Dạng toán hỗn hợp kim loại tác dụng với axit

Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán Lý Hóa Sinh Văn Anh tốt nhất! DẠNG TOÁN HỖN HỢP KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI AXIT I. LÝ THUYẾT PHƯƠNG PHÁP GIẢI Ba Ca Na Mg Al Zn Fe Ni Sn Pb Cu Ag Hg Au Pt Tác dụng với các axit thông thường giải phóng Hidro Không tác dụng. Chú ý: Trừ Au và Pt, các kim loại khác đều có thể tác dụng với HNO3 và H2SO4 đặc, nóng nhưng không giải phóng Hidro. NGHĨA CỦA DÃY HOẠT ĐỘNG HOÁ HỌC Na Ba Ca Mg Al Zn Fe Ni Sn Pb Cu Hg Ag Pt Au Dãy được sắp xếp theo chiều giảm dần tính hoạt động hoá học (từ trái sang phải) Một số kim loại vừa tác dụng được với axit và với nước: K, Na, Ba, Ca Kim loại H2O ----> Dung dịch bazơ H2 Kim loại vừa tác dụng với axit, vừa tác dụng với bazơ: (Be), Al, Zn, Cr 2A 2(4 n)NaOH 2(n 2)H2O ---> 2Na4 nAO2 nH2 Ví dụ: 2Al 2NaOH 2H2O ----> 2NaAlO2+ 3H2 2Al Ba(OH)2 2H2O ----> Ba(AlO2)2 3H2 Zn 2NaOH ---> Na2ZnO2 H2 Zn Ba(OH)2 ---> BaZnO2 H2 Kim loại đứng trước tác dụng với dung dịch axit HCl, H2SO4 loãng tạo muối và giải phóng H2. Kim loại Axit ----> Muối H2 Lưu ý: Kim loại trong muối có hoá trị thấp (đối với kim loại đa hoá trị) Kể từ Mg trở đi kim loại đứng trước đẩy được kim loại đứng sau ra khỏi muối của chúng. theo quy tắc: Chất khử mạnh chất oxi hóa mạnh  chất oxi hoá yếu chất khử yếu. Lưu ý: những kim loại đầu dãy (kim loại tác dụng được với nước) thì không tuân theo quy tắc trên mà nó xảy ra theo các bước sau: Kim loại kiềm (hoặc kiềm thổ) H2O  Dung dịch bazơ H2 Sau đó: Dung dịch bazơ dung dịch muối  Muối mới Bazơ mới (*) Điều kiện(*): Chất tạo thành phải có ít nhất chất kết tủa (không tan). VD: cho Ba vào dung dịch CuSO4.Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán Lý Hóa Sinh Văn Anh tốt nhất! Trước tiên: Ba 2H2O  Ba(OH)2 H2 Sau đó: Ba(OH)2 CuSO4  Cu(OH)2 BaSO4 Đặc biệt: Cu 2FeCl3 ---> CuCl2 2FeCl2 Cu Fe2(SO4)3 ---> CuSO4 2FeSO4 II. BÀI TẬP ÁP DỤNG Bài 1: Cho 10g hỗn hợp gồm Zn và Cu tác dụng với dung dịch axit H2SO4 loãng thì thu được 2,24 lit H2 (đktc). Tính thành phần về khối lượng của mỗi kim loại trong hỗn hợp ban đầu. Bài 2: Hoà tan 5,2g hỗn hợp gồm Mg và Fe bằng dung dịch axit HCl 1M, thì thu dược 3,36 lit H2 (đktc). a/ Tính thành phần theo khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp. b/ Tính thể tích dung dịch axit HCl đã dùng. Bài 3: Cho một lượng hỗn hợp gồm Ag và Zn tác dụng với lượng dư dung dịch axit H2SO4, thu được 5,6 lit khí H2 (đktc). Sau phản ứng thấy còn 6,25g một chất rắn không tan. Tính thành phần về khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp. Bài 4: Hoà tan hoàn toàn 15,3g hỗn hợp gồm Mg và Zn bằng dung dịch axit HCl 1M thì thu được 6,72 lit H2 (đktc). a/ Xác định khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp đầu. b/ Tính thể tích dung dịch axit HCl cần dùng. Bài 5: là hỗn hợp gồm: Ba, Al, Mg. Lấy gam cho tác dụng với nước tới khi hết phản ứng thấy thoát ra 3,36 lit H2 (đktc). Lấy gam cho vào dung dịch xút dư tới khi hết phản ứng thấy thoát ra 6,72 lít H2 (đktc). Lấy gam hoà tan bằng một lượng vừa đủ dung dịch axit HCl thì thu được một dung dịch và 8,96 lit H2 (đktc). Hãy tính gam và thành phần theo khối lượng của mỗi kim loại trong hỗn hợp. Bài 6: Hoà tan hỗn hợp gồm Fe, Zn trong 500ml dung dịch HCl 0,4M được dung dịch và 10,52g muối khan. a/ Tính thành phần theo khối lượng mỗi kim loại. b/ Tính thể tích dung dịch gồm NaOH 0,02M và Ba(OH)2 cần dùng để trung hoà dung dịch A. Bài 7: Hoà tan hết 12g hỗn hợp gồm Fe và kim loại (hoá trị II không đổi) vào 200ml dung dịch HCl 3,5M thu được 6,72 lit khí (đktc). Mặt khác lấy 3,6g kim loại tan hết vào 400ml dung dịch H2SO4 nồng độ 1M thì H2SO4 còn dư. a/ Xác định kim loại M. b/ Tính thành phần theo khối lượng của Fe, trong hỗn hợp. Bài 8: Hoà tan hết 11,3g hỗn hợp gồm Fe và kim loại (hoá trị II không đổi) vào 300ml dung dịch HCl 2,5M thu được 6,72 lit khí (đktc). Mặt khác lấy 4,8g kim loại tan hết vào 200ml dung dịch H2SO4 nồng độ 2M thì H2SO4 còn dư. a/ Xác định kim loại R. b/ Tính thành phần theo khối lượng của Fe, trong hỗn hợp.Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán Lý Hóa Sinh Văn Anh tốt nhất! Bài 9: Hoà tan hết 12,1g hỗn hợp gồm Fe và kim loại (hoá trị II không đổi) vào 150ml dung dịch HCl 3M thì thu được 4,48 lit khí (đktc). Mặt khác muốn hoà tan hết 4,875g kim loại thì cần phải dùng 100ml dung dịch H2SO4 0,75M, dung dịch thu được không làm đổi màu giấy quỳ. Bài 10: Hỗn hợp gồm Mg và kim loại hoá trị III, đứng trước hiđrô trong dãy hoạt động hoá học. Hoà tan hoàn toàn 1,275 vào 125ml dd chứa đồng thời HCl nồng độ C1(M) và H2SO4 nồng độ C2(M). Thấy thoát ra 1400 ml khí H2 (ở đktc) và dd D. Để trung hoà hoàn toàn lượng xít dư trong cần dùng 50ml dd Ba(OH)2 1M. Sau khi trung hoà dd còn thu được 0,0375mol một chất rắn không hoà tan trong HCl. a/ Viết các PTPƯ xảy ra. b/ Tính C1 và C2 của dd B. c/ Tìm NTK của kim loại (AM) và khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp đem thí nghiệm. Biết rằng để hoà tan 1,35g cần dùng không quá 200ml dd HCl 1M. Bài 11: Cho 9,86g hỗn hợp gồm Mg và Zn vào cốc chứa 430ml dung dịch H2SO4 1M loãng. Sau khi phản ứng hoàn toàn, thêm tiếp vào cốc 1,2 lit dung dịch hỗn hợp gồm Ba(OH)2 0,05M và NaOH 0,7M, khuấy đều cho phản ứng hoàn toàn, rồi lọc lấy kết tủa và nung nóng đến khối lượng không đổi thì thu được 26,08g chất rắn. Tính khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp đầu. III. ĐÁP SỐ VÀ LỜI GIẢI Bài 1, 2, 3, 8, 9. Học sinh tự giải Bài 4. Đáp số: a/ mMg 2,46g và mZn 12,84g và b/ Vdd HCl 1M 0,6 lit. Bài 5. Đáp số: 24,65g trong đó mBa 19,55g, mAl 2,7g, mMg 2,4g. Bài 6. Đáp số: a/ %Fe 46,28% và %Zn 53,72% b/ Vdd 1(lit) Bài 7. Đáp số: a/ là Mg. b/ %Mg 30% và %Fe 70%. Bài 10 a/ các PTHH xảy ra. Mg 2H+  Mg2+ H2 (1) 2M 6H+  2M3+ 3H2 (2) Trong dd có các Ion: H+dư Cl- SO42- Mg2+, M3+. Trung hoà dd bằng Ba(OH)2. H+ OH-  H2O (3)Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán Lý Hóa Sinh Văn Anh tốt nhất! Ba2+ SO42-  BaSO4 (4) Theo bài ra ta có: Số mol OH- số mol Ba(OH)2 0,05 0,1 mol Số mol Ba2+ số mol Ba(OH)2 0,05 mol. b/ Số mol H+ trong dd 0,125C1 0,125C2 số mol H+ tham gia các phản ứng (1,2,3) là: 0,0625 0,1 0,225 mol Vì số mol của H2 thoát ra 0,0625 mol Ta có: 0,125C1 0,125C2 0,225 (*) Mặt khác số mol Ba2+ 0,05 mol số mol của BaSO4 0,0375 mol. Như vậy chứng tỏ SO42- đã phản ứng hết và Ba2+ còn dư. Do đó số mol của SO42- số mol của BaSO4 0,0375 mol. Nên ta có nồng độ mol/ lit của dd H2SO4 là: C2 0,0375 0,125 0,3M Vì số mol của H2SO4 số mol của SO42- 0,0375 (mol) Thay và ta được: C1 1,2 c/ PTPƯ hoà tan trong HCl. 2M 6HCl  2MCl3 3H2 (5) Số mol HCl 0,2 0,2 mol Theo (5): Số mol của kim loại 0,2 (Vì theo bài ra bị hoà tan hết) Do đó NTK của là: AM 1,35 0,2 20,25 Vì là kim loại hoá trị III nên phải là: Al (nhôm) Gọi x, lần lượt là số mol của Mg và Al trong 1,275 hỗn hợp Ta có: 24x 27y 1,275 (I) Theo PT (1, 2): 1,5 0,0625 (II) Giải hệ pt (I) và (II) ta được: 0,025. Vậy khối lượng của các chất trong hỗn hơp là: mMg 0,6 và mAl 0,675 g. Bài 11. Đặt số mol Mg và Zn là và y. Ta có: 24x 65y 9,86 (I) Số mol H2SO4 043.1= 0,43 mol Đặt HX là công thức tương đương của H2SO4 ---> nHX 2nH2SO4= 0,43.2 0,86 mol Số mol Ba(OH)2 1,2 0,05 0,06 mol Số mol NaOH 0,7 1,2 0,84 mol Đặt ROH là công thức tưng đương cho bazơ đã cho. Ta có: nROH 2nBa(OH)2+ nNaOH 0,06.2 0,84 0,96 mol PTHH xảy ra Giả sử hỗn hợp chỉ chứa mình Zn ---> 0. Vậy 9,86 65 0,1517 mol Giả sử hỗn hợp chỉ Mg ---> 0Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán Lý Hóa Sinh Văn Anh tốt nhất! Vậy 9,86 24 0,4108 mol 0,1517 nhh kim loại 0,4108 Vì và nên số mol axit tham gia phản ứng với kim loại là: 0,3034 2x 2y 0,8216 nhận thấy lượng axit đã dùng 0,86 mol. Vậy axit dư --> Do đó Zn và Mg đã phản ứng hết. Sau khi hoà tan hết trong dung dịch có. mol MgX2 mol ZnX2 0,86 2(x y) mol HX và 0,43 mol SO4. Cho dung dịch tác dụng với dung dịch bazơ. HX ROH ---> RX H2O. 0,86 2(x y) 0,86 2(x y) mol MgX2 2ROH ----> Mg(OH)2 2RX 2x mol ZnX2 2ROH ----> Zn(OH)2 2RX 2y mol Ta có nROH đã phản ứng 0,86 2(x y) 2x 2y 0,86 mol Vậy nROH dư 0,96 0,86 0,1mol Tiếp tục có phản ứng xảy ra: Zn(OH)2 2ROH ----> R2ZnO2 2H2O bđ: 0,1 mol Pứ: y1 2y1 mol còn: y1 0,1 2y1 mol Điều kiện: y1) Phản ứng tạo kết tủa. Ba(OH)2 H2SO4 ---> BaSO4 2H2O bđ: 0,06 0,43 mol pứ: 0,06 0,06 0,06 mol còn: 0,43 0,06 0,06 mol Nung kết tủa. Mg(OH)2 -----> MgO H2O mol Zn(OH)2 -------> ZnO H2O y1 y1 mol BaSO4 ----> không bị nhiệt phân huỷ: 0,06 mol Ta có: 40x 81(y y1) 233.0,06 26,08 ---> 40x 81(y y1) 12,1 (II) Khi y1 ---> y1 ta thấy 0,1 2y1 ---> y1 0,05 Vậy 40x 12,1 ---> 12,1 40 0,3025 mol Thay vào (I) ta được 0,04 y1 0,05) phù hợpTruy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán Lý Hóa Sinh Văn Anh tốt nhất! Vậy mMg 24 0,3025 7,26g và mZn 65 0,04 2,6g Khi y1 --> y1 ta có 0,1 2y1 (vì nROH phản ứng hết) ----> y1 0,05 mol, thay vào (II) ta được: 40x 81y 16,15. Giải hệ phương trình (I, II) ---> 0,38275 và 0,01036 Kết quả y1 (không phù hợp với điều kiện y1 ---> loại.