Bài tập hỗn hợp kim loại tác dụng với HNO3

BÀI TẬP
ẬP HH KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI HNO3
 Phương pháp giải:


Khi cho nhiều
ều kim loại tác dụng với cùng
c
một
ột dung dịch HNO3 cần nhớ: Kim loại
càng mạnh
ạnh tác dụng với dung dịch HNO3 càng loãng thì

trong gốc
g NO3- bị

khử
ử xuống mức oxi hoá càng
c
thấp

Nếu đề yêu cầu
ầu xác định thành
th
phần
ần hỗn hợp kim loại ban đầu có thể qua các
bước giải:


Bước
ớc 1: Viết các ph
phương trình phản
ản ứng xảy ra (chú ý xác định sản phẩm
của nitơ
ơ cho đúng), nhớ
nh cân bằng.





Bước
ớc 2: Đặt ẩn số, thường
th
là sốố mol của các kim loại trong hỗn hợp



Bước
ớc 3: Lập hệ ph
phương trình toán học để giải.

Trường hợp bài
ài toán không cho dữ
d kiện để lập phương trình đại
đ số theo số mol và
khối lượng
ợng các chất có trong phản ứng, để ngắn gọn ta nên
n áp dụng
d
phương pháp
bảo toàn electron.



Cơ sở của phương
ương pháp này là: dù các phản
ph ứng oxi hoá - khử
ử có xảy ra như
nh thế
nào nhưng vẫn
ẫn có sự bảo toàn
to electron. Nghĩa là: Tổng
ổng số mol electron m
mà các
chất oxi hoá thu vào.
ào.



Phương pháp này sử
ử dụng khi phản ứng xảy ra là phản
ản ứng oxi hoá - khử đặc biệt
đối với những trường
ờng hợp số các phản ứng xảy ra nhiều và
và phức
ph tạp.



Trước
ớc hết, ta phải nắm đđược thế nào là phản ứng oxi hoá - khử?
ử?



Phản ứng oxi hoá - khử
kh là những
ững phản ứng oxi hoá trong đó có sự cho vvà nhận
electron, hay
ay nói cách khác, trong phản
phản ứng có sự thay đổi số oxi hoá của một số
nguyên tố.

Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất!

1





Quá trình ứng với sự cho electron gọi là
là quá trình oxi hoá



Quá trình ứng với sự nhận electron gọi là
l quá trình khử.
ử.

Trong phản
ản ứng oxi hoá - khử: tổng số electron do chất khử như
nhường phải đúng
bằng
ằng tổng số electron mà
m chất oxi hoá nhận.



Từ
ừ đó suy ra: Tổng số mol electron do chất khử nhường
nh ờng bằng tổng số mol electron
mà chất
ất oxi hoá nhận.



Đó chính là nội
ội dung của định luật bảo toàn
to electron.



Điều
ều kiện để có phản ứng oxi hoá - khử: đó là chất
ất oxi hoá mạnh phải tác dụng với
chất
ất khử mạnh tạo thành
th
chất oxi hoá yếu hơn và chất
ất khử yếu hơn.
h



Khi giải toán mà phản
ản ứng xảy ra llà phản ứng oxi hoá - khử,
ử, nhất là
l khi số phản
ứng xảy ra nhiều vàà phức
ph tạp, chúng ta nên viết
ết các quá trinh oxi hoá,
h các quá
trình khử,
ử, sau đó vận dụng Định luật bảo toàn
toàn electron cho các quá trình này.

 Ví dụ minh họa
Ví dụ 1: Hoà tan hoàn toàn m gam Al trong dung ddịch HNO3 thì thu đư
được 8,96 lít (đktc)
A
hỗn hợp khí A (gồm NO vàà N2O) có tỉ khối d /H2 = 16,75. Tính m.
Hướng dẫn giải
Đặt số mol NO và N2O trong 8,96 l hỗn
h hợp A lần lượt là x và y.
Ta có:
Từ (I, II): x = 0,3 vàà y = 0,1
Các phương trình phản
ản ứng:
Al
0,03mol
8 Al

++ 4HNO
4HNO3 → Al(NO3)3 + NO↑ + 2H2O
←

0,3 mol

+ 30HNO 3 → 8Al(NO3)3 + 3N2O↑
←

(1)

+ 15H2O (2)

0,1 mol

Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất!

2

Vậy
Ví dụ 2: Cho 0,54g bột
ột Al hoà
ho tan hết trong 250 ml dung dịch HNO3 1M. Sau khi phản
ứng xong, thu được
ợc dung dịch A và
v 0,896 lít hỗn hợp khí B gồm NO2 và NO (đo ở đktc).
a) Tính tỉỉ khối của hỗn hợp khí B đối với H2.
b) Tính nồng
ồng độ mol các chất trong dung dịch A thu được.
đ
Hướng dẫn giải
Đặt số mol NO2 và NO trong 0,896 l hỗn hợp khí B lần lượt làà x và y.
Ta có :
Các phương trình phản
ản ứng:
Al + 6HNO3 → Al(NO3)3 + 3NO2↑ + 3H2O
x

/3

2x

x

/3 ←

xmol

Al + 4HNO3 → Al(NO3)3 + 3NO↑ + 3H2O
y

4y

y ←

(a)

(b)

ymol

Vậy
Ví dụ 3: Cho hỗn
ỗn hợp X gồm 0,15 mol Mg, 0,35 mol Fe phản ứng với V lít dung dịch HNO3 1M
thu được dung dịch Y và hỗn
ỗn hợp khí gồm 0,035 mol N2O; 0,1 mol NO và còn llại 2,8 gam kim
loại. Tìm V?

Hướng dẫn giải
Khi phản ứng với HNO3 Mg sẽ
s phản ứng trước.
Khối lượng
ợng Fe ban đầu = 0,35.56 = 19,6 gam > 2,8 gam => sau phản ứng Fe ddư và muối trong
dung dịch là muối sắt (II).
Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất!

3

Số mol Fe phản ứng = 0,35 –

2,8
=0,3 mol
56

Quá trình oxh:
Fe  Fe2+ + 2e
0,3

0,6mol

Mg  Mg2+ + 2e
0,15 

0,3(mol)

Quá trình khử:
NO3- + 10H+ + 8e  N2O + 5H2O
0,35  0,28  0,035 (mol)
NO3- + 4H+ + 3e  NO + 2H2O
0,4  0,3  0,1 (mol)
0,9 mol = ne nhường > ne nhận =0,58 mol => sản phẩm khử còn có NH4NO3
Số mol e do N+5 nhận tạo ra NH4NO3 là: 0,9 – 0,58 = 0,32 mol
NO3- + 10H+ + 8e  NH4+ + 5H2O
0,4  0,32  0,04 (mol)
Số mol HNO3 = số mol H+ = 1,15 mol => V= 1,15 lít

Ví dụ 4: Cho 2,16 gam hỗn hợp gồm Al và Mg tan hết trong dung dịch axit HNO3 loãng, đun
nóng nhẹ tạo ra dung dịch X và 448 ml (đo ở 354,90 K và 988 mmHg) hỗn hợp khí Y khô gồm 2
khí không màu, không đổi màu trong không khí. Tỷ khối của Y so với oxi bằng 0,716 lần tỷ khối
của khí cacbonic so với nitơ. Làm khan X một cách cẩn thận thu được m gam chất rắn Z, nung Z
đến khối lượng không đổi thu được 3,84 gam chất rắn T. Tính giá trị của m

Hướng dẫn giải

Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất!

4

Ví dụ 5: Cho m gam hỗn hợp gồm hai kim loại Mg và Al có tỉ lệ mol tương ứng là 4:5
vào dung dịch HNO3 20%. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được dung dịch A
và có 6,72 lít hỗn hợp khí X gồm NO, N2O, N2 thoát ra. Thêm một lượng O2 vừa đủ vào
X, sau phản ứng, thu được hỗn hợp khí Y. Dẫn từ từ Y qua dung dịch NaOH dư thì có
4,48 lít hỗn hợp khí Z thoát ra. Tỉ khối hơi của Z so với H 2 là 20. Mặt khác, cho dung
dịch KOH vào dung dịch A thì lượng kết tủa thu được lớn nhất là (m + 39,1) gam. Biết
các thể tích khí đều đo ở điều kiện tiêu chuẩn và lượng HNO3 ban đầu dùng dư 20% so
với lượng cần thiết. Tính nồng độ % của muối Al(NO3)3 trong dung dịch A?
Hướng dẫn giải
Hỗn hợp Z gồm N2 và N2O có M = 40, đặt số mol tương ứng là a, b, ta có hệ:
a + b = 0,2 ; 28a + 44b = 8.
Giải hệ ta  a = 0,05, b= 0,15, từ đó ta có số mol NO = 0,1 mol.
Khi cho KOH vào dung dịch A tạo kết tủa lớn nhất gồm Mg(OH)

2

và Al(OH) 3, theo giả

thiết nếu gọi 4x và 5x lần lượt là số mol của Mg và Al thì ta có tổng số mol OH trong kết
tủa là 23x = 39,1:17 = 2,3. Vậy x = 0,1
 tổng số mol electron do Mg và Al nhường ra = 2,3 mol
Mặt khác từ số mol khí trên thì số mol electron do HNO 3 nhận = 2 mol
 sản phẩm có NH4NO3 = 0,0375 mol
 tổng số mol HNO 3 đã dùng là: 2,3 + 0,05x2 + 0,15x2 + 0,1 + 0,0375x2 = 2,875 mol. Vì
axit lấy dư 20% nên số mol HNO3 đã lấy là:
3,45 mol => khối lượng dung dịch HNO3 = 1086,75 gam
 khối lượng dung dịch sau phản ứng = 1086,75 + 0,4x24 + 0,5x27 - 0,05x28 – 0,15x44
– 0,1x30 = 1098,85 gam; khối lượng Al(NO3)3 = 106,5 gam
 C% = 106,5x100 :1098,85 = 9,69%.

Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất!

5

Ví dụ 6: Hòa tan hỗn hợp X gồm Zn, FeCO 3, Ag bằng lượng dư dung dịch HNO3 thu
được hỗn hợp khí A gồm 2 chất khí có tỷ khối đối với H2 bằng 19,2 và dung dịch B. Cho
B tác dụng hết với dung dịch NaOH dư tạo kết tủa. Lọc kết tủa đem nung ở nhiệt độ cao
đến khối không dổi được 5,64g chất rắn. Tính khối lượng hỗn hợp X, biết trong X khối
lượng FeCO3 bằng khối lượng Zn; mỗi chất trong X khi tác dụng với dụng với dung dịch
HNO3 ở trên chỉ cho 1 sản phẩm khử.
Hướng dẫn giải
M A =19,2.2=38,4 A gồm 2 chất khí, trong đó có CO 2(M= 44>38,4)  khí còn

lại có M<38,4 và là sản phẩm khử HNO3 của các chất trên  đó là NO.
Giả sử trong 1 mol A có x mol CO2 

n NO

Ta có :44x + 30(1-x) = 38,4  x=0,6 hay

=1-x

nCO2 = 3 n NO
2

Gọi a,b,c lần lượt là số mol của Zn, FeCO 3 , Ag trong X  nCO2 =b
Nếu sản phẩm khử chỉ có NO duy nhất
Zn  Zn2+ + 2e
Fe2+  Fe3+ +1e

N +5 + 3e  N+2

Ag  Ag+ + 1e
2a+b+c = 3 n NO 

m Zn m FeCO3

n NO = 2a  b  c

 65a=116b  a > b 

 Trái với kết quả

nCO2 =

3

n NO > b+ c >b = nCO2
3

3
n vậy sản phẩm khí ngoài NO còn có NH 4NO3.
2 NO

Sản phẩm đó chỉ có thể do Zn khử.
4Zn + 10HNO3  4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O (1)
3FeCO3 + 10 HNO3  3Fe(NO3)3+ NO + 3 CO2  +5 H2O (2)

Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất!

6

3Ag + 4 HNO3  3AgNO3 + NO + 2 H2O (3)
2
3


Dung dịch B chứa Fe , Ag , Zn , H , NH 4  , NO3 . Khi tác dụng với dung


dịch NaOH dư
H+ + OH-  H2O


NH 4 + OH-  NH3  +H2O
Fe 3 + 3OH-  Fe(OH)3 

Zn 2  + 4OH-  Zn O2 2 + 2H2O
2Ag+ + 2OH-  Ag2O + H2O
Nung kết tủa:2Fe(OH)3  Fe2O3 + 3H2O
2Ag 2O  4Ag + O2
Chất rắn thu được là:Fe2O3 , Ag
b=

3 bc
(
)
3
2

160

b
+ 180c= 5,64
2

=> b=c=0,003  mFeCO3 mZn 0,003 .116 3,48 g, m Ag 3,24 g
=>

mX = 10,2g

Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất!

7