Thêm bột Cu vào dung dịch X sao cho Cu tác dụng vừa đủ với một ion kim loại của dung dịch X.. Tính khối lượng Cu đã dùng và nồng độ mol của muối nitrat R trong dung dịch X.. b Tính nồng
Trang 1BÀI TẬP VỀ KIM LOẠI Bài 1 : Cho 32,4 gam một kim loại R hoá trị m hoà tan hết trong 1 lít dung dịch HNO3 0,5M ; phản ứng chỉ tạo ra NO, trong dung dịch không có sự tạo thành NH4NO3 và nồng
độ dung dịch HNO3 còn lại sau phản ứng là 0,1M (thể tích dung dịch không đổi)
a) Tìm R
b) Cho 1 lít dung dịch X chứa nitrat kim loại R trên và Zn(NO3)2 Thêm bột Cu vào dung dịch X sao cho Cu tác dụng vừa đủ với một ion kim loại của dung dịch X Sau phản ứng thu được chất rắn D nặng 21,6 gam Tính khối lượng Cu đã dùng và nồng độ mol của muối nitrat R trong dung dịch X
a) 3R + 4mHNO3 → 3R(NO3)m + mNO + 2mH2O
Số mol HNO3 đầu = 0,5 ; số mol HNO3 sau = 0,1 ⇒ số mol HNO3 phản ứng = 0,4
⇒ số mol R = 0,4.3 : 4m = 0,3 : m ⇒ 32,4 : R = 0,3 : m ⇒ R = 108m ⇒ Ag
b) 1 lít dung dịch X chứa AgNO3 và Zn(NO3)2
2Ag+ + Cu → 2Ag + Cu2+
mD = mAg = 21,6 ⇒ nAg = 21,6 : 108 = 0,2 ⇒ nCu = 0,1 ⇒ mCu = 6,4 (g)
[AgNO3] = 0,2 (M)
Đáp số : Ag ; 6,4 gam Cu ; AgNO 3 0,2M
Bài 2 : X là hỗn hợp hai kim loại Mg và Zn; Y là dung dịch H2SO4 chưa rõ nồng độ.
- Thí nghiệm 1 : Cho 24,3 gam X vào 2 lít Y, sinh ra 0,896 lít khí H2 (đktc)
- Thí nghiệm 2 : Cho 24,3 gam X vào 3 lít Y, sinh ra 11,2 lít khí H2 (đktc)
a) Chứng tỏ rằng trong thí nghiệm 1 thì X chưa tan hết, trong thí nghiệm 2 thì X tan hết b) Tính nồng độ mol của dung dịch Y và khối lượng mỗi kim loại trong X
Mg + 2H+→ Mg2+ + H2 ; Zn + 2H+→ Zn2+ + H2
- Thí nghiệm 1 : số mol H2 = 8,96 : 22,4 = 0,4
- Thí nghiệm 2 : số mol H2 = 11,2 : 22,4 = 0,5
Số mol X như nhau ; mà số mol H2 (2) > số mol H2 (1) ⇒ ở thí nghiệm 1 thì axit hết, X chưa hết ⇒ số mol H+ (2 lít Y) = 0,4.2 = 0,8 ⇒ [H+] = 0,8 : 2 = 0,4 ⇒ [H2SO4] = 0,2 (M)
⇒ số mol H+ (3 lít Y) = 0,4.3 = 1,2 ; số mol H+ (2) = 0,5.2 = 1 < 1,2 ⇒ axit dư ⇒ X hết Gọi x, y là số mol Mg, Zn :
24x + 65y = 24,3 ; x + y = 0,5 ⇒ x = 0,2 , y = 0,3
⇒ mMg = 0,2.24 = 4,8 (g) ; mZn = 0,3.65 = 19,5 (g)
Đáp số : 0,2M ; 4,8 gam Mg ; 19,5 gam Zn
Bài 3 : Cho hỗn hợp kim loại A gồm Mg và Al Lấy nửa hỗn hợp A tác dụng với dung
dịch CuSO4 dư Phản ứng xong đem toàn bộ chất rắn tạo thành cho tác dụng hết với HNO3 thu được 0,56 lít NO duy nhất (đktc)
a) Tính thể tích khí N2 duy nhất (đktc) sinh ra khi cho hỗn hợp A tác dụng hết với HNO3
b) Nếu khối lượng hỗn hợp A là 1,5 gam Tính khối lượng từng kim loại trong A
Gọi x, y là số mol Mg, Al trong nửa hỗn hợp A
Mg + Cu2+→ Mg2+ + Cu ; 2Al + 3Cu2+→ 2Al3+ + 3Cu
⇒ số mol Cu = x + 3y/2
3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
số mol NO = 0,56 : 22,4 = 0,025 ⇒ số mol Cu = 0,025.3 : 2 = 0,0375
⇒ x + 3y/2 = 0,0375 (1)
Trang 2a) Hỗn hợp A tác dụng hết với HNO3 :
5Mg + 12HNO3 → 5Mg(NO3)2 + N2 + 6H2O;
2x
10Al + 36HNO3 → 10Al(NO3)3 + 3N2 + 18H2O
2y
⇒ Số mol N2 = 2x/5 + 6y/10 = 2/5(x + 3y/2) = 0,0375.2 : 5 = 0,015
⇒ Thể tích N2 = 0,015.22,4 = 0,336 (l)
b) 24x + 27y = 1,5 : 2 = 0,75 (2) ⇒ x = 0,0125 ; y = 0,01666
mMg = 0,0125.24 2 = 0,6 (g); mAl = 1,5 - 0,6 = 0,9 (g)
Đáp số : a) 0,336 lít ; b) 0,6 gam Mg ; 0,9 gam Al
Bài 4 : Khử 3,48 gam một oxit của kim loại M cần dùng 1,344 lít H2 (đktc) Toàn bộ lượng kim loại M thu được cho tác dụng với dung dịch HCl dư cho 1,008 lít H2 (đktc) Tìm kim loại M và oxit của M
MxOy + yH2 → xM + yH2O
Số mol H2 = 1,344 : 22,4 = 0,06
Bảo toàn khối lượng :
Khối lượng oxit + khối lượng H2 = khối lượng M + khối lượng H2O
⇒ 3,48 + 0,06.2 = khối lượng M + 0,06.18 ⇒ khối lượng M = 2,52
2M + 2nHCl → 2MCln + nH2
Số mol H2 = 1,008 : 22,4 = 0,045 ⇒ số mol M = 0,09 : n
⇒ 0,09 : n = 2,52 : M ⇒ M = 28n ⇒ Fe
Số mol Fe = 2,52 : 56 = 0,045 ⇒ số mol FexOy = 0,045 : x
⇒ 0,045 : x = 3,48 :(56x + 16y) ⇒ x : y = 3 : 4 ⇒ Fe3O4
Đáp số : Fe ; Fe 3 O 4
Bài 5 :
1- Hoà tan m gam hỗn hợp A gồm Fe và kim loại M (có hoá trị không đổi) trong dung dịch HCl dư thì thu được 1,008 lít khí (đktc) và dung dịch chứa 4,575 gam muối khan Tính m
2- Mặt khác cũng hoà tan m gam hỗn hợp A trên trong dung dịch chứa hỗn hợp HNO3 đặc
và H2SO4 ở nhiệt độ thích hợp thì thu được 1,8816 lít hỗn hợp 2 khí (đktc) có tỉ khối hơi so với H2 là 25,25 Xác định kim loại M
1- Fe + 2HCl → FeCl2 + H2 ; 2M + 2nHCl → 2MCln + nH2
Số mol H2 = 1,008 : 22,4 = 0,045 ⇒ số mol HCl phản ứng = 0,045.2 = 0,09
Bảo toàn khối lượng :
Khối lượng kim loại + khối lượng HCl phản ứng = khối lượng muối + khối lượng H2
⇒ m + 0,09.36,5 = 4,575 + 0,045.2 ⇒ m = 1,38 (g)
2- Gọi x, y là số mol Fe, M
56x + My = 1,38 (1) ; 2x + ny = 0,09 (2)
Tác dụng với HNO3 đặc, H2SO4 :
Số mol 2 khí = 1,8816 : 22,4 = 0,084 ; M 2 khí = 25,25.2 = 50,5
Khối lượng mol NO2 = 46 < 50,5 ⇒ khối lượng mol khí còn lại > 50,5 ⇒ SO2
Số mol NO2 + số mol SO2 = 0,084 ; số mol NO2.46 + số mol SO2.64 = 50,5.0,084
⇒ số mol NO2 = 0,063 ; số mol SO2 = 0,021
Bảo toàn e : 3x + ny = 0,063.1 + 0,021.2 = 0,105 (3)
Từ (2), (3) + x = 0,015 ; ny = 0,06 ; thế vào (1)
Trang 356.0,015 + M 0,06 : n = 1,38 ⇒ M = 9n ⇒ Al
Đáp số : 1) 1,38 gam ; 2)Al
Bài 6 : Cho 3,25 gam hỗn hợp X gồm một kim loại kiềm M và một kim loại M' (hoá trị
2) tan hoàn toàn vào nước tạo thành dung dịch D và 1108,8 ml khí thoát ra ở 27,3oC và 1 atm Chia dung dịch D làm 2 phần bằng nhau Phần 1 đem cô cạn thu được 2,03 gam chất rắn A Phần 2 cho tác dụng với 100 ml dung dịch HCl 0,35M tạo ra kết tủa B
a) Tìm M, M' vàtính khối lượng mỗi kim loại trong X
b) Tính khối lượng kết tủa B
Biết hiệu suất các phản ứng đạt 100 %
Gọi x, y là số mol M, M'
2M + 2H2O → 2MOH + H2 ; M' + 2OH-→ M'O22- + H2
x → x → x/2 y → 2y → y → y
(Nếu M' là kim loại kiềm thổ thì dung dịch sau khi tác dụng với HCl sẽ không có kết tủa; vậy M' là kim loại có hiđroxit lưỡng tính)
Số mol H2 = x/2 + y = PV/RT = 0,045 (1)
mX = xM + yM' = 3,25 (2)
Dung dịch D chứa : M'O22- (y mol) ; M+ (x mol) ; OH- (x - 2y mol)
(tức dung dịch D chứa y mol M2M'O2 và (x - 2y) mol MOH)
Khối lượng chất rắn trong 1/2 D = y : 2 (M' + 32) + x : 2.M + (x - 2y) : 2 17 = 2,03
⇒ yM' + xM + 32y + 17x - 34y = 4,06 ⇒ 3,25 + 17x - 2y = 4,06 ⇒ 17x - 2y = 0,81 (3)
Từ (1) và (3) ⇒ x = 0,05 ; y = 0,02
⇒ 0,05M + 0,02M' = 3,25 ⇒ 0,05M < 3,25 ⇒ M < 65 ; Cho M = 7 ; 23 ; 39
Chọn được M = 39 ; M' = 65 ⇒ K ; Zn
mK = 0,05.39 = 1,95 (g) ; mZn = 0,02.65 = 1,3 (g)
Dung dịch D chứa : ZnO22- (0,02 mol) ; K+ (0,05 mol) ; OH- (0,01 mol)
1/2 dung dịch D chứa : ZnO22- (0,01 mol) ; K+ (0,025 mol) ; OH- (0,005 mol)
Tác dụng với HCl ; số mol HCl = 0,1.0,35 = 0,035
H+ + OH- → H2O ; 2H+ + ZnO22- → Zn(OH)2
0,005 ← 0,005 0,02 ← 0,01 → 0,01
⇒ số mol H+ còn = 0,035 - 0,005 - 0,02 = 0,01
2H+ + Zn(OH)2 → Zn2+ + 2H2O
0,01 → 0,005
số mol Zn(OH)2 còn = 0,01 - 0,005 = 0,005
⇒ khối lượng Zn(OH)2 = 0,005.99 = 0,495 (g)
Đáp số : a) 1,95 gam K ; 1,3 gam Zn ; b) 0,495 gam
Bài 7 : Hoà tan hỗn hợp X gồm 11,2 gam kim loại M và 69,6 gam oxit MxOy của kim
loại đó trong 2 lít dung dịch HCl thu được dung dịch A và 4,48 lít H2 (đktc) Nếu cũng hoà tan hỗn hợp đó trong 2lít dung dịch HNO3 , thu được dung dịch B và 6,72 lít NO (đktc) Xác định M, MxOy và nồng độ mol/l các chất trong dung dịch A, B Biết thể tích dung dịch xem như không đổi
2M + 2nHCl → 2MCln + nH2 ; MxOy + 2yHCl → xMCl2y/x + yH2O
Số mol H2 = 4,48 : 22,4 = 0,2 ⇒ số mol M = 0,4 : n ⇒ 0,4 : n = 11,2 : M ⇒ M = 28n
⇒ Fe ; số mol Fe = 0,4 : 2 = 0,2
⇒ oxit FexOy
Tác dụng với HNO3 ; số mol NO = 6,72 : 22,4 = 0,3
Trang 4Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O ;
0,2 → 0,2
3FexOy + (12x - 2y)HNO3 → 3xFe(NO3)3 + (3x - 2y)NO + (6x - y)H2O ;
0,3 : (3x - 2y) ← 0,3 - 0,2
⇒ 0,3 : (3x - 2y) = 69,6 : (56x + 16y) ⇒ x : y = 3 : 4 ⇒ Fe3O4
Số mol Fe3O4 = 69,6 : 232 = 0,3
Fe + 2HCl → FeCl2 + H2 ; Fe3O4 + 8HCl → FeCl2 + 2FeCl3 + 4H2O
Trong dung dịch A : số mol FeCl2 = 0,2 + 0,3 = 0,5 ; số mol FeCl3 = 0,3.2 = 0,6
⇒ [FeCl2] = 0,5 : 2 = 0,25 ; [FeCl3] = 0,6 : 2 = 0,3 (có thể có HCl dư)
Trong dung dịch B : số mol Fe(NO3)3 = 0,2 + 0,3.3 = 1,1
⇒ [Fe(NO3)3] = 1,1 : 2 = 0,55 (có thể có HNO3 dư)
Đáp số : Fe, Fe 3 O 4 ; dung dịch A chứa : FeCl 2 0,25M ; FeCl 3 0,3M ; có thể có HCl
dung dịch B chứa : Fe(NO 3 ) 3 0,55M ; có thể có HNO 3
Bài 8 : Một dung dịch có chứa b mol H2SO4 hoà tan vừa hết với a mol Fe thu được một khí A duy nhất và dung dịch chứa 42,8 gam muối khan Nung lượng muối khan đó ở nhiệt
độ cao trong điều kiện không có không khí đến khối lượng không đổi thu được hỗn hợp khí B
a) Tính giá trị của a, b ( Biết )
6
5 , 2
=
b a
b) Tính tỷ khối của hỗn hợp B so với không khí
Trường hợp 1 : Khí A là H 2 : Fe + H 2 SO 4→ FeSO 4 + H 2⇒ a = b : loại
Trường hợp 2 : Khí A là SO 2
_ Nếu chỉ có phản ứng : 2Fe + 6H 2 SO 4→ Fe 2 (SO 4 ) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O
⇒ a : b = 2 : 6 ≠ 2,5 : 6 ⇒ loại
_ Vậy có 2 phản ứng : 2Fe + 6H 2 SO 4→ Fe 2 (SO 4 ) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O (1)
2b/6 ¬ b → b/6
Fe + Fe 2 (SO 4 ) 3→ 3FeSO 4 (2)
a - 2b/6 → a - 2b/6 → 3a - b
(a : b = 2,5 : 6 > 2 : 6 ⇒ sau (1) Fe dư ; nếu sau (2) mà Fe 2 (SO 4 ) 3 hết thì a : b = 3 : 6 > 2,5 : 6 ⇒ sau (2) thì Fe hết , Fe 2 (SO 4 ) 3 dư )
Muối sau gồm FeSO 4 và Fe 2 (SO 4 ) 3
Số mol Fe 2 (SO 4 ) 3 = b/6 - (a - 2b/6) = b/2 - a ; số mol FeSO 4 = 3a - b
Khối lượng muối = (b/2 - a)400 + (3a - b)152 = 42,8 ⇒ 56a + 48b = 42,8 (*)
a : b = 2,5 : 6 (**) ⇒ a = 0,25 ; b = 0,6
2) số mol Fe 2 (SO 4 ) 3 = 0,6 : 2 - 0,25 = 0,05 ; số mol FeSO 4 = 3.0,25 - 0,6 = 0,15
Fe 2 (SO 4 ) 3→ Fe 2 O 3 + 3SO 2 + 3/2O 2 ; 2FeSO 4→ Fe 2 O 3 + 2SO 2 + 1/2O 2
0,05 → 0,05.3 → 0,05.3:2 0,15 → 0,15 → 0,15:4
số mol SO 2 = 0,05.3 + 0,15 = 0,3 ; số mol O 2 = 0,05.3:2 + 0,15 : 4 = 0,1125
M B = (0,3.64 + 0,1125.32) : (0,3 + 0,1125) = 55,27 ⇒ dB /không khí = 55,27 : 29 = 1,9
Cách khác (với câu 1) : 2 : 6 < a : b = 2,5 : 6 < 1 : 2 ⇒ tạo thành 2 muối :
2Fe + 6H 2 SO 4→ Fe 2 (SO 4 ) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O ; Fe + 2H 2 SO 4→ FeSO 4 + SO 2 + 2H 2 O
2x ¬ 6x ¬ x y ¬ 2y ¬ y
Đặt x, y là số mol Fe 2 (SO 4 ) 3 , FeSO 4
2x + y = a ; 6x + 2y = b ⇒ (2x + y) : (6x + 2y) = 2,5 : 6 ⇒ 3x - y = 0 (*)
Trang 5Mặt khác : 400x + 152y = 42,8 (**) ⇒ x = 0,05 ; y = 0,15
⇒ a = 2.0,05 + 0,15 = 0,25 ; b = 6.0,05 + 2.0,15 = 0,6
Đáp số : 1) a = 0,25 ; b = 0,6 ; b)1,9
Bài 9 : Hỗn hợp chất X được tạo thành từ 2 nguyên tố Lấy a gam X cho tác dụng với
HNO3 đặc, dư, đun nóng thu được dung dịch A và khí B, pha loãng rồi chia dung dịch A làm 2 phần bằng nhau Phần 1 cho tác dụng với dung dịch NH3 dư, lọc kết tủa rồi nung nóng đến khối lượng không đổi thu được 1,2g chất rắn là oxit của một kim loại, hoàn tan oxit này trong 30 ml dung dịch HNO3 1,5M thấy tác dụng vừa đủ, phản ứng không giải phóng khí Phần 2 cho tác dụng với dung dịch BaCl2 loãng, dư thu được 6,99 gam kết tủa trắng không tan trong HNO3 dư Tìm X, tính a; biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn
Hợp chất X được tạo thành từ 2 nguyên tố ; X + HNO 3→ dd A
_1/2 A + NH 3 dư → kết tủa → 1,2 gam oxit kim loại ; Gọi oxit kim loại là M 2 On
M 2 On + 2nHNO 3→ 2M(NO 3 ) n + nH 2 O
Số mol HNO 3 = 0,03.1,5 = 0,045 ⇒ số mol M 2 On = 0,045 : 2n
⇒ 1,2 : (2M + 16n) = 0,045 : 2n ⇒ M = 18,67n ⇒ n = 3 ; M = 56 ⇒ X chứa Fe
số mol Fe 2 O 3 = 1,2 : 160 = 0,0075 ⇒ nFe = 0,0075.2 = 0,015
_1/2 A + BaCl 2 dư → 6,99 gam kết tủa trắng không tan trong HNO 3⇒ đó là BaSO 4
⇒ X chứa S ; nS = số mol SO 4 2- = số mol BaSO 4 = 6,99 : 233 = 0,03
Đặt X là FexSy ⇒ x : y = 0,015 : 0,03 = 1 : 2 ⇒ X là FeS 2
Khối lượng X = khối lượng Fe trong X + khối lượng S trong X
= 0,015.2.56 + 0,03.2.32 = 3,6
Đáp số : FeS 2 ; 3,6 gam
Bài 23 : Khử 4,8 gam một oxit của kim loại trong dãy điện hoá ở nhiệt độ cao, cần
2,016 lít khí H2 (đktc) Kim loại thu được đem hoà tan trong dung dịch HCl, thu được 1,344 lít H2 (đktc) Xác định công thức của oxit kim loại đã dùng
MxOy + yH2 → xM + yH2O ; số mol H2 = 2,016 : 22,4 = 0,09
Bảo toàn khối lượng : 4,8 + 0,09.2 = mM + 0,09.18 ⇒ mM = 3,36
2M + 2nHCl → 2MCln + nH2 ; số mol H2 = 1,344 : 22,4 = 0,06
⇒ số mol M = 0,12 : n ⇒ 0,12 : n = 3,36 : M ⇒ M = 28n ⇒ Fe
⇒ oxit FexOy ⇒ số mol FexOy = 4,8 : (56x + 16y) = 0,09 : y ⇒ x : y = 2 : 3 ⇒ Fe2O3
Đáp số : Fe 2 O 3