1.5.3 .Tiến hành điều tra
2.3. Hệ thống bài tập chương Đại cương về kim loại – Hóa học 12 theo định hướng
2.3.3. Hệ thống bài tập giải quyết vấn đề
Các bài tập này địi hỏi sự phân tích, tổng hợp, đánh giá, vận dụng kiến thức vào những tình huống thay đổi, GQVĐ. Dạng bài tập này đòi hỏi sự sáng tạo của HS.
Trong dạng bài tập này, chúng tôi đưa ra khoảng 5 đến 10 bài tập điển hình có phân tích rõ (Nêu mâu thuẫn nhận thức, kiến thức cũ HS đã có cần sử dụng, những yêu cầu HS cần giải quyết, những phương hướng mà HS cần nêu được để GQVĐ, nêu được kết luận về những kiến thức HS được tiếp nhận), sau đó sẽ là hệ thống những bài tập tương tự.
Dạng bài tập kim loại tác dụng với dung dịch axit
Bài 50: (Cao đẳng – 2008) Hoà tan hết 7,74 gam hỗn hợp bột Mg, Al bằng 500
ml dung dịch hỗn hợp HCl 1M và H2SO4 0,28M thu được dung dịch X và 8,736 lít khí H2 (đktc). Cô cạn dung dịch X thu được lượng muối khan là
A. 38,93 gam. B. 77,86 gam. C. 103,85 gam. D. 25,95 gam.
Mâu thuẫn nhận thức: Ở đây là bài toán hỗn hợp 2 kim loại phản ứng với
hỗn hợp chứa 2 axit khác nhau, như vậy về mặt lý thuyết là có đến bốn phương trình phản ứng, không thể giải theo phương pháp đại số thơng thường được.
Kiến thức học sinh đã có cần sử dụng: phương trình ion rút gọn của phản
ứng hóa học trong dung dịch điện li, định luật bảo toàn khối lượng.
Phát hiện vấn đề: Bản chất của phản ứng giữa kim loại và dung dịch axit là
pư của kim loại với ion H+ trong dung dịch.
Giải quyết vấn đề:
Ta có: nHCl = 0,5 mol; nH2SO4 = 0,14 mol, suy ra ∑nH+ = 0,78 mol; nH2 = 0,39 mol. Phương trình ion rút gọn của các phản ứng như sau:
Mg + 2H+ → Mg2+ + H2↑ Al + 3H+ → Al3+ + 3
2H2↑
Từ hai phương trình ion trên ta nhận thấy: Số mol ion H+ bằng 2 lần số mol H2 sinh ra, đúng theo tỉ lệ bài cho (∑nH+ = 0,78 mol = 2*0,39 = 2 nH2). Như vậy hai axit phản ứng vừa hết.
→ Chọn A.
Bài 51: (Đại Học KA – 2008) Cho 2,13 gam hỗn hợp X gồm ba kim loại Mg, Cu và
Al ở dạng bột tác dụng hoàn toàn với oxi thu được hỗn hợp Y gồm các oxit có khối lượng 3,33 gam. Thể tích dung dịch HCl 2M vừa đủ để phản ứng hết với Y là:
A. 57 ml. B. 50 ml. C. 75 ml. D. 90 ml.
Mâu thuẫn nhận thức: Bài tập có số phương trình phản ứng nhiều (6
phương trình phản ứng), như vậy khơng thể sử dụng phương pháp đặt ẩn tính theo phương trình phản ứng thơng thường được.
Kiến thức học sinh đã có cần sử dụng: Phản ứng của kim loại tác dụng với
phi kim, oxit kim loại tác dụng với axit, định luật bảo toàn khối lượng.
Phát hiện vấn đề: Phản ứng của oxit kim loại với dung dịch axit thực chất là
ion H+ trong dung dịch kết hợp với ion O2- để tạo H2O.
Giải quyết vấn đề: Ta có sơ đồ sau MgCl2
X = (Mg, Cu, Al) O t2,0 Y= (MgO; CuO, Al2O3) ddHCl CuCl2 + H2O AlCl3
- Theo định luật bảo toàn khối lượng: mO (trong Y) = mY – mX = 3,33-2,13 = 1,2 gam, suy ra nO = 0,075 mol.
- Phản ứng chung của oxit kim loại với axit thường có dạng: M2On + 2nH+ → 2Mn+ + nH2O
Ta ln có nH+ = 2 nO (trong oxit) =2*0,075 = 0,15 mol. Vậy nHCl = nH+=0,15 mol,
Suy ra Vdd HCl 2M = 0,15
2 = 0,075 lít hay 75 ml → Chọn C.
Bài 52: Hoà tan hoàn toàn m gam Al trong dung dịch HNO3 lỗng thấy thốt ra 6,72 lít hỗn hợp X gồm 3 khí NO, N2O, N2 có tỷ lệ số mol lần lượt là 1: 2: 2 (ở đktc). Vậy m gam Al có giá trị là:
A. 28,08g. B. 10,53g. C. 14,08g. D. 21,06g.
Phát hiện vấn đề: Kim loại tác dụng với axit HNO3 tạo nhiều sản phẩm khử
khác nhau Sử dụng phương pháp bảo tồn electron.
Giải quyết vấn đề: Ta có nX = 0,3 mol suy ra số mol của NO, N2O, N2 lần lượt là 0,06; 0,12; 0,12 mol. Ta có sơ đồ phản ứng như sau:
Đặt nAl = a (mol) ne nhường = 3a (mol); ne nhận = 3*nNO + 8*nN2O + 10*nN2 = 3*0,06 + 8*0,12 + 10*0,12 = 2,34.
Theo định luật bảo toàn số mol electron : ne nhường = ne nhận 3a = 2,34 a=0,78 mol. Vậy mAl = 0,78*27 = 21,06 gam Chọn D.
Bài 53: Cho 3,24 gam Mg tác dụng với dung dịch HNO3 (dư). Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 1,344 lít khí NO (ở đktc) và dung dịch X. Khối lượng muối khan thu được khi làm bay hơi dung dịch X là:
A. 19,98 gam. B. 9,78 gam. C. 20,88 gam. D. 13,32 gam.
Phát hiện vấn đề: nMg = 0,135 mol; nNO = 0,06 mol. Nhận thấy ne nhường (Mg) = 0,135*2 = 0,27 mol; ne nhận (NO) = 0,06*3 = 0,18 < 0,27: Vô lý!
Giải quyết vấn đề: Như vậy sản phẩm khử của phản ứng ngồi khí NO thì
phải cịn sản phẩm khử khác, đó chỉ có thể là muối NH4NO3 tan trong dung dịch. Đặt số mol NH4NO3 = x mol ne nhận (NH4NO3) = 8x. Theo định luật bảo tồn electron ta có: 8x + 0,18 = 0,27 x = 0,01125.
Vậy phản ứng tạo hai muối Mg(NO3)2 (0,135 mol) và NH4NO3 (0,01125 mol) Tổng khối lượng muối khan: 0,135* 148 + 0,01125*80 = 20,88 gam Chọn D
Bài 54 (CĐ 2007): Hòa tan hoàn toàn 3,22 gam hỗn hợp X gồm Fe, Mg và Zn bằng
một lượng vừa đủ dung dịch H2SO4 lỗng, thu được 1,344 lít hiđro (ở đktc) và dung dịch chứa m gam muối. Giá trị của m là
A. 9,52. B. 10,27. C. 8,98. D. 7,25.
Bài 55 (ĐH 2007-A): Cho m gam hỗn hợp Mg, Al vào 250 ml dung dịch X chứa
hỗn hợp axit HCl 1M và dung dịch H2SO4 0,5M, thu được 5,32 lít H2 (đktc) và dung dịch Y (coi thể tích dung dịch khơng đổi). Dung dịch Y có pH là
A. 1 B. 2 C. 3 D. 4
Bài 56 (CĐ 2012): Hịa tan hồn tồn 2,7 gam hỗn hợp X gồm Fe, Cr, Al bằng dung
dịch HCl dư, thu được 1,568 lít khí H2 (đktc). Mặt khác, cho 2,7 gam X phản ứng hồn tồn với khí Cl2 dư, thu được 9,09 gam muối. Khối lượng Al trong 2,7 gam X là
Bài 57: Hoà tan hoàn toàn 2,81 gam hỗn hợp Fe2O3, MgO, ZnO trong 500ml axit H2SO4 0,1M (vừa đủ). Sau phản ứng, hỗn hợp muối sunfat khan thu được khi cơ cạn dung dịch có khối lượng là:
A. 3,81 gam. B. 5,81 gam. C. 4,81 gam. D. 6,81gam. Bài 58: Đốt cháy hoàn toàn 4,04 gam hỗn hợp bột ba kim loại Cu, Al, Fe thu được
5,96gam hỗn hợp 3 oxit. Để hoà tan hết hỗn hợp ba oxit này cần V lít dung dịch HCl 1,0M. Giá trị của V là:
A. 0,14 lít. B. 0,24 lít. C. 0,12 lít. D. 0,1 lít. Bài 59: Cho 13,6 gam hỗn hợp 2 kim loại Fe, Mg vào 160ml dung dịch HCl 1M và
H2SO41M. Khi phản ứng kết thúc, khẳng định nào sau đây đúng?
A. Hỗn hợp kim loại và axit vừa hết. B. Hỗn hợp kim loại còn dư axit hết.
C. Hỗn hợp kim loại hết, axit còn dư. D. Hỗn hợp kim loại và axit còn dư.
Bài 60: Hòa tan Fe trong HNO3 dư thấy sinh ra hỗn hợp khí chứa 0,06 mol NO2 và 0,04 mol NO. Khối lượng Fe bị hòa tan là
A. 0,56 gam. B. 2,24 gam. C. 3,36 gam. D. 4,48 gam. Bài 61: Hoà tan hoàn toàn m gam Al vào dung dịch HNO3 rất lỗng thì thu được hỗn hợp gồm 0,015mol khí N2O và 0,01 mol khí NO. Giá trị của m là:
A. 13,5g. B. 1,35g. C. 8,10g. D. 10,80g. Bài 62: Hoà tan hoàn toàn 0,368 gam hỗn hợp X gồm Al, Zn cần vừa đủ 25 lít HNO3 0,001M. Sau phản ứng thu được dung dịch chứa 3 muối và khơng có khí thốt ra. Vậy khối lượng mỗi kim loại Al, Zn trong hỗn hợp X ban đầu là:
A. 0,081g; 0,287g. B. 0,026g; 0,342g. C. 0,096g; 0,272g. D. 0,108g; 0,26g.
Bài 63: Cho 4,16g Cu tác dụng vừa đủ với 120 ml dung dịch HNO3 thì thu được 2,464 lít khí (đktc) hỗn hợp hai khí NO và NO2. Nồng độ mol của HNO3 là:
A. 1M. B. 0,1M. C. 2M. D. 0,5M.
Bài 64: Cho 13,5 gam nhơm tác dụng vừa đủ với 2,2 lít dung dịch HNO3 thu được hỗn hợp khí NO và NO2 có tỉ khối so với H2 là 19. Nồng độ mol của dung dịch axit ban đầu là:
Bài 65 : Cho 3,24 gam Mg tác dụng với dung dịch HNO3 (dư). Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 1,344 lít khí NO (ở đktc) và dung dịch X. Khối lượng muối khan thu được khi làm bay hơi dung dịch X là
A. 19,98 gam. B. 9,78 gam. C. 20,88 gam. D. 13,32 gam. Bài 66: Hoà tan hoàn toàn 12,42 gam Al bằng dung dịch HNO3 loãng (dư), thu được dung dịch X và 1,344 lít (ở đktc) hỗn hợp khí Y gồm hai khí N2O và N2. Tỉ khối của hỗn hợp khí Y so với khí H2 là 18. Cơ cạn dung dịch X, thu được m gam chất rắn khan. Giá trị của m là
A. 34,08. B. 38,34. C. 97,98. D. 106,38. Bài 67: Hịa tan hồn tồn 8,9 gam hỗn hợp gồm Mg và Zn bằng lượng vừa đủ 500
ml dung dịch HNO3 1M. Sau khi các phản ứng kết thúc, thu được 1,008 lít khí N2O (đktc) duy nhất và dung dịch X chứa m gam muối. Giá trị của m là
A. 31,22. B. 34,10. C. 33,70. D. 34,32. Bài 68: Cho 29 gam hỗn hợp gồm Al, Cu và Ag tác dụng vừa đủ với 950 ml dung
dịch HNO3 1,5M, thu được dung dịch chứa m gam muối và 5,6 lít hỗn hợp khí X (đktc) gồm NO và N2O. Tỉ khối của X so với H2 là 16,4. Giá trị của m là
A. 98,20. B. 97,20. C. 98,75. D. 91,00. Bài 69: Cho hỗn hợp gồm 6,72 gam Mg và 0,8 gam MgO tác dụng hết với lượng dư
dung dịch HNO3. Sau khi các phản ứng xảy ra hồn tồn, thu được 0,896 lít một khí X (đktc) và dung dịch Y. Làm bay hơi dung dịch Y thu được 46 gam muối khan. Khí X là
A. NO2. B. N2O. C. NO. D. N2.
Bài 70: Cho hỗn hợp gồm 5,28 gam Mg và 6,75 gam Al tác dụng vừa hết với dung
dịch HNO3. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn tồn, thu được 3,136 lít một khí X (đktc) và dung dịch Y. Làm bay hơi dung dịch Y thu được 86,51 gam muối khan. Số mol HNO3 đã tham gia phản ứng là:
A. 1,3375. B. 1,4875. C. 1,33. D. 1,47.
Bài 71: Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp gồm Zn và ZnO bằng dung dịch HNO3 loãng, dư. Kết thúc thí nghiệm khơng có khí thốt ra, dung dịch thu được có chứa 12g NH4NO3 và 170,1 g Zn(NO3)2. Phần trăm số mol Zn có trong hỗn hợp ban đầu là
Bài 72: (ĐH 2007-A) Hịa tan hồn toàn 12 gam hỗn hợp Fe, Cu (tỉ lệ mol 1:1)
bằng axit HNO3, thu được V lít (ở đktc) hỗn hợp khí X (gồm NO và NO2) và dung dịch Y (chỉ chứa hai muối và axit dư). Tỉ khối của X đối với H2 bằng 19. Giá trị V là
A. 3,36. B. 2,24. C. 4,48. D. 5,60.
Bài 73: (CĐ – 2009) Hoà tan hoàn toàn 8,862 gam hỗn hợp gồm Al và Mg vào
dung dịch HNO3 lỗng, thu được dung dịch X và 3,136 lít (ở đktc) hỗn hợp Y gồm hai khí khơng màu, trong đó có một khí hố nâu trong khơng khí. Khối lượng của Y là 5,18 gam. Cho dung dịch NaOH (dư) vào X và đun nóng, khơng có khí mùi khai thoát ra. Phần trăm khối lượng của Al trong hỗn hợp ban đầu là
A. 12,80% B. 15,25% C. 10,52% D. 19,53%
Bài 74: (ĐH 2010- B) Nung 2,23 gam hỗn hợp X gồm các kim loại Fe, Al, Zn, Mg
trong oxi, sau một thời gian thu được 2,71 gam hỗn hợp Y. Hịa tan hồn toàn Y vào dung dịch HNO3 (dư), thu được 0,672 lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc). Số mol HNO3 đã phản ứng là
A. 0,12 .B. 0,14. C. 0,16. D. 0,18.
Bài 75: (CĐ - 2012): Hịa tan hồn toàn 8,9 gam hỗn hợp gồm Mg và Zn bằng
lượng vừa đủ 500 ml dung dịch HNO3 1M. Sau khi các phản ứng kết thúc, thu được 1,008 lít khí N2O (đktc) duy nhất và dung dịch X chứa m gam muối. Giá trị của m là
A. 34,10 B. 31,32 C. 34,32 D. 33,70
Bài 76: (ĐH 2012-B): Cho 29 gam hỗn hợp gồm Al, Cu và Ag tác dụng vừa đủ với
950 ml dung dịch HNO3 1,5M, thu được dung dịch chứa m gam muối và 5,6 lít hỗn hợp khí X (đktc) gồm NO và N2O. Tỉ khối của X so với H2 là 16,4. Giá trị của m là
A. 98,20 B. 97,20 C. 98,75 D. 91,00
Dạng bài tập kim loại tác dụng với dung dịch muối
Hỗn hợp kim loại phản ứng với dung dịch chứa một muối hoặc một kim loại phản ứng với dung dịch chứa hỗn hợp muối hoặc hỗn hợp kim loại phản ứng với dung dịch chứa hỗn hợp muối. Với những dạng bài tập này thường là khá phứa tạp, đòi hỏi HS phải vận dụng các thao tác tư duy, vận dụng sáng tạo dãy điện hóa học của kim loại và các phương pháp giải nhanh bài tập hóa học.
Bài 77: (CĐ – 2008) Cho hỗn hợp bột Al, Fe vào dung dịch chứa Cu(NO3)2 và AgNO3. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được hỗn hợp rắn gồm ba kim loại là:
A. Al, Cu, Ag. B. Fe, Cu, Ag. C. Al, Fe, Ag. D. Al, Fe, Cu.
Phát hiện vấn đề: Thứ tự các cặp oxi hóa – khử trong dãy điện hóa của kim
loại, xác định thứ tự phản ứng xảy ra dựa vào quy tắc α
Giải quyết vấn đề: Thứ tự các cặp oxi hóa-khử: Al3 Al 2 Fe Fe 2 Cu Cu Ag Ag
Vận dụng hệ quả của quy tắc α ta có: Đầu tiên là ion Ag+ phản ứng, sau khi hết ion Ag+ thì đến ion Cu2+. Như vậy chất rắn thu được phải có Ag, Cu.
Nếu dư Al thi Fe chưa phản ứng , như vậy chất rắn thu được gồm 4 kim loại (vô lý) Như vậy Al hết, Fe có thể chưa phản ứng hoặc dư sau phản ứng . Vì vậy hỗn hợp rắn sau phản ứng gồm (Fe, Ag, Cu) Chọn B.
Bài 78: (ĐH KA – 2008) Cho hỗn hợp bột gồm 2,7 gam Al và 5,6 gam Fe vào 550
ml dung dịch AgNO3 1M. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được m gam chất rắn. Giá trị của m là (biết thứ tự trong dãy thế điện hóa : Fe3+/Fe2+ đứng trước Ag+/Ag)
A. 59,4 B. 64,8 C. 32,4 D. 54,0
Phát hiện vấn đề: Thứ tự các cặp oxi hóa – khử trong dãy điện hóa của kim
loại, xác định thứ tự phản ứng xảy ra dựa vào quy tắc α
Nếu dư ion Ag+ sẽ có thêm phản ứng : Ag+ + Fe2+ → Ag + Fe3+.
Giải quyết vấn đề: Ta có nAl = 0,1 mol, nFe = 0,1 mol, nAg+= 0,55 mol. Các phản ứng xảy ra như sau: Al + 3Ag+ → Al3+ + 3Ag
0,1 0,3 0,3 Fe + 2Ag+ → Fe2+ + 2Ag 0,1 0,2 0,2 Suy ra nAg+ (dư) = 0,05 mol. Vậy có phản ứng
Ag+ + Fe2+ → Ag + Fe3+ 0,05 0,05 0,05
Vậy mrắn = mAg = (0,3+0,2+0,05)*108 = 59,4 gam Chọn A.
Bài 79: (Câu 25 – Đại Học KA – 2009) Cho hỗn hợp gồm Fe và Zn vào dung dịch
AgNO3 đến khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được dung dịch X gồm hai muối và chất rắn Y gồm hai kim loại. Hai muối trong X là
A. Fe(NO3)2 và AgNO3. B. AgNO3 và Zn(NO3)2.
C. Zn(NO3)2 và Fe(NO3)2. D. Fe(NO3)3 và Zn(NO3)2.
Bài 80: Cho bột Fe vào dung dịch gồm AgNO3 và Cu(NO3)2. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được dung dịch X gồm hai muối và chất rắn Y gồm hai kim loại. Hai muối trong X và hai kim loại trong Y lần lượt là
A. Fe(NO3)2; Fe(NO3)3 và Cu; Ag. B. Cu(NO3)2; AgNO3 và Cu; Ag.
C. Cu(NO3)2; Fe(NO3)2 và Cu; Fe. D. Cu(NO3)2; Fe(NO3)2 và Ag; Cu.
Bài 81: Cho 0,04 mol bột Fe vào dung dịch chứa 0,07 mol AgNO3, khi phản ứng hồn tồn thì khối lượng chất rắn thu được là
A. 1,12 gam. B. 4,32 gam. C. 6,48 gam. D. 7,84 gam. Bài 82: Cho 29,8 gam hỗn hợp bột gồm Zn và Fe vào 600 ml dung dịch CuSO4 0,5M. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được dung dịch X và 30,4 gam hỗn hợp kim loại. Phần trăm về khối lượng của Fe trong hỗn hợp ban đầu là:
A. 37,58%. B. 64,42%. C. 43,62%. D. 56,37%. Bài 83: Nhúng một thanh sắt vào dung dịch hỗn hợp chứa 0,02 mol AgNO3 và 0,05