Bài toỏn về phản ứng của kimloại

10. Cấu trỳc luận văn

2.4.Bài toỏn về phản ứng của kimloại

2.4.1. Bài toỏn kim loại tỏc dụng với phi kim

1. Kim loại trừ (Au, Pt ) tỏc dụng với oxi tạo oxit.

a, Một số oxit thể hiện tớnh khử khi gặp chất oxi húa mạnh như HNO3, H2SO4 đặc ( FeO, Fe3O4...).

b, Cỏc oxit tỏc dụng với axit thụng thường như HCl, H2SO4 loóng: MxOy + 2yHCl  MxCl2y + yH2O.

MxOy + yH2SO4  Mx(SO4)y + yH2O. Ta thấy nO ( trong oxit) = 1

2 nH+.

Dựa vào hệ thức trờn giỳp giải nhanh bài toỏn húa học. 2. Kim loại trừ (Au, Pt ) tỏc dụng với halogen tạo muối halogenua.

- Với cỏc kim loại đa húa trị như Fe, Cr, Cu thỡ halogen X2 sẽ oxi húa lờn số oxi húa cao nhất. (Fe Fe3+; Cr Cr3+; CuCu2+...).

3. Kim loại trừ (Au, Pt ) tỏc dụng với lưu huỳnh tạo muối sunfua.

- Với cỏc kim loại đa húa trị thỡ lưu huỳnh chỉ oxi húa kim loại lờn số oxi húa thấp (Fe + S FeS ).

- Muối sunfua dễ tan trong dung dịch axit HCl, H2SO4 loóng... nhưng một số muối như CuS, PbS, Ag2S... khụng tan.

- Cỏc muối sunfua đều cú tớnh khử mạnh, dễ tỏc dụng với HNO3, tuy nhiờn PbS... thỡ khụng tan trong HNO3.

Cỏc phương phỏp thường dựng để giải nhanh cỏc bài toỏn loại này là phương phỏp bảo toàn số mol e, bảo toàn nguyờn tố, bảo toàn khối lượng. v.v...

Bài toỏn minh họa.

Bài 1: Đốt chỏy m gam hỗn hợp 3 kim loại Mg, Cu, Zn thu được 34,5 gam hỗn hợp gồm cỏc oxit kim loại. Để hũa tan hết X cần vừa đủ 0,8 mol HCl. Tớnh m? Lời giải: 4M + nO2 to 2M2On. M2On + 2nHCl  2MCln + nH2O. nO = 34,5 16 m  = nO ( trong oxit) = 1 2nH+ = 0,4 mol. mO = 0,4.16 = 6,4gam  m=34,5 – 6,4 = 28,1 gam. Bài 2: Hỗn hợp khớ X gồm Cl2 và O2. X phản ứng hết với một hỗn hợp gồm 4,8gam Mg và 8,1 gam Al tạo ra 37,05 gam hỗn hợp cỏc muối và oxit của 2 kim loại. Tớnh tỷ lệ thể tớch giữa khớ Cl2 và O2 trong hỗn hợp X.

Lời giải:

nMg = 0,2 mol; nAl = 0,3 mol.

Quỏ trỡnh nhường e: Quỏ trỡnh nhận e: Mg Mg2+ + 2e Cl2 + 2e 2 Cl- 0,2 0,4 x 2x Al  Al3+ + 3e O2 + 4e 2 O2- 0,3 0,9 y 4y Áp dụng ĐLBT số mol electron, ta cú 2x + 4y = 0,4 + 0,9 = 1,3. (1) Mặt khỏc : m( Clo + Oxi) = 71x + 32 y = 37,05 – ( 4,8 + 8,1 ) = 24,15 (2) Từ (1) và (2)  x= 0,25 mol và y = 0,2 mol.  2 2 Cl O V V = 2 2 Cl O n n = 0, 25 0, 2 = 5 4.

Bài 3: Cho 1,92 gam hỗn hợp bột X gồm Fe và S nung núng trong bỡnh kớn khụng cú khụng khớ, sau một thời gian thu được chất rắn Y. Hũa tan hết Y trong dung dịch HNO3 đặc, núng, dư thu được dung dịch Z và V lớt khớ thoỏt ra ( đktc). Cho Z tỏc dụng với dung dịch BaCl2 dư được 5,825 gam kết tủa. Tớnh V?.

Lời giải:

nS = nBaSO4 = 0,025 mol ( theo bảo toàn nguyờn tố S ).

nFe = 1,92 0,025.32

56

 = 0,02 mol.

Quỏ trỡnh nhường e: Quỏ trỡnh nhận e: Fe Fe3+ + 3e N+5 + 1e N+4 0,02 0,06 x x

SS6+ + 6e 0,025 0,15

Áp dụng ĐLBT số mol electron, ta cú: 0,06 + 0,15 = x  x = 0,21 mol.  V = 0,21 . 22,4 = 4,704 lớt.

Bài 4: Để m gam bột sắt ngoài khụng khớ, sau một thời gian thu được hỗn hợp A cú khối lượng 37,6 gam gồm 4 chất. Cho A tỏc dụng hết với ddH2SO4 đặc, núng, dư thu được 3,36 lớt khớ SO2 (sản phẩm khử duy nhất ở đktc). Tớnh m?

Lời giải: nSO 2= 0,15 mol Fe O2hỗn hợp A H SO2 4 Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O. ( FeO, Fe3O4, Fe2O3, Fe) 2 O m = 37,6 – m  2 O n = 37,6 32 m 

Quỏ trỡnh nhường e Quỏ trỡnh nhận e Fe Fe3+ + 3e O2 + 4e 2O 2- 56 m  3 56 m 37,6 4.37,6 32 32 m m    S+6 + 2eS+4 0,3 0,15.

Áp dụng ĐLBT số mol electron ta cú: 3 56 m = 4.(37,6 ) 32 m  + 0,3 m= 28 gam. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

Bài 5: Đốt chỏy hoàn toàn 7,2 gam kim loại M (cú húa trị 2 khụng đổi trong hợp chất) trong hỗn hợp khớ Cl2 và O2. Sau phản ứng thu được 23 gam chất rắn và thể tớch hỗn hợp khớ đó phản ứng là 5,6 lớt (đktc). Xỏc định M?

Lời giải:

2M + O2 to 2MO M + Cl2 t0 MCl2

2xx y y

m( oxi + clo) = 32x + 71y = 23 – 7,2 = 15,8 (1)

m( oxi + clo) = x + y = 0,25 (2)

Từ (1) và (2)  x= 0,05 mol và y = 0,2 mol. nM= 2.0,05 + 0,2 = 0,3 mol  M= 7, 2

0,03 = 24 ( Mg)

Bài toỏn vận dụng

Bài toỏn tự luận

Bài1: Cho 23,8gam X gồm Cu, Fe, Al tỏc dụng vừa hết với 14,56 lớt Cl2 (đktc) thu được hỗn hợp muối Y. Mặt khỏc 0,25 mol X tỏc dụng với HCl (dư) thu được 0,2 mol H2. Tớnh phần trăm khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp X.

Đỏp ỏn : % Cu = 53,78%; %Fe = 23,53% ; %Al = 22,69%

Bài 2: Đốt chỏy a gam bột Fe thu được b gam hỗn hợp X gồm FeO, Fe3O4, Fe2O3(trong đú số mol FeO bằng số mol Fe2O3). để hoà tan hết b gam X cần vừa đủ 80ml dung dịch HCl 1M. Tớnh a và b?

Đỏp ỏn: a = 1,68 gam; b = 2,32 gam

Bài 3: Cho m gam hỗn hợp x gồm Mg, Fe, Zn ở dạng bột tỏc dụng hoàn toàn với oxi thu được 2,81 gam hỗn hợp Y gồm cỏc oxit. Hoà tan hoàn toàn Y bằng H2SO4 loóng vừa đủ. Sau phản ứng cụ cạn dung dịch được 6,81 gam muối sunfat khan. Tớnh m?

Bài 4: Nung núng 16,8 gam hỗn hợp gồm Au, Ag, Cu, Zn, Fe với một lượng dư khớ oxi đến phản ứng hoàn toàn được 23,2 gam chất rắn X.

Tớnh thể tớch dung dịch HCl 2M vừa đủ để phản ứng hết với chất rắn X?

Đỏp ỏn: VHCl = 400 ml

Bài 5: Chia 1,24 gam hỗn hợp hai kim loại cú giỏ trị khụng đổi thanh hai phần bằng nhau:

Phần 1: Đốt chỏy hoàn toàn được 0,82 gam oxit.

Phần 2: Hoà tanhoàn toàn bằng dd H2SO4 loóng được V lớt khớ (đktc). Tớnh V?

Đỏp ỏn: 2

H

V = 0,28 lớt

Bài 6: Trộn m gam hỗn hợp Fe, Zn với 9,6 gam bột lưu huỳnh được hỗn hợp X. Nung X trong bỡnh kớn (khụng cú khụng khớ) sau một thời gian được hỗn hợp Y.

Hoà tan hết Y trong dung dịch H2SO4 đặc núng thấy cú 26,88 lớt khớ SO4 (đktc) thoỏt ra. Dung dịch thu được cho tỏc dụng với dung dịch NaOH dư thấy xuất hiện 10,7 gam kết tủa. Tớnh m ?

Đỏp ỏn: m = 15,35 gam

Bài 7: Cho hỗn hợp X gồm Al và Mg tỏc dụng vừa đủ với 1,3441(đktc) hỗn hợp khớ Y gồm O2 và Cl2. Tỉ khối của Y so với H2 là 27,375. Sau phản ứng được 5,055 gam chất rắn.

Tớnh khối lượng của Al và Mg trong hỗn hợp X?

Đỏp ỏn: mMg = 0,96 ; mAl = 0,81 gam (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

Bài 8: Đốt chỏy hoàn toàn 5,6 gam bột Fe trong bỡnh đựng O2 thu được 7,36 gam hỗn hợp X gồm Fe2O3, Fe3O4 và một phần Fe cũn dư. Hoà tan hoàn toàn lượng hỗn hợp X ở trờn vào dung dịch HNO3 thu được V lớt hỗn hợp khớ Y gồm NO2 và NO cú tỉ khối so với H2= bằng 19. Tớnh V?

Đỏp ỏn: V= 0,896 lớt

Bài 9: Đốt 40,6 gam một hỗn hợp gồm Al và Zn trong bỡnh đựng khớ clo thu được 65,45 gam hỗn hợp rắn. Cho hỗn hợp rắn này tan hết trong dung dịch HCl thỡ thu được V lớt khớ H2 (đktc). Dẫn V lớt khớ này đi qua ống đựng 80

gam CuO nung núng, sau một thời gian thấy ống cũn lại 72,32 gam chất rắn và chỉ 80% khớ H2 tham gia phản ứng. Tớnh phần trăm khối lượng của Al trong hỗn hợp?

Đỏp ỏn: % Al = 66,5

Bài 10: Hũa tan hoàn toàn 32 gam hỗn hợp CuS và FeS trong lượng dư axit H2SO4 đặc núng thu được dd cú khối lượng giảm 64 gam so với khối lượng dd axit ban đầu. Mặt khỏc nếu hũa tan hoàn toàn hỗn hợp trờn trong dd axit loóng dư thỡ được V lớt khớ (đktc). Tớnh V?.

Đỏp ỏn: V= 3,36 lớt

Bài tập trắc nghiệm khỏch quan.

Cõu 1: Cho cỏc kim loại: Fe, Ag, Cu, Zn, Au, Pt , số phản ứng xảy ra khi cho cỏc kim loại này tỏc dụng với O2 là:

A.3 B.5 C.6 D.4

Cõu 2: Bao nhiờu gam Cu tỏc dụng vừa đủ với clo tạo ra 27 gam CuCl2? A.12,4 gam B.12,8 gam C.6,4 gam D.25,6 gam

Cõu 3: Cho 5,4 gam một kim loại X tỏc dụng với khớ clo dư, thu được 26,7 gam muối. X là:

A. Mg. B. Fe. C. Al. D. Cr.

Cõu 4: Cho hỗn hợp X gồm Zn, Ag, Cu tỏc dụng với O2 (dư), đun núng sau phản ứng thu được hỗn hợp chất rắn A, cho chất rắn A tỏc dụng với H2SO4, sau phản ứng thu được chất rắn B. Xỏc định B.

A. ZnO, CuO, Ag B. Ag C. Cu, Ag D. Zn, Ag

Cõu 5: Đốt một lượng Al trong 6,72 lớt O2. Chất rắn thu được sau phản ứng cho hũa tan hoàn toàn vào dung dịch HCl thấy bay ra 6,72 lớt H2 ( cỏc thể tớch khớ đo ở đktc ). Khối lượng Al đó dựng là:

A. 8,1 gam B.16,2 gam C.18,4 gam D.24,3 gam

Cõu 6: Cho 40 gam hỗn hợp X gồm Fe, Zn, Cu tỏc dụng với ụxi dư, nung núng được 46,4 gam chất rắn Y.Thể tớch V dung dịch H2SO4 20% (d = 1,14g/ml) cần phản ứng với chất rắn Y là:

A.171,43ml B.175ml C.157,48ml D. 168,5ml

Cõu 7: Đốt 40,6g một hợp kim gồm Al và Zn trong bỡnh đựng khớ Clo dư thu được 65,45g hỗn hợp rắn. Cho hỗn hợp này tan hết vào dung dịch HCl thỡ thu được V lớt H2 đktc. Dẫn V lớt khớ này đi qua ống đựng 80g CuO nung núng. Sau một thời gian thấy trong ống cũn lại 73,32g chất rắn và chỉ cú 80% khớ H2

tham gia phản ứng. Xỏc định %m của cỏc kim loại trong hợp kim Al, Zn. A. %Al = 19,95% ; %Zn = 80,05% B. %Al = 20,35% ; %Zn = 79,65% C. %Al = 18,95% ; %Zn = 81,05% D. %Al = 23,50% ; %Zn = 76,50%

Cõu 8: Oxi húa chậm m (g) Fe ngoài khụng khớ được 12g hỗn hợp X gồm FeO, Fe2O3, Fe3O4 và Fe (dư). Hũa tan X vừa đủ bởi 200 ml dd HNO3 được 2,24 lớt khớ NO ( đktc). Giỏ trị của m và nồng độ mol của HNO3 là:

A. 10,08g ; 2M C. 5,04g ; 2M B. 10,08g ; 0.2M D. 5,04g ; 0,2M

Cõu 9: Nung m gam bột Fe trong oxi thu được 3g chất rắn X. Hũa tan X trong dd HNO3 dư thoỏt ra 0,56 lớt NO (là sp khử duy nhất ở đktc). Giỏ trị của m là:

A. 2,22g. B. 2,33g. C.2,52g. D.2,62g.

Cõu 10: Cho 16,2 gam kim loại M cú húa trị n tỏc dụng với 0,15 mol O2. Chất rắn thu được sau phản ứng đem hũa tan vào dung dịch HCl dư thấy thoỏt ra 13,44 lớt H2 (ở đktc). Kim loại M là:

A.Fe. B. Al. C.Ca. D.Mg.

2.4.2. Bài toỏn kim loại tỏc dụng với axit

1. Kim loại + HCl , H2SO4 loóng...

(Những axit oxi hoỏ do cation H+) 2M + 2nHCl  2MCln + nH2 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

2M + nH2SO4  M2(SO4) n + nH2 Tổng quỏt: 2M + 2nH+  2Mn+ + nH2

(M phải đứng trước H2 trong dóy điện hoỏ. Nếu M đa hoỏ trị thỡ muối thu được ứng với số ụxi hoỏ thấp của kim loại) .

Nhận xột: a, Ta thấy 2 2 H H n   n

Dựa vào hệ thức trờn giỳp giải nhanh BTHH

b, Nếu bài toỏn hỏi khối lượng muối tạo thành thỡ tớnh theo ĐLBT khối lượng.

mmuối = mKl + maxit - 2

H m

Hoặc: mmuối = mKl + mgốc axit Với HCl: nCl nH 2nH2 mCl Với H2SO4: 2 2 2 4 4 1 2 H SO H SO n   n  n m 

c, Nếu bài toỏn cho một hỗn hợp kim loại tỏc dụng với một axit thỡ kim loại nào cú tớnh khử mạnh hơn sẽ ưu tiờn phản ứng trước. Nếu bài toỏn cho một kim loại tỏc dụng với hỗn hợp axit(HCl,H2SO4 loóng) thỡ tớnh:

2 4

2

HCl H SO

H

n  n  n rồi viết phương trỡnh phản ứng dưới dạng ion để giải.

2. Kim loại + HNO3, H2SO4 đặc

(axit oxi hoỏ do anion gốc axit)

Kim loại + HNO5 3  muối + cỏc hợpchất của N + H2O (NO NO N O N NH NO42, 2 , 21 , 02, 34 3)

Kim loại + H SO26 4(đặc) muối + cỏc hợp chất của S + H2O (SO S H S42, ,0 22 ).

Nhận xột:

a, Núi chung kim loại cú tớnh khử càng mạnh thỡ sẽ tạo ra sản phẩm khử của anion gốc axit cú số ụxi hoỏ càng thấp.

b, Nếu phản ứng tạo thành hỗn hợp 2 khớ hoặc nhiều sản phẩm khử khỏc nhau thỡ nờn viết cỏc PTHH độc lập(mỗi phương trỡnh tạo một sản phẩm) hay để đơn giản khi tớnh toỏn ta nờn sử dụng phươngphỏp bảo toàn electron để giải.

c, Nếu kim loại tan trong nước (kim loại kiềm, Ba, Ca...) thỡ cần lưu ý đến trường hợp nếu axit thiếu thỡ ngoài phản ứng giữa kim loại và axit(xảy ra trước) cũn cú phản ứng của kim loại dư với nước trong dung dịch .

d, Nếu bài toỏn cho kim loại Fe tỏc dụng với HNO3 hoặc H2SO4 đặc, núng mà axit thiếu thỡ ngoài phản ứng Fe tỏc dụng với axit cũn phản ứng giữa Fe với muối sắt (III) tạo ra muối sắt (II).

d, Nếu bài toỏn đũi hỏi xỏc định khối lượng muối tạothành thỡ sử dụng hệ thức (1) hoặc (2) dưới đõy:

mmuối = mKl + 3 NO taomuoi

m  (1) Ở đõy mNO3 tạo muối tớnh dựa vào

3 NO n  tạo muối 3 NO n  tạo muối = 3 NO n  ban đầu - 3 NO n bị khử Trong hệ thức trờn 3 NO

n bị khử thường cho trước cũn

3

NO (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

n  ban đầu thường

được tớnh nhờ sử dụng bỏn phản ứng ion – electron: Vớ dụ: NO3 + 4H+ + 3e NO + 2H2O  3 NO n tạomuối = nH 4nNO 3 NO + 2H+ + 3e NO2 + H2O  3 NO n tạomuối = nH 2nNO2 mmuối = mKl + 2 4 SO m tạo muối (2) Ở đõy 2 4 SO

n  tạo muối tớnh dựa vào 2

4 SO n  tạo muối 2 4 SO n  tạo muối = 2 4 SO n  ban đầu - 2 4 SO n bị khử Trong hệ thức trờn 2 4 SO

n bị khử thường cho trước cũn 2

4

SO

n  ban đầu thường

được tớnh nhờ sử dụng bỏn phản ứng ion - electron: Vớ dụ: 2 4 2 2 SO 4H 2eSO 2H O  2 4 SO n  ban đầu = 2 4 1 2 2 2 H SO H SO n  n   n (Chỳ ý: Cỏc bỏn phản ứng trờn dễ dàng viết:

+ Vớ dụ nếu biết sản phẩm khử là NO ta viết: NO3- + H+ + 3e  NO + H2O.

Để cõn bằng oxi phải thờm hệ số 2 vào H2O, sau đú để cõn bằng hidro phải thờm hệ số 4 vào H+ thu được:

NO3- + 4 H+ + 3e  NO + 2 H2O. + Vớ dụ nếu biết sản phẩm khử là SO2 ta viết:

SO42- + H+ + 2e  SO2 + H2O.

Để cõn bằng oxi phải thờm hệ số 2 vào H2O, sau đú để cõn bằng hidro phải thờm hệ số 4 vào H+ thu được:

SO42- + 4 H+ + 2e  SO2 + 2 H2O…).

Trường hợp phản ứng tạo ra nhiều loại muối khỏc nhau thỡ phải cộng khối lượng cỏc muối.

3. Kim loại + HNO3 hoặc muối nitrat(NO3)trong mụi trƣờng axit mạnh

* Dạng bài thường gặp là cho kim loại(vớ dụ Cu, Fe...) tỏc dụng với dung dịch hỗn hợp như HNO3 + H2SO4 loóng: HNO3 + HCl; KNO3 + H2SO4

loóng; KNO3 +HCl v.v..

Khi đú cần viết phương trỡnh phản ứng dạng ion rỳt gọn để giải: Vớ dụ: 3Cu + 8H+ + NO3-  3Cu2+ + 2NO + 4H2O

Fe + 4H+ + NO3- Fe3+ + NO + 2H2O

(Để biết chất nào hết trong phản ứng ta lấy số mol ban đầu của cỏc chất Cu, H+ , NO3 chia cho hệ số của chất tương ứng (3,8,2) , chất nào cú tỉ lệ nhỏ nhất là chất phản ứng hết).

Bài toỏn minh họa:

Cỏc bài toỏn về kim loại tỏc dụng với HCl, H2SO4 loóng:

Bài 1: Cho 13,5 gam hỗn hợp (Al, Cr, Fe, Mg) tỏc dụng với lượng dư dung dịch H2SO4 loóng, núng, dư thu được dung dịch X và 7,84 khớ H2 (đktc). Cụ cạn dung dịch X thỡ được m gam muối khan. Tớnh m?

Lời giải: 2 H n = 0,35 mol 2M + nH2SO4 M2(SO4)n + nH2 Cỏch 1: 2 2 4 H SO

n 0,35moln  0,35mol m 13,5 0,35.96 47,1gam Cỏch 2: Áp dụng ĐLBT khối lượng, ta cú:

13,5 + 0,35.98 = m + 0,35.2 m = 47,1 gam

Bài 2: Cho 20 gam hỗn hợp kim loại M (hoỏ trị 2) và Al vào dung dịch chứa 2 axit HCl và H2SO4(số mol HCl gấp 3 lần số mol H2SO4) thu được 11,21 H2(đktc) và cũn dư 3,4 gam kim loại. Lọc lấy phần dung dịch rồi đem cụ cạn được m gam muối.Tớnh m?

Lời giải: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

mmuối = mkim loại + mgốc axit

Theo bài, kim loại dư  axit hết.

Gọi a,b lần lượt là số mol của HCl và H2SO4  a = 3b (1)