: nAl= 24,3 0,9( )

27  mol

Phương trình phản ứng:

9Al + 34HNO3  9Al(NO3)3 + NO + 3N20 + 17H2O

Vậy thể tích mỗi khí thoát ra là:

Phương pháp bảo toàn electron:

Áp dụng sơ đồ chéo cho hỗn hợp khí B ta có:

NO 30 11,2

N2O 44 2,8  NO : N2O = 11,2 : 2,8 = 4 : 1

6N+5 + 20e  N2O + 4NO

0,3 0,015(mol)

Theo ĐLBT eletron ta có:

3x + 4y = 0,3 (mol) (1) Mặt khác ta có :

mA = mFe(ban đầu) + moxi  56x + 16y = 12(g) (2)

Như vậy Fe dư

Trong dung dịch sảy ra phản ứng:

Fe(dư) + Fe2(SO4)3  3FeSO4 (2)Theo đề bài: m Fe SO2 ( 4 3 ) + m FeSO4= 8,28(g)

b Hai kim loại tác dụng với một axit:

Trường hợp chỉ biết tổng khối lượng hai kim loại, không biết số mol mỗikim loại, và biết số mol ban đầu của axit, có thể sảy ra trường hợp một trong cácchất còn dư Vậy làm sao để biết?

trung bình của A, B (A<B) thì:

- Muốn chứng minh hỗn hợp tan hết, ta giả sử hỗn hợp chỉ gồm kim loại nhẹ

hơn A Nếu ta đủ axit hoà tan hết A do nhỗn hợp < hh

A

m n

A  , thì với hỗn hợp thật ta sẽ

dư axit suy ra hỗn hợp tan hết

- Muốn chứng minh không có đủ axit để hoà tan hết hỗn hợp, ta giả sử hỗn

hợp chỉ gồm kim loại nặng hơn B (nB=n hh

B )

Nếu ta không có đủ axit để hoà tan hết B thì với hỗn hợp thật, với số mollớn hơn, sẽ thiếu axit suy ra không tan hết Khi đó kim loại nào có tính khử mạnhhơn trong hai kim loại sẽ tan trước, kim loai đó tan hết rồi tới kim loại kia

Lưu ý : các lí luận trên chỉ đúng chắc chắn khi A, B có cùng hoá trị.

Mặt khác đây cũng là quá trình cho nhận eletron nếu gải bằng phươngpháp bảo toàn electron kết hợp với những phương pháp khác để giải cuãng đạthiệu quả

Ví dụ 1:

Hoà tan hoàn toàn 17,6g một hỗn hợp X gồm Fe và Cu vào dung dịchHNO3 2,5M (lấy dư 20% so với lượng cần thiết) thì thấy bay ra 8,96 lít hỗn hợpkhí gồm NO và NO2 (đktc) có tỉ khối hơi của hỗn hợp so với H2 bằng 19

a) Tính thành phần % khối lượng mỗi kim loại trong X

b) Tính v HNO3 ban đầu

Hướng dẫn giải a) Tính thành phần % khối lượng mỗi kim loại trong X.

Gọi x và y lần lược là số mol của Fe và Cu ta có:

b Tính v HNO3 ban đầu

Theo ĐLBT khối lượng nguyên tố ta có :

a Tính thành phần % kim loại trong mỗi hợp kim.

b.Tính nồng độ % của dung dịch H2So4 ban đầu

Hướng dẫn giải

a Tính thành phần % kim loại trong mỗi hợp kim.

Gọi x va y lần lượt là số mol của Cu và Ag trong 11,2g ta có:

64x+108y=11,2 (*)Phương trình phản ứng:

Cu+2H2SO4  CuSO4+So2  +2H2O (1)2Ag+2H2SO4  Ag2SO4+So2  +2H2O (2)

SO2+Cl2+2H2O 2H2SO4+2HCl (3)2H2SO4+BaCl2  BaSO4  +2HCl (4)Theo (1), (2), (3) và (4): 2 aSO4

18,64

0,08( ) 233

0,08(**) 2

y

x  

Từ (*) và (**) suy ra: x=0,04(mol); y=0,08(mol)

Lấy 6,4g một hỗn hợp X gồm 2 kim loại A,B điều thuộc nhóm chính nhóm

II và ở hai chu kỳ kế tiếp nhau trong bảng hệ thống tuần hoàn Đổ vào bình đựngdung dịch H2SO4 dư đến khi phản ứng kết thúc thì thu được 4,48 lit khí H2 (đktc).Hãy xác đinh A, B và tính khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp X

M

Suy ra hai kim loai đó là: Mg va Ca

Gọi a và b là số mol của Mg và Ca ta được:

0,1.24 2,4( ) 0,1.40 4( )

Mg Ca

c Hai kim loại tác dụng với hai axit:

Trong trường hợp này, nên dùng phản ứng dạng ion và nên áp dụngphương pháp bảo toàn electron

 nelectron cho bởi 2KL=  neletron nhận bởi 2axit-Nếu 2 axit ấy tác dụng do tính oxi hoá của ion H+ (HCl, H2SO4loãng):

 neletron nhận = 1 2

2 H H

n   n (do: H++1e 1 2

2H

 nelectron cho =  nKLx hoá trị của kim loại

b lấy 3,9g hỗn hợp X cho tác dụng với 100 ml dung dịch Y chứa HCl 3M và

H2SO4 1M chứng tỏ rằng hỗn hợp X tan hết cho ra dung dịch Z

Gọi a=nMg, b=nAl suy ra: mx = 24°+27b=3,9

 H+ =0,1.(3+2.1)=0,5(mol)

dung dịch H2SO4 loãng thì thể tích khí NO2 thu được gấp 3 lần thể tích khí H2 ởcùng điều kiện nhiệt độ và áp suất Khối lượng muối sunfat thu được bằng62,81% khối lượng muối nitrat tạo thành Hảy tính khối lượng nguyên tử của R

và R là kim loaik gì?

Hướng dẫn giải:

Vì kim loại khi tác dụng axit khác nhau có thể biểu hiện hoá trị khác nhau,nên gọi n là hoá trị của R khi tác dụng với HNO3 đặc, t o ; m là hoá trị của R khitác dụng với H2SO4 loãng Gọi số mol kim loại R tham gia phản ứng là a mol(a>0) Với 1 n m,  3 nguyên dương

2R + mH2SO4  R2(SO4)m + mH2 

R + 2nHNO3  R(NO3)n + nNO2 + H2O

electron cho bằng tổng số electron nhận.

có sự thay đổi số oxi hóa (các phản ứng oxi hóa khử), các bài toán phức tạp sảy

ra qua nhiều quá trình, thậm chí nhiều bài không xác định được chất dư chất hết.điều đặc biệt của phương pháp này là không cần viết bất cứ một phương trìnhphản ứng nào, không cần quan tâm tới giai đoạn trung gian

b Các dạng bài tập thường gặp:

1 Kim loại (hoặc hỗn hợp kim loại) tác dụng với axit (hoặc hỗn hợp axit) không

có tính oxi hóa (HCl, H2SO4 loãng…)

2 Kim loại (hoặc hỗn hợp kim loại) tác dụng với axit (hoặc hỗn hợp axit) có tínhoxi hóa (HNO3, H2SO4 đặc, nóng…) tạo 1 khí hoặc hỗn hợp khí

3.Oxit kim lọa (hoặc hỗn hợp oxits kim lọai) tác dụng với axit (hoặc hỗn hợpaxit) có tính oxi hóa (HNO3, H2SO4 đặc, nóng…)

4 Các bài toán lien quan tới sắt (điển hình là các bài toán để sắt ngoài khôngkhí).

5 Bài toán nhúng kim loại vào dung dịch muối

Nói chung bất kỳ bài toán nào lien quan tới sự thay đổi số oxi hóa đều có thể giải

được bằng phương pháp này.

- Giả sử Zn phản ứng một phần, Cu chưa tham gia phản ứng

Gọi số mol Zn ban đầu là x; số mol Zn phản ứng là x'Gọi số mol Cu ban đầu là y

→ Khối lượng kim loại tăng:

Gọi số mol Cu tham gia phản ứng là y

Ta có phương trình khối lượng kim loại tăng:

108.2x - 65.x + 108 2y' - 64 y' = 0,757 (*)Giải phương trình (*) kết hợp với phương trình:

x + y' = 0,005

Ta có: x = 0,003 và y = 0,002Vậy: mZn = 0,003 65 = 0,195 (gam)

Bài 2:

Phản ứng xảy ra với Al trước, sau đó đến Fe Theo giả thiết, kim loại sinh

ra là Cu (kim loại II)

Gọi x là số mol Al, y là số mol Fe phản ứng và z là mol Fe dư:

2Al + 3CuSO4 → Al2(SO4)3 + 3Cu

Bài 3:

phải có Ag, kế đến là CuSO4 có phản ứng tạo thành Cu Theo giả thiết, có ba kimloại → kim loại thứ ba là Fe còn dư

Ta có phản ứng sau (có thể xảy ra):

Al + 3AgNO3 → 3Ag¯ + Al(NO3)2

→ Al + 3Ag+ → 3Ag¯ + Al3+.2Al + 3Cu(NO3)2 → 2Al(NO3)2 + Cu¯

→ 2Al + 3Cu2+ → 2Al3+ + 3Cu¯

→ Fe + 2Ag+ → Fe2+ + 2Ag¯

Fe + Cu(NO3)2 → Fe(NO3)2 + Cu¯

→ Fe + Cu2+ → Fe2+ + Cu¯

→ Ta có sự trao đổi electron như sau:

Al → Al3+ + 3e0,03 0,09 (mol)

Fe → Fe2+ + 2e0,02 0,04 (mol)

Ag+ + 1e → Ag

x x x (mol)

Cu2+ + 2e → Cu

y 2y y (mol)Tổng số electron nhường = Tổng số electron nhận

→ x + 2y = 0,09 + 0,04 = 0,13 (1) 108x + 64y + 56 0,03 = 8,12 (2)Giải hệ phương trình (1) và (2), ta được x = 0,03; y = 0,05

Ag+ +Ag

Cu2+ + 2CuTổng ne(Ag+,Cu2+) =0,06+0,1*3=0,26 mol

Để khử hết Ag+ và Cu2+ chỉ cần 0,26 mol electron trong khi X có thể cungcấp 0,6 mol vậy Ag+ Cu2+ bị khử hết

Ag và Cu kết tủa Mg có tính khử mạnh hơn Zn nên Mg phản ứng trước 0,2 mol

Mg cung cấp 0,4 mol electron >0,26 mol vậy chỉ có Mg phản ứng và nMg phảnứng =0,26/2= 0,13 mol còn dư: 0,2 – 0,13 =0,07 mol do đó chất rắn A gồm 0,06mol Ag và 0,1 mol Cu, 0,07 mol Mg và 0,1 mol Zn

mA =0,06*108+0 ,1*64+0,07*24+0,1*65=21,6 gamb) để phản ứng hết với dung dịch X, phải lấy một thể tích dung dịch Y có khảnăng nhận được 0,6 mol electron

VdY=(200*0,6)/0,26=461 ml

Bài 5 :

Các phản ứng xảy ra là:

Ba + 2HCl → BaCl2 + H2 BaCl2 + CuSO4 → BaSO4 + CuCl2

Ba + 2H2O →Ba(OH)2 + H2 Ba(OH)2 + CuSO4 → BaSO4 + Cu(OH)2

Cu(OH)2 CuO + H2O

có hai cốc m1,m2 so sánh với gia trị n ta có thể biết được:

2,16<m1=3,24 gam, vậy chưa xong phản ứng,Ag+chưa bị khử hếtNag = 2,16/108 = 0,02 mol

Vậy: m = mAg = 0,01*24 = 0,24 gam

Bài 7:

nFe =2,24/56=0,04 molnANO3=nAg+=0,02 mol:nCu+=0,1 mol

Fe + 2AgNO3 => Fe(NO3)2 + 2Ag 0,15 => 0,3 0,15 0,3 Fe(NO3)2 + AgNO3 => Fe(NO3)3 + Ag 0,1 <= 0,1 0,1 0,1Suy ra: mAg = (0,1+0,3).108 = 43,2g.

Bài 11:

a, Cực âm : Cu2+ + 2e => Cu Cực dương: Cu - 2e => Cu2+

b, Nhìn tổng thể, nồng độ ion Cu2+ là không đổi về cục bộ , nồng độ Cu2+ xungquanh vùng điện cực âm giảm, ngược lại nồng độ ion Cu2+ tawng owr xungquanh cực dương nếu người ta không khuấy dung dịch

c, Thể tích điện cực đồng nhúng trong dung dịch CuSO4:

suy ra:m=24 là Mg(1)suy ra: x=16/(56-24)=0,5 mol

Suy ra : nNa = 0,3 + 0,04 = 0,34 mol.

Phản ứng : Fe + 4HNO3 -> Fe(NO3)3 + NO + H2O

nFe = 0,02 mol -> nHNO3 = 0,08 mol

nFe3+ = 0,02 mol ( chú ý phản ứng 0,01 mol Cu + 0,02 mol Fe3+ -> 0,01 mol Cu2+

và 0,02 mol Fe2+ )

Để HNO3 cần dùng là tối thiểu thì cần dùng 1 lượng hòa tan vừa đủ 0,105-0,01 =0,095 mol

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

từ đây tính được nHNO3 = 0,093.8/3 = 0,253 mol

-> tổng HNO3 đã dùng là 0,253 + 0,08 = 0,333 mol -> V HNO3 = 0,16667lít = 166,67 ml

nH+ = 0,4 mol ,nNO3- = 0,32 mol -> tính theo H+ , nNO = nFe = nFe3+ = 0,1 mol

để tạo NO và 0,1 mol Fe3+

Ở đây ghi các phản ứng xảy ra hoàn toàn , nếu Fe ở đây không dư thì sauphản ứng sẽ không còn kim loại -> trái với điều kiện bài toán, Fe dư , nên cóphản ứng : Fe + 2Fe3+ -> 3Fe2+

Theo lý thuyết ,phản ứng này xảy ra trước vì cặp Fe/Fe3+ > Fe/Cu2+

số mol Fe đã phản ứng ở đây là 0,05 mol -> tổng số mol Fe đã phản ứng là 0,15mol = 8,4 gam Fe tiếp tục phản ứng với Cu2+ :

Fe + Cu2+ -> Fe2+ + Cu nCu = 0,16 mol -> m tăng = 1,28 gam 0,4m = 8,4-1,28 -> m = 17,8 gam ( Bài toán cho các phản ứng xảy ra hoàn toànnên ta làm được kết quả này )

Bài 19:

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) → nFe pư = 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 (**)

Bài 20:

nFe bđ=8,4/56=0,15 molnAg+ bđ=0,2*1=0,2 molnCu2+ bđ=0,1 mol

Fe + 2Ag+ = Fe2+ +AgSau phản ứng trên Ag+còn dư:0,15-0,1=0,05 mol

Ta có phản ứng 2

Fe +Cu2+ = Fe2+ + CuVậy Fe tan hết và trong dung dịch B có thu được có chứa Fe2+ và Cu2+dư:

Chất rắn A gồm 0,2 mol Ag và 0,05 mol Cu:

mA=0,2*108+0,05*64=24,8 ga