- Bài toán thường gặp khi chất khử có các kim loại từ Zn trở về trước trong dãy HĐHH các kim loại Fe khi tác dụng với dung dịch HNO3 rất loãng mới tạo ra muối amoni 2.. Nguyên tắc giải [r]
Trang 1ĐÁNH GIÁ SỰ TẠO THÀNH MUỐI AMONI TRONG PHẢN ỨNG CỦA
KIM LOẠI MẠNH VỚI DUNG DỊCH AXIT NITRIC
I LÍ THUYẾT
1 Tổng quát
- Dấu hiệu để nhận biết dạng toán này là tổng số mol electron cho không bằng tổng số mol electron nhận (khi xét sản phẩm khử không tạo muối amoni)
- Trong bài toán nếu áp dụng ĐL bảo toàn khối lượng, ĐL bảo toàn nguyên tố có thể tính được khối lượng muối Mặt khác, bài toán lại cho biết khối lượng muối sau phản ứng hoặc yêu cầu tính khối lượng muối sau phản ứng kèm theo một vài giữ kiện khác thừa dữ kiện
- Bài toán thường gặp khi chất khử có các kim loại từ Zn trở về trước trong dãy
HĐHH các kim loại ( Fe khi tác dụng với dung dịch HNO3 rất loãng mới tạo ra muối amoni)
2 Nguyên tắc giải bài tập:
Dùng định lu t b o to n e.ậ ả à
M → M n+ + ne
N+5 + (5 – x)e → Nx ne nhường = ne nhận
* Đặc biệt
+ Nếu phản ứng tạo ra nhiều sản phẩm khử của N thì ne nhường = Sne nhận
+ Nếu có nhiều chất khử tham gia phản ứng Sne nhường = ne nhận
- Trong một số trường hợp cần kết hợp với định luật bảo toàn điện tích (tổng điện tích dương = tổng điện tích âm) và định luật bảo toàn nguyên tố
+ Đặc biệt trong trường hợp kim loại tác dụng với axit HNO3 ta có:
nHNO3 (pư) = 2nNO2 = 4nNO = 10nN2O = 12nN2 = 10nNH4NO3
nNO3-(trong muối) = nNO2 = 3nNO = 8nN2O = 10nN2 = 8nNH4NO3
Trang 2II MỘT SỐ VÍ DỤ
VD1: Cho 1,68gam bột Mg tác dụng vừa đ ủ với 500ml dung dịch HNO 3 aM thu được dung dịch Y và 0,448lít khí NO duy nhất Tính a và khối lượng muối tạo thành trong Y?
Bài giải:
- Ở đây cần chú ý rằng khí NO là khí duy nhất chứ không phải là sản phẩm khử duy nhất Một số học sinh không để ý điều này và cho rằng bài toán khá đơn giản và dễ mắc phải sai lầm như sau:
n Mg = 0,07 mol trong dung dịch Y có 0,07mol Mg(NO3 ) 2
Khối lượng muối : m Mg(NO3 ) 2 = 0,07 148 = 10,36 gam
nNO = 0,02 mol
NO 3− + 4H + + 3e → NO + 2H 2O
0,08 0,06 0,02
nHNO3 = nH + = 0,08 mol
CM(HNO3) = 0,04M
- Thực ra chỉ cần đánh giá:
Mg - 2e Mg 2+ (1)
0,07mol 0,14mol
NO3 − + 4H + + 3e NO + 2H2O (2)
0,08mol 0,06 mol 0,02 mol
Do Mg phản ứng vừa đủ với HNO3 mà quá trình (1) và (2) cho thấy số mol electron nhường lớn hơn số mol electron nhận
- Do đó trong dung dịch phải có sinh ra ion NH 4+
NO 3− + 10H + + 8e NH 4+ + 3H2O (3)
0,1mol 0,08mol 0,01mol
Trong Y có: 0,07mol Mg(NO3)2 và 0,01mol NH4NO3
m muối = 0,07.148 + 0,01.80 =11,16g
Số mol axit: nHNO3 = 0,18 mol
Nồng độ của axit là :
CM(HNO3) = 0,36 M
Trang 3VD2 Hòa tan hoàn toàn 12,42g Al bằng dd HNO 3 loãng dư, thu được dd A và 1,344l (đktc) hh khí B gồm 2 khí là N 2 O và N 2 Tỉ khối của B so với H 2 là 18 Cô cạn dd A, thu được m gam chất rắn khan Giá trị của m là bao nhiêu?
Bài giải:
Chú ý là các kim loại mạnh như Al, Mg pư với HNO3 có thể tạo sản phẩm khử là muối NH4NO3
- Ta tính được :
Số mol nhôm: nAl = 0,46 mol
số mol hỗn hợp khí B nB = 0,06 mol
khối lượng mol TB của B: MB= 36
ta tính được nN2O=nN2= 0,03 mol
- pt cho, nhận e- :
Al0 - 3e Al3+
0,46mol 1,38mol
N5+ + 5e N0
0,3mol 0,06mol
N5+ + 4e N1+
0,24mol 0,06mol
- Ta thấy ne nhường > n e nhận => pư có tạo ra muối NH4NO3
và ne nhận để tạo NH4+ = 1,38 - (0,3 + 0,24) = 0,84mol
N5+ + 8e N
0,84mol 0,105mol
- Vậy nNH4NO3 = 0,105 mol
Lại có nAl(NO3)3 = nAl = 0,46 mol
- khối lượng muối khan thu được là :
m = 0,105.80 + 0,46.213=106,38(g)
VD3 Hoà tan hoàn toàn m g bột Cu trong 800 g dung dịch HNO 3 được dung dịch Y
và 2,24 lit khí NO (đktc) Y tác dụng vừa đủ với 300 ml dung dịch NaOH 2 M được kết tủa R Sau khi nung R đến khối lượng không đổi thu được 20 g chất rắn.
a Tính khối lượng Cu ban đầu.
b Tính khối lượng các chất trong Y và nồng độ % của dung dịch HNO 3 đã dùng
Bài giải:
nNO = 2,24/22,4 = 0,1 mol; nNaOH = 0,3.0,2 = 0,06 mol
Trang 4a Khi cho Y tác dụng với dung dịch NaOH thu được kết tủa R chỉ chứa Cu(OH)2 Chất rắn thu được khi nung là CuO : nCuO = 20/80 = 0,25 mol = nCuO = 0,25 mol Theo định luật bảo toàn nguyên tố:
nCu (ban đầu) = nCu (trong CuO) = 0,25 mol mCu = 0,25.64 = 16 g
b Trong X, nCu(NO3)2 = nCu = 0,25 mol m Cu(NO3)2 = 188.0,25 = 47 g
Cu Cu2+ + 2e
0,25 mol 0,5 mol
Mà: N5+ + 3e N2+
0,3 mol 0,1 mol
Vậy chứng tỏ phản ứng của Cu và HNO3 phải tạo ra NH4NO3
ne (Cu nhường) = ne nhận = 0,5 mol ne nhận= 0,5 – 0,3 = 0,2 mol
N5+ + 8e N3-
0,2 mol 0,025 mol
n NH4NO3 = 0,025 mol m= 80.0,025 = 2 g
- Theo định luật bảo toàn nguyên tố:
npư = nN (trong Cu(NO3)2 ) + nN (trong NO) + nN (trong NH4NO3)
= 2n Cu(NO3)2 + nNO + 2n NH4NO3= 0,65 mol
mHNO3= 63.0,65 = 40,95 g C% = 5,12%
VD4: Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp X gồm 0,1mol CuO và 0,14mol Al trong 500ml
dung dịch HNO 3 aM vừa đủ thu được dung dịch Y và 0,672lít khí N 2 O duy nhất Tính a và khối lượng muối tạo thành trong Y?
Bài giải:
- Xét các quá trình sau:
CuO + 2H + Cu 2+ + H2O
0,1mol 0,2mol
Al - 3e Al 3+
0,14mol 0,42mol
2NO3 − + 10H + + 8e N2O + 5H 2O
0,3 mol 0,24mol 0,03mol
Trang 5- Ta thấy ne nhường > n e nhận => pư có tạo ra muối NH4NO3
- Số mol e nhận của quá trình tạo ra NH 4+ là : 0,42 – 0,24 = 0,18mol
NO3 − + 10H + + 8e NH 4+ + 3H 2O
0,225mol 0,18mol 0,0225mol
- Số mol axit: nHNO3 = 0,725 mol
Nồng độ của axit là :
CM(HNO3) = 1,45 M
- Trong dung dịch Y có: 0,1mol Cu(NO3)2 , 0,14mol Al(NO3)3 và 0,0225mol NH4NO3
m muối = 0,1.188 + 0,14.213 + 0,0225.80 = 50,42g
III BÀI TẬP TƯƠNG TỰ
B
ài 1 : Hoà tan hoàn toàn 6gam kim loại Ca vào 500ml dung dịch HNO3 aM, vừa đủ thu được dung dịch Y và 0,4928 lít khí N2 duy nhất Tính a và khối lượng muối thu được trong Y?
Bài 2: Hoà tan hoàn toàn 2,97gam bột Al vào 400ml dung dịch HNO3 aM, vừa đủ thu được dung dịch Y và 0,672 lít khí không màu duy nhất hoá nâu trong không khí Tính a và khối lượng muối thu được trong Y?
Bài 3: Hoà tan 6gam Ca vào V lít dung dịch HNO3 1M vừa đủ thu được dung dịch Y chứa 25,4gam muối và 0,4928 lít một chất khí X duy nhất Tìm CTPT X và tính V? Bài 4: Hoà tan 4,8 gam Mg vào mgam dung dịch HNO3 10% vừa đủ thu được dung dịch Y chứa 30,4 gam muối và 0,896 lít một chất khí X nguyên chất, duy nhất Tìm CTPT của X và tính m?