BÀI TẬP ẬP KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI AXIT CÓ TÍNH OXI HÓA Bài toán: Cho ột kim loại (hoặc hỗn hợp kim loại) tác dụng với dung dịch acid HNO3 loãng, dung dịch ịch acid HNO3 đặc ặc nóng cho hỗn hợp khí hợp chất nitơ nit NO2, NO, N2O, N2,hoặc ặc NH3 (tồn dạng muối NH4NO3 dung dịch) d Khi gặp tập dạng cần ần lưu l ý: - Kim loại ại có nhiều số oxy hóa khác phản ứng với dung dịch ịch acid HNO3 loãng, dung dịch acid HNO3 đặc ặc nóng đạt số oxy hóa cao - Hầu ầu hết kim loại phản ứng đ với HNO3 đặc ặc nóng (trừ Pt, Au) v HNO3 đặc nguội (trừ Pt, Au, Fe, Al, Cr…), N+5 HNO3 bịị khử mức oxy hóa thấp h chất ất khí k tương ứng - Các kim loại ại tác dụng với ion NO3 môi trường axit H+ xem tác d dụng với HNO3 Các kim loại ại Zn, Al tác dụng với ion NO3 môi trường ờng kiềm OH- giải phóng NH3 Đểể áp dụng định luật bảo to toàn eledtron, ta ghi bán phản ản ứng (theo ph phương pháp thăng điện tử phương pháp ion-electron) electron) Gọi G ni, xi hóa trị cao số ố mol kim loại thứ i; nj số ố oxy hóa N hợp chất khí thứ j vvà xj số mol tương ứng Ta có: Liên hệ ữa số mol kim loại v sản phẩm khử: ni.xi = nj.xj Liên hệ HNO3 sản ản phẩm khử: Với N2: n HNO3 2.n N 2(5 0).n N Với N2O: n HNO3 2.n N 2O 2.(5 1).n N 2O Với NO: n HNO3 n NO (5 2).n NO Với NO2: nHNO3 nNO2 (5 4).nNO2 nHNO3 2.nNH NO3 (5 3).nNH NO3 Với NH4NO3: Liên hệ ion NO sản ản phẩm khử (không có sản phẩm khử NH4NO3 ) Tổng số mol NO =10.nN2 + 8.nN2O +3.nNO +1.nNO2 Tính khối lượng ợng muối dung dịch: mmuối e (trao đổi) đ mu = mkim loại+ mNO = mkim loại+ 62.e Bài toàn hỗn hợp kim loại tan hết HNO3 H2SO4 không tạo ạo muối amoni NH4NO3 Cần ý: - HNO3 , H2SO4 đặc nguội không tác dụng với Al,, Fe, Cr - Sử dụng phương pháp bảo toàn e: e enhËn (kim lo¹i) echo (chÊt khÝ) - Khối lượng muối NO3- : (manion tạo t muối = manion ban đầu – manion tạo khí) (II) mmuèi = mkim lo¹i + nNO (trong muèi) nNO3 (trong muèi kim lo¹i ) = ne trao ®æi Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất! m muèi = m kim lo¹i + nSO2 (trong muèi) - Khối lượng muối SO24 - : * nSO24 (trong muèi kim lo¹i ) = ne trao ®æi - Cần nhớ số bán phản ứng sau: 2H+ + 2e → H2 NO3- + e + 2H+ → NO2 + H2O SO42– + 2e + 4H+ → SO2 + 2H2O NO3- + 3e + 4H+ → NO + 2H2O 2– + SO4 + 6e + 8H → S + 4H2O 2NO3- + 8e + 10H+ N2O + 5H2O 2– + SO4 + 8e + 10H → H2S + 4H2O 2NO3- + 10e + 12H+ → N2 + 6H2O NO3- + 8e + 10H+ → NH4+ + 3H2O VÍ DỤ MINH HỌA Ví dụ 1: Cho 1,86 g hỗn hợp Mg Al vào dung dịch HNO3 loãng dư sau phản ứng thu 560 ml N2O ( đktc) sản phẩm khử Tính % khối lượng kim loại hỗn hợp ban đầu Theo đề ta thấy tham gia phản ứng Mg nhường 2.e ,Al nhường 3.e NO3- (+5e) thu 4.2.e N2O(+1) Áp dụng định luật bảo toàn e đề ta có hệ phương trình 24.nMg +27.nAl =1,86 (1) 2.nMg + 3.nAl=8.n N2O=8.0,025 =0,2(2) Giải hệ phương trình ta có nMg =0,01 nAl =0,06 từ suy m Al =27.0,06 =1,62 gam Và mMg =0,24 gam => %Al =1,62/1,86*100% =87,10 % % Mg =12,90 % Ví dụ 2: Cho 1,35g X gồm Cu, Mg, Al tác dụng hết với HNO3 thu 0,01 mol NO 0,04 mol NO2 Tính khối lượng muối A 5,69 gam B.4,45 gam C 5,5 gam D 6,0 gamÁP dụng (II)Khối lượng muối NO3 : (manion tạo muối = manion ban đầu – manion tạo khí) mmuèi = mkim lo¹i + nNO (trong muèi) nNO3 (trong muèi kim lo¹i ) = ne trao ®æi 2 2 Nhường e: Cu Cu + 2e nCu nCu 2.nCu 5 3 Mg Mg + 2e nMg nMg 2.nMg 2 Al Al + 3e nAl nAl 3.nAl 5 4 Thu e: N + 3e N (NO) N + 1e N (NO2) 0,03 0,01 0,04 0,04 Áp dụng bảo toàn electron, ta có: 2nCu + 2.nMg + 3.nAl = 0,03 + 0,04 = 0,07 0,07 số mol NO3 Khối lượng muối nitrat là: 1,35 + 620,07 = 5,69 gam Đáp án C Ví dụ 3: Hòa tan hoàn toàn 11,9 g hỗn hợp gồm Al Zn H2SO4 đặc nóng thu được7,616 lít SO2 (đktc), 0,64 g S dung dịch X Khối lượng muối dung dịch X là: A 50,3 g B 30,5 g C 35,0 g D 30,05 g- Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất! m muèi = m kim lo¹i + nSO2 (trong muèi) Áp dụnh Khối lượng muối SO24 - : * nSO24 (trong muèi kim lo¹i ) = ne trao ®æi Ví dụ 4: Hòa tan 18,5 g hỗn hợp X gồm Fe, Cu dung dịch HNO3 dư thu 6,72 lít (đktc) hỗn hợp khí B gồm NO NO2 có khối lượng 12,2 g Khối lượng muối nitrat sinh là: A 45,9 g B 49,5 g C 59,4 g D 95,4 g Ví dụ 5: (Câu 19 - Mã đề 182 - Khối A - TSĐH - 2007) Hòa tan hoàn toàn 12 gam hỗn hợp Fe, Cu (tỉ lệ mol 1:1) axit HNO3, thu V lít (ở đktc) hỗn hợp khí X (gồm NO NO2) dung dịch Y (chỉ chứa hai muối axit dư) Tỉ khối X H2 19 Giá trị V A 2,24 lít B 4,48 lít C 5,60 lít D 3,36 lít Giải: Đặt nFe = nCu = a mol 56a + 64a = 12 a = 0,1 mol Quá trình oxy hóa kim loại: Fe Fe3+ + 3e Cu Cu2+ + 2e 0,1 0,3 0,1 0,2 Quá trình khử N+5: N+5 + 3e N+2 N+5 + 1e N+4 3x x y y Áp dụng định luật bảo toàn electron 3x + y = 0,5 Mặt khác: Do tỉ khối hỗn hợp X với H2 19 30x + 46y = 192(x + y) x = 0,125 ; y = 0,125 Vhh khí (đktc) = 0,125222,4 = 5,6 lít Chọn đáp án C Ví dụ 7: Hỗn hợp X gồm hai kim loại A B đứng trước H dãy điện hóa có hóa trị không đổi hợp chất Chia m gam X thành hai phần nhau: - Phần 1: Hòa tan hoàn toàn dung dịch chứa axit HCl H2SO4 loãng tạo 3,36 lít khí H - Phần 2: Tác dụng hoàn toàn với dung dịch HNO3 thu V lít khí NO (sản phẩm khử nhất) Biết thể tích khí đo điều kiện tiêu chuẩn Giá trị V là: A 2,24 lít B 3,36 lít C 4,48 lít D 6,72 lít Giải: Đặt hai kim loại A, B M n - Phần 1: M + nH+ Mn+ + H (1) - Phần 2: 3M + 4nH+ + nNO3 3Mn+ + nNO + 2nH2O (2) Theo (1): Số mol e M cho số mol e 2H+ nhận; Theo (2): Số mol e M cho số mol e N+5 nhận Vậy số mol e nhận 2H+ số mol e nhận N+5 2H+ + 2e H2 N+5 + 3e N+2 0,3 0,15 mol 0,3 0,1 mol VNO = 0,122,4 = 2,24 lít Chọn đáp án A Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất! Ví dụ 8: Cho kim loại Al, Fe, Cu vào lít dung dịch HNO3 phản ứng vừa đủ thu 1,792 lít khí X (đktc) gồm N2 NO2 có tỉ khối so với He 9,25 Nồng độ mol/lít HNO3 dung dịch đầu là: A 0,28M B 1,4M C 1,7M D 1,2M M N M NO2 Giải: Ta có: M X 9,25 37 trung bình cộng khối lượng phân tử hai khí N2 NO2 nên: n n N n NO2 X 0,04 mol 2NO3 + 12H+ + 10e N2 + 6H2O 0,48 0,4 0,04 (mol) NO3 + 2H+ + 1e NO2 + H2O 0,08 0,04 0,04 (mol) (mol) n HNO3 nH 0,48 0,08 0,56 0,56 0,28M Chọn đáp án A Ví dụ 9: Thể tích dung dịch HNO3 1M (loãng) cần dùng để hoà tan hoàn toàn 18 gam hỗn hợp gồm Fe Cu trộn theo tỉ lệ mol : là: (biết phản ứng tạo chất khử NO): A.1,0 lít B 0,6 lít C 0,8 lít D 1,2 lít Giải: Gọi nFe = nCu = a mol 56a + 64a = 18 a = nFe = nFe = 0,15 mol - Do thể tích dung dịch HNO3 cần dùng nhất, nên sắt bị hòa tan hết HNO3 vừa đủ tạo muối Fe3+, Cu tác dụng vừa đủ với Fe3+ tạo muối Cu2+ Fe2+ Sau phản ứng thu hai muối Cu(NO3)2 Fe(NO3)2 Fe - 2e Fe2+ 0,15 0,3 Cu - 2e Cu2+ 0,15 0,3 ∑ e (nhường) = 2.(0,15 + 0,15) = 0,6 mol NO3- + 4H+ + 3e NO + 2H2O 4a 3a ∑ e (nhận) = 3a mol - Theo định luật bảo toàn electron: 3a = 0,6 a = 0,2 n HNO n H a , ,8 mol HNO3 0,8 =0,8 lít Chọn đáp án C Một số tập tương tự: [HNO3] = BÀI TẬP ÁP DỤNG Bài Hoà tan hoàn toàn m gam Al vào dung dịch HNO3 loãng thu hỗn hợp gồm 0,015 mol khí N2O 0,01mol khí NO (phản ứng không tạo NH4NO3) Giá trị m là: A 13,5 gam B 1,35 gam C 0,81 gam D 8,1 gam Bài Hòa tan hoàn toàn 1,2g kim loại X vào dung dịch HNO3 dư thu 0,224 lít khí N2 (đktc) Giả thiết phản ứng tạo khí N2 Vậy X là: Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất! A Zn B Cu C Mg D Al Bài Một hỗn hợp gồm hai bột kim loại Mg Al chia thành hai phần nhau: - Phần 1: cho tác dụng với HCl dư thu 3,36 lít H2 - Phần 2: hoà tan hết HNO3 loãng dư thu V lít khí không màu, hoá nâu không khí (các thể tích khí đo đktc) Giá trị V là: A 2,24 lít B 3,36 lít C 4,48 lít D 5,6 lít Bài (Đề tuyển sinh ĐH-CĐ khối A-2007) Hoàn tan hoàn toàn 12 g hỗn hợp Fe, Cu ( tỉ lệ mol 1: 1) HNO3 thu V lít hỗn hợp khí ( đktc) gồm NO, NO2 dung dịch Y chứa muối axit dư Tỉ khối X so với H2 19 Giá trị V là: A 5,6 B 2,8 C 11,2 D 8,4 Bài Cho 1,35 gam hỗn hợp Cu, Mg, Al tác dụng với HNO3 dư 896 ml hỗn hợp gồm NO NO2 có M 42 Tính tổng khối lượng muối nitrat sinh (khí đktc) A 9,41 gam B 10,08 gam C 5,07 gam D 8,15 gam Bài Hòa tan hết 4,43 gam hỗn hợp Al Mg HNO3 loãng thu dung dịch A 1,568 lít (đktc) hỗn hợp hai khí (đều không màu) có khối lượng 2,59 gam có khí bị hóa thành màu nâu không khí Tính số mol HNO3 phản ứng A 0,51 mol A 0,45 mol C 0,55 mol D 0,49 mol Bài Hòa tan hoàn toàn m gam hỗn hợp gồm ba kim loại dung dịch HNO3 thu 1,12 lít hỗn hợp khí D (đktc) gồm NO2 NO Tỉ khối D so với hiđro 18,2 Tính thể tích tối thiểu dung dịch HNO3 37,8% (d = 1,242g/ml) cần dùng A 20,18 ml B 11,12 ml C 21,47 ml D 36,7 ml Bài Hòa tan 6,25 gam hỗn hợp Zn Al vào 275 ml dung dịch HNO3 thu dung dịch A, chất rắn B gồm kim loại chưa tan hết cân nặng 2,516 gam 1,12 lít hỗn hợp khí D (ở đktc) gồm NO NO2 Tỉ khối hỗn hợp D so với H2 16,75 Tính nồng độ mol/l HNO3 tính khối lượng muối khan thu cô cạn dung dịch sau phản ứng A 0,65M 11,794 gam B 0,65M 12,35 gam C 0,75M 11,794 gam D 0,55M 12.35 gam Bài Hòa tan hoàn toàn 9,4 gam đồng bạch (hợp kim Cu – Ni ) vào dun dịch HNO3 loãng dư Khi phản ứng xảy hoàn toàn thu 0,09 mol NO 0,003 mol N2 Phần trăm khối lượng Cu hỗn hợp là: A 74, 89% B 69.04% C 27.23% D 25.11% Bài 10 Hòa tan hết 35,4 g hỗn kim loại Ag Cu dung dịch HNO3 loãng dư thu 5,6 lít khí không màu hóa nâu không khí Khối lượng Ag hỗn hợp A 16,2 g B 19,2 g C 32,4 g D 35,4g Bài toán: Cho kim loại (hoặc hỗn hợp kim loại) tác dụng với dung dịch acid acid H2SO4 đặc nóng cho sản phẩm khí SO2 (khí mùi sốc), S (kết tủa màu vàng), khí H2S (khí mùi trứng thối) Khi gặp tập dạng cần lưu ý: - Kim loại có nhiều số oxy hóa khác phản ứng với dung dịch acid H2SO4 đặc nóng đạt số oxy hóa cao - Hầu hết kim loại phản ứng với H2SO4 đặc nóng (trừ Pt, Au) S+6 H2SO4 đặc nóng bị khử mức oxy hóa thấp sản phẩm khí SO2, H2S S Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất! - Mốt số kim loại Al, Fe, Cr, …thụ động H2SO4 đặc nguội Để áp dụng định luật bảo toàn electron, ta ghi bán phản ứng (theo phương pháp thăng điện tử phương pháp ion-electron) Gọi ni, xi hóa trị cao số mol kim loại thứ i; nj số oxy hóa S sản phẩm khử thứ j xj số mol tương ứng Ta có: Liên hệ số mol kim loại sản phẩm khử: ni.xi = nj.xj Liên hệ H2SO4 sản phẩm khử: nH SO4 số mol sản phẩm khử + số mol electron nhận Với SO2: nH 2SO4 nSO2 (6 4).nSO2 Với S: nH 2SO4 nS (6 0).nS Với H2S: nH 2SO4 nH S (6 2).nH 2S Tính khối lượng muối dung dịch: mmuối = mkim loại+ mSO 2 = mkim loại+ 96 e (trao đổi) VÍ DỤ MINH HỌA Ví dụ 1: Hòa tan hết 29,6 gam hỗn hợp X gồm Fe, Mg, Cu theo tỉ lệ mol 1:2:3 H2SO4 đặc nguội dung dịch Y 3,36 lít SO2 (đktc) Cô cạn dung dịch Y khối lượng muối khan là: A 38,4 gam B 21,2 gam C 43,4 gam D 36,5 gam Giải: Gọi x số mol Fe hỗn hợp X, nMg = 2x, nCu=3x 56x+24.2x+64.3x=29,6 x= 0,1 mol nFe = 0,1 mol, nMg=0,2 mol, nCu=0,3 mol Do acid H2SO4 đặc nguội, nên sắt không phản ứng SO42+ 2e S+4 3,36 0,3 22,4 Theo biểu thức: mmuối=mCu +mMg + mSO 2 = mCu +mMg + 96 e (trao đổi) =64.0,3+24.0,2 +96 0,3 = 38,4 gam Chọn đáp án A Ví dụ 2: Hòa tan 0,1 mol Al 0,2 mol Cu dung dịch H2SO4 đặc dư thu V lít SO2 (ở 00C, atm) Giá trị V là: A 3,36 B 4,48 C 7,84 D 5,6 Giải: Ở 00C, atm điều kiện tiêu chuẩn Áp dụng định luật bảo toàn electron: 2.nCu+3.nAl=(6-4).n so2 2.0,1+3.0,2=(6-4).n so2 n so2 = 0,35 mol V so2 =0,35.22,4=7,84 lít Chọn đáp án A Ví dụ 3: Hòa tan vừa đủ hỗn hợp X 10,08 lít SO2 Nông độ % dung dịch H2SO4 là: A 82,89% B 89,2% C 7,84% D 95,2% Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất! Giải: Áp dụng định luật bảo toàn electron: 10,08 nH 2SO4 (6 4).nSO2 nSO2 2nSO2 0,9 mol 22.4 m m 0,9.98 C % acid 100 acid 100 100 82,89% Chọn đáp án A mdd D.V 1,52.70 Ví dụ 4: Cho 5,94g Al tác dụng vừa đủ với dung dịch H2SO4 đặc nóng thu 1,848 lít sản phẩm (X) có lưu huỳnh ( đktc), muối sunfat nước Cho biết ( X ) khí hai khí SO2, H2S ? A H2S B SO2 C Cả hai khí D S Giải: nAl = 5,94 : 27 = 0,22 mol nX = 1,848 : 22,4 = 0,0825 mol Quá trình oxy hóa Al : Al 3e Al3+ 0,22 0,66 ne (cho) = 0,22.3 = 0,66 mol Quá trình khử S6+ : S+6 + ( 6-x )e Sx 0,0825(6-x) 0,0825 ne (nhận) = 0,0825(6-x) mol ( x số oxy hóa S khí X ) Áp dụng định luật bảo toàn electron, ta có : 0,0825(6-x) = 0,66 x = -2 Vậy X H2S ( S có số oxy hóa -2) Chọn đáp án A Ví dụ 5: Hoà tan hết 16,3 gam hỗn hợp kim loại gồm Mg, Al Fe dung dịch H2SO4 đặc, nóng thu 0,55 mol SO2 Cô cạn dung dịch sau phản ứng, khối lượng chất rắn khan thu là: A 51,8 gam B 55,2 gam C 69,1 gam D 82,9 gam Giải: Sử dụng phương pháp bảo toàn electron với chất khử kim loại Mg, Al, Fe, chất oxy hoá H2SO4 S+6 + 2e S+4 0,55.2 0,55 Khối lượng muối khan là: mmuối=mkim loại+ mSO 2 = mkim loại+ 96 e (trao đổi) 16,3 96 .0,55.2 69,1 gam Chọn đáp án C BÀI TẬP ÁP DỤNG Bài Hòa tan 2,4 g hỗn hợp Cu Fe có tỷ lệ số mol 1:1 vào dung dịch H2SO4 đặc, nóng Kết thúc phản ứng thu 0,05 mol sản phẩm khử có chứa lưu huỳnh Xác định sản phẩm đó: A SO2 B H2S C S D H2 Bài Thổi luồng CO qua hỗn hợp Fe Fe2O3 nung nóng chất khí B hỗn hợp D gồm Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4 Cho B lội qua dung dịch nước vôi dư thấy tạo gam kết tủa Hòa tan D H2SO4 đặc, nóng thấy tạo 0,18 mol SO2 dung dịch E Cô cạn E thu 24g muối khan Xác định thành phần % Fe: A 58,33% B 41,67% C 50% D 40% Bài Cho 8,3 gam hỗn hợp hai kim loại Al Fe tác dụng với dung dịch H2SO4 đặc dư thu 6,72 lit khí SO2 (đktc) Khối lượng kim loại hỗn hợp ban đầu: A 2,7g; 5,6g B 5,4g; 4,8g C 9,8g; 3,6g D 1,35g; 2,4g Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất! Bài Để a gam bột sắt không khí, sau thời gian chuyển thành hỗn hợp A có khối lượng 75,2 gam gồm Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4 Cho hỗn hợp A phản ứng hết với dung dịch H2SO4 đậm đặc, nóng thu 6,72 lit khí SO2( đktc) Khối lượng a gam là: A 56g B 11,2g C 22,4g D 25,3g Bài Khi cho 9,6gam Mg tác dụng hết với dung dịch H2SO4 đậm đặc thấy có 49gam H2SO4 tham gia phản ứng tạo muối MgSO4, H2O sản phẩm khử X X là: A SO2 B S C H2S D SO2,H2S Bài Hòa tan hết 16,3 gam hỗn hợp kim loại gồm Mg, Al Fe dung dịch H2SO4 đặc, nóng thu 0,55 mol SO2 Cô cạn dung dịch sau phản ứng, khối lượng chất rắn khan thu là: A 51,8g B 55,2g C 69,1g D 82,9g Bài Hòa tan hoàn toàn 4,0 gam hỗn hợp Mg, Fe, Cu dung dịch H2SO4 đặc nóng dư, thu 2,24 lít khí SO2 (đktc) dung dịch chứa m gam muối Giá trị m là: A 23,2 B 13,6 C 12,8 D 14,4 Bài Cho 0,01 mol hợp chất sắt tác dụng với dung dịch H2SO4 đặc nóng dư, thoát 0,112 lít khí (đktc) khí SO2 (là sản phẩm khử nhất) Công thức hợp chất là: A FeCO3 B FeS2 C FeS D FeO Bài Hòa tan 23,4 gam hỗn hợp gồm Al, Fe, Cu lượng vàu đủ dung dịch H2SO4, thu 15,12 lít khí SO2 (đktc) dung dịch chứa m gam muối Giá trị m là: A 153,0 B 95,8 C 88,2 D 75,8 Bài 10 Hòa tan hoàn toàn 9,6 gam kim loại M dung dịch H2SO4 đặc nóng thoát 3,36 lít khí SO2 (đktc) Kim loại M là: A Mg B Al C Fe D Cu Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất!