BÀI TẬP KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI AXIT

BÀI TẬP ẬP KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI MỘT AXIT 1. Một ột kim loại tác dụng với một axit - Chú ý tới ới axit oxi hóa do ion H+ hay do anion - Nếu ếu kim loại với axit (đặc biệt HNO3) cho 2 phản ứng khác nhau. (ví ddụ với HNO3 cho ra NO và NO 2 hoặc NO và N 20,…) viết ết viết ph phương trình thấy ấykhó khókhăn khănkhi khicân cânbằng bằngththì ta viết 2 phương trình phản ứng vàà xem xem như như 22 ph phản ứng này độc lập thì sẽ dễ dàng hơn. Chọnọn 2 ẩn 2 ẩn (th(thường là số mol của 2 khí sản phẩm), lập 2 phương ương trtrình đểể xác định 2 ẩn,từ đó có thể suy ra số mol của kim loại phản ứng với và số mol axit - Kim loai tác dụng ụng với axit llà phản ứng oxi hóa – khửử cũng có thể áp dụng “Định luật bảo to toàn electron) để giải bài tập. Ví dụ 1: Lấy 9,6g kim loại ại M có hóa trị ll hhòa tan hoàn toàn trong dung dịch ịchHCl, HCl,cô côcạn cạndung dungdịch dịchsau sau phản ứng thì thu được ợc 38g muối khan. Hãy H xác định kim loại M. Hướng dẫn giải: Áp dụng ụng định luật hợp phần khối lượng: l Khối lượng của nguyên tử ử Cl: mcl=38-9.6=28,4(g) Số ố mol mol của của nguyên nguy tử Cl: ncl= 28, 4 0,8( mol ) 35, 5  Số ố moi của nguyên nguy tử kim loại M là: ncl 0,8  0, 4(mol ) 2 2 nM = M= 9, 6 24 0, 4 Vậy ậy kim kim loại loại M M là l Mg. Ví dụ 2: Hòa tan hoàn toàn 24,3g Al vào dung dịch d HNO3 loãng dư thu được ợc hỗn hợp khí NO vvà N20 có tỉ khối H2 là 20,25 và dung dịch ịch B không chứa NH4NO3. tính thểể tích khối khí thoát ra. Hướng dẫn giải: Gọi a, b lần lượt là số ố mol của NO và v N2O ta có: M M 30a  44b 20, 255.2 ( a  b)  10, 5a 3, 5b Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn Văn - Anh tốt nhất! 1 a 3, 5 1    b 10, 5 3 Hay a : b = 1:3 Số mol của Al là: nAl= 24, 3 0, 9(mol ) 27 Phương trình phản ứng: 9Al + 34HNO3  9Al(NO3)3 + NO + 3N20 + 17H2O 0,9(mol) 0,1(mol) 0,3(mol) Vậy thể tích mỗi khí thoát ra là: VNO = 0,1.22.4=2,24(l) VN 2O =0,3.22,4=6,72(l) Ví dụ 3: Để m gam Fe trong không khí khô một thời gian thu được 12g hỗn hợp A gồm Fe, FeO, Fe 2O3 và Fe 3O4. Hòa tan hoàn toàn A trong HNo 3 thu được 1,68 lít hỗn hợp khí B {NO, N 2O} có tỉ khối so với H2 bằng 16,4. Tìm m, số mol của HNO3 phản ứng. Hướng dẫn giải: Phương pháp bảo toàn electron: Áp dụng sơ đồ chéo cho hỗn hợp khí B ta có: NO 30 11,2 N2O 44 2,8  NO : N2O = 11,2 : 2,8 = 4 : 1 n B=  nN 2O = 1, 68 0, 075(mol ) 22, 4 0, 075 0, 015(mol ) : nNO=0,15.4= 0,06(mol) 5 Gọi x và y lần lượt là số mol của Fe ban đầu và số mol O2 phản ứng: Fe - 3e  Fe3+ x 3x O2 + 4e  2O-2 y 4y 6N+5 + 20e  N2O + 4NO 0,3 0,015(mol) Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất! 2 Theo ĐLBT eletron ta có: 3x + 4y = 0,3 (mol) (1) Mặt khác ta có : mA = mFe(ban đầu) + moxi  56x + 16y = 12(g) (2) Từ (1) và (2) suy ra: x = 0,18 (mol), y = 0,06 (mol) vậy : mFe = 0,18.56 = 10,8(g) nHNO3 = 3nFe (NO 3 )3 + nNO + nN 2O = 3.0,18 + 0,06 + 2.0,015 = 0,63(mol) Ví dụ: 4 Cho Fe phản ứng hết với H 2SO4 đặc nóng thu được khí A là SO 2 và 8,28g muối. Tính khối lượng sắt đã phản ứng, biết rằng số mol Fe bằng 37,5% số mol H2SO4. Hướng dẫn giải: Dùng định luật bảo toàn nguyên tố: Phương trình phản ứng: 2Fe + 6H2SO4  Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O (1) Theo phương trình (1) thì: nFe = 1 nH 2SO 4 < 37,5% 3 Như vậy Fe dư. Trong dung dịch sảy ra phản ứng: Fe(dư) + Fe2(SO4)3  3FeSO4 (2) Theo đề bài: mFe2 ( SO4 )3 + mFeSO4 = 8,28(g) nFe2 ( SO4 )3 . FeSO4 = 8, 28 0, 015(mol ) 552 Theo định luật bảo toàn nguyên tố ta có: nFe = 3nFe2 ( SO4 )3 . FeSO4 = 0,015.3 = 0,045(mol) mFe= 0,045.56 = 2,52(g) b. Hai kim loại tác dụng với một axit: Trường hợp chỉ biết tổng khối lượng hai kim loại, không biết số mol mỗi kim loại, và biết số mol ban đầu của axit, có thể sảy ra trường hợp một trong các chất còn dư. Vậy làm sao để biết? Gọi A, B là nguyên tử khối hai kim loại A và B; M là nguyên tử khối trung bình của A, B (A<B) thì: A< M<B  mhh m m  nhh  hh  hh B M A Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất! 3 - Muốn chứng minh hỗn hợp tan hết, ta giả sử hỗn hợp chỉ gồm kim loại nhẹ hơn A. Nếu ta đủ axit hoà tan hết A do nhỗn hợp < mhh n A , thì với hỗn hợp thật ta sẽ dư axit suy ra hỗn hợp tan hết. A - Muốn chứng minh không có đủ axit để hoà tan hết hỗn hợp, ta giả sử hỗn hợp chỉ gồm kim loại nặng hơn B (nB= nhh ). B Nếu ta không có đủ axit để hoà tan hết B thì với hỗn hợp thật, với số mol lớn hơn, sẽ thiếu axit suy ra không tan hết. Khi đó kim loại nào có tính khử mạnh hơn trong hai kim loại sẽ tan trước, kim loai đó tan hết rồi tới kim loại kia. Lưu ý : các lí luận trên chỉ đúng chắc chắn khi A, B có cùng hoá trị. Mặt khác đây cũng là quá trình cho nhận eletron nếu gải bằng phương pháp bảo toàn electron kết hợp với những phương pháp khác để giải cuãng đạt hiệu quả. Ví dụ 1: Hoà tan hoàn toàn 17,6g một hỗn hợp X gồm Fe và Cu vào dung dịch HNO 3 2,5M (lấy dư 20% so với lượng cần thiết) thì thấy bay ra 8,96 lít hỗn hợp khí gồm NO và NO 2 (đktc) có tỉ khối hơi của hỗn hợp so với H2 bằng 19. a) Tính thành phần % khối lượng mỗi kim loại trong X. b) Tính vHNO3 ban đầu. Hướng dẫn giải a) Tính thành phần % khối lượng mỗi kim loại trong X. Gọi x và y lần lược là số mol của Fe và Cu ta có: Fe - 3e  Fe3+ x 3x x Cu - 2e  Cu2+ y 2y y  56x +64y = 17,6 (1) Gọi a và b lần lượt là số mol của NO và NO2 ta có : 8,96   a  b  22, 4 0, 4(mol )  30a  46b  19.2 38 a b   a  b 0, 4  30a  46b 15, 2 a 0, 2(mol )   b 0, 2(mol ) Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất! 4 N+5- 1e  N+4O2 0,2 0,2(mol) N+5+3e  N+2O 0,6 0,2(mol) Theo định luật bảo toàn electron ta có: 3x+2y=0,2+0,6=0,8 (2) Từ (1) và (2) suy ra :  x 0, 2(mol )   y 0,1(mol ) mFe = 0,2.56 = 11,2 (g) mCu = 0,1.64 = 6,4 (g) vậy : %mFe = 11, 2.100 63,64% 17,6 %mCu = 100 - 63,64=36,36% b. Tính vHNO3 ban đầu Theo ĐLBT khối lượng nguyên tố ta có : nHNO3 = nNO  nNO2  3 N Fe (NO 3 )3  2 N Cu (NO 3 )2 mà : nFe (NO 3 )3 nFe ; nCu (NO 3 )2 nCu Do đó : nHNO3 = 0,2+0,2+3.0,2+2.0,1=1,2(mol)  n HNO3 = 1,2+1,2,20%=1,44(mol) (vì đem dung dư 20% so với lượng cần thiết) vậy: vHNO3  1, 44 (l) 22, 4 Ví dụ 2: Để hoà tan hết 11,2g hợp kim Cu - Ag tiêu tốn 19,6g dung địch H 2SO4 đặc nóng thu được khí A, cho A tác đụng với nước clo dư dung dịch thu được lại cho tác dụng với Bacl 2 dư thu được 18,64g kết tủa. a. Tính thành phần % kim loại trong mỗi hợp kim. b.Tính nồng độ % của dung dịch H2So4 ban đầu. Hướng dẫn giải a. Tính thành phần % kim loại trong mỗi hợp kim. Gọi x va y lần lượt là số mol của Cu và Ag trong 11,2g ta có: Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất! 5 64x+108y=11,2 (*) Phương trình phản ứng: Cu+2H2SO4  CuSO4+So2  +2H2O (1) 2Ag+2H2SO4  Ag2SO4+So2  +2H2O (2) SO2+Cl2+2H2O  2H2SO4+2HCl (3) 2H2SO4+BaCl2  BaSO4  +2HCl (4) 18,64 Theo (1), (2), (3) và (4): nSo2 nBaSO4  0, 08(mol ) 233 x y 0, 08(**) 2 Từ (*) và (**) suy ra: x=0,04(mol); y=0,08(mol) %mCu  0,04.64 .100%  22,86% 11, 2 % m Ag 100  22,86 77,14% b.Tính nồng độ % của dung dịch H2SO4 ban đầu: nH 2SO 4 =2x+y=0,08+0,08=0,16(mol) c%H2SO4 = 0,16.98 .100 80% 19,6 Ví dụ 3: Lấy 6,4g một hỗn hợp X gồm 2 kim loại A,B điều thuộc nhóm chính nhóm II và ở hai chu kỳ kế tiếp nhau trong bảng hệ thống tuần hoàn. Đổ vào bình đựng dung dịch H 2SO4 dư đến khi phản ứng kết thúc thì thu được 4,48 lit khí H 2 (đktc). Hãy xác đinh A, B và tính khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp X. Hướng dẫn giải. Gọi số khối lượng trung bình của hỗn hợp X là M nH 2  4, 48 0, 2(mol ) 22, 4 M + H2SO4  M SO4+H2  0,2  M 0,2 6, 4 32 (đvc) 0, 2 Suy ra hai kim loai đó là: Mg va Ca Gọi a và b là số mol của Mg và Ca ta được: Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất! 6  a  b 0, 2  24a  40b 6, 4 a 0,1(mol )   b 0,1(mol ) Vậy khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp X là: mMg 0,1.24 2, 4(g )   mCa 0,1.40 4( g ) Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất! 7