Đang tải... (xem toàn văn)
+ Dung dịch kiềm tạo thành có thể được cho tác dụng với dung dịch axit (phản ứng trung hòa).. Tính thể tích của dung dịch sau đây cần dùng để trung hòa hết dung dịch A. b) Cũng hỗn hợp [r]
(1)KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI NƯỚC
I Tổng quan toán kim loại tác dụng với nước
+ Một số kim loại tác dụng với nước điều kiện thường tạo thành dung dịch kiềm: Kim loại nhóm IA (Li, Na, K, Rb, Cs) số kim loại nhóm IIA (Ca, Sr, Ba)
VD1: Khi cho hỗn hợp gồm Na, Ca vào nước ta có phương trình phản ứng sau đây:
Na + H2O NaOH + ½ H2
Ca + 2H2O Ca(OH)2 + H2
Tổng quát: M + nH2O M(OH)2 + n/2H2
- Nếu nhìn từ khía cạnh phản ứng oxi hóa khử:
Kim loại M nhường ne: M Mn+ + ne
H2O chất nhận e: H2O + 2e 2OH- + H2
Bài toán thường cho biết trước số mol H2 ta tính nhanh số mol kim loại lượng OH- sinh dung dịch
+ Số mol kim loại: n.nKL = 2nH2 (n số e kim loại nhường)
+ Số mol ion OH-: n
OH- = 2nH2
VD2: Khi cho 7,9 gam hỗn hợp gồm K Ca vào nước thu dung dịch X 3,36 lít khí H2 Tính khối lượng kim loại có hỗn hợp?
Giải:
Gọi số mol K, Ca có hỗn hợp x, y phương pháp nhẩm ta có hệ (chỉ việc bấm máy tính): 39x + 40y = 7,9 (1) 1.x + 2.y = 3,36/22,4 (2) Tìm x=y=0,1
mK = 3,9 ; mCa = 40
Qua ví dụ ta thấy, việc nắm rõ bản chất phản ứng công thức nhẩm nhanh cho kết nhanh mà khơng cần tính tốn nhiều
+ Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng:
- Một với phản ứng: M + nH2O M(OH)2 + n/2H2
mM + mH2O pứ = mM(OH)n + mH2
(2)- Khối lượng dung dịch tăng: mtăng = mM - mH2
- Mối quan hệ số mol: nM = nM(OH)n 2nH2 = nH2O = nOH-
VD 3: Hịa tan hồn tồn 2,3 gam Na vào 120 gam H2O, sau phản ứng thu dung dịch X V lít khí H2 (đktc)
a) Tính V?
b) Tính nồng dộ phần trăm dung dịch thu được? Giải:
a) Áp dụng công thức tính nhanh trên: 1.nNa = 2nH2 nH2 = 0,05 ; VH2 = 1,12 (lít) b) Để tính nồng dộ phần trăm dung dịch thu được, phải hiểu rõ nồng độ chất nào, sau phản ứng tạo NaOH, nên nồng độ phần trăm NaOH
CT tính phần trăm khối lượng: C%(NaoH) = [mNaOH/mdd].100% Một khối lượng NaOH:
Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố: nNaOH = nNa = 0,1 mNaOH = gam Nếu áp dụng định luật bảo toàn khối lượng cho phản ứng:
Na + H2O NaOH + ½ H2
mNa + mH2O = mNaOH + mH2
2,3 + 18.2.nH2 = mNaOH + 2.nH2
Kết mNaOH = (gam)
Hai khối lượng dung dịch sau phản ứng: mdd sau = 2,3 + 120 – 0,05.2 = 122,2 gam Thay vào biểu thức tính nồng độ phần trăm ta có C%(NaoH) = 3,273%
(3)+ Chú ý kim loại tác dụng với nước oxit tương ứng chúng tác dụng với nước tạo dung dịch kiềm
M2On + nH2O 2M(OH)n
+ Nếu toán cho hỗn hợp hai kim loại X Y liên tiếp nhóm A tác dụng với H2O, thường sử dụng phương pháp trung bình để tìm hai kim loại
Coi hai kim loại kim loại M đó: M = m/n MX < MM < MY
Ví Dụ: Hịa tan hết 10,1 gam hai kim loại kiềm thuộc hai chu kì liên tiếp vào nước thu lít dung dịch có pH=13 Hai kim loại là?
Giải:
Gọi CT chung hai kim loại M (M1 < M < M2)
pH = 13 [H+] = 10-13 [OH-] = 10-1 =0,1 nOH- = 0,3
M + H2O MOH + 1/2H2
Ta có: nOH- = nMOH = nM = 0,3
Nguyên tử khối trung bình: M = 10,1/0,3 = 33,7 Hia kim loại Na K
II Một số toán liên quan
- Có thể thấy đề thi đại học khơng trọng tới dạng toán đơn lẻ, mà chúng thường kết hợp nhiều toán đơn lẻ lại với nhau, cần nắm vững tính chất - Sau số dạng liên quan tới dạng tập học
(1) pH dung dịch
Các công thức cần nhớ: pH = -lg[H+] pOH = -lg[OH-]
Trong dung dịch ta ln có: pH + pOH = 14 hay [H+].[OH-]=10-14 Trong [H+] ; [OH-] nồng độ mol/lít ion H+ OH-
- pH < 7: dung dịch có mơi trường axit
(4)VD 4: Hịa tan hồn tồn 7,8 gam K vào nước thu 400 ml dung dịch KOH Hãy tính pH dung dịch thu được?
Giải: nK = 0,2
K + H2O KOH + ½ H2
0,2 0,2
KOH điện li tạo thành K+ + OH- áp dụng bảo tồn nhóm OH ta có : nOH- = nKOH = 0,2 Nồng dộ ion OH- dung dịch là: [OH-] = 0,2/0,4 = 0,5M
Có hai cách tính pH
Một tính pOH = -lg[OH-] = -lg(0,5) = 0,3 pH = 14 – pOH = 14 -0,3 = 13,7
Hai tính nồng dộ mol H+: [H+].[OH-]=10-14 [H+] = 2.10-14 pH = -lg(2.10-14) = 13,7
Chú ý: Dung dịch chứa hỗn hợp NaOH, Ba(OH)2 … nOH- = nNaOH + 2nBa(OH)2
VD 5: Hịa tan hồn tồn m gam hỗn hợp gồm Na, K, Ca vào nước dư 400 ml dung dịch X 3,36 lít khí H2 (đktc) Tính pH dung dịch thu được?
Giải:
Áp dụng công thức phần (I) ta có: nOH-= 2.nH2 = 2.0,15 = 0,3
Nồng dộ ion OH- dung dịch là: [OH-] = 0,3/0,4 = 0,75M pOH = 0,125 pH dung dịch X: pH = 14 – pOH = 13,875
(2) Phản ứng với dung dịch axit
+ Dung dịch kiềm tạo thành cho tác dụng với dung dịch axit (phản ứng trung hòa)
+ VD: NaOH + HCl NaCl + H2O
+ Bản chất phản ứng : H+ + OH- H2O
(5)VD 6: Hịa tan hồn tồn m gam hỗn hợp gồm Na, Ba, Ca vào nước thu 300 ml dung dịch A có 6,72 lít khí (đktc) Tính thể tích dung dịch sau cần dùng để trung hòa hết dung dịch A
a) V ml dung dịch HCl 2M
b) V’ ml dung dịch hỗn hợp gồm HCl 1M H2SO4 1,5M Giải:
Áp dụng cơng thức tính nhanh ta có: nOH- = 2nH2 = 0,6 (mol) a) Số mol H+ cần dùng là: 2V 2V = 0,6 hay V = 300 ml
b) Số mol H+ cần dùng là: 1.V’ + 1,5.2.V’ = 4V’ 4V’ = 0,6 hay V’ = 150 ml
(3) Một số kim loại Al, Zn không tan nước có khả tan dung dịch kiềm
2Al + 2OH- + 2H2O 2NaAlO2 + 3H2
Zn + 2OH- ZnO22- + H2
a) Như có hỗn hợp gồm M( Li, Na, K, Rb, Ca, Ba, Sr) – x mol M’(Al, Zn) – y mol cho tác dụng với nước, ban đầu kim loại M tác dụng với H2O tạo thành OH- , sau M’ bị hòa tan OH-, lượng kim loại bị hòa tan phụ thuộc vào lượng ion OH- sinh Lượng H2 sinh kim loại M M’ tan
Trong toán dạng này, quan trọng xem xét xem Al tan hết hay chưa? (+) Khi biết số mol OH- số mol Al
- nOH- ≥ nAl : Al tan hết
- nOH- < nAl : Al tan phần, sau phản ứng phần kim loại chưa tan (+) Khi chưa biết số mol OH- Al, phải xét hai trường hợp
- TH1: OH- dư, Al tan hết
- TH2: OH- thiếu, Al tan phần
(6)M + nH2O M(OH)n + n/2H2
y x nx/2 (OH- :nx)
2Al + 2OH- + 6H2O 2[Al(OH)4]- + 3H2
y y 1,5y
c) Thường gặp tốn có trường hợp b) c)
Khi cho hỗn hợp gồm Al M (M là: Kim loại nhóm IA, Ca, Ba) tác dụng với nước dư thu V1 lít khí H2 (đktc)
Ban đầu: 2M + 2nH2O 2M(OH)n + nH2
Sau đó: 2Al + 2OH- + 6H2O 2[Al(OH)4]- + 3H2 Sau phản ứng Al dư hết
Khi cho hỗn hợp gồm Al M (M là: Kim loại nhóm IA, Ca, Ba) tác dụng với kiềm dư thu V2 lít khí H2 (đktc)
2M + 2nH2O 2M(OH)n + nH2
2Al + 2OH- + 6H2O 2[Al(OH)4]- + 3H2
Vẫn có phản ứng trên, trường hợp Al tan hết nên V2 ≥ V1 Nếu: V2 = V1 : Trong hai trường hợp Al hết
V2 > V1: Trong trường hợp ban đầu, Al dư
d) Hỗn hợp gồm oxit kim loại M2On (M kim loại nhóm IA, Ca, Ba) Al, Al2O3, Al(OH)3 tác dụng với nước
Trong trường hợp Al2O3, Al(OH)3 có tan hồn tồn hay không phụ thược vào lượng OH -sinh sau phản ứng:
M2On + 2nH2O 2M(OH)n + nH2 Al2O3 + 2OH- 2AlO2- + H2O Al(OH)3 + OH- Al(OH)4
(7)VD 7: Hịa tan hồn toàn m gam kim loại Al vào dung dịch NaOH dư, thu 3,36 lít khí điều kiện tiêu chuẩn Giá trị m là:
A 2,7 gam B 5,4 gam C 3,6 gam D 4,05 gam
Giải: H2 : 0,15 mol
Khi kiềm dư, Al tan hết theo phương trình phản ứng:
2Al + 2OH- + 6H2O 2[Al(OH)4]- + 3H2 Từ phương trình phản ứng, suy số mol Al 0,1
Giá trị m là: 2,7 gam
VD 8: Cho hỗn hợp gồm Na Al có tỉ lệ số mol tương ứng 1:2 vào nước dư Sau phản ứng xảy hồn tồn thu 8,96 lít H2 (đktc) m gam chất rắn không tan Giá trị m là:
A 10,8 B 5,4 C 7,8 D 43,2
Giải: H2 : 0,4 mol Na : x mol Al: 2x mol Các phương trình phản ứng xảy ra:
2Na + 2H2O 2NaOH + H2
x x 0,5x
Lượng Al tan phụ thuộc vào lượng NaOH sinh 2Al + 2OH- + 6H2O 2[Al(OH)4]- + 3H2 Ban đầu: 2x x
Phản ứng: x x 1,5x
Sau: x - 1,5x
Sau phản ứng Al dư x mol Tổng số mol H2 thu 0,5x + 1,5x = 0,4 x = 0,2 Khối lượng rắn sau phản ứng: m = 0,2.27 = 5,4 gam
VD 9: Hòa tan hoàn toàn m gam hỗn hợp gồm K Al có tỉ lệ số mol tương ứng 2:3 vào dung dịch NaOH dư thu 12,32 lít khí H2 (đktc) Giá trị m là:
A 6,6 gam B 9,9 gam C 15,9 gam D 12,7 gam
Giải: H2 : 0,55 mol K : 2x mol Al : 3x mol
Khi hòa tan hỗn hợp vào NaOH dư, kim loại Al tan hết mà không phụ thuộc vào lượng KOH sinh
2K + 2H2O 2KOH + H2
2x x
2Al + 2OH- + 6H2O 2[Al(OH)4]- + 3H2
3x 4,5x
Tổng số mol H2 sinh ra: x + 4,5x = 0,55 x = 0,1
Khối lượng hỗn hợp là: m = 39.2.0,1 + 27.3.0,1 = 15,9 gam VD 10: Hỗn hợp X gồm K Al:
- m gam X tác dụng với nước dư thu 0,4 mol khí H2
- m gam X tác dụng với dung dịch KOH dư thu 0,475 mol H2 Giá trị m là:
A 14,55 gam B 14,45 gam C 15,55 gam D 15,45 gam
(8)Vì cho hỗn hợp X vào nước thu số mol khí H2 nhỏ số mol H2 thu cho X vào KOH dư, nên X tác dụng với nước Al dư phần, lượng Al tan phụ thuộc vào lượng KOH sinh K tan
Gọi số mol K Al x, y - Khi cho X tác dụng với H2O
2K + 2H2O 2KOH + H2
x x 0,5x
2Al + 2OH- + 6H2O 2[Al(OH)4]- + 3H2
x x 1,5x
2x = 0,4 hay x = 0,2
- Khi X tác dụng với KOH dư, Al tan hết
2K + 2H2O 2KOH + H2
x x 0,5x
2Al + 2OH- + 6H2O 2[Al(OH)4]- + 3H2
y 1,5y
0,5x + 1,5y = 0,475 y = 0,25
Vậy : m = 0,2.39 + 0,25.27 = 14,55 gam
Kinh nghiệm: Khi cho hỗn hợp X gồm Al – b mol M – a mol (M Li, K, Na)
- Vào nước dư: nH2 = 2nM = 2a
- Vào kiềm dư: nH2 = 0,5nM + 1,5nAl = 0,5a + 1,5b
VD 11: Hỗn hợp X gồm Na Al Cho m gam X vào nước dư V lít khí Nếu m gam X cho tác dụng với dung dịch NaOH dư thu 1,75V lít khí (các khí đo đktc) Thành phần phần trăm theo khối lượng Na X là:
A 39,87% B 77,315% C 49,87% D 29,87%
Giải:
Gọi a, b số mol Na Al có m gam hỗn hợp Để đơn giản ta chọn V = 22,4 Khi cho X tác dụng với nước: nH2 =1 = 2nNa = 2a a = 0,5 mol
Khi cho X tác dụng với NaOH dư: nH2 = 0,5.a + 1,5.b = 1,75 b = mol Từ tính phần trăm khối lượng Na là: 29,87%
VD 12: Hịa tan hồn tồn m gam hỗn hợp gồm Na2O Al2O3 vào nước thu 200ml dung dịch X suốt chứa chất tan có nồng độ 0,5M Thổi khí CO2 dư vào X thu a gam kết tủa Giá trị m a là:
A 8,2 gam 78 gam B 8,2 gam 7,8 gam
C 82 gam 7,8 gam D 82 gam 78 gam
Giải: Các phương trình phản ứng: Na2O + H2O 2NaOH
Al2O3 + 2NaOH 2NaAlO2 + H2O
0,05 0,1 0,1
CO2 + H2O + NaAlO2 Al(OH)3 + NaHCO3
0,1 0,1
(9)W: www.hoc247.net F: www.facebook.com/hoc247.net Y: youtube.com/c/hoc247tvc Vững vàng tảng, Khai sáng tương lai
Website HOC247 cung cấp mơi trường học trực tuyếnsinh động, nhiều tiện ích thông minh, nội dung giảng biên soạn công phu giảng dạy giáo viên nhiều năm kinh nghiệm, giỏi kiến thức chuyên môn lẫn kỹnăng sư phạmđến từcác trường Đại học
trường chuyên danh tiếng
I Luyện Thi Online
- Luyên thi ĐH, THPT QG:Đội ngũ GV Giỏi, Kinh nghiệm từ Trường ĐH THPT danh tiếng xây dựng khóa luyện thi THPTQG các mơn: Tốn, NgữVăn, Tiếng Anh, Vật Lý, Hóa Học Sinh Học - Luyện thi vào lớp 10 chun Tốn: Ơn thi HSG lớp 9 luyện thi vào lớp 10 chuyên Toán
trường PTNK, Chuyên HCM (LHP-TĐN-NTH-GĐ), Chuyên Phan Bội Châu Nghệ An trường Chuyên khác TS.Trần Nam Dũng, TS Pham Sỹ Nam, TS Trịnh Thanh Đèo Thầy Nguyễn Đức Tấn.
II. Khoá Học Nâng Cao HSG
- Toán Nâng Cao THCS: Cung cấp chương trình Tốn Nâng Cao, Tốn Chuyên dành cho em HS THCS lớp 6, 7, 8, u thích mơn Tốn phát triển tư duy, nâng cao thành tích học tập ởtrường đạt điểm tốt
ở kỳ thi HSG
- Bồi dưỡng HSG Tốn: Bồi dưỡng phân mơn Đại Số, Số Học, Giải Tích, Hình Học và Tổ Hợp dành cho học sinh khối lớp 10, 11, 12 Đội ngũ Giảng Viên giàu kinh nghiệm: TS Lê Bá Khánh Trình, TS Trần
Nam Dũng, TS Pham Sỹ Nam, TS Lưu Bá Thắng, Thầy Lê Phúc Lữ, Thầy Võ Quốc Bá Cẩncùng đơi HLV đạt thành tích cao HSG Quốc Gia
III Kênh học tập miễn phí
- HOC247 NET: Website hoc miễn phí học theo chương trình SGK từ lớp đến lớp 12 tất môn học với nội dung giảng chi tiết, sửa tập SGK, luyện tập trắc nghiệm mễn phí, kho tư liệu tham khảo phong phú cộng đồng hỏi đáp sôi động
- HOC247 TV: Kênh Youtube cung cấp Video giảng, chuyên đề, ôn tập, sửa tập, sửa đề thi miễn phí từ lớp đến lớp 12 tất mơn Tốn- Lý - Hố, Sinh- Sử - Địa, NgữVăn, Tin Học Tiếng Anh
Vững vàng nền tảng, Khai sáng tương lai
Học mọi lúc, mọi nơi, mọi thiết bi – Tiết kiệm 90%
Học Toán Online Chuyên Gia