bài tập đại cương về kim loại

Một số dạng toán thường gặp và lưu ý khi giải toán : - Kim loại tác dụng được với nước ở điều kiện thường khi tác dụng với dung dịch axit sẽ có phản ứng trực tiếp với axit, nếu dư kim l

ĐẶT VẤN ĐỀ

Mỗi giáo viên đứng trên bục giảng luôn băn khoăn, trăn trở làm thế nào để học sinh có thể lĩnh hội kiến thức hiệu quả nhất Tôi cũng vậy, tôi luôn cố gắng tự hoàn thiện mình bằng cách tự bồi dưỡng chuyên môn, tìm kiếm, suy nghĩ, thử nghiệm các phương pháp giảng dạy mới, hiệu quả Viết các chuyên đề chuyên môn là một trong những hoạt động giúp tôi nâng cao chất lượng giảng dạy của mình và chất lượng học tập của học sinh

Chương “Đại cương về kim loại” là một chương có nhiều kiến thức khó, có liên quan chặt chẽ với các phần kiến thức đã được học trước đó ở cả lớp 10 và lớp 11 Đặc biệt về vị trí của phần kiến thức này trong chương trình, chương bắt đầu cho phần Hóa học Vô cơ lớp 12 ngay sau khi kết thúc phần Hóa học Hữu cơ kéo dài gần một năm Vì thế, khi giảng dạy chương này giáo viên không những phải truyền đạt cho học sinh kiến thức mới mà còn cần giúp học sinh ôn tập lại các kiến thức cũ, các phương pháp giải bài tập thông dụng trong hóa

Vô cơ Bài tập của chương chiếm tỉ lệ khá cao trong các đề thi Đại học, Cao đẳng những năm

gần đây Đây cũng là một chương mà tôi vô cùng yêu thích Vì vậy, tôi chọn chuyên đề “ Bài

toán Đại cương về kim loại ôn thi Đại học, Cao đẳng”

Chuyên đề gồm hai nội dung chính: Lí thuyết đại cương về kim loại và Bài tập toán Phần lí thuyết chỉ nêu lại những nội dung được áp dụng trong bài tập toán và những lưu ý khi giải toán đối với từng tính chất cụ thể Phần bài tập được chia làm bốn dạng cơ bản: Bài toán hỗn hợp, bài toán về dãy điện hóa, bài toán xác định kim loại và bài toán điện phân Mỗi dạng được chia làm ba phần: phần hướng dẫn làm bài nêu lên các điểm đặc trưng của bài toán và phương pháp giải; phần bài tập minh họa gồm các bài tập đặc trưng với lời giải chi tiết và lưu

ý khi áp dụng; phần bài tập tự giải dành cho học sinh tự làm dưới sự quan sát, hướng dẫn của giáo viên

Chuyên đề được thực hiện lồng ghép trong giờ dạy chính khóa trên lớp và trong 16 tiết dạy ôn thi đại học cho khối 12 của trường THPT Ngô Gia Tự

Chuyên đề “Bài toán Đại cương về kim loại ôn thi Đại học, Cao đẳng” đã được tôi

nung nấu từ khá lâu và đã được áp dụng thành công trong năm học 2010 – 2011 Tôi hi vọng đây là một tài liệu tham khảo có giá trị dành cho các đồng nghiệp và các em học sinh

Khi viết chuyên đề này, tôi đã cố gắng hết sức nhưng không thể tránh được có sự thiếu sót Kính mong nhận được sự góp ý tận tình của các bạn đồng nghiệp giúp cho chuyên đề hoàn thiện hơn Tôi xin chân thành cảm ơn!

CHUYÊN ĐỀ BÀI TOÁN ĐẠI CƯƠNG VỀ KIM LOẠI ÔN THI ĐẠI HỌC,CAO ĐẲNG

A LÍ THUYẾT ĐẠI CƯƠNG VỀ KIM LOẠI

I TÍNH CHẤT HÓA HỌC CỦA KIM LOẠI

Tính chất hóa học cơ bản của kim loại là tính chất khử

n+

M→M + ne (n = 1, 2, 3 là hóa trị của kim loại)

1 Tác dụng với phi kim

Tùy thuộc vào độ mạnh của kim loại và của phi kim mà phản ứng xảy ra ở điều kiện khác nhau Đa phần các phản ứng xảy ra khi đốt nóng

- Tác dụng với O2: Tất cả các kim loại đều phản ứng (trừ Ag, Au, Pt)

- Tác dụng với Cl2: Tất cả các kim loại đều phản ứng và bị oxi hóa lên số oxi hóa cao

- Tác dụng với S: Tạo muối sunfua kim loại

⇒ Trong phản ứng, nguyên tử kim loại đã khử nguyên tử phi kim thành ion âm, đồng thời bị

oxi hóa thành ion dương.

2 Tác dụng với dung dịch axit

a Với dung dịch HCl, H 2 SO 4 loãng

2H2↑ (Với n = 1, 2, 3 là hóa trị của kim loại)

⇒ Bản chất chất oxi hóa trong dung dịch axit là ion H +, do đó:

+ Chỉ kim loại đứng trước H2 trong dãy điện hóa mới tham gia phản ứng

+ Kim loại có nhiều trạng thái oxi hóa (như Fe, Cr,…) chỉ bị oxi hóa lên số oxi hóa thấp

Một số dạng toán thường gặp và lưu ý khi giải toán :

- Kim loại tác dụng được với nước ở điều kiện thường khi tác dụng với dung dịch axit

sẽ có phản ứng trực tiếp với axit, nếu dư kim loại mới tác dụng với nước

- Dù kim loại tác dụng với nước, với dung dịch kiềm hay dung dịch axit luôn có tỉ lệ

có n =2n e H2

b Với dung dịch HNO 3 , H 2 SO 4 đặc

- Với dung dịch HNO3:

, trong đó, thường HNO3 đặc tạo

NO2, HNO3 loãng tạo NO với kim loại có tính khử trung bình và yếu; tạo NO, N2O, N2,

NH4NO3 với kim loại có tính khử mạnh Nhiều bài tập tạo hỗn hợp sản phẩm khử phải xác định sản phẩm khử (nếu cần) và tính số mol hoặc tỉ lệ mol các sản phẩm khử trước

⇒ Bản chất chất oxi hóa là cả phân tử H2SO4 (S+6 trong phân tử H2SO4) ⇒ Sản phẩm khử là

SO2 (chủ yếu), S hoặc H2S (chỉ được tạo ra trong trường hợp kim loại mạnh như Mg, Zn tác dụng với dung dịch H2SO4 đặc nguội)

⇒ Đặc điểm kim loại tham gia phản ứng:

+ Kim loại đứng sau H2 (trừ Au, Pt) cũng có phản ứng

+ Kim loại có nhiều số oxi hóa (Fe) bị oxi hóa lên số oxi hóa cao nhất (Fe3+)

+ Al, Fe, Cr bị thụ động hóa trong HNO3 và H2SO4 đặc nguội

Lưu ý khi giải toán

- Bài toán có phản ứng này thường áp dụng các phương pháp bảo toàn electron, bảo toàn số nguyên tố, bảo toàn khối lượng, phương trình ion và phương trình ion - electron

- Axit tham gia phản ứng có 2 vai trò: bị khử và tạo muối Trong đó số mol axit bị khử tính theo sản phẩm khử, số mol axit tạo muối tính theo số mol electron trao đổi

e e

- Những bài toán không nói rõ chỉ tạo sản phẩm khử khí cần hết sức lưu ý có thể tạo ra

NH4NO3, đặc biệt khi đã tường minh số mol kim loại và sản phẩm khử khí (hay khối lượng muối thu được)

3 Kim loại tác dụng với nước

- Chỉ kim loại đứng trước Mg tác dụng được với nước ở nhiệt độ thường tạo dung dịch kiềm

và giải phóng khí H2

VD: Na + H2O → NaOH + 1

2H2↑

Ca + H2O → Ca(OH)2 + H2↑ Tổng quát M + nH2O → M(OH)n + nH2

2 ↑ (n là hóa trị của kim loại, n = 1, 2) Bản chất: là quá trình kim loại khử H+ trong nước: 2H2O + 2e → 2OH- + H2↑ Lưu ý tỉ lệ: -

2

n =n =2n

Thường áp dụng: Tính khối lượng bazơ thu được: mhhbazo=mhhkl+mOH

-Trung hòa dung dịch thu được bằng dung dịch axit:

Tính thể tích (nồng độ) của dung dịch axit: n =nH+ OH-=2n H2Tính khối lượng muối thu được sau trung hòa: mmuối = mkl + mgốc axit Xác định kim loại: M nH2

không còn tác dụng bảo vệ kim loại nữa nên phản ứng kim loại khử nước được tiếp diễn Tổ hợp 2 phản ứng lại sẽ được phương trình phản ứng tổng quát:

Một số lưu ý khi giải toán

- Một hỗn hợp hai kim loại tan hết trong nước có thể xảy ra 2 khả năng: hoặc cả 2 kim loại đều tác dụng với nước ở điều kiện thường, hoặc chỉ có một kim loại tác dụng với nước tạo dung dịch kiềm, kim loại còn lại tác dụng với dung dịch kiềm mới sinh ra

- Kim loại đứng trước Mg khi tác dụng với dung dịch axit sẽ phản ứng với axit trước, nếu dư kim loại mới có phản ứng với nước

4 Kim loại tác dụng với dung dịch muối

- Kim loại tác dụng được với nước khi tác dụng với dung dịch muối trước tiên sẽ xảy ra phản ứng khử nước tạo dung dịch kiềm rồi kiềm sinh ra mới tác dụng với muối (nếu có)

VD: Na + dung dịch AlCl3

Na + H2O → NaOH + 1

2H2↑ 3NaOH + AlCl3 → Al(OH)3 + 3NaCl Nếu dư NaOH có phản ứng

Al(OH)3 + NaOH → NaAlO2 + 2H2O

- Kim loại không tác dụng với nước ở nhiệt độ thường khi tác dụng với dung dịch muối tuân

theo quy luật: Kim loại đứng trước đẩy được kim loại đứng sau ra khỏi dung dịch muối

Quy luật này phù hợp với nguyên tắc của phản ứng oxi hóa khử: Chất oxi hóa mạnh

tác dụng với chất khử mạnh tạo chất oxi hóa yếu và chất khử yếu

⇒ Khi có nhiều kim loại trong hỗn hợp phản ứng, kim loại đứng trước phản ứng trước khi hết mới tới kim loại đứng sau, lần lượt như vậy đến khi phản ứng kết thúc Còn khi có dung dịch nhiều muối tham gia phản ứng, muối của kim loại đứng sau sẽ phản ứng trước cũng lần lượt theo thứ tự như trên ⇒ Sau phản ứng, những kim loại còn lại là những kim loại có tính khử yếu nhất và những muối còn lại là những muối của ion kim loại có tính oxi hóa yếu nhất

VD: Hỗn hợp Mg, Al tác dụng với dung dịch hỗn hợp CuSO4 và FeSO4

Nếu (2) dư FeSO4 xảy ra phản ứng

2Al + 3FeSO4 → Al2(SO4)3 + 3Fe (3) Nếu (1) dư CuSO4: 2Al + 3CuSO4 → Al2(SO4)3 + 3Cu

- Nếu CuSO4 dư hay vừa đủ, phản ứng dừng lại

- nếu Al dư, có phản ứng (3)

Nếu (1) vừa đủ, xảy ra ngay phản ứng (3)

⇒ Trong trường hợp này, nếu số mol kim loại và muối không tường minh sẽ rất phức tạp, ta chỉ xác định được phản ứng đầu, không xác định được các phản ứng trung gian, do đó thường phải sử dụng phương pháp bảo toàn electron, bảo toàn số nguyên tố

⇒ Mối quan hệ giữa kim loại còn lại sau phản ứng với muối còn lại trong dung dịch trong ví

dụ trên (chỉ xét khi phản ứng xảy ra hoàn toàn)

Kim loại còn sau

phản ứng

Cu, Fe, Al và có thể có Mg

- Kim loại sinh ra sau phản ứng sẽ bám vào thanh kim loại ban đầu làm khối lượng thanh biến

đổi Khối lượng thanh kim loại sau phản ứng tăng so với ban đầu nếu khối lượng kim loại phản ứng nhỏ hơn khối lượng kim loại sinh ra và ngược lại, giảm so với ban đầu nếu khối lượng kim loại phản ứng lớn hơn khối lượng kim loại sinh ra

⇒ Phương pháp rất hay được dùng cho loại phản ứng này là phương pháp tăng giảm khối

lượng Phương pháp khá dễ áp dụng nếu tỉ lệ mol các chất là 1:1, nhưng học sinh hay lúng

túng nếu có tỉ lệ mol khác

VD: Với phản ứng Fe + CuSO4→ FeSO + Cu4 ↓

ta có tỉ lệ

1 mol Fe (56g) + 1 mol CuSO4 (160g) → 1 mol FeSO4 (152g) + 1 mol Cu (64g)

⇒ khối lượng kim loại tăng 64-56 = 8g

tg Fepu CuSO pu FeSO Cu

Nhưng với phản ứng: 2Al + 3CuSO4 → Al2(SO4)3 + 3Cu

hay 2Al + 3Cu2+ → 2Al3+ + 3Cu

Giả sử, đề cho khối lượng thanh nhôm sau phản ứng tăng a (g) so với ban đầu ta có thể tính Alpu

trong đó mbt là khối lượng thanh kim loại biến thiên sau phản ứng

Lưu ý: khối lượng chất rắn tăng (giảm) = khối lượng dung dịch giảm (tăng)

Ngoài phương pháp tăng giảm khối lượng có thể áp dụng phương pháp bảo toàn khối lượng

II DÃY ĐIỆN HÓA CỦA KIM LOẠI

1 Khái niệm về cặp oxi hóa khử của kim loại

- Khái niệm: Cặp oxi hóa khử của kim loại là cặp chất oxi hóa và chất khử của cùng một nguyên tố kim loại

- Kí hiệu: dạng oxi hóa/dạng khử (thường là Mn+/M)

- Kim loại có hóa trị không đổi chỉ tạo một cặp oxi hóa khử, kim loại có hóa trị thay đổi có thể tạo nhiều cặp oxi hóa khử

VD: Fe2+/Fe; Fe3+/Fe2+; Mg2+/Mg;

2 So sánh các cặp oxi hóa khử

- So sánh các cặp oxi hóa khử của kim loại là so sánh tính oxi hóa của các dạng oxi hóa và so sánh tính khử của các dạng khử

- VD: Xét phản ứng 2Al + 3Cu2+ → 2Al3+ + 3Cu

Nhận thấy Al có tính khử mạnh hơn Cu và Al3+ có tính oxi hóa yếu hơn Cu2+

Xét phản ứng: Zn + Fe2+ → Zn2+ + Fe

Nhận thấy, Zn có tính khử mạnh hơn Fe và Zn2+ có tính oxi hóa yếu hơn Fe2+

⇒ Trong một cặp oxi hóa - khử, dạng khử có tính khử càng mạnh thì dạng oxi hóa có tính oxi

hóa càng yếu và ngược lại

3 Dãy điện hóa của kim loại

- Khái niệm: Là dãy các cặp oxi hóa - khử của kim loại được xếp theo chiều tăng dần tính oxi hóa của ion kim loại, đồng thời là chiều giảm dần tính khử của kim loại

4 Ý nghĩa dãy điện hóa của kim loại

a So sánh các cặp oxi hóa khử

- Kim loại đứng trước có tính khử mạnh hơn kim loại đứng sau trong dãy điện hóa

- Ion kim loại đứng trước có tính oxi hóa yếu hơn ion kim loại đứng sau trong dãy điện hóa

b Xác định chiều của phản ứng giữa các cặp oxi hóa khử

- Một phản ứng oxi hóa khử được coi là phản ứng giữa 2 cặp oxi hóa – khử

- Quy luật: Phản ứng xảy ra theo chiều chất oxi hóa mạnh tác dụng với chất khử mạnh tạo chất oxi hóa yếu và chất khử yếu (hay quy tắc α)

- VD:

→ Phản ứng xảy ra theo chiều Fe + Cu2+ → Fe2+ + Cu

→ Phản ứng xảy ra theo chiều Fe2+ + 2Ag+ → Fe3+ + 2Ag

Chiều tăng dần tính oxi hóa của ion kim loại

Chiều giảm dần tính khử của kim loại

- Có thể tổng kết một số phản ứng hóa học của kim loại và hợp chất theo dãy điện hóa như sau

III ĐIỆN PHÂN

- Khái niệm: phản ứng điện phân là phản ứng oxi hóa khử xảy ra tại bề mặt các điện cực trong dung dịch chất điện li hay chất điện li nóng chảy dưới tác dụng của dòng điện một chiều

- Việc nắm vững lí thuyết để viết đúng các phương trình điện phân và các phản ứng điện cực

là vô cùng quan trọng Đặc biệt là trình tự các phản ứng điện cực:

+ Ở Catot (K – Cực âm xảy ra sự khử): có mặt các ion dương và nước

* Cation kim loại đứng trước Zn2+ không bị điện phân (xảy ra sự điện phân nước)

* Cation kim loại từ Zn2+ về sau điện phân trước nước theo phương trình:

Mn+ + n e → M Kim loại M sinh ra bám vào K làm khối lượng K tăng lên

* Nếu có mặt nhiều cation kim loại, cation kim loại đứng sau (có tính oxi hóa mạnh hơn) sẽ bị điện phân trước

* H2O bị điện phân ở K theo phương trình: 2H2O + 2 e → H2↑ + 2 OH-

* Khi bắt đầu có sự thoát khí ở K là lúc các cation kim loại (có thể bị điện phân) đã điện phân hết và bắt đầu có sự điện phân nước Quá trình điện phân nước làm tăng pH của dung dịch điện phân

+ Ở Anot (A – Cực dương xảy ra sự oxi hóa): có mặt anion gốc axit và nước

* Anion gốc axit không chứa oxi điện phân trước nước theo trình tự: 2- - - -

2

S >I >Br >Cl >H O

VD: 2Cl- → Cl2↑ + 2 e

2H2O → O2↑ + 4 e + 4H+

* Quá trình điện phân nước ở anot làm giảm pH của dung dịch điện phân

* Anion gốc axit chứa oxi không bị điện phân

+ Ghép các nửa phản ứng ở 2 điện cực lại với nhau ta được phương trình điện phân hoàn chỉnh Phải ghép 2 nửa phản ứng theo đúng trình tự điện phân theo nguyên tắc số e nhường ở

K phải bằng số e nhận ở A vì phản ứng điện phân thực chất là một phản ứng oxi hóa – khử xảy ra riêng rẽ (đồng thời) ở bề mặt hai điện cực

IV ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI

1 Nguyên tắc điều chế kim loại

- Khử ion kim loại trong hợp chất thành nguyên tử nhờ chất khử hoặc dòng điện

- Phương trình tổng quát: Mn+ + ne → M

2 Phương pháp điều chế kim loại

a Phương pháp thủy luyện

Trước tiên cần hòa tan quặng bằng dung môi thích hợp, sau đó khử ion kim loại trong dung dịch bằng kim loại hoạt động hơn (phải là kim loại không tác dụng với nước ở nhiệt độ thường)

Áp dụng trong bài tập toán như với phản ứng kim loại + dung dịch muối

b Phương pháp nhiệt luyện

Dùng các chất khử mạnh như C, CO, H2, Al, kim loại kiềm hoặc kim loại kiềm thổ khử những ion kim loại trong các hợp chất oxit ở nhiệt độ cao

Chất khử CO, H2 có thể khử oxit các kim loại từ Fe về sau

C có thể khử được ZnO

Al có thể khử được nhiều oxit kim loại thành kim loại tự do (được gọi là phản ứng nhiệt nhôm) Thực tế dùng Al để khử những oxit kim loại có nhiệt độ nóng chảy cao như

Cr2O3

Lưu ý khi giải toán

Trong phản ứng CO, H2 + oxit kim loại có một số tỉ lệ cần chú ý

mc.rắn giảm = mkhí tăng = mO/oxit mất đi

nCO pư = nCO2= nO/oxit mất đi (Áp dụng tương tự với H2)

Bài toán có phản ứng này thường hay áp dụng tăng giảm khối lượng, bảo toàn khối lượng, bảo toàn số nguyên tố hoặc bảo toàn electron

c Phương pháp điện phân

- Phương pháp điện phân nóng chảy: Điều chế kim loại có tính khử mạnh (đứng trước Zn)

+ Điều chế kim loại kiềm: Điện phân muối clorua hay hidroxit nóng chảy

+ Điều chế kim loại kiềm thổ: Điện phân muối clorua nóng chảy

+ Điều chế Al: Điện phân oxit nóng chảy

- Phương pháp điện phân dung dịch: Điều chế các kim loại có tính khử trung bình và yếu

B BÀI TẬP TOÁN THEO CHỦ ĐỀ

+ Trong chủ đề này chỉ giới hạn bài tập với phản ứng của kim loại và hợp chất với nước, dung dịch axit, dung dịch kiềm và phản ứng chuyển hóa các hợp chất của kim loại

- Một số lưu ý:

+ Nắm vững lí thuyết để viết đúng, đủ các phương trình hóa học hoặc quá trình thí nghiệm Đặc biệt phải chú ý đến các phản ứng đặc trưng của mỗi kim loại và hợp chất của chúng VD:

* Kim loại kiềm, kim loại kiềm thổ và hợp chất của chúng: tan và tác dụng với nước

* Nhôm và hợp chất của nhôm tác dụng với dung dịch kiềm

* Sắt, crom và hợp chất của chúng: có sự thay đổi số oxi hóa tùy các chất phản ứng

* Các kim loại khác: Khả năng phản ứng khác nhau nên tùy từng trường hợp mà có phản ứng hay không

+ Đọc kĩ đề bài, chú ý trong từng phản ứng chất nào hết, chất nào dư và tính theo chất phản ứng hết

- Phương pháp giải: dạng toán này thường được làm theo hai cách: cách thông thường và áp dụng các phương pháp giải nhanh

+ Phương pháp 1: Áp dụng cho các bài tập đơn giản, các quá trình hóa học đã tường minh

Áp dụng phương pháp này ta thường viết phương trình hóa học, đặt ẩn số và giải hệ phương trình nếu cần thiết Tất nhiên cũng có thể sử dụng các phương pháp giải nhanh

+ Phương pháp 2: Đối với các bài tập phức tạp mà quá trình hóa học, lượng chất phản ứng chưa tường minh hay có nhiều bước chuyển hóa hóa học Dạng này có thể áp dụng các phương pháp giải nhanh như: các phương pháp bảo toàn (khối lượng, electron, điện tích, số nguyên tố), phương trình ion, phương pháp tự chọn lượng chất, phương pháp trung bình và sơ

đồ đường chéo

II Bài tập minh họa:

Câu 1: Hòa tan hỗn hợp Ba, Na (với tỉ lệ mol 1:1) vào nước được dung dịch A và 0,672 lít

khí H2 (đktc)

a Thể tích dung dịch HCl 0,1M cần để trung hòa dung dịch A là

b Khối lượng muối thu được sau phản ứng trung hòa là

A 5,39 gam B 5,37 gam C 5,35 gam D 5,33 gam

c Cho 560 ml CO2 (đktc) hấp thụ hết vào dung dịch A Khối lượng kết tủa thu được là

Mặt khác, số mol Cl- tạo muối: n = n = 0,06(mol) Cl - H +

→ khối lượng muối: m =m +m +m =0,02.23+0.02.137+0.06.35,5=5,33g m Na Ba Cl

2- 2+

CO + Ba →BaCO ↓ 0,025 0,02 → 0,02 (mol)

Vậy khối lượng kết tủa thu được là

Câu 3: Cho 8,5 gam hỗn hợp Na và K tác dụng hết với nước thu được 3,36 lít khí H2 (đktc)

và dung dịch X Cho X tác dụng vừa đủ với dung dịch Fe2(SO4)3 thu được m gam kết tủa Giá trị của m là

HD:

Trong bài tập này, học sinh rất hay tìm đáp số bằng cách giải hệ phương trình tìm số mol của từng kim loại Nhưng nếu ta kí hiệu chung cho 2 kim loại là M và gộp chung các phương trình phản ứng thì sẽ không cần sử dụng hết dữ kiện của bài toán

M + H2O → MOH + 1

2H2↑ 0,3 ← 0,15 (mol)

6MOH + Fe2(SO4)3 → 3M2SO4 + 2Fe(OH)3↓

0,3 → 0,1 (mol)

→ m ↓ = 10,7 gam → Đáp án C

Câu 4: Hòa tan hoàn toàn một hỗn hợp gồm Na và K vào nước thu được 4,48 lít khí (đktc) và

dung dịch X Cho 5,2 gam hỗn hợp Mg, Fe tác dụng vừa đủ với dung dịch HCl thu được dung dịch Y và 3,36 lít (đktc) khí Cho X tác dụng hết với Y thu được m gam kết tủa Giá trị của m

Trong trường hợp hỗn hợp gồm Al và kim loại kiềm tác dụng với nước mà Al dư có thể viết phương trình phản ứng Na + Al + H 2 O → NaAlO 2 + 2H 2 ↑

để thấy tỉ lệ n Alpư = n Na = 2

2

H

n

Câu 6: Hòa tan 7,8 gam hỗn hợp Al và Mg bằng dung dịch HCl dư Sau phản ứng khối lượng

dung dịch axit tăng 7 gam Khối lượng Al và Mg trong hỗn hợp đầu là

Gọi x, y lần lượt là số mol Al, Mg

Theo định luật bảo toàn electron ta có:

Câu 7: Cho 3,78 gam hỗn hợp X gồm Mg và Al vào 250 ml dung dịch Y gồm HCl 1M và

H2SO4 0,5M thu được dung dịch Z và 4,368 lít H2 (đktc) Phần trăm khối lượng Mg và Al trong X tương ứng là

2 = 0,25 nên phản ứng trên dư axit

Gọi x, y lần lượt là số mol Mg, Al, ta có hệ phương trình:

Câu 9: Cho 5,35 gam hỗn hợp X gồm Mg, Fe, Al vào 250 ml dung dịch Y gồm H2SO4 0,5M

và HCl 1M, thu được 3,92 lít khí (đktc) và dung dịch Y Cô cạn dung dịch Y trong điều kiện không có không khí thu được m gam chất rắn khan Giá trị của m là

Do đó khi cô cạn dung dịch thu được hỗn hợp muối sunfat và muối clorua

Có 2 quan điểm để xét bài toán này

Quan điểm 1: Do HCl dễ bay hơi nên khi cô cạn dung dịch HCl bay hơi hết → số mol gốc

Quan điểm 2: Coi 2 axit là như nhau về khả năng còn lại trong dung dịch → chỉ tính được

giới hạn khối lượng muối

→ 5,35 + 0,25.35,5 + 0,35 0,25

2

−.96 = 19,025 gam ≤ mmuối ≤ 20,9 gam

Như vậy dù xét theo quan điểm nào cũng chỉ thu được một đáp án duy nhất → Đáp án A

Câu 10: Hòa tan hoàn toàn 10,4 gam hỗn hợp X gồm Fe và Mg bằng một lượng vừa đủ dung

dịch HCl 20%, thu được dung dịch D Nồng độ FeCl2 trong dung dịch D là 15,757%

a Nồng độ phần trăm của MgCl2 trong dung dịch D là

Phần 2 cho tác dụng với dung dịch NaOH dư thu được 3,92 lít khí Phần 3 cho tác dụng với nước dư thu được 2,24 lít khí Biết thể tích các khí đo ở đktc và thể tích dung dịch không đổi

a Khối lượng của Na, Al trong Y lần lượt là

2Al + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2 + 3H2Phần 3: 2Na + 2H2O → 2NaOH + H2

2Al + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2 + 3H2

Câu 12: Cho 20,1 gam hỗn hợp A chứa Al, Mg, Al2O3 tác dụng với dung dịch NaOH dư thu

được 6,72 lít H2(đktc) Mặt khác, nếu hoà tan hết 20,1 gam A vào V lít dung dịch HCl 1M thu

được 15,68 lít H2(đktc) và dung dịch B Cần phải dùng hết 300 ml dung dịch KOH 1M mới trung hòa hết lượng axit còn dư trong B Khối lượng (gam) của Al2O3 trong A và giá trị của V lần lượt là

A 5,1 và 1,7 B 10,2 và 2,0 C 10,2 và 1,7 D 5,1 và 2,0 HD:

H2SO4 12M, ®un nãng thu ®−îc dung dÞch C vµ 8,96 lÝt hçn hîp khÝ D (®ktc) gåm NO vµ SO2,

tØ khèi cña D so víi H2 lµ 23,5

a Khèi l−îng cña Al trong 18,2 gam A lµ

Trường hợp này chit ính được giới hạn khối lượng muối nếu coi chỉ có gốc NO3 hay gốc SO24tạo muối.

Khối lượng hỗn hợp muối sẽ lớn nhất khi chỉ có muối nitrat và nhỏ nhất khi chỉ có muối sunfat → 3 + 0,035.96 = 6,36 ≤ mhỗn hợp muối ≤ 3 + 0,07.62 = 7,34 → Đáp án A

Câu 17: Cho 11,28 gam hỗn hợp A gồm Cu, Ag tác dụng vừa đủ với 200ml dung dịch B gồm HNO3 1M và H2SO4 0,2M thu được khí NO duy nhất và dung dịch C chứa m gam chất tan Giá trị của m là

HD:

Xét nửa phản ứng 4H+ + NO3ư + 3e → NO + 2H2O

0,28 → 0,07 Vì phản ứng vừa đủ nên ngốc axit tạo muối = ngốc axit ban đầu - ngốc axit bị khử

→ mctan = mkl + mgốc axit = 11,28 + 0,04.96 + (0,2 – 0,07).62 = 23,18 gam → Đáp án C Câu 18: Hỗn hợp X gồm Mg và MgO được chia thành 2 phần bằng nhau Cho phần 1 tác dụng hết với dung dịch HCl thu được 3,136 lít khí (đktc); cô cạn dung dịch và làm khô thì thu

được 14,25g chất rắn khan A Cho phần 2 tác dụng hết với dung dịch HNO3 thì thu được 0,448 lít khí Y (đktc), cô cạn dung dịch và làm khô thì thu được 23 gam chất rắn khan B

a Phần trăm khối lượng của Mg trong hỗn hợp X là

→ n = 10 → X là N2 → Đáp án D

Câu 19: Hoà tan hoàn toàn 19,33 gam hỗn hợp X gồm Fe, Cu và Pb trong dung dịch HNO3 dư thu được 5,376 lít khí NO (đktc) và dung dịch Y Cô cạn Y rồi nung chất rắn đến khối lượng không đổi thu được m gam chất rắn Giá trị của m là

Câu 20: Hòa tan hoàn toàn 14,0 gam Fe trong 400ml dung dịch HNO3 2M thu đ−ợc dung dịch

X chứa m gam muối và khí NO (là sản phẩm khử duy nhất) Giá trị của m là

TN2: 0,06 0,16 0,08 → 0,04 (mol)

→ V2 = 2V1 → Đáp án C

Câu 22: Dẫn từ từ V lít hỗn hợp khí X (đktc) gồm CO và H2 qua ống sứ chứa 16,8 gam hỗn hợp CuO, Fe3O4 và Al2O3 nung nóng đến khi X phản ứng hết, thu đ−ợc hỗn hợp khí và hơi nặng hơn khối l−ợng của X là 0,32 gam

3 2

+HNO +CO

3 4

2 3

FeFeO

C©u 24: Hßa tan hoµn toµn 13,0 gam Zn trong dung dÞch HNO3 lo·ng, d− thu ®−îc dung dÞch

X vµ 0,448 lÝt khÝ N2 (®ktc) Khèi l−îng muèi trong dung dÞch X lµ

A 18,9 gam B 37,8 gam C 28,35 gam D 39,8 gam

Do c¸c ph¶n øng x¶y ra hoµn toµn → Cu ph¶n øng tr−íc

3Cu + 8H+ + 2NO3− → 3Cu2+ + 2NO + 4H2O

H+ và NO3 còn d− sau phản ứng → nNO = 0,015 mol

2NO + O2 → 2NO20,015 → 0,0075 → 0,015 (mol) 4NO2 + O2 + 2H2O → 4HNO30,015 → 0,00375 → 0,015 (mol) Nếu O2 d− có thể xét sự bảo toàn số nguyên tố N để có

3

HNO N NO

→ dung dịch thu đ−ợc có CM/H += 0,1M → pH = 1 → Đáp án A

III Bài tập tự giải

Câu 1: Ho tan 13,1 gam hỗn hợp X gồm Li, Na, K v o n ớc thu đ ợc V lít khí Hà à − − 2 (đktc)

và dung dịch Y Trung ho Y bằng dung dịch HCl thu đ ợc dung dịch chứa 30,85 gam à −muối Giá trị của V là

Câu 2: Cho hỗn hợp A gồm Al và Na tác dụng với H2O d thu đ ợc 8,96 lít khí H− − 2 (đktc)

v còn lại một l ợng chất rắn không tan Khối l ợng của Na trong A l − à

A 2,3 gam B 4,6 gam C 6,9 gam D 9,2 gam

Câu 3: Ho tan 13,8 gam hỗn hợp X gồm Li, Na, K v o n ớc thu đ ợc V lít khí Hà à − − 2 (đktc)

và dung dịch Y Sục CO2 − àd v o dung dịch Y thu đ ợc 50,4 gam muối Giá trị của V là −

Câu 4: Ho tan ho n to n 13,200 gam hỗn hợp Na v K v o n ớc thu đ ợc dung dịch X à à à à à − −

và 4,48 lít khí H2 (đktc) Cho 5,200 gam hỗn hợp gồm Mg và Fe tác dụng hết với dung dịch

C©u 8: Cho m gam hçn hîp A gåm K và Al t¸c dông víi n íc d , thu ® îc 4,48 lÝt khÝ H− − − 2

Câu 17: Cho 9,9 gam hỗn hợp gồm một kim loại M hóa trị 2 và một kim loại R hóa trị 3 tác dụng với dung dịch HNO3 vừa đủ thu đ ợc dung dịch A v 11,2 lít hỗn hợp khí B gồm NO− à 2

và NO có tỷ khối so với H2 àl 19,8 Khối l ợng muối trong dung dịch A l − à

Câu 25: Đốt cháy 5,6 gam bột Fe nung đỏ trong bình O2,thu đ−ợc 7,36 gam hỗn hợp X gồm

Fe2O3, Fe3O4, FeO và Fe Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp X bằng dung dịch HNO3, thu đ−ợc V lít hỗn hợp khí Y (đktc) gồm NO2 và NO có tỉ khối so với H2 là 19 Giá trị của V là

Câu 26: Nung m gam bột sắt trong oxi, thu đ−ợc 3 gam hỗn hợp chất rắn X Hoà tan hết hỗn hợp X trong dung dịch HNO3 d−, thu đ−ợc 0,56 lít (đktc) khí NO là sản phẩm khử duy nhất Giá trị của m là

Câu 27: Cho m gam hỗn hợp gồm Mg, Al vào dung dịch HNO3 vừa đủ, thu đ−ợc dung dịch X

và hỗn hợp khí Y gồm 0,2 mol NO; 0,15 mol N2O và 0,05 mol N2 (phản ứng không tạo

NH4NO3) Nếu cho dung dịch NH3 d− vào X thì thu đ−ợc đ−ợc 62,2 gam kết tủa Giá trị của m

Câu 32: Cho hỗn hợp A gồm 0,1 mol Fe và 0,2 mol Fe2O3 vào trong một bình kín dung tích không đổi 11,2 lít chứa CO (đktc) Nung nóng bình 1 thời gian, sau đó làm lạnh tới 0 oC Hỗn hợp khí trong bình lúc này có tỉ khối so với H2 là 15,6

a So với tr ớc thí nghiệm thì sau thí nghiệm áp suất trong bình −

C không đổi D mới đầu giảm, sau đó tăng

b Số gam chất rắn còn lại trong bình sau khi nung là

Câu 35: Cho H2 −d qua 8,14 gam hỗn hợp A gồm CuO, Al2O3 và FexOy nung nóng Sau khi

−phản ứng xong, thu đ ợc 1,44 gam H2O và a gam chất rắn Giá trị của a là

th nh kim loại cần 24,64 lít khí CO (đktc) v thu đ ợc x gam chất rắn Cũng cho 69,6 gam

A tác dụng với dung dịch HCl vừa đủ thu đ ợc dung dịch B chứa y gam muối Cho B tác dụng −

Cõu 40: Cho m gam hỗn hợp Mg và Al vào 250 ml dung dịch hỗn hợp HCl 1M và H2SO40,5M đến phản ứng hoàn toàn thu được 5,32 lớt khớ H2 (đktc) và dung dịch Y Coi thể tớch của dung dịch là khụng đổi, pH của dung dịch Y là

A 2,7 B 5,4 C 18,0 D 9,0

Câu 42: Cho 7,68 gam Cu vào 200 ml dung dịch gồm HNO3 0,6M và H2SO4 0,5M Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn (sản phẩm khử duy nhất là NO), cô cạn cẩn thận toàn bộ dung dịch sau phản ứng thì khối lượng muối khan thu được là

A 19,76 gam B 22,56 gam C 20,16 gam D 19,20 gam

Câu 43: Cho 0,87 gam hỗn hợp gồm Fe, Cu và Al vào bình đựng 300 ml dung dịch H2SO4 0,1M Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 0,32 gam chất rắn và có 448 ml khí (đktc) thoát ra Thêm tiếp vào bình 0,425 gam NaNO3, khi các phản ứng kết thúc thì thể tích khí NO (đktc, sản phẩm khử duy nhất) tạo thành và khối lượng muối trong dung dịch là

A 0,224 lít và 3,750 gam B 0,112 lít và 3,750 gam

C 0,224 lít và 3,865 gam D 0,112 lít và 3,865 gam

Câu 44: Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp X gồm Na và K vào dung dịch HCl dư thu được dung

dịch Y Cô cạn dung dịch Y thu được (m + 31,95) gam hỗn hợp chất rắn khan Hòa tan hoàn toàn 2m gam hỗn hợp X vào nước thu được dung dịch Z Cho từ từ đến hết dung dịch Z vào 0,5 lít dung dịch CrCl3 1M thu được kết tủa có khối lượng là

A 54,0 gam B 20,6 gam C 30,9 gam D 51,5 gam

C©u 45: Cho m gam hỗn hợp X gam Zn, Fe và Mg vào dung dịch HCl dư thu được dung dịch Y Thêm tiếp KNO3 dư vào dung dịch Y thì thu được 0,672 lít khí NO duy nhất (đktc) Khối lượng Sắt có trong m gam hỗn hợp X là

A 1,68 gam B 3,36 gam C 5,04 gam D 6,72 gam

C©u 46: Chia hçn hîp X gåm Na, Mg và Al thành 2 phÇn b»ng nhau PhÇn 1 hoà tan hoàn toàn trong dung dÞch HNO3 thu ® îc 2,24 lÝt khÝ N− 2 (®ktc) PhÇn 2 cho t¸c dông víi dung dÞch H2SO4lo·ng thu ® îc V lÝt khÝ H− 2 (®ktc) Gi¸ trÞ cña V là

Câu 49: Hòa tan hoàn toàn 17,88 gam hỗn hợp X gồm hai kim loại kiềm A,B và kim loại

kiềm thổ M vào nước thu được dung dịch C và 0,24 mol khí bay ra Dung dịch D gồm H2SO4

và HCl trong đó số mol HCl gấp 4 lần số mol H2SO4.Cho biết M dễ tan trong nước, MSO4không tan

a Để trung hòa 1/2 dung dịch C cần hết V lit dung dịch D Khối lượng muối tạo thành trong

phản ứng trung hòa là

A 29,304 gam B 18,46 gam C 33,08 gam D 22,74 gam

b Hòa tan hoàn toàn m gam Al vào 1/2 dung dịch C thu được dung dịch E và một lượng H2

bằng 3/4 lượng H2 thu được ở trên (khi hòa tan X vào nước) m có giá trị là

A 3,24 gam B 4,86 gam C 4,32 gam D 1,62 gam

c Nếu cho V lit dung dịch D tác dụng với dung dịch E thì lượng kết tủa thu được nhiều hơn

lượng kết tủa tạo ra ở phần a là

A 6,24 gam B 3,12 gam C 9,36 gam D 7,8 gam

Câu 50: Đun nóng m gam hỗn hợp Cu và Fe có tỉ lệ khối lượng tương ứng 7 : 3 với một

lượng dung dịch HNO3 Khi các phản ứng kết thúc, thu được 0,75m gam chất rắn, dung dịch

X và 5,6 lít hỗn hợp khí (đktc) gồm NO và NO2 (không có sản phẩm khử khác của N+5) Biết lượng HNO3 đã phản ứng là 44,1 gam Giá trị của m là

CHỦ ĐỀ 2: BÀI TOÁN VỀ DÃY ĐIỆN HểA

I Hướng dẫn cỏch làm

- Nhận định dạng bài: Là cỏc bài toỏn cho một kim loại hoặc hỗn hợp kim loại tỏc dụng với dung dịch muối hoặc axit (cú thể chứa 1 hoặc nhiều muối hoặc dung dịch axit hoặc dung dịch hỗn hợp muối và axit)

- Kiến thức lớ thuyết cần nắm vững:

+ Biết thứ tự cỏc cặp oxi húa – khử trong dóy điện húa từ đú biết được kim loại nào cú tớnh khử mạnh, kim loại nào cú tớnh khử yếu, cation kim loại nào cú tớnh oxi húa mạnh, cation kim loại nào cú tớnh oxi húa yếu

+ Trong cỏc bài tập dạng này thỡ cỏc phản ứng húa học xảy ra theo thứ tự:

* Phản ứng thứ nhất là kim loại cú tớnh khử mạnh nhất với cation kim loại cú tớnh oxi húa mạnh nhất Hoặc phản ứng của kim loại mạnh nhất với axit

* Phản ứng tiếp theo tựy thuộc vào dữ kiện bài toỏn

- Cú nhiều kiểu bài:

Kiểu 1: Bài toỏn cho biết trước thành phần định lượng của kim loại, của muối hay axit, ta chỉ cần dựa vào phương trỡnh húa học để biết chất nào cũn dư từ đú xỏc định phản ứng tiếp theo, sau đú dựa vào số mol cỏc chất của phản ứng tiếp theo để làm tiếp,

Kiểu 2: Sau khi cỏc kim loại và muối (hoặc axit) phản ứng với nhau xong, sản phẩm thu được

đó biết thành phần cụ thể như dung dịch thu được chứa mấy muối, chất rắn sau phản ứng chứa bao nhiờu kim loại, Với kiểu bài này, dựa vào thành phần của cỏc chất ban đầu để xỏc định cỏc phản ứng xảy ra

Kiểu 3: Sau khi cỏc kim loại và muối (hoặc axit) phản ứng với nhau xong, sản phẩm thu được chưa biết thành phần cụ thể Với kiểu này ta khụng biết trong phản ứng chất nào hết, chất nào

dư nờn ngay từ phản ứng thứ nhất ta phải chia cỏc trường hợp , từ đú xỏc định thành phần sản phẩm và phản ứng xảy ra tiếp theo

- Cỏc phương phỏp giải thường dựng:

+ phương phỏp tăng giảm khối lượng

+ Áp dụng cỏc định luật bảo toàn (khối lượng, số nguyờn tố, electron, điện tớch) + Lập sơ đồ chuyển húa

II Bài tập minh họa

Câu 1: Nhúng một thanh sắt vào dung dịch Cu(NO3)2 một thời gian thấy khối l ợng thanh −sắt tăng 0,8 gam Khối l ợng sắt đã tham gia phản ứng là −

A 11,2 gam B 5,6 gam C 0,7 gam D 6,4 gam