bài tập kim loai kiêm - kiềm thổ- nhôm

phương pháp giải nhanh bài tập kim loai kiềm - kiềm thổ- nhôm

FC – HOÁ HỌC VÙNG CAO -Ad:DongHuuLee -

KĨ THUẬT GIẢI NHANH BÀI TOÁN LIÊN QUAN TỚI KIM LOẠI KIỀM – KIM LOẠI KIỀM THỔ NHÔM

VÀ HỢP CHẤT CỦA CHÚNG

MÙA THI 2013-2014

KĨ THUẬT GIẢI NHANH BÀI TOÁN LIÊN QUAN TỚI KIM LOẠI KIỀM – KIM LOẠI KIỀM THỔ - NHÔM VÀ HỢ P CHẤT CỦA CHÚNG

Ad : DongHuuLee – THPT Cẩm Thuỷ 1- Thanh Hoá

Kĩ thuật này được Ad minh hoạ sinh động thông qua các bài tập sau, mời quý bạn đọc và các thành viên trong nhóm theo dõi

Bài 1 Hoà tan hoàn toàn m gam ZnSO 4 vào nước được dung dịch X Nếu cho 110 ml dung dịch KOH 2M vào X thì thu được 3a gam kết tủa Mặt khác, nếu cho 140 ml dung dịch KOH 2M vào X thì thu được 2a gam kết tủa Giá trị của m là

( Trích Câu18- Mã đề 596 – ĐH khối A – 2010)

Phân tích

• Khi cho muối Zn2+ tác dụng với các dung dịch bazơ tan ( OH-) thì hiện tượng xảy ra là:

+ Ban đầu xảy ra phản ứng tạo kết tủa:

Zn2+ + 2OH- → Zn(OH)(1) 2↓+ Sau đó, nếu OH- dư thì bắt đầu xảy ra hiện tượng hoà tan kết tủa theo phương trình:

Zn(OH)2↓( vưà tạo ra ở 1) + 2OH-( phần còn lại sau 1) → ZnO(2) 22- + 2H2O

⇒ Khi cho muối Zn2+ tác dụng với dung dịch bazơ (OH-) lượng kết tủa sinh ra có bị hoà tan hay không là phụ thuộc vào tỉ lệ mol giữa

2

OH Zn

n n

n n

n n

n n

−

+

Sản phẩm Zn(OH)2↓ Z Zn(OH)2 ZnO2

2-Zn2+ dư ZnO22- OH- dư

Ghi chú: Để ghi được sản phẩm của tất cả các vùng ta dùng hai quy tắc:

- Quy tắc hai bên: đặt sản phẩm tại các điểm đặc biệt (điểm có hoành độ bằng 2 và bằng 4) trên trục số ra

hai bên

- Quy tắc xác định chất dư : Vùng nhỏ →dưới ( mẫu số ) dư – và vùng lớn →trên(tử số) dư

• Nhận xét: từ đồ thị ta thấy:

+ Thu được ↓Max khi :

+ Thu được ↓Min ( tức không có kết tủa ) khi:

+ Thu được kết tủa khi :

2

OH Zn

n n

n n

DongHuuLee

+ Thu được a mol kết tủa (đề sẽ cho giá trị của a) thì sẽ có 2 cách tiến hành thí nghiệm:

- Chỉ cho mình phản ứng (1) diễn ra cho tới khi được a (mol) kết tủa rồi dừng lại Khi đó, OHhết , Zn2+ ( bài toán thuộc miềm nhỏ - miền có hoành độ < 2 ) nên:

Cho (1) diễn ra xong, rồi điều khiển cho (2) diễn ra cho tới khi hoà tan còn a (mol) kết tủa thì dừng lại ( xem chiều mũi tên mô tả trên đồ thị) Khi đó bài toán rơi vào vùng giữa của trục số( vùng có hoành độ chạy từ 2 →4 ) nên:

Hay:

Dễ dàng thấy, với cách tiến hành thứ hai, lượng hoá chất ( OH-) sẽ tiêu tốn nhiều hơn

Ghi chú

Luật tính ở vùng giữa là:

- Chất viết trước thì tính sau, Chất viết sau tính trước

- nChất viết sau = n tu ti le nho n mâ u

mlKOH M mlKOH M

m g

a gam ZnSO

* Trường hợp 1: TN1 dừng lại ở vùng nhỏ ( chỉ có pư (1) và diễn ra tới khi tạo ra 3a gam kết tủa thì dừng

lại vì OH- thiếu, Zn2+ dư) còn TN2 dừng lại ở vùng giữa ( pư 1 đã xong, pư 2 điễn ra tới khi kết tủa còn lại 2a gam thì OH- hết).Vậy theo các công thức tính nhanh ở trên ta có:

( )

4 2

Vậy m ≈ 17,17333 gam A B C D, , , → loại khả năng này

* Trường hợp 2: Cả TN1 và TN2 dừng lại ở vùng giữa nhưng ở TN2 kết tủa bị hoà tan nhiều hơn (TN1

pư 1 đã xong, pư 2 điễn ra tới khi kết tủa còn lại 3a gam , còn ở TN2 pư 1 đã xong, pư 2 điễn ra tới khi kết tủa còn lại 2a gam).Vậy theo các công thức tính nhanh ở trên ta có:

(Trích Câu 28- Mã đề 174 – ĐH khối B – 2010)

Cần biết

• Khi cho muối Al3+ tác dụng với các dung dịch bazơ tan ( OH-) thì hiện tượng xảy ra là:

+ Ban đầu xảy ra phản ứng tạo kết tủa:

Al3+ + 3OH- → Al(OH)(1) 3↓+ Sau đó, nếu OH- thì bắt đầu xảy ra hiện tượng hoà tan kết tủa theo phương trình:

Al(OH)3 ( 1) + OH-( phần còn lại sau 1) → AlO(2) 2- + H2O

⇒ Khi cho muối Al3+tác dụng với dung dịch bazơ (OH-) lượng kết tủa sinh ra có bị hoà tan hay

không là phụ thuộc vào tỉ lệ mol giữa

3

OH Al

n n

n n

n n

DongHuuLee

Ghi chú: Để ghi được sản phẩm của tất cả các vùng ta dùng hai quy tắc:

- Quy tắc hai bên: đặt sản phẩm tại các điểm đặc biệt (điểm có hoành độ bằng 3 và bằng 4) trên trục

số ra hai bên

- Quy tắc : Vùng nhỏ →dưới ( mẫu số ) dư – và vùng lớn →trên(tử số) dư

* Nhận xét: từ đồ thị ta thấy:

+ Thu được ↓Max khi :

+ Thu được ↓Min ( tức không có kết tủa ) khi:

+ Thu được kết tủa khi :

+ Thu được a mol kết tủa (đề sẽ cho giá trị của a) thì sẽ có 2 cách tiến hành thí nghiệm:

- Chỉ cho mình phản ứng (1) diễn ra cho tới khi được a (mol) kết tủa rồi dừng lại Khi đó,

OH- hết ( bài toán thuộc miềm nhỏ - miền có hoành độ < 3) nên:

- Cho (1) diễn ra xong, rồi điều khiển cho (2) diễn ra cho tới khi hoà tan còn a (mol) kết tủa thì dừng lại ( xem chiều mũi tên mô tả trên đồ thị) Khi đó bài toán rơi vào vùng giữa của trục số( vùng có hoành độ chạy từ 3 →4 ) nên:

Tóm lại:

Dễ dàng thấy, với cách tiến hành thứ hai, lượng hoá chất ( OH-) sẽ tiêu tốn nhiều hơn

Ghi chú

Luật tính ở vùng giữa là:

- Chất viết trước thì tính sau, Chất viết sau tính trước

- nChất viết sau = n tu ti le nho n mau

n n

n n

( ) 4

( )

4,68

0,06( )78

+ Chỉ xảy ra phản ứng tạo kết tủa Khi đó:

⇒ = − ⇒ =x 1,5A B C D, , , → loại trường hợp này

+ xảy ra cả hai phản ứng ( phản ứng tạo kết tủa và phản ứng hoà tan một phần kết tủa).Khi đó:

CO2 phần dư ở (1) + CO32-vừa sinh ở (1) +H2O→ 2HCO(2) 3

-⇒ Khi cho CO2 vào dung dịch bazơ (OH-) thu được loại muối nào là phụ thuộc vào tỉ lệ mol giữa CO2

DongHuuLee

Ghi chú: Để ghi được sản phẩm của tất cả các vùng ta vẫn dùng hai quy tắc:

- Quy tắc hai bên: đặt sản phẩm tại các điểm đặc biệt (điểm có hoành độ bằng 1/2 và bằng 1) trên trục số

ra hai bên

- Quy tắc xác định chất dư : Vùng nhỏ →dưới ( mẫu số ) dư – và vùng lớn →trên(tử số) dư

* Nhận xét: từ đồ thị ta thấy:

+ Thu được muối axit HCO3- khi :

+ Thu được muối trung hoà khi:

+ Thu được cả hai muối khi :

+ Thu được a mol muối trung hoà ( CO32-) thì sẽ có 2 cách tiến hành thí nghiệm:

- Chỉ cho mình phản ứng (1) diễn ra cho tới khi được a (mol) CO32- rồi dừng lại Khi đó, CO 2

hết , OH - dư ( bài toán thuộc miềm nhỏ - miền có hoành độ 1

2

≤ ) nên:

- Cho (1) diễn ra xong, rồi điều khiển cho (2) diễn ra cho tới khi chuyển a (mol) CO32- thì dừng lại ( xem chiều mũi tên mô tả trên đồ thị) Khi đó bài toán rơi vào vùng giữa của trục số( vùng có hoành độ chạy từ 1

- Chất viết trước thì tính sau, Chất viết sau tính trước

- nChất viết sau = n tu ti le nho n mau

hieu ti le

- nchất viết trước = n CO2- nChất viết sau ( bảo toàn nguyên tố C)

• một số tính chất của muối cacbonat hay dung trong khi làm đề thi

- Muối trung hoà ( CO32-) chỉ tác dụng được với axit, còn muối axit (HCO3-) tác dụng được cả với axit và bazơ:

CO OH

n

n −

12

≤

2

1

12

CO OH

2

1

112

- Muối axit + Bazơ → Muối trung hoà + H2O

- Muối trung hoà bến trong dung dịch, còn muối axit kém bền trong dung dịch

(Trích Câu39- Mã đề 174 – ĐH khối B – 2010)

Cần biết

• Oxit+HCl→ Muối + H2O , thì luôn có :

• Oxit kim loại +CO→ Rắn + CO2, thì luôn có:

Chú ý: chỉ oxit của kim loại đứng sau Al mới phản ứng với CO, H2…

• Oxit kim loại H+

→ muối + H2O, thì luôn có :

2

2 3

pư = 2 n O trong oxit

n H + pư = 2 n O trong oxit

g X

g Muoi CuO

• Oxit kim loại được chia thành hai loại:

- Loại1 : MxOy là oxit của kim loại có một hóa trị ( ví dụ Al2O3, ZnO …) hoặc oxit của kim loại đa hóa trị và hiện tại đang đạt hóa trị cao nhất ( Ví dụ Fe2O3, Cr2O3…)

- Loại 2 : MxOy là oxit của kim loại đa hóa trị và hiện tại chưa đạt hóa trị cao nhất ( hay gặp trong đề thi là FeO , Fe3O4,CrO)

• Chú ý công thức viết phản ứng của oxit kim loại với axit loại 2(HNO3, H2SO4đặc):

MxOy(loại 1) → Muối + H+HNO H SO dac3; 2 4( ) 2O

MxOy(loại 2) → Muối +HNO H SO dac3; 2 4( ) (Kl đạt hóa trị max) + SpK + H2O

• Trong các phản ứng oxi hóa – khử , số mol electron mà HNO3 nhận có thẻ được tính nhanh như sau:

⇒ Khi tìm được độ giảm o thì biết ngay đước sản phảm khử cần tìm là gì(!!!)

• Khi cho các kim loại ( đặc biệt là Al,Zn và Mg) tác dụng với HNO3 theo sơ đồ :

ne nhận của HNO3 = Độ giảm O n× SPK=

N O N

NH NO

n n n n n

Mà đề bài cho đồng thời số liệu của kim loại và Spk thì cần kiểm tra xem phản ứng có sinh ra NH4NO3

hay không.Một trong các cách kiểm tra là :

- Tính ne kim loại cho = nKloai Hóa trị

Bài 5 Cho 1,56 gam hỗn hợp gồm Al và Al 2 O 3 phản ứng hết với dung dịch HCl (dư), thu được V lít khí H 2

(đktc) và dung dịch X Nhỏ từ từ dung dịch NH 3 đến dư vào dung dịch X thu được kết tủa, lọc hết lượng kết tủa, nung đến khối lượng không đổi thu được 2,04 gam chất rắn A Giá trị của V là

Al(OH)3 + 4NH3 →không phản ứng

• Kim loại +H+→ H2 thì luôn có :

( Công thức này được chứng minh dễ dàng nhờ phương pháp bảo toàn e.Em thử chứng minh nhé!!!)

• Khi bài toán cho theo kiểu sơ đồ sau : M[Trong A]→  →  →MTrong B

Thì nên giải bài toán bằng phương pháp bảo toàn nguyên tố M

n e kim loại cho = n e nhận →Spk không có NH 4 NO 3

ne kim loại cho > ne nhận → Spk có NH4NO3

nKim loại× Hóa trị=

2

2n H

Dấu + ứng với trường hợp khối lượng tăng và dấu – ứng với trường hợp khối lượng giảm

• Khi làm bài toán trắc nghiệm nên phân loại các đáp án A,B,C,D thành các mảng rồi dùng phương pháp thử ( nên thử trường hợp chiếm đa số trước)

Bài giải

Tóm tắt bài toán: 9,125g M(HCO 3 ) n +H SO2 4→ 7,5g M2 (SO 4 ) n ⇒ M = ?

Theo sự phân tích trên ta có:

Từ A B C D, , , → phân đáp án thành hai trường hợp :

- TH1: M là kim loại hóa trị I( đáp án A)

- TH2: M là kim loại hóa trị II ( đáp án B,C,D)

Vì TH2 chiếm đa số nên ta thử trước ( nếu đúng thì ta có đáp số luôn, nếu sai thì ta loại được tới 3 đáp án

Bài 7 Cho 0,015 mol một loại hợp chất oleum vào nước thu được 200 ml dung dịch X Để trung hoà 100 ml

dung dịch X cần dùng 200 ml dung dịch NaOH 0,15M Phần trăm về khối lượng của nguyên tố lưu huỳnh trong oleum trên là

(Trích Câu 36- Mã đề 516 – CĐ khối A – 2010)

Cần biết

• Công thức của Oleum là H2SO4.nSO3

• Phản ứng của oleum với H2O là:

H2SO4.nSO3 + nH2O → (n+1)H2SO4

• Trung hòa là phản ứng vừa đủ giữa H+ và OH-

m sau = m trước ±∆m theo pu×n pư

CO2 phần dư ở (1) + CO32-vừa sinh ở (1) +H2O→ 2HCO(2) 3

-⇒ Khi cho CO2 vào dung dịch bazơ (OH-) thu được loại muối nào là phụ thuộc vào tỉ lệ mol giữa

-Vậy tổng quát cho mọi trường hợp ta có :

Ghi chú: Để ghi được sản phẩm của tất cả các vùng ta vẫn dùng hai quy tắc:

- Quy tắc hai bên: đặt sản phẩm tại các điểm đặc biệt (điểm có hoành độ bằng 3 và bằng 4) trên trục số

Sản

Phẩm

DongHuuLee

ra hai bên

- Quy tắc xác định chất dư : Vùng nhỏ →dưới ( mẫu số ) dư – và vùng lớn →trên(tử số) dư

* Nhận xét: từ đồ thị ta thấy:

+ Thu được muối axit HCO3- khi :

+ Thu được muối trung hoà khi:

+ Thu được cả hai muối khi :

+ Thu được a mol muối trung hoà ( CO32-) thì sẽ có 2 cách tiến hành thí nghiệm:

- Chỉ cho mình phản ứng (1) diễn ra cho tới khi được a (mol) CO32- rồi dừng lại Khi đó, CO 2

hết , OH - dư ( bài toán thuộc miềm nhỏ - miền có hoành độ 1

2

≤ ) nên:

- Cho (1) diễn ra xong, rồi điều khiển cho (2) diễn ra cho tới khi chuyển a (mol) CO32- thì dừng lại ( xem chiều mũi tên mô tả trên đồ thị) Khi đó bài toán rơi vào vùng giữa của trục số( vùng có hoành độ chạy từ 1

- Chất viết trước thì tính sau, Chất viết sau tính trước

- nChất viết sau = n tu ti le nho n mau

n - nChất viết sau ( bảo toàn nguyên tố C)

• Các bazơ bài cho thường có Ca(OH)2 hoặc Ba(OH)2 nên sau phản ứng (1) và (2) thường có thêm phản ứng: CO32- + M2+ (3)

n

n −

12

≥

2

1

12

CO OH

2

1

112

Bài 9 Cho hỗn hợp gồm 1,12 gam Fe và 1,92 gam Cu vào 400 ml dung dịch chứa hỗn hợp gồm H2SO4

0,5M và NaNO3 0,2M Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được dung dịch X và khí NO (sản phẩm khử duy nhất) Cho V ml dung dịch NaOH 1M vào dung dịch X thì lượng kết tủa thu được là lớn nhất Giá trị tối thiểu của V là

1,12

dd1,92

• Thao tác đầu tiên khi làm bài toán hóa là tóm tắt bài toán và đổi số liệu ra mol

• Khi cho kim loại hoặc Fe2+,Fe3O4, Cr2+, Cu+ vào dung dịch ( axit + muối nitrat) thì luôn có phản ứng:

2

2

2 (max)

NO Fe

N O

NO Cr

• Trong hai hai phản ứng:

- Kim loại + axit ( hoặc H+ +NO3- )

- Kim loại + Muối

thì phản ứng Kim loại + axit ( hoặc H+ +NO3- ) được ưu tiên xảy ra trước

• Khi giải bài toán hóa mà có nhiều phản ứng nối tiếp nhau thì phương pháp hiệu quả nhất là phương pháp ba dòng( tức tính tại 3 thời điểm; ban đầu, phản ứng, sau phản ứng)

- Số 2: phản ứng giữa Mn+ + nOH- → M(OH)n↓

- Số 3: phản ứng hòa tan kết tủa ( nếu OH- còn và M(OH)n là hiđroxit lưỡng tính) OH- + M(OH)n → MO2(4-n)- + H2O

Công thức này cũng được rút ra từ các phản ứng.Em có thể chứng minh

Vì sau phản ứng, H+ và NO3- còn dư nên Cu bắt đầu phản ứng với H+ và NO3- :

3Cu + 8H + + 2NO 3- → 3Cu2+ + 2NO + 4H 2 O

1000

A B C D V

Bài 10 Hoà tan hết m gam ZnSO4 vào nước được dung dịch X Cho 110 ml dung dịch KOH 2M vào X, thu được a gam kết tủa Mặt khác, nếu cho 140 ml dung dịch KOH 2M vào X thì cũng thu được a gam kết tủa Giá trị của m là

(Trích Câu 10- Mã đề 825 – ĐH khối A – 2009)

Cần biết

* Khi cho muối Zn 2+ tác dụng với các dung dịch bazơ tan ( OH - ) thì hiện tượng xảy ra là:

+ Ban đầu xảy ra phản ứng tạo kết tủa:

+ Sau đó, nếu OH - thì bắt đầu xảy ra hiện tượng hoà tan kết tủa theo phương trình:

Zn(OH) 2↓( vưà tạo ra ở 1) + 2OH - ( phần còn lại sau 1) → ZnO2(2) 2- + 2H 2 O

⇒ Khi cho muối Zn 2+ tác dụng với dung dịch bazơ (OH - ) lượng kết tủa sinh ra có bị hoà tan hay không

là phụ thuộc vào tỉ lệ mol giữa

2

OH Zn

n n

n n

n n

−

+

= và sản phẩm là ZnO 2

2-Vậy tổng quát cho mọi trường hợp ta có :

Ghi chú : Để ghi được sản phẩm của tất cả các vùng ta dùng hai quy tắc:

- Quy tắc hai bên: đặt sản phẩm tại các điểm đặc biệt (điểm có hoành độ bằng 2 và bằng 4) trên trục số ra hai bên

- Quy tắc xác định chất dư : Vùng nhỏ →dưới ( mẫu số ) dư – và vùng lớn →trên(tử số) dư

* Nhận xét: từ đồ thị ta thấy:

+ Thu được ↓Max khi :

+ Thu được ↓Min ( tức không có kết tủa ) khi:

+ Thu được kết tủa khi :

+ Thu được a mol kết tủa (đề sẽ cho giá trị của a) thì sẽ có 2 cách tiến hành thí nghiệm:

- Chỉ cho mình phản ứng (1) diễn ra cho tới khi được a (mol) kết tủa rồi dừng lại Khi đó, OH - hết , Zn 2+ ( bài toán thuộc miềm nhỏ - miền có hoành độ < 2 ) nên:

2

OH Zn

n n

n n

DongHuuLee

- Cho (1) diễn ra xong, rồi điều khiển cho (2) diễn ra cho tới khi hoà tan còn a (mol) kết tủa thì

dừng lại ( xem chiều mũi tên mô tả trên đồ thị) Khi đó bài toán rơi vào vùng giữa của trục số( vùng có hoành độ chạy từ 2 →4 ) nên:

Hay:

Dễ dàng thấy, với cách tiến hành thứ hai, lượng hoá chất ( OH - ) sẽ tiêu tốn nhiều hơn

Ghi chú

Luật tính ở vùng giữa là:

- Chất viết trước thì tính sau, Chất viết sau tính trước

- nChất viết sau = n tu ti le nho n mau

m g

a gam ZnSO

- Ở TN1: nKOH = 2.0,11= 0,22 mol ⇒n OH− =0, 22mol

- Ở TN2: nKOH = 2.0,14= 0,28 mol ⇒n OH− =0, 28mol

Theo bài ra , lượng bazơ ở thí nghiệm 2 nhiều hơn lượng bazơ dùng ở thí nghiệm 1 nhưng lượng kết tủa thu được ở hai thí nghiệm lại bằng nhau chứng tỏ :

- Ở thí nghiệm 1: Chỉ diễn ra phản ứng tạo kết tủa và diễn ra cho tới khi được a gam kết tủa rồi dừng lại Khi đó, OH- hết , Zn2+ dư ( bài toán thuộc miềm nhỏ - miền có hoành độ < 2 ) nên:

2

( )

12

2 2

( )

4 2

( )

4 2

Zn OH