Để học tốt môn hóa học cần phải có nhiều yếu tố như hệ thống kiến thức cơ bản vững vàng, sâu sắc, có trình độ tư duy hóa học phát triển, có năng lực phân tích, tổng hợp so sánh, khái quá[r]
Trang 1I LỜI MỞ ĐẦU
Lĩnh vực hóa học là ngành nghiên cứu về tính chất của các nguyên tố hóa học
và ứng dụng của nó trong đời sống xã hội Nhà bác học Mendelep đã nghiên cứu và đưa ra hệ thống bảng tuần hoàn hóa học Trong bảng tuần hoàn đó chúng ta thường nghiên cứu hai nguyên tố chính là kim loại và phi kim Và bài tiểu luận này của tôi hôm nay sẽ liên quan đến nguyên tố kim loại Cụ thể hơn là đề tài kim loại tác dụng với axít
Như chúng ta đã biết không phải tất cả các kim loại đều tác dụng với axít và ngược lại Do vậy khi chúng ta làm một bài toán về kim loại tác dụng với axít thì phải tuân theo dãy hoạt động hóa học và tính chất của từng axít Cụ thể axít mạnh là HCl, H2SO4 Một số a xít yếu H2CO3, HNO3…hay tùy vào từng trạng thái của một axít mà
có thể xảy ra các phản ứng hóa học khác nhau, tạo ra sảnphẩm khác nhau Như nhóm
có thể tác dụng với HNO3 ở trạng thái lỏng nhưng không thể tác dụng với HNO3 đặc nóng được
Fe + H2SO4 (lỏng) tạo ra muối và H2 còn
Fe + H2SO4 (đặc, nóng) thì tạo muối và khí SO2 và H2O
Đó chỉ là một số vấn đề mà tối sẽ trình bày trong bài tiểu luận Sau đây tôi sẽ trình bày một số dạng bài tập cũng như phương pháp giải để các bạn hiểu rõ hơn
Đây cũng là lần đầu tiên làm bài tiểu luận về hóa học Nếu có sai sót nào thì mong thầy cô và các bạn góp ý để bài tiểu luận dược hoàn chỉnh hơn
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Trang 2II HỆ THỐNG BÀI TẬP
A MỘT KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI MỘT AXÍT
Câu 1: Ngâm một lá kim loại 50 (g) vào HCl Khí thu được sau phản ứng là 3,36
ml H 2 (đktc) thì khối lượng kim loại giảm 1,68 Kim loại đó là?
Câu 2: Hòa tan 1,92 (g) kim loại R trong 1,5 lít dung dịch HNO 3 0,15M thu được
0,448 lít khí NO (đktc) và dung dịch A Tìm kim loại R
Câu 3: Hòa tan 1,35 g một kim loại M bằng dung dịch HNO 3 loãng dư, thu được
22,4 lít khí NO và NO 2 (đktc) có tỉ khối so với H 2 là 21 Tìm kim loại M.
Câu 4: Cho 3,.024 g một kim loại M tan hết trong dung dịch HNO 3 (l) thu được
khí N x O y (sản phẩm khử duy nhất ở đktc) Có tỉ khối với H 2 là 22 Khí N x O y và kim loại
M là?
Câu 5 : Cho 9,6(g) kim loại M vào 400ml dung dịch HCl Khi phản ứng kết thúc
thu được 5,376 lít H2 (đktc) Kim loại M là ?
B HAI KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI MỘT AXÍT
Câu 1: Hòa tan hoàn toàn 6 g hỗn hợp X gồm Fe và một kim loại M (hóa trị II)
vào dung dịch HCl dư thu được 3,36 l khí H 2 (ở đktc) Nếu chỉ hòa tan 2 (g) M thì dùng không đến 0,09 (mol) HCl trong dung dịch kim loại M?
Câu 2: Hòa tan hỗn hợp gồm Fe và Zn trong 500 ml dung dịch HCl 0,4M thu
được dung dịch A và 1,972 lít khí H 2 (đktc) Cô cạn dung dịch A thu được 10,52 g muối
khan Tính thành phần % theo khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp
Câu 3: Hòa tan 6 (g) hỗn hợp gồm Cu và Fe bằng dung dịch HNO 3 1M (vừa
đủ) thu được 0,7 lít N 2 O (đktc) Tính % khối lượng của mỗi kim loại trong hỗn hợp.
Câu 4: Cho 11 g hỗn hợp 2 kim loại Al, Fe tác dụng HNO 3 dư tạo ra 6,72 (l)
khí NO (đktc) Tìm khối lượng hỗn hợp 2 kim loại trên.
Câu 5: Cho 0,015 mol Fe ; 0,04 mol HNO 3 Phản ứng xảy ra hoàn toàn thu
được bao nhiêu khí NO và X Cô cạn X thu được bao nhiêu g muối.
Câu 6: Cho 3,68 g hỗn hợp Al và Zn tác dụng với một lượng dư dung dịch H 2 S0 4
10% thu được 2,24 lít H 2 (đktc) Khối lượng dung dịch sau phản ứng?
Câu 7: Thể tích dung dịch HNO 3 1M loãng ít nhất cần dùng để hòa tan hoàn
toàn 18 g hỗn hợp Fe, Cu trên theo tỷ lệ mol 1:1 (biết phản ứng tạo chất khí duy nhất
là NO).
Câu 8: Hỗn hợp X gồm 2 kim loại Mg và Zn có khối lượng là 46,2g Chia X
thành 2 phần, trong đó phần 2 có khối lượng gấp đôi phần 1
- Cho phần 1 tác dụng với 200ml dung dịch H 2 SO 4 1M thu được V lít khí H 2
- Cho phần 2 tác dụng với 800ml dung dịch H 2 SO 4 1M thu được 13,44 lít khí
H 2 Tìm V?
Trang 3Câu 9: Hỗn hợp X gồm Mg và kim loại M Hòa tan hoàn toàn 8g hỗn hợp X cần
vừa đủ 200 g dung dịch HCl 7,3% Mặt khác cho 8 g hỗn hợp X tác dụng với Cl 2 cần
dùng 5,6 lít (đktc) tạo ra hai muối Clorua Kim loại M và % theo khối lượng của nó
trong hỗn hợp
Câu 10: Hòa tan 12 g Fe và Cu tác dụng HNO 3 dư thu được 6,72 (l) hỗn hợp
khí B gồm (NO 2 , NO) có khối lượng 12,2 g Tính khối lượng muối sinh ra.
C MỘT KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI HAI AXÍT
Câu 1: Khi hòa tan 3,6 g kim loại N thuộc phân nhóm chính, trong dung dịch HCl
và HNO 3, thấy lượng muối Nitrat và muốn clorua thu được hơn kém nhau 7,95 (g) Tìm
kim loại N, biết N tác dụng với HNO 3 sinh ra khí NO 2
Câu 2: Hòa tan 0,1 mol Cu tác dụng 120 ml dung dịch X gồm (HNO3 1M,
H 2 SO 4 5M) Sau phản ứng liên tục thu được V (lít) khí NO Tính V?
Câu 3: Hòa tan 9,6 g Cu vào 180 ml dung dịch hỗn hợp HNO3 1M và H2SO4 0,5M Kết thúc phản ứng thu được V lít (đktc) khí không màu duy nhất thoát ra hóa nâu ngoài không khí Giá trị V là?
Câu 4: Cho bột sắt tác dụng với 100ml dung dịch gồm hai axít HCl 1M và H2SO4 0,5M Tinh khối lượng Fe phản ứng và V lít khí
D HAI KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI HAI AXÍT
Câu 1: Cho 10 g hỗn hợp A gồm Fe và Cu tác dụng với dung dịch H 2 SO4 (l)
vừa đủ Sau phản ứng, người ta thu được dung dịch, chất rắn không tan và V lít khí H 2
Cũng lượng hỗn hợp đó, nếu cho tác dụng với dung dịch H 2 SO 4 đặc nóng dư thì thu
được 7,728 lít khí SO 2 (các thể tích khí đều ở đktc)
Tính khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp
Câu 2: Cho 13.6 g hỗn hợp Mg, Fe tác dụng với 200ml dung dịch gồmHCl 2M
và H 2 SO 4 2M Sau phản ứng đã thu được 6,72 lít H 2 (duy nhất) bay ra (đktc) Chất nào
còn dư? Tính khối lượng Mg và Fe trong hỗn hợp.
Câu 3: Hòa tan 7,74 (g) hỗn hợp Mg và Al vào 500ml dung dịch HCl M vafff
H2SO4 0,28M Thu được dung dịch X và 8,763 lít H2 Timhs khối lượng muối tạo thành ?
E HỖN HỢP KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI MỘT AXÍT
Câu 1: Cho 1,68 g A gồm Fe, Cu, Mg tác dụng H 2 SO 4 (đ, n) tạo ra hỗn hợp T và 1,008 (l) khí SO 2 Tính khối lượng thu được muối T và số mol H 2 SO 4 phản ứng
Câu 2: Cho 3 kim loại Al, Fe, Cu tác dụng 2 lít dung dịch HNO 3 Sau phản ứng
thu được 1,792 (l) khí X gồm (N 2 , NO) có tỷ khối đối với Heli là 9,25
Tính CM HNO3 trong dung dịch ban đầu?
Trang 4III MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP GIẢI
Xác định tên kim loại khi một kim loại tác dụng với một axít
- Có thể tính được khối lượng mol nguyên tử kim loại M theo các cách sau:
Từ khối lượng (m) và số mol (n) của kim loại.
⇒ M= m
n → , Từ Mhợp chất Mkim loại
- Theo công thức Faraday thì
⇒ M= m n F
I t (n là số e trao đổi ở mỗi điện cực).
a<m< bα <n< βTừ và
⇒ α
β<M =
m
n<
b α Tìm M thỏa mãn trong khoảng xác định đó.
⇒n= 2 y
x → M Lập hàm số M = f(n) trong đó n là hóa trị của kim loại M = (n =
1, 2, 3) nếu trong bài toán tìm ôxít kim loại: M x O y thì
⇒⇒ Với hai kim loại kế tiếp nhau trong một chu kỳ hoặc phân nhóm tìm M trung
bình tên 2 kim loại
- Khi đề bài không cho kim loại M có hóa trị không đổi thì khi kim loại M tác dụng với các chất khác nhau có thể hiện số oxi hóa khác nhau vì thế nên đặt kim loại M
có các hóa trị khác nhau
- Khi hỗn hợp đầu được chia làm hai phần không bằng nhau thì phản ứng này gấp
k lần phản ứng kia tương ứng với số mol các chất phản ứng cũng gấp k lần số mol các
chất phần kia
* MỘT KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI HAI AXÍT
* Trường hợp 1: Hỗn hợp 2 axit không mang tính oxi hóa (H+ đóng vai trò là chất oxi hóa) khi đó:
Viết phương trình dưới dạng ion rồi giải:
- Lưu ý: n là số oxi hóa thấp nhất của x
Trang 5* Trường hợp 2: Hỗn hợp 2 axit không mang tính oxi hóa và một axit mang tính oxi hóa ( thông thường là H2SO4 hoặc HCl và HNO3) thì trong mỗi hỗn hợp này H+ đóng vai trò là một trường còn NO3- đóng vai trò là chất oxi hóa
- Tìm số mol H + và NO 3 -:
3
−∑n H+ ¿=nHCl+2n H2SO4+3 n H3PO4¿ =
- Viết phương trình dưới dạng ion, xác định chất phản ứng hết bằng cách so sánh tỷ lệ số mol và hệ số tỷ lượng trên phương trình Từ đó tính toán bài toán theo tính chất phản ứng hết
- Lưu ý: NO3- trong môi trường axit có tính chất oxi hóa mạnh như HNO3
* HAI KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI MỘT AXÍT
- Viết phương trình hóa học
- Kim loại nào có tính khử mạnh hơn sẽ ưu tiên phản ứng trước
- Những kim loại đứng sau H trong dãy điện hóa thì không tác dụng với axít có tính oxi hóa như HNO3, H2SO4 đặc Cần phân biệt các khí tạo thành ở nhiều trường hợp khác nhau
* Chú ý: Al, Fe, Cr, Mn bị thụ động hóa trong HNO3, H2SO4 đặc nguội
- Công thức tính khối lượng muối
m muối = m hỗn hợp kim loại + m Anion
* HỖN HỢP HAI KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI HAI AXÍT
Với dạng bài tập này thường bình luận nhiều trường hợp để đơn giản thường sử dụng phương pháp oxi hóa khử hayviết phương trình ion Để tính khối lượng muối ta dung công thức:
mmuối tạo thành = mhỗn hợp kim loại + mAnion
* HỖN HỢP KIM LOẠI TÁC DUNG VỚI MỘT AXÍT
Ngoài những phương pháp trên chúng ta có thể sử dụng định luật bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố, bảo toàn electron…Biết viết các phương trình Ion thu gọn, phương pháp Ion – electron
Ví dụ:
- Định luật bảo toàn khối lượng ta áp dụng công thức:
M muối = m kim loại + m gốc axít
∑e cho=∑e nhanBảo toàn electron:
Trang 6IV BÀI GIẢI
A MỘT KIM LOAI TÁC DỤNG MỘT AXÍT
Câu 1: Ngâm một lá kim loại 50 (g) vào HCl Khí thu được sau phản ứng là 3,36
ml H 2 (đktc) thì khối lượng kim loại giảm 1,68 Kim loại đó là?
Giải
n H2= 0,015 (mol)
M= 50 1, 68
100 =0 , 84m KL giảm = (g)
Gọi kim loại cần tìm M hóa trị n
→ 2M + 2nHCl 2MCl n + nH 2
0,3
⇒ M= 0 , 84 n
⇒Kim loại M là Fe
Câu 2: Hòa tan 1,92 (g) kim loại R trong 1,5 lít dung dịch HNO 3 0,15M thu được
0,448 lít khí NO (đktc) và dung dịch A Tìm kim loại R.
Giải
n NO = 0,2 (mol)
⇒n R=1 , 92
M R =28 n (mol),
nHNO3= 0,225 (mol)
→ 3R + 7x.HNO 3 3R(NO 3 ) X + xNO + 2xH 2 0
1, 92
⇒ 1 ,92
M R x=0 ,02 3Từ phương trình:
Trang 7⇔ M R=32 x⇒
x=2
M R=64
¿{
(Thỏa mãn)
⇒Kim loại R là Cu
Câu 3 Hòa tan 1,35 g một kim loại M bằng dung dịch HNO 3 loãng dư, thu được
2,24 lít khí NO và NO 2 (đktc) có tỉ khối so với H 2 là 21 Tìm kim loại M.
Giải:
M − khí = 21.2 = 42
nkhí = 0,1 (mol)
Ta có:
Gọi x, y lần lượt là số mol của NO, NO 2
x + y=0,1
3 x = y
⇔
¿x=0 , 025
y=0 , 075
¿{
¿
¿
Ta có hệ phương trình:
N là hóa trị của M thì
→ M 0 M +n + ne
1, 35
1, 35 n
M
→ N +5 + 3e NO
← 0,075 0,025
→ N +5 + 1e NO 2
← 0,075 0,075
∑e cho=∑e nhan⇒ 1, 35 n
Vậy kim loại M là Al.
NO
NO2
42
4
12 30
46
Trang 8Câu 4: Cho 3,.024 g một kim loại M tan hết trong dung dịch HNO 3 (l) thu được
khí N x O y (sản phẩm khử duy nhất ở đktc) Có tỉ khối với H 2 là 22 Khí N x O y và kim loại
M là?
Giải
→ d N x O y/H2 =22 M NxOy = 44
⇒Vậy N x O y là N 2 O n N 2 O = 0,042 (mol)
→ 2N +5 + 8e N 2 O
← 0,336 0,042;
→ M M n+ + ne
3 ,024
3 ,024
M n
∑e cho=∑e nhan⇔ 3 , 024 n
⇒Kim loại M là Al.
Câu 5 : Cho 9,6(g) kim loại M vào 400ml dung dịch HCl Khi phản ứng kết thúc
thu được 5,376 lít H2 (đktc) Kim loại M là ?
Giải:
Gọi số mol của kim loại M la a
Ký hiệu M cũng là nguyên tử khối của kim loại
a
2H2M + aHCl S> MCla +
a
2mol1mol amol S>
0,4
n H2 nHCl = 0,4.1 = 0,4 mol ; = 0,24 mol
n H2 Do số mol của = 0,24>0,2 do M tác dụng với axít => M có tác dụng với
nước tạo H 2
a
2H2
0 , 08
a mol M + aH 2 O M(OH) a +
0,08 0,04
0,4
a
0 , 08
a
0 , 48
a mol Tổng số mol kim loại M : n M = + =
9,6 a
0 , 48 M = =20a => a=1 =>M =40(Ca)
Vậy M là Ca
Trang 9B HAI KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI MỘT AXÍT
Câu 1: Hòa tan hoàn toàn 6 g hỗn hợp X gồm Fe và một kim loại M (hóa trị II)
vào dung dịch HCl dư thu được 3,36 l khí H 2 (ở đktc) Nếu chỉ hòa tan 2 (g) M thì dùng không đến 0,09 (mol) HCl trong dung dịch kim loại M?
Giải
n H2= 0,15 (mol)
n H2→M − =40n X = = 0,15 (mol)
Để hòa tan 2 g M dùng không đến 0,09 (mol) HCl
2
M<0 , 09⇔22 , 2<M <40 .Vậy M là Mg (24)
Câu 2: Hòa tan hỗn hợp gồm Fe và Zn trong 500 ml dung dịch HCl 0,4M thu
được dung dịch A và 1,972 lít khí H 2 (đktc) Cô cạn dung dịch A thu được 10,52 g muối
khan Tính thành phần % theo khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp
Giải
n HCl = 0,2 (mo)
n H2= 0,08 (mol)
Phương trình hóa học:
→ Fe + 2HCl FeCl 2 + H 2
a 2a a a
→ Zn + 2HCl ZnCl 2 + H 2
b 2b b b
a+b=0 , 08
127 a+136 b=10 ,52
⇔
¿a=0 ,04
b=0 , 04
¿{
¿
¿
Ta có hệ phương trình:
m Fe = 0,04.56 = 2,24, m Zn = 53,72%
Câu 3: Hòa tan 6 (g) hỗn hợp gồm Cu và Fe bằng dung dịch HNO 3 1M (vừa
đủ) thu được 0,7 lít N 2 O (đktc) Tính % khối lượng của mỗi kim loại trong hỗn hợp.
Giải
Trang 10Phương trình phản ứng:
→ 8Fe + 30 HNO 3 8Fe(HNO 3 ) + 3 N 2 O + 15H 2 0
a 3a
→ 4Cu + 10 HNO 3 4Cu(HNO 3 ) + N 2 O + 5H 2 O
1
4b b
n N2= 0,3125 (mol)
Gọi a, b lần lượt là mol của Fe và Cu
Ta có hệ phương trình:
56 a+64 b=6
3
8a+
1
4b=0 ,3125
⇔
¿a=0 , 05 b=0 , 05
¿{
¿
¿
⇒%mFe=0 , 05 56
Câu 4: Cho 11 g hỗn hợp 2 kim loại Al, Fe tác dụng HNO 3 dư tạo ra 6,72 (l)
khí NO (đktc) Tìm khối lượng hỗn hợp 2 kim loại trên.
Giải
→ Al Al 3+ + 3e
x 3x
→ Fe Fe 3+ + 3e
→ y 3y
→ N 5+ + 3e N +2
← 0,9 0,3
∑e cho=∑e nhan⇔3 x +3 y=0,9
Gọi x, y lần lượt là số mol của Al, Fe
3 x +3 y=0,9
27 x +56 y=11
⇔
¿x=0,2
b=0,1
¿{
¿
¿
Ta có:
Trang 11→ m Al = 0,2.27 = 5,4 (g) m Fe = 5,6 (g)
Câu 5: Cho 0,015 mol Fe ; 0,04 mol HNO 3 Phản ứng xảy ra hoàn toàn thu
được bao nhiêu khí NO và X Cô cạn X thu được bao nhiêu g muối.
Giải
→ Fe + 4HNO 3 Fe(NO 3 ) 3 + NO + 2H 2 O
← 0,01 0,04 0,01
→ Fe dư: Fe + 2Fe(NO 3 ) 3 3Fe(NO 3 ) 2
←→ 0,005 0,01 0,015
2
mFe
❑
¿
¿
m X = = 0,015.14,6 = 2,19 (g).
Câu 6: Cho 3,68 g hỗn hợp Al và Zn tác dụng với một lượng dư dung dịch H 2 S0 4
10% thu được 2,24 lít H 2 (đktc) Khối lượng dung dịch sau phản ứng?
Giải
n H2n H2SO
4⇒m H2SÔ4= 2 = 0,1 (mol) = 98 (g)
→ m (dd sau phản ứng) = 3,68 + 98 – 0,2 = 101, 48 (g)
Câu 7: Thể tích dung dịch HNO 3 1M loãng ít nhất cần dùng để hòa tan hoàn
toàn 18 g hỗn hợp Fe, Cu trên theo tỷ lệ mol 1:1 (biết phản ứng tạo chất khí duy nhất
là NO).
Giải
n Fe = n Cu = 0,15 (mol)
VHNO3→Do cần dùng ít nhất muối Fe 2+
Theo định luật bảo toàn electron:
nHNO30,6 4
3 =0,8n H+ = = (mol)
VHNO3= 1.0,8 = 0,8 lít
Câu 8: Hỗn hợp X gồm 2 kim loại Mg và Zn có khối lượng là 46,2g Chia X
thành 2 phần, trong đó phần 2 có khối lượng gấp đôi phần 1
- Cho phần 1 tác dụng với 200ml dung dịch H 2 SO 4 1M thu được V lít khí H 2
- Cho phần 2 tác dụng với 800ml dung dịch H 2 SO 4 1M thu được 13,44 lít khí
H 2 Tìm V?
Giải
Trang 12Mg :a(mol)
Zn :b(mol)
¿{
¿
¿
Phần 1: 15,4 g hỗn hợp
Mg :2 a(mol)
Zn :2 b(mol)
¿{
¿
¿
Phần 1: 30,8 g hỗn hợp
Phản ứng H 2 SO 4:
→H ↑ Mg + H 2 SO 4 MgSO 4 + (1)
→H ↑ Zn + H 2 SO 4 ZnSO 4 + (2)
n H2SO4Thí nghiệm phần 2 có: (ban đầu) = 0,8 (mol)
⇒Kim loại phản ứng hết, axít dư.
Từ (1) và (2), tổng n (Mg, Zn) phản ứng = n H2 (phần 2) = n H2
⇒Mà H 2 SO 4 phản ứng 1 = 0,2 mol V = 0,2.22,4 = 4,48 lít
Câu 9: Hỗn hợp X gồm Mg và kim loại M Hòa tan hoàn toàn 8g hỗn hợp X cần
vừa đủ 200 g dung dịch HCl 7,3% Mặt khác cho 8 g hỗn hợp X tác dụng với Cl 2 cần
dùng 5,6 lít (đktc) tạo ra hai muối Clorua Kim loại M và % theo khối lượng của nó
trong hỗn hợp
Giải
nCl2nHCl = 0,4 (mol); = 0,25 (mol); n Mg = x (mol); n M = y (mol)
Ta có 24x + My = 8 (1)
⇒ X tác dụng HCl (M hóa trị n) 2x + ny = 0,4 (2)
⇒ X tác dụng với Cl 2 (M hóa trị m) 2x + my = 0,5 (3)
⇒→Từ (2) và (3) y(m-n) = 0,1 m > n
Nghiệm duy nhất thảo mãn: m = 3 và n = 2
⇒ x = y = 0,1 (mol)
⇒→5,6
Câu 10: Hòa tan 12 g Fe và Cu tác dụng HNO 3 dư thu được 6,72 (l) hỗn hợp
khí B gồm (NO 2 , NO) có khối lượng 12,2 g Tính khối lượng muối sinh ra.
Giải
Gọi x, y lần lượt là số mol của NO, NO 2