Bài 23. Thực hành: Tính chất hóa học của nhôm và sắt

ĐỀ THI VÒNG 2

Câu 1:

a. M là một hợp chất được tạo nên từ 3 nguyên tố kali, oxi và một nguyên tố chưa xác định. Phân tử khối của M bằng 158 (g/mol). Biết rằng phần trăm khối lượng của hai nguyên tố kali và oxi ở trong M lần lượt là  %K = 24,68%, %O = 40,51%. Hãy xác định công thức hóa học của M. (phân tử M không có quá 8 nguyên tử)

b. M có khả năng tác dụng với HCl đặc thì tạo thành khí K.

A + HCl → B + C + D

B + K → C

B + KOH → E + F

C + KOH → G + F

G  \(\underrightarrow{t^o}\) H + D 

E + O₂  \(\underrightarrow{t^o}\)  H + D 

Xác định K, A, B, C, D, E, F, G, H (biết chúng là những hợp chất vô cơ), viết phương trình hóa học của các phản ứng trên?

 

a. Gọi công thức hóa học của M là K_xR_yO_z. (R là nguyên tố chưa xác định)

Biết rằng phân tử khối của M bằng 158 và % về khối lượng của 2 nguyên tố kali và oxi lần lượt là %K = 24,68%, %O = 40,51% suy ra:

\(x=\dfrac{158.24,68\%}{39}=1;z=\dfrac{158.40,51\%}{16}=4.\)

\(\Rightarrow y.M_R=158-39-16.4=55\)

y	MR	Nguyên tố
1	55	Mn
2	27,5
3	18,33

Vậy M là KMnO₄.

b. KMnO₄ tác dụng với HCl đặc tạo thành khí K ⇒ Khí K là Cl₂.

- Dựa vào pt (1) suy ra B, C, D sẽ là 2muối clorua và nước. Vì B và C đều phản ứng với KOH nên B, C đều là muối; E, G là các bazơ không tan; F là muối của kali.

- Dựa vào pt (2) từ muối B tác dụng với Cl₂ tạo thành muối C nên B và C là muối của cùng một kim loại đa hóa trị. Suy ra B và C là muối của sắt.

\(\Rightarrow\)B là FeCl₂; C là FeCl₃.

- Dựa vào các pt còn lại ta xác định được công thức các chất và có bảng tổng kết như sau:

Kí hiệu	K	A	B	C	D	E	F	G	H
Chất	Cl2	Fe3O4	FeCl2	FeCl3	H2O	Fe(OH)3	KCl	Fe(OH)3	Fe2O3

-Phương trình hóa học

(1) A + HCl → B + C + D      :   Fe₃O₄  +  HCl  → FeCl₂ +  FeCl₃  + H₂O

(2) B + Cl₂ → C                     :   FeCl₂ +  Cl₂ \(\underrightarrow{t^o}\) FeCl₃  

(3) B + KOH → E + F            :   FeCl₂ + 2KOH → Fe(OH)₂ + H₂O

(4) C + KOH → G + F            :    FeCl₃ + 3KOH → Fe(OH)₃ + H₂O

(5) G  \(\underrightarrow{t^o}\) H + D                      :    2Fe(OH)₃ \(\underrightarrow{t^o}\) Fe₂O₃ + H₂O

(6) E + O₂  \(\underrightarrow{t^o}\)  H + D             :     Fe(OH)₂ + O₂ \(\underrightarrow{t^o}\) Fe₂O₃ + H₂O

 

 Câu 2: Trong phòng thí nghiệm, bộ dụng cụ điều chế khí oxi được lắp đặt như hình vẽ dưới đây:

a. Cho biết vai trò của MnO₂ ở trong phản ứng này? Sau phản ứng khối lượng MnO₂ thay đổi như thế nào?

b. Giải thích tại sao khí oxi lại được thu bằng phương pháp đẩy nước? Hãy đề xuất một phương pháp khác để thu khí oxi. Giải thích tại sao có thể sử dụng phương pháp đó; dựa vào dấu hiệu nào để biết là khí đã được thu vào đầy bình?

c. Tại sao phải lắp ống nghiệm hơi xiên, đáy ống nghiệm hơi cao hơn so với miệng ống?

d. Khi muốn dừng phản ứng thì phải rút ống dẫn khí ra rồi mới được tắt đèn cồn, tại sao lại như vậy?

 

a. Trong phản ứng này MnO₂ đóng vai trò là chất xúc tác. Sau phản ứng khối lượng MnO₂ không thay đổi.

b. Khí oxi có thể thu được bằng phương pháp đẩy nước bởi vì khí oxi ít tan trong nước. Ngoài ra có thể thu khí oxi bằng phương pháp đẩy không khí bằng cách để ngửa bình thu. Để kiểm tra xem khí đã được thu đầy bình hay chưa thì ta đưa que đóm còn tàn đóm đỏ qua ngang miệng bình, nếu qua đóm cháy thì bình đã thu đầy khí oxi.

c.Hóa chất trong phòng thí nghiệm thường chứa hơi ẩm. Nếu lắp đáy ống thấp hơn miệng ống thì khi đun nóng ống nghiệm hơi nước sẽ bay lên miệng ống sau đó ngưng tụ lại ở thành ống nghiệm. Giọt nước có thể bị chảy xuống phần đáy ống thì gây vỡ ống nghiệm. (vì phần đáy ống đang được đun nóng, nếu gặp lạnh đột ngột có thể bị vỡ)

 

d. Nếu tắt đèn trước, nhiệt độ giảm đột ngột dẫn đến khí trong ống nghiệm điều chế sẽ co lại, dẫn đến sự chênh lệch áp suất, nước sẽ bị hút vào ống dẫn và tràn vào ống nghiệm điều chế.

Vì vậy khi muốn dừng phản ứng phải nhớ rút ống dẫn trước sau đó mới tắt đèn cồn.

Câu 3: Chỉ từ 3 hóa chất là KClO₃, FeS, H₂O có thể điều chế được tối đa bao nhiêu chất khí ? Hãy viết các phương trình hóa học để minh họa. (Coi như có đầy đủ các dụng cụ và thiết bị hỗ trợ) 

- Điều chế khí O₂.

       2KClO₃  \(\underrightarrow{t^o}\) 2KCl + 3O₂↑

- Điều chế khí O₃

       3O₂  \(\underrightarrow{uv}\)  2O₃.

- Điều chế Cl₂ và H₂.

       Hòa tan KCl vào nước để thu được dung dịch KCl.

       2KCl + 2H₂O  \(\underrightarrow{đpmn}\)  2KOH + H₂↑ + Cl₂↑

- Điều chế khí HCl.

        H₂ + Cl₂ \(\underrightarrow{t^o}\) 2HCl (điều kiện phản ứng có thể là nhiệt độ hoặc ánh sáng).

- Điều chế khí H₂S.

        Hòa tan khí HCl vào nước thu được dung dịch axit HCl.

        FeS + 2HCl → FeCl₂ + H₂S↑

- Điều chế khí SO₂.

         4FeS + 7O₂  \(\underrightarrow{t^o}\) 2Fe₂O₃ + 4SO₂

Câu 4: Cho 32,0g CuO tan hoàn toàn trong  lượng vừa đủ dung dịch H₂SO₄ 35% đun nóng, sau đó tiến hành làm lạnh dung dịch đến 10^oC  thấy tách ra 86,74g tinh thể muối sunfat. Tìm công thức của tinh thể muối sunfat đó. Cho biết ở 10^oC, độ tan của CuSO₄ là 17,4 gam. Coi như thể tích nước bay hơi là không đáng kể.

 

Gọi công thức tinh thể là CuSO₄.nH₂O.

Gọi số mol CuSO₄.nH₂O tách ra khỏi dung dịch khi bị làm lạnh xuống 10^oC là x mol.

Nhiệt độ	Khối lượng chất tan (CuSO­4)	Khối lượng dung dịch (chất tan+H2O)
10oC	17,4	117,4
10oC	160.(0,4-x)	\(=m_{CuO}+m_{ddH2SO4\left(35\%\right)}-m_{CuSO4.nH2O}\\ =32+\dfrac{0,4.98}{35\%}-86,74\\ =57,26\)

 \(\Rightarrow\text{17,4. 57,26 = 117,4.160.(0,4-x)}\\ \Rightarrow x\approx0,347\)

\(\Rightarrow M_{CuSO4.nH2O}=\dfrac{86,74}{0,347}\approx250\\ \Rightarrow n=5\)

 Vậy công thức của tinh thể là CuSO₄.5H₂O

Câu 5: Cho 2,8 g bột sắt tác dụng hoàn toàn với 400ml dung dịch AgNO₃ a M. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được dung dịch muối chứa 5,4 gam muối Fe(NO₃)­₂. Tính giá trị của a.

 

\(n_{Fe}=0,05mol;n_{FeCl_2}=0,03mol.\)

TH₁: Fe còn dư.

Fe + 2Ag(NO₃)₂ → Fe(NO₃)₂ + 2Ag↓

..............0,06.................0,03

\(\Rightarrow a=\dfrac{0,06}{0,4}=0,15M\)

TH₂: Fe phản ứng hết.

Fe + 2Ag(NO₃)₂ → Fe(NO₃)₂ + 2Ag↓ (1)

0,05.......0,1.................0,05

Fe(NO₃)₂₊  Ag(NO₃)₂ → Fe(NO₃)₃ + Ag↓ (2)

0,02.................0,02

Sau phản ứng số mol của Fe(NO₃)₂ là 0,03mol ⇒ \(n_{Fe\left(NO_3\right)_2\left(pứ2\right)}=0,02mol\)

\(\Rightarrow\Sigma n_{AgNO_3}=0,12mol\)

\(\Rightarrow a=\dfrac{0,12}{0,04}=0,3M\)

Câu 6: Hòa tan hoàn toàn 11,64g hỗn hợp gồm 2 kim loại Al và Fe trong 200 ml dung dich H₂SO₄ loãng nồng độ aM. Sau phản ứng thu được 7,392 lít khí (đktc) và dung dịch Y chỉ chứa các muối sunfat.

a.Tính giá trị a.

b.Tính % về khối lượng của mỗi kim loại trong hỗn hợp ban đầu.

c. Cho dung dịch Y tác dụng với một lượng NaOH vừa đủ thu được kết tủa Z. Lọc lấy kết tủa Z nung đến khối lượng không đổi thu được chất rắn T. Tính khối lượng của T.

 

a. Gọi số mol Al, Fe lần lượt là x và y.

2Al + 3H₂SO_{4 loãng} → Al₂(SO₄)₃ + 3H₂↑

x...........1,5x......................0,5x...........1,5x

Fe + H₂SO_{4 loãng} → FeSO₄ + H₂↑

y..........y........................y..........y

Khí thu được sau phản ứng là H₂, \(n_{H2}=0,33mol.\)

\(n_{H2SO4}=n_{H2}=0,33\Rightarrow a=\dfrac{0,33}{0,2}=1,65M\)

b. Ta có hệ \(\left\{{}\begin{matrix}27x+56y=11,64\\1,5x+y=0,33\end{matrix}\right.\Rightarrow\left\{{}\begin{matrix}x=0,12\\y=0,15\end{matrix}\right.\)

\(\Rightarrow\left\{{}\begin{matrix}\%m_{Al}=27,84\%\\\%m_{Fe}=72,16\%\end{matrix}\right.\)

c. Ta có sơ đồ chuyển hóa của các chất như sau:

Al₂(SO₄)₃ → 2Al(OH)₃ → Al₂O₃.

0,06...................0,12..............0,06

FeSO₄ → Fe(OH)₂ → Fe₂O₃.

0,15.............0,15...........0,075

Chất rắn sau khi nung đến khối lượng không đổi gồm có Al₂O₃ và Fe₂O₃.

\(m_{cran}=0,06.102+0,075.160=18,12g\)

Bài tập

• Báo cáo thực hành: Tính chất hóa học của nhôm và sắt