Chương 1 : CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIẾN CỦA ĐỀ TÀI
2.6. Hệ thống hóa các dạng bài tập về đại cương kim loại
2.6.1. Bài tập cấu tạo tinh thể kim loại
Bài 1: Tinh thể đồng kim loại có cấu trúc lập phương tâm diện.
a. Hãy vẽ cấu trúc mạng tế bào cơ sở và cho biết số nguyên tử Cu chứa trong tế bào sơ đẳng này.
b. Tính cạnh lập phương a của mạng tinh thể, biết nguyên tử Cu có bán kính bằng 1,28 Å.
c. Xác định khoảng cách gần nhất giữa hai nguyên tử Cu trong mạng. d. Tính khối lượng riêng của Cu theo g/cm3.
Bài 2: Tinh thể CsCl có cấu tạo dạng lập phương như hình vẽ. Biết r+= 1,69 0 Avà r- = 1,81
0
A. Hãy xác định số đơn vị cấu trúc; hằng số mạng (cạnh a) theo bán kính nguyên tử (r); độ đặc khít ()
Bài 3: Cấu trúc mạng tinh thể của hợp chất ion NaCl được biểu diễn dưới đây: Trong đó các quả cầu lớn (ion Cl-) phân bố theo kiểu lập phương tâm diện, các quả cầu nhỏ (ion Na+) phân bố ở tâm và ở giữa các cạnh của hình lập phương. Biết r+ = 0,97
0 A và r- = 1,81A0 . Hãy xác định số đơn vị cấu trúc; hằng số mạng (cạnh a) theo bán kính nguyên tử (r); độ đặc khít ().
Bài 4(HSG Casio Bắc Ninh – 2013): Một nguyên tố kim loại M có bán kính ngun tử R = 143 pm và đơn chất kết tinh theo cấu trúc lập phương tâm diện, có khối lượng riêng D = 2,7 g/cm3. Xác định kim loại M.
Bài 5: Tính bán kính nguyên tử gần đúng của Ca ở 200C, biết tại nhiệt độ đó khối lượng riêng của Ca bằng 1,55 g/cm3. Giả thiết trong tinh thể các ngun tử Ca có hình cầu, có độ đặc khít là 74%. Cho ngun tử khối của Ca = 40,08
Bài 6(HSGQG – 2007): Thực nghiệm cho biết ở pha rắn, vàng (Au) có khối lượng riêng là 19,4g/cm3 và có mạng lưới lập phương tâm diện. Độ dài cạnh của ô mạng đơn vị là 4,070.10-10m. Khối lượng mol nguyên tử của Au là 196,97g/mol.
a. Tính phần trăm thể tích khơng gian trống trong mạng lưới tinh thể của Au. b. Xác định trị số của số Avogadro.
Bài 7(HSGQG - 2009): Máu trong cơ thể người có màu đỏ vì chứa hemoglobin (chất vận chuyển oxi chứa sắt). Máu của một số động vật nhuyễn thể khơng có màu đỏ mà có màu khác vì chứa kim loại khác (X). Tế bào đơn vị (ô mạng cơ sở) lập phương tâm diện của tinh thể X có cạnh bằng 6,62.10-8 cm. Khối lượng riêng của nguyên tố này là 8920 kg/m3.
a. Tính thể tích của các nguyên tử trong một tế bào và phần trăm thể tích của tế bào bị chiếm bởi các nguyên tử.
b. Xác định nguyên tố X.
Bài 8(HSG Quảng Ninh – 2013): Kim loại vàng kết tinh dưới dạng lập phương tâm diện với chiều dài cạnh của ô mạng cơ sở a = 4,070
0 A. a. Tính khoảng cách ngắn nhất giữa 2 nguyên tử vàng.
b. Xung quanh nguyên tử vàng có bao nhiêu nguyên tử vàng khác kế cận có cùng khoảng cách ngắn nhất trên đây.
c. Tính khối lượng riêng của kim loại vàng (Au = 197u). d. Tính tỉ lệ đặc khít của vàng.
2.6.2. Bài tập xác định tên kim loại
Bài 1: Hịa tan hồn tồn một kim loại hóa trị III trong 100ml dung dịch H2SO4 1M. Để trung hòa lượng axit dư phải dùng hết 30ml dung dịch NaOH 1M. Nếu lấy dung dịch thu được cho tác dụng với dung dịch NH3 dư thì thu được kết tủa, rửa sạch, sấy khô đến khối lượng không đổi cân được 2,89 gam. Xác định tên kim loại.
Bài 2: Cho 6,46 gam hỗn hợp hai kim loại hóa trị II là A và B tác dụng với dung dịch H2SO4 loãng dư. Sau phản ứng thu được 1,12 lit khí (đktc) và 3,2 gam chất rắn. Lượng chất rắn này tác dụng vừa đủ với 200ml dung dịch AgNO3 0,5M thu được dung dịch D và kim loại E. Lọc E rồi cô cạn dung dịch D thu được muối khan F.
a. Xác định kim loại A và B biết A đứng trước B trong dãy hoạt động hóa học. b. Đem lượng muối khan F nung ở nhiệt độ cao trong một thời gian thu được 6,16 gam chất rắn G và V lít hỗn hợp khí (đktc). Tính V.
c. Nhúng thanh kim loại A vào 400ml dung dịch muối F có nồng độ aM. Sau khi phản ứng kết thúc, lấy thanh kim loại rửa nhẹ, làm khơ và cân thấy khối lượng giảm 0,1 gam. Tính a biết tất cả các kim loại sinh ra đều bám lên bề mặt của A. Bài 3: Cho 6,3 gam hỗn hợp X gồm Mg và kim loại M (hóa trị khơng đổi) tác dụng với Cl2, sau một thời gian thu được 20,5 gam chất rắn Y. Hòa tan hết Y trong dung dịch HCl sinh ra 2,24 lít H2 (đktc). Mặt khác, cho 0,1 mol M phản ứng với dung dịch HNO3 đặc, nóng dư thì lượng NO2 thốt ra vượt quá 5,04 lít (đktc).
b. Cho 12,6 gam X trên tác dụng với dung dịch HNO3 loãng dư, kết thúc phản ứng thu được 2,24 lít (đktc) hỗn hợp khí Z gồm N2 và N2O có tỉ khối hơi so với H2 là 18. Tính khối lượng muối thu được sau khi các phản ứng kết thúc.
Bài 4: Hòa tan 8,72 gam hỗ hợp gồm Ba và hai kim loại kiềm thuộc hai chu kì liên tiếp trong bảng tuần hoàn vào nước thu được dung dịch X và 3,024 lít H2 (đktc). Nếu cho toàn bộ dung dịch X tác dụng với 20ml dung dịch Na2SO4 1M thì sau khi kết thúc phản ứng lượng Na2SO4 còn dư.
a. Xác định tên 2 kim loại kiềm.
b. Tính thể tích dung dịch HCl 1M tối thiểu cần để trung hòa hết dung dịch X. Bài 5(HSG Quảng Ninh Bảng A - 2012): Một dung dịch X chứa hai muối ASO4 và B2(SO4)3. Chia dung dịch X thành 3 phần bằng nhau: Phần 1: Cho tác dụng với dung dịch BaCl2 dư, thấy tạo thành 104,85 gam kết tủa. Phần 2: Tác dụng vừa đủ với 550 ml dung dịch KOH 2M và tạo thành 8,7 gam kết tủa. Phần 3: Cô cạn cẩn thận thì được 52,2 gam chất rắn.
a. Viết các PTHH dạng ion thu gọn. b. Xác định hai kim loại A, B.
Bài 6(HSG Vĩnh Phúc – 2010): Cho 39,84 gam hỗn hợp X gồm Fe3O4 và kim loại M vào dung dịch HNO3 đun nóng, khuấy đều hỗn hợp để phản ứng hoàn toàn, thu được 4,48 lít khí NO2 là sản phẩm khử duy nhất (đktc), dung dịch Y và 3,84 gam kim loại M. Cho dung dịch NH3 dư vào dung dịch Y thu được kết tủa T, nung T trong khơng khí đến khối lượng không đổi thu được 24 gam chất rắn H.
a. Tìm kim loại M (biết M có hóa trị khơng đổi trong các phản ứng trên). b. Cô cạn cẩn thận dung dịch Y thu được bao nhiêu gam muối khan.
2.6.3. Bài tập kim loại tác dụng với phi kim
Bài 1: Trộn 15,2 gam hỗn hợp X gồm Fe và Cu với 6,4 gam bột S thu được hỗn hợp Y. Nung Y trong bình chân khơng một thời gian thu được hỗn hợp Z. Hịa tan hồn tồn Z trong dung dịch HNO3 đặc, nóng, dư thu được dung dịch A và 40,32 lít NO2 (sản phẩm khử duy nhất của N+5, đktc).
b. Cho Y tác dụng với dung dịch Ba(OH)2 dư. Tính khối lượng kết tủa tạo thành sau phản ứng.
Bài 2: Cho m gam hỗn hợp A gồm Fe, Cu phản ứng với O2. Sau một thời gian thu được 32 gam chất rắn X gồm Fe2O3, Fe3O4, FeO, Fe, CuO, Cu (trong đó oxi chiếm 17,5% về khối lượng). Cho toàn bộ lượng X trên vào 300 gam dung dịch HNO3 31,5%. Sau khi kết thúc phản ứng thu được dung dịch Y và 5 gam khí NO (sản phẩm khử duy nhất của N+5).
a. Tính khối lượng mỗi kim loại.
b. Tính nồng độ phần trăm các chất trong dung dịch Y.
Bài 3: Đốt cháy hỗn hợp kim loại gồm 1,92 gam Mg và 4,48 gam Fe với hỗn hợp khí X gồm Cl2 và O2, sau phản ứng chỉ thu được hỗn hợp Y gồm các oxit và muối clorua (không cịn khí dư). Hịa tan Y bằng một lượng vừa đủ 120ml dung dịch HCl 2M, thu được dung dịch Z. Cho AgNO3 dư vào dung dịch Z, sau khi các phản ứng hoàn toàn thu được 56,69 gam kết tủa. Tính % thể tích khí Cl2 trong X.
Bài 4(HSG Quảng Ninh Bảng A – 2010): Hỗn hợp A gồm bột Mg và S. Đun nóng A trong điều kiện khơng có khơng khí, sau đó làm nguội và cho sản phẩm tác dụng với dung dịch HCl dư thu được 2,987 lít khí B có tỉ khối so với khơng khí bằng 0,8966. Đốt cháy hồn tồn khí B, sau đó cho tồn bộ sản phẩm vào 100 ml H2O2 5% (D = 1/ml) thu được dung dịch D. Xác định phần trăm khối lượng các chất trong A và C% các chất tạo ra trong dung dịch D. Cho thể tích các chất khí đo ở đktc.
Bài 5(Chuyên Lê Hồng Phong Nam Định – 2009): Nung hỗn hợp A gồm sắt và
lưu huỳnh sau một thời gian được hỗn hợp rắn B. Cho B tác dụng với dung dịch HCl dư, thu được V1 lít hỗn hợp khí C. Tỉ khối của C so với hidro bằng 10,6. Nếu đốt cháy hoàn toàn B thành Fe2O3 và SO2 cần V2 lít khí oxi.
a. Tìm tương quan giá trị V1 và V2 (đo ở cùng điều kiện). b. Tính hàm lượng phần trăm các chất trong B theo V1 và V2.
c. Hiệu suất thấp nhất của phản ứng nung trên là bao nhiêu phần trăm.
d. Nếu hiệu suất của phản ứng nung trên là 75%, tính hàm lượng phần trăm các chất trong hỗn hợp B.
2.6.4. Bài tập kim loại và hợp chất của kim loại tác dụng với dung dịch axit
Bài 1: Chia m gam hỗn hợp X gồm Mg và Fe thành hai phần bằng nhau. Phần 1 cho tác dụng với dung dịch H2SO4 lỗng dư, sinh ra 6,72 lít khí H2 (đktc). Hịa tan hết phần 2 trong lượng dư dung dịch HNO3, sau khi các phản ứng xảy ra hồn tồn thu được dung dịch Y (khơng chứa muối NH4NO3) và 3,36 lít (đktc) hỗn hợp gồm 2 khí N2O và NO có tổng khối lượng là 5,2 gam.
a. Tính giá trị của m.
b. Cho Y tác dụng với lượng dư dung dịch Na2CO3. Tính m kết tủa tạo thành. Bài 2(HSG Quảng Ninh Bảng B – 2013): Tiến hành hai thí nghiệm sau: TN1: Cho a gam Fe vào V lít dung dịch HCl, cơ cạn dung dịch sau phản ứng thu được 3,1 gam rắn khan. TN2: Cho hỗn hợp gồm a gam Fe và b gam Mg vào V lít dung dịch HCl trên thì thu được 448 ml khí H2 (đktc), cơ cạn dung dịch sau phản ứng được 3,34 gam rắn khan. Xác định khối lượng a và b, biết các phản ứng đều xảy ra hoàn toàn. Bài 3: Chia 29,6 gam hỗn hợp X gồm Fe và Cu thành hai phần bằng nhau. Phần 1 cho phản ứng với lượng dư dung dịch HCl, sinh ra 3,36 lít H2 (đktc). Cho phần 2 tác dụng với dung dịch HNO3 đặc nóng, dư thu được V lít NO2 (đktc) và dung dịch Y.
a. Tính giá trị của V.
b. Cho Y phản ứng với lượng dư dung dịch NH3. Tính khối lượng kết tủa thu được sau phản ứng.
Bài 4: Hòa tan hoàn toàn 91,6 gam hỗn hợp 3 kim loại A, B, C vào HNO3 đặc nguội dư thu được 54 gam kim loại C, khí màu nâu D và dung dịch E. Cho tồn bộ khí D hấp thụ bằng dung dịch KOH dư thu được hỗn hợp muối, cô cạn dung dịch rồi nhiệt phân hỗn hợp thu được 3,92 lít khí khơng màu. 54 gam kim loại C phản ứng vừa đủ với 67,2 lít Cl2. Nhúng thanh kim loại B vào dung dịch E sau khi đã loại hết axit HNO3 dư cho phản ứng đến khi dung dịch chỉ cịn một muối duy nhất thì lấy ra cho tiếp thanh kim loại C vào dung dịch đó để cho phản ứng kết thúc. Lấy thanh kim loại C làm khô, đem cân thấy khối lượng tăng 16,1 gam. Các khí đo ở đktc.
a. Viết các PTHH xảy ra.
b. Xác định A, B, C biết số mol A bằng 80% số mol B. A hóa trị I, B hóa trị II. Bài 5(HSG Quảng Ninh Bảng B – 2014): Cho 19,6 gam hỗn hợp Mg, Fe và Cu tác
dụng với dung dịch HCl dư đến phản ứng hồn tồn thì thấy có 7,84 lít khí thốt ra ở đktc. Nếu cho 19,6 gam hỗn hợp trên tác dụng với dung dịch HNO3 đặc, nóng, dư đến phản ứng hồn tồn thì thu được sản phẩm khử duy nhất là khí NO2. Thể tích khí NO2 đưa về điều kiện tiêu chuẩn có thể tích là V lít. Tính V.
Bài 6(HSG Quảng Ninh Bảng A – 2011): Cho 7,02 gam hỗn hợp bột kim loại gồm Al, Fe, Cu vào bình A chứa dung dịch HCl dư, sau phản ứng còn lại chất rắn B. Lượng khí thốt ra được dẫn qua một ống chứa CuO đun nóng, phản ứng kết thúc khối lượng ống giảm 2,72 gam. Thêm tiếp vào bình A(sau phản ứng trên) lượng dư một muối natri, đun nóng nhẹ, thu được 0,896 lít (đktc) một chất khí khơng màu hóa nâu trong khơng khí.
a. Viết các phương trình phản ứng dưới dạng ion. Xác định muối natri đã dùng. b. Tính % khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp.
c. Tính khối lượng muối natri tối thiểu để tác dụng hết với các chất ở bình A. Bài 7(HSG Nghệ An – 2010): a. Cho 20,80 gam hỗn hợp Fe, FeS, FeS2, S tác dụng với dung dịch HNO3 đặc nóng dư thu được V lít khí NO2 (là sản phẩm khử duy nhất, đo ở đktc) và dung dịch A. Cho A tác dụng với dung dịch Ba(OH)2 dư thu được 91,30 gam kết tủa. Tính V?
b. Cho m gam hỗn hợp hai kim loại Fe, Cu (trong đó Fe chiếm 30% về khối lượng) vào 50 ml dung dịch HNO3 nồng độ 63% (d = 1,38 gam/ml) đun nóng, khuấy đều hỗn hợp tới các phản ứng hoàn toàn thu được rắn A cân nặng 0,75 m gam, dung dịch B và 6,72 lít hỗn hợp khí NO2 và NO (ở đktc). Hỏi cô cạn dung dịch B thì thu được bao nhiêu gam muối khan? (Giả sử trong quá trình đun nóng HNO3 bay hơi khơng đáng kể)
Bài 8(HSG Vĩnh Phúc – 2007): Cho 39,84 gam hỗn hợp F gồm kim loại M và Fe3O4 vào dung dịch HNO3 đun nóng khuấy đều hỗn hợp để phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 4,48 lít khí NO2 là sản phẩm khử duy nhất (đktc), dung dịch G và 3,84 gam kim loại M. Cho lượng dư dung dịch NH3 vào dung dịch G thu được kết tủa B. Nung B trong khơng khí đến khối lượng khơng đổi được 24 gam chất rắn R. Tìm tên kim loại M. Cho biết khối lượng muối có trong dung dịch G. Biết M có hóa trị khơng đổi trong các phản ứng trên.
Bài 9(HSG Bắc Ninh – 2012): Cho 88,2 gam hỗn hợp rắn A gồm FeS2 và FeCO3 cùng với lượng khơng khí (lấy dư 10% so với lượng cần thiết để đốt cháy A) vào bình kín dung tích khơng đổi (thể tích rắn A khơng đáng kể. Nung nóng bình để phản ứng xảy ra trong một thời gian, sau đó đưa bình về nhiệt độ trước khi nung, trong bình có khí B và chất rắn C (gồm A dư và Fe2O3). Khí B gây ra áp suất lớn hơn 1,45% so với áp suất khí trong bình trước khi nung. Hịa tan hồn tồn rắn C trong H2SO4 dư (lỗng) được khí D (đã làm khơ). Các chất cịn lại trong bình cho tác dụng với dung dịch KOH dư được chất rắn E. Để E ngồi khơng khí đến khối lượng khơng đổi được chất rắn F. Trong A có 1 chất gấp 1,5 lần số mol chất cịn lại. Giả thiết hai chất trong A có khả năng phản ứng như nhau trong các phản ứng. Trong khơng khí chứa 80% nitơ và 20% oxi vể thể tích.
a. Viết phương trình hóa học của các phản ứng xảy ra. b. Tính thành phân % khối lượng các chất trong F. c. Tính tỉ khối của D so với B.
Bài 10(HSG Quảng Ninh 2010): Cho 10,62 gam hỗn hợp gồm Fe, Zn vào 800 ml dung dịch hỗn hợp X gồm NaNO3 0,45M và H2SO4 0,9M. Đun nóng cho phản ứng xảy ra hồn tồn thu được dung dịch Y và 3,584 lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất, đo ở đktc). Dung dịch Y hòa tan tối đa m1 gam bột Cu và thu được V lít khí NO (đktc, sản phẩm khử duy nhất của NO3
).
a. Tính phần trăm về khối lượng từng kim loại trong hỗn hợp ban đầu. b. Tính giá trị của m1 và V.
c. Cho m2 gam Zn vào dung dịch Y (tạo khí NO là sản phẩm khử duy nhất của NO3), sau phản ứng thu được 3,36 gam chất rắn. Tính giá trị của m2.
2.6.5. Bài tập kim loại, oxit, hiđroxit tác dụng với nước và dung dịch kiềm
Bài 1: Chia hỗn hợp hai kim loại A và B có hóa trị tương ứng là n và m thành 3