bai tap boi duong HSG hoa 9

Chuyên đề bồi dỡng học sinh Giỏi Môn hoá học - Lớp 9 Phần axit Kiến thức I. Phân loại * Phân loại dựa vào thành phần cấu tạo: + A xit có oxi + A xit không có oxi * Phân loại dựa vào khả năng tham gia phản ứng : + Axit mạnh: HCl, H 2 SO 4 , HNO 3 , HClO 4 . + A xit yếu: H 2 CO 3 , H 2 SO 3 , H 2 S . + A xit trung bình: H 3 PO 4 * Phân loại dựa vào bản chất: + Axit có tính oxi hóa: HNO 3 , H 2 SO 4 đặc . + Axit không có tính oxi hóa: HCl , H 2 SO 4 loãng, H 2 S . II. Tính chất và ph ơng pháp điều chế một số axit th ờng gặp : 1. Các axit của halozen: HCl , HBr , HI, HF * Trong các axit của halozen thì HCl, HBr, HI là các axit mạnh. Còn axit HF là axit yếu và có tính chất khác hẳn a. tính chất hoá học: - Tính chất chung của axit: + Làm quỳ tím chuyển sang màu đỏ + Tác dụng với bazơ tạo muối và nớc + tác dụng với oxit bazơ tạo muối và nớc + Tác dụng với các kim loại đứng trớc H tạo ra muối và H 2 + Tác dụng với muối tạo muối mới và axit mới - Tác dụng với các chất có tính oxi hóa: 4HCl + MnO 2 MnCl 2 + Cl 2 + 2H 2 O 2KMnO 4 + 16HCl 2KCl + 2MnCl 2 + 5Cl 2 + 8H 2 O HBr + H 2 SO 4 (đ) SO 2 + Br 2 + H 2 O - Các halozen mạnh có thể đẩy các halozen yếu hơn ra khỏi dung dịch axit F 2 + 2HCl HF + Cl 2 - Điện phân dung dịch: 2HCl f H 2 + Cl 2 * Riêng HF có thể hòa tan thủy tinh 4HF + SiO 2 SiF 4(k) + 2H 2 O ( Dựa vào phản ứng này mà ngời ta dùng để khắc thuỷ tinh) b. Điều chế - Cho các halozen tác dụng với H 2 , lấy sản phẩm hòa tan vào nớc đợc dung dịch axit H 2 + Cl 2 2HCl - Cho các halozen tác dụng với nớc Cl 2 + H 2 O HCl + HClO - Phơng pháp sunfat ( dùng trong phòng thí nghiệm) NaCl + H 2 SO 4 0 8070 NaHSO 4 + HCl 2NaCl + H 2 SO 4 > 0 200 Na 2 SO 4 + 2HCl - phi kim mạnh đẩy phi kim yếu hơn ra khỏi dung dịch axit Cl 2 + 2HBr 2HCl + Br 2 Hoặc: Cl 2 + 2H 2 O + SO 2 2HCl + H 2 SO 4 Axit sunfuric : H 2 SO 4 a. Tính chất * Axit H 2 SO 4 loãng thể hiện tính axit. Là axit mạnh * Axit H 2 SO 4 đặc có tính oxi hóa Ngoài tính chất chung của a xit còn có tính chất riêng - Tác dụng với phi kim tạo ra khí SO 2 2H 2 SO 4(đ) + C 0 t CO 2 + SO 2 + 2H 2 O 2H 2 SO 4(đ) + 3S 0 t 3SO 2 + 2H 2 O - Tác dụng với kim loại + Tác dụng với kim loại yếu, TB ( từ Fe trở đi) giải phóng SO 2 Cu + 2H 2 SO 4(đ) 0 t CuSO 4 + SO 2 + H 2 O + Tác dụng với kim loại mạnh tạo ra: SO 2 , S , H 2 S Mg + H 2 SO 4(đ) MgSO 4 + H 2 S + H 2 O + Không tác dụng với Au, Pt + H 2 SO 4 đặc nguội không tác dụng với Fe, Al, Cr b. Sản xuất Nguyên liệu thờng dùng là S hoặc quặng firit (FeS 2 ) S + O 2 0 t SO 2 4FeS 2 + 11O 2 0 t 2Fe 2 O 3 + 8SO 2 2SO 2 + O 2 0 t 2SO 3 SO 3 + H 2 O H 2 SO 4 - Trên thực tế ngời ta dùng H 2 SO 4 đặc để hấp thụ SO 3 vì nếu dùng nớc hấp thụ thì sẽ tạo ra các ôlêum ( H 2 SO 4 . nSO 3 ) làm giảm hiệu suất phản ứng 3. Axit nitric : HNO 3 Là axit có tính oxi hóa mạnh a. Tính chất: Ngoài tính chất chung của axit còn có tính chất riêng + Tác dụng với phi kim 4HNO 3 + C 4 NO 2 + CO 2 + 2H 2 O 6HNO 3 + S H 2 SO 4 + 6NO 2 + 2H 2 O 5HNO 3 + 3P + 2H 2 O 3H 3 PO 4 + 5NO 2 + Tác dụng với kim loại: - HNO 3 tác dụng với hầu hết các kim loại trừ Au và Pt * HNO 3 đặc nguội không phản ứng với : Fe, Al, Cr * HNO 3 đặc tác dụng với kim loại sản phẩm khử là NO 2 4HNO 3 + Cu Cu(NO 3 ) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O Fe + 6HNO 3 Fe(NO 3 ) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O * HNO 3 loãng - Tác dụng với các kim loại yếu và TB ( từ Fe trở đi ) sản phẩm khử là NO 8HNO 3 + 3Cu 3Cu(NO 3 ) 2 + 4H 2 O + 2NO V 2 O 5 - Tác dụng với kim loại mạnh thì có tối đa 5 sản phẩm khử là: N 2 O, N 2 , NO, NO 2 , NH 4 NO 3 5Mg + 12HNO 3 5Mg(NO 3 ) 2 + N 2 + 6H 2 O 4Mg + 10HNO 3 4Mg(NO 3 ) 2 + N 2 O + 5H 2 O 4Mg + 10HNO 3 4 Mg(NO 3 ) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O - Au không tác dụng trực tiếp với axit kể cả axit có tính oxi hóa mà chỉ tan trong nớc cờng toan ( hỗn hợp của HNO 3 và HCl) Au + 3HCl + HNO 3 AuCl 3 + NO + 2H 2 O b. Điều chế axit HNO 3 * Trong công nghiệp Điều chế HNO 3 chia làm 3 giai đoạn: + Oxi hóa NH 3 thành NO 4NH 3 + 5NO 0 t 4NO + 6H 2 O + Oxi hóa NO thành NO 2 2NO + O 2 0 t 2NO 2 + Chuyển hóa NO 2 thành HNO 3 3NO 2 + H 2 O 2HNO 3 + NO * Trong phòng thí nghiệm KNO 3 + H 2 SO 4 KHSO 4 + HNO 3 NaNO 3 + H 2 SO 4 NaHSO 4 + HNO 3 4. Axit sunfuhiđric : H 2 S Thể hiện tính axit yếu - có đầy đủ tính chất của một axit Có tính khử nên tác dụng đợc với hầu hết các chất có tính oxi hóa H 2 S + H 2 SO 4 (đ) 2SO 2 + 2H 2 O - Tác dụng với muối + Chú ý: các muối : CuS , PbS, HgS , Ag 2 S, là những kết tủa bền vững với axit , do đó: H 2 S + CuSO 4 CuS + H 2 SO 4 CuS + H 2 SO 4 : Không xảy ra phản ứng + Muối sunfua của kim loại kiềm thổ và Al 2 S 3 bị thủy phân trong môi trờng nớc BaS + 2H 2 O Ba(OH) 2 + H 2 S Al 2 S 3 + 6H 2 O 2Al(OH) 3 + 3H 2 S 5. Axit photphoric : H 3 PO 4 Là axit trung bình yếu hơn các axit HCl , H 2 SO 4 , HNO 3 - Có đầy đủ tính chất của một axit + Khi tác dụng với kiềm cho 3 muối: NaOH + H 3 PO 4 NaH 2 PO 4 + H 2 O NaOH + H 3 PO 4 Na 2 HPO 4 + 2H 2 O 3NaOH + H 3 PO 4 2Na 3 PO 4 + 3H 2 O B. Một số bài tập minh họa Bài 1: Hòa tan hoàn toàn oxit FeO trong dung dịch H 2 SO 4 đặc nóng thu đợc dung dịch A 1 và khí B 1 a. Cho khí B 1 tác dụng với dung dịch NaOH, dung dịch Br 2 , dung dịch K 2 CO 3 b. Cho dung dịch A 1 tác dụng với NaOH d , lọc kết tủa rồi nung trong không khí đến khối lợng không đổi đợc chất rắn A 2 . Trộn A 2 với bột Al rồi nung ở nhiệt độ cao đợc hỗn hợp A 3 gồm 2 oxit trong đó có một oxit là Fe 3 O 4 . Hòa tan A 3 trong HNO 3 loãng d thu đợc khí NO duy nhất. Hãy viết các PTHH xảy ra H ớng dẫn giải giải 2FeO + 4H 2 SO 4 Fe 2 (SO 4 ) 3 + SO 2 + 4H 2 O Dd A 1 : Fe 2 (SO 4 ) 3 khí B 1 : SO 2 a. SO 2 + 2NaOH Na 2 SO 3 + H 2 O SO 2 + NaOH NaHSO 3 SO 2 + Br 2 + 2H 2 O 2HBr + H 2 SO 4 SO 2 + K 2 CO 3 K 2 SO 3 + CO 2 b. Fe 2 (SO 4 ) 3 + 6NaOH 2Fe(OH) 3 + 3Na 2 SO 4 2Fe(OH) 3 0 t Fe 2 O 3 + 3H 2 O A 2 : Fe 2 O 3 9Fe 2 O 3 + 2Al 0 t 6Fe 3 O 4 + Al 2 O 3 A 3 : Fe 3 O 4, Al 2 O 3 Al 2 O 3 + 6HNO 3 2Al(NO 3 ) 3 + 3H 2 O 3Fe 3 O 4 + 28HNO 3 9Fe(NO 3 ) 3 + NO + 14H 2 O Bài 2: Chỉ dùng một thuốc thử để nhận ra các dung dịch riêng biệt sau: HCl , HNO 3 , H 2 SO 4 , H 3 PO 4 H ớng dẫn giải: Chọn thuốc thử là Ba - Có khí màu nâu thoát ra khi đun nóng là HNO 3 - Có kết tủa là H 2 SO 4 và H 3 PO 4 - Lọc kết tủa cho vào dd HCl , kết tủa nào tan là kết tủa của H 3 PO 4 Bài 3: Cho hỗn hợp gồm FeS 2 , Fe 3 O 4 , FeCO 3 hòa tan hết trong dung dịch HNO 3 đặc nóng thu đợc dung dịch trong suốt và hỗn hợp 2 khí NO 2 và CO 2 . Thêm dung dịch BaCl 2 vào dung dịch trên thấy xuất hiện kết tủa trắng không tan trong dung dịch axit d. Giải thích và viết PTHH H ớng dẫn giải: FeS 2 + 18HNO 3 Fe(NO 3 ) 3 + 2H 2 SO 4 + 15NO 2 + 7H 2 O Fe 3 O 4 + 10HNO 3 3Fe(NO 3 ) 3 + NO 2 + 5H 2 O FeCO 3 + 4HNO 3 Fe(NO 3 ) 3 + NO 2 + CO 2 + 2H 2 O BaCl 2 + H 2 SO 4 BaSO 4 + 2HCl Bài 4: Khi hòa tan cùng một kim loại R vào dung dịch HNO 3 loãng và vào dung dịch H 2 SO 4 loãng thì thu đợc khí NO và H 2 có thể tích bằng nhau ( ở cùng điều kiện) Biết rằng khối lợngmuối nitrat thu đợc bằng 159,21% khối lợng muối sunfat. Xác định R. H ớng dẫn giải Một kim loại có hóa trị thay đổi khi tác dụng với HNO 3 , H 2 SO 4 đặc thờng là cho hóa trị cao nhất , và tác dụng với H 2 SO 4 loãng và HCl cho hóa trị thấp nhất 3R + 10nHNO 3 3R(NO 3 ) n + nNO + H 2 O 2R + mH 2 SO 4 R 2 (SO 4 ) m + mH 2 - Nếu gọi số mol của R tham gia phản ứng là 1mol thì từ PTHH ta có: m n = 2 3 n = 1,5m ( R + 62n) = 1.5921( 2R + 96m). 0,5 R + 93n = 1,5921R + 76,4208m 0,5921R = 16,5792m R = 28m m 1 2 3 R 28 56 84 loại Fe loại Vậy kim loại cần tìm là Fe Bài 5: Hòa tan hoàn toàn 10,02 gam hỗn hợp Mg , Al , Al 2 O 3 trong V ml dung dịch HNO 3 1M đợc 6,72 lit khí NO ( ở đktc) và dung dịch A. Cho dung dịch NaOH 2M vào A đến khi khối lợng kết tủa không thay đổi thì hết 610 ml dd NaOH và đợc 6 gam chất rắn. a. Tính số gam mỗi chất trong hỗn hợp đầu và V b. Nếu chỉ dùng 500ml dung dịch NaOH 2M thì thu đợc bao nhiêu gam kết tủa. H ớng dẫn giải a. Đặt x, y, z là số mol Mg , Al , Al 2 O 3 Ta có: 24x + 27y + 102z = 10,02 (*1) Hòa tan trong HNO 3 3Mg + 8HNO 3 3Mg(NO 3 ) 2 + 2NO + 4H 2 O x 3 8 x x z x2 Al + 4HNO 3 Al(NO 3 ) 3 + NO + 2H 2 O y 4y y y Al 2 O 3 + 6HNO 3 2Al(NO 3 ) 3 + 3H 2 O z 6z 2z Số mol NO = 3 2x + y = 0,3 ( *2) Dung dịch A có: Mg(NO 3 ) 2 x mol Al(NO 3 ) 3 y + 2z mol HNO 3 d n - ( 3 8 x + 4y + 6z) mol ( đặt là a mol) (*3) Khi cho A tác dụng với dd NaOH Số mol NaOH = 0,61 . 2 = 1,22 (mol) HNO 3 + NaOH NaNO 3 + H 2 O a mol a mol Mg(NO 3 ) 2 + 2NaOH Mg(OH) 2 + 2NaNO 3 xmol 2x mol xmol Al(NO 3 ) 3 + 3NaOH Al(OH) 3 + NaNO 3 ( y + 2z) 3(y+2z) (y + 2z) Al(OH) 3 + NaOH NaAlO 2 + 2H 2 O ( y+ 2z) (y + 2z) Ta có : a + 2x + 4(y + 2z) = 1,22 (*4) Kết tủa còn lại là Mg(OH) 2 Mg(OH) 2 MgO + H 2 O x mol x mol x = 40 6 = 0,15 (mol) Thay vào (*2) ta có : y = 0,2 (mol) Thay x và y vào (*1) ta có: z = 0,01 (mol) mMg = 0,15.24 = 3.6(g) mAl =27. 0,2 = 5,4 (g) mAl 2 O 3 = 102 . 0,01 = 1,02 (g) * Tính V Thay x, y, z vào (*4) ta đợc a = 0,04 Thay vào (*3) ta đợc số mol HNO 3 ban đầu là: n = 1,3 (mol) V = 1,3 : 1 = 1,3 (l) b. n NaOH = 0,5 . 2 = 1 (mol) Số mol NaOH tác dụng với Mg(NO 3 ) 2 và Al(NO 3 ) 3 là: a+ 2x + 3(y + 2z) = 1( mol) Vậy Al(OH) 3 cha bị hòa tan nên kết tủa là Mg(OH) 2 và Al(OH) 3 m = (58 . 0,15) + (78 . 0,22) = 25,86 (g) Bài 6: 100 ml dung dịch X chứa H 2 SO 4 và HCl theo tỉ lệ 1 : 1 . Để trung hòa 100ml dung dịch X cần 400ml dung dịch NaOH 5% ( D = 1,2 g/ ml) a. Tính nồng độ mol mỗi axit trong X b. Nếu nồng độ % của NaCl trong dung dịch thu đợc sau phản ứng là 1,95. Tính nồng độ % mỗi axit trong X H ớng dẫn giải : a. PTHH: HCl + NaOH NaCl + H 2 O H 2 SO 4 + 2NaOH Na 2 SO 4 + H 2 O m NaOH = 100 5.2,1.400 = 24 (g) n NaOH = 0,6 (mol) Gọi x là số mol của HCl và H 2 SO 4 ta có : 3x = 0,6 (mol) ⇒ x = 0,2(mol) Nång ®é cña 2 axit lµ: 0,2: 0,1 = 1M b. C% NaCl = dd NaCl m m 100 = 1,95 ⇒ m dd = 95,1 100. NaCl m Mµ theo PTHH n NaCl = nHCl = 0,1 . 0,2 = 0,2 (mol) mNaCl = 0,2 . 58,5 = 11,7 (g) ⇒ m dd = 95,1 100.7,11 = 600 (g) ⇒ m ddX = m dd – m dd NaOH = 600 - 400.1,2 = 120 (g) C% H 2 SO 4 = 120 100.98.2,0 ≈ 16,33% C% HCl = 120 100.5,36.2,0 ≈ 6,08% . ta có: m n = 2 3 n = 1,5m ( R + 62n) = 1. 592 1( 2R + 96 m). 0,5 R + 93 n = 1, 592 1R + 76,4208m 0, 592 1R = 16,5 792 m R = 28m m 1 2 3 R 28 56 84 loại Fe loại. NaCl m m 100 = 1 ,95 ⇒ m dd = 95 ,1 100. NaCl m Mµ theo PTHH n NaCl = nHCl = 0,1 . 0,2 = 0,2 (mol) mNaCl = 0,2 . 58,5 = 11,7 (g) ⇒ m dd = 95 ,1 100.7,11 =