Tiêt 3: Bài tập về hợp chất có tính khử tác dụng với HNO3 DẠNG 4: HỢP CHẤT KHỬ TÁC DỤNG VỚI HNO3 I – Phương pháp: 1 Cho hỗn hợp gồm Fe và các oxit của Fe tác dụng với HNO 3 hoặc hỗn hợp [r]
Trang 1Ngày soạn 7 tháng 11 năm 2015
CHỦ ĐỀ 4: BÀI TẬP VỀ HNO 3
I.MỤC TIÊU: 1.Kiến thức: Nắm vững cấu tạo phân tử, tính chất vật
nghiệm và trong công nghiệp
2.Kỹ năng: - Viết được các phương trình hoá học
-Nhận biết HNO3 -Rèn kỹ năng giải các bài tập
học của HNO3
3 Thái độ : Rèn luyện nghị lực học tập, tinh thần sáng tạo ,yêu khoa học
4 Phát triển năng lực : Phát triển về tư duy hoá học ,năng lực phân tích
,tổng hợp ,năng lực vận dụng giải bài tập
II.CHUẨN BỊ:
1.Giáo viên: Bài giảng phải chuẩn bị chu đáo về lý thuyết các dạng bài tập
càn hướng dẫn ,số lượng bài tập phải dồi dào
2.Học sinh: Ôn tập lại các bài học theo sách giáo khoa ,sách bài tập
III.PHƯƠNG PHÁP: Đàm thoại ôn tập ,làm việc nhóm, phiếu học tập, xây
dựng bảng ôn tập Xây dựng bản đồ tư duy
IV TIẾN TRÌNH BÀI DẠY:
1.Ổn định lớp: ( 2 phút).Kiểm tra sĩ số
2.Chữa bài tập về nhà : (10 phút).
3 Giảng bài mới :
Tiết 1: Hệ thống hoá kiến thức về HNO3 + Bài tập về tính a xit mạnh của HNO3 .
Hoạt động 1: Ôn tập về tính chât vật lý,hoá học của HNO3
GV: Cho học sinh ôn tập lại kiến thức.
HS: Nhắc lại các kiến thức đó
Nội dung: Dung dịch HNO3 là một a xit mạnh ,HNO3 điện ly mạnh trong nước ,có tính o xi hoá mạnh ,tác dụng với hầu hết kim loại trừ Au,
Pt Đưa kim loại lên hoá trị cao nhất HNO3 đặc nguội không tác dụng với Al,Fe ,Cr.Tác dụng với nhiều phi kim đưa phi kim lên số o xi hoá cáo nhất ,tác dụng với nhiều hợp chất có tính khử
VD1: Khi hoà tan 30,0 gam hỗn hợp đồng và đồng (II) o xit trong dung dịch
đồng (II) o xit trong hỗn hợp ban đầu là:
Trang 2A.1,20gam B.4,25 gam C.1,88 gam D.2,52 gam
Hướng dẫn giải:
3Cu + 8 HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O (1)
CuO + 2HNO3→ Cu(NO3)2 + 2H2O
Số mol khí NO = 6,72/ 22,4 = 0,30 mol
Theo phản ứng (1) số mol Cu = 0,3.3:2= 0,45mol
Khối lượng đồng trong hỗn hợp là : 0,45.64= 28,8 gam
Khối lượng CuO trong hỗn hợp là : 30,0- 28,8 = 1,20 gam
VD2: Khi cho một o xit kim loại hoá trị n tác dụng với dung dịch HNO3 dư thì tạo thành 34,0 gam muối ni trat và 3,6 gam nước ( không có sản phẩm khác ) Hỏi đó là o xit của kimloaij nào và khối lượng của o xit kim loại đã phản ứng là bao nhiêu gam ?
Hướng dẫn giải :
Phản ứng chỉ tạo ra muối nitrat và nước ,chứng tỏ n là hoá trị duy nhất của kim loại trong o xít Đặt công thức của o xit kim loai là M2On và nguyên tử khối của M là A
Phương trình hoá học :
M2O + 2n HNO3 → 2 M(NO3)n + n H2O (1)
Theo phản ứng (1) , khi tạo thành 1 mol tức ( A + 62n ) gam muối ni trat thì đồng thời tạo thành n/2 mol tức là 9n gam nước
( A + 62n ) gam muối ni trat - 9n gam nước
34,0gam muối nitrat - 3,6 gam nước
Ta có tỉ lệ : (A + 62n )/ 34 = 9n/ 3,6
Giải phương trình được A = 23n Chỉ có nghiệm n=1 ,A =23 là phù hợp .Vậy M là Na
Na2O +2 HNO3 → 2NaNO3 + H2O (2)
\Theo phản ứng (2) :
Vậy tạo ra3,6 gam x gam
X = 3,6.62,0 : 18,0 = 12,4 gam
VD3: Viết các phương trình hoá học thể hiện chuyển hoá muối nat ri ni trat thành muối kali nitrat b,biết có đầy đủ hoá chất đẻ sử dụng cho quá trình chuyển hoá đó
Hướng dẫn giải :
Các phương trình hoá học :
NaNO3 + H2SO4 đặc → HNO3 + NaHSO4
Trang 3HNOdd + KOH→ KNO3 + H2O
Tiết 2 : Bài tập về HNO 3 tác dụng với kim loại
B MỘT SỐ CHÚ Ý
I Tính oxi hóa của HNO3
như: Kim loại, phi kim, các hợp chất Fe(II), hợp chất S2-, I-, Thông thường:
+ Nếu axit loãng, thường cho ra NO Nếu chất khử có tính khử mạnh,
nồng độ axit và nhiệt độ thích hợp có thể cho ra N2O, N2, NH4NO3
* Chú ý:
1 Một số kim loại (Fe, Al, Cr, ) không tan trong axit HNO3 đặc, nguội
do bị thụ động hóa
2 Trong một số bài toán ta phải chú ý biện luận trường hợp tạo ra các sản
phẩm khác: NH 4 NO 3 dựa theo phương pháp bảo toàn e (nếu ne cho > ne nhận
để tạo khí) hoặc dựa theo dữ kiện đề bài (chẳng hạn cho dung dịch NaOH
vào dung dịch sau phản ứng thấy có khí thoát ra) hoặc các hợp chất khí của
Nitơ dựa vào tỉ khối hơi của hỗn hợp đã cho.
xảy ra phản ứng trung hòa.
4 Với kim loại có nhiều hóa trị (như Fe, Cr), nếu dùng dư axit sẽ tạo
muối hóa trị 3 của kim loại (Fe3+, Cr3+); nếu axit dùng thiếu, dư kim loại sẽ
tạo muối hóa trị 2 (Fe2+, Cr2+), hoặc có thể tạo đồng thời 2 loại muối.
5 Các chất khử phản ứng với muối NO3 - trong môi trường axit tương
trình ion.
II Nguyên tắc giải bài tập: Dùng định luật bảo toàn mol e.
0
M → M n + ne
5
x
N
ne nhường = ne nhận
* Đặc biệt
+ Nếu phản ứng tạo ra nhiều sản phẩm khử của N thì ne nhường = ne nhận
+ Nếu có nhiều chất khử tham gia phản ứng ne nhường = ne nhận
- Trong một số trường hợp cần kết hợp với định luật bảo toàn điện
tích (tổng số mol điện tích dương = tổng số mol điện tích âm) và định luật
bảo toàn nguyên tố
Trang 4- Có thể sử dụng phương trình ion – electron hoặc các bán phản ứng để biểu diễn các quá trình
M Mn+
+ ne 4H+ + NO3- + 3e NO + 2H2O
MỘT SỐ CÔNG THỨC CẦN DÙNG Tạo NO2: NO3- + 1e + 2H+ NO2 + H2O
a mol a 2a a
Số mol HNO3 pư = 2a = 2 nNO2
Bảo toàn nguyên tố nitơ : Ta có nNO3- tạo muối với kim loại = nHNO3 pứ -nNO2 = 2a – a = a = nNO2
Tạo NO: NO3- + 3e + 4 H+ NO + 2H2O
a mol 3a 4a a
Số mol HNO3 pứ = 4 nNO và nNO3-tạo muối với kim loại = nHNO3 pứ - nNO = 3nNO
Tạo N2O: 2NO3- + 8e + 10 H+ N2O + 5 H2O
2a mol 8a 10 a a
Số mol HNO3 pứ = 10 nN2O và nNO3- tạo muối với kim loại = nHNO3 pứ -2nN2O = 8nN2O
Tạo N2: 2 NO3- + 10 e + 12 H+ N2 + 6H2O
2 a 10a 12a a
Số mol HNO3 pứ = 12 nN2 và nNO3- tạo muối với kim loại = nHNO3 pứ - 2 nN2
= 10 nN2
Tạo NH4NO3: NO3- + 8e + 10 H+ NH4+ + 3H2O
a mol 8a 10 a a mol
Số mol HNO3 pứ = 10nNH4NO3 và nNO3- tạo muối = nHNO3 pứ -nNH4NO3 = 9nNH4NO3
và nNO3-tạo muối với kim loại = nHNO3 pứ
- 2nNH4NO3 = 8nNH4NO3.
Từ những công thức riêng lẽ trên suy ra các công thức tổng quát như sau:
nHNO3 pư = 4nNO + 2nNO2 + 10n NH4NO3 + 10nN2O + 12nN2
n NO3 - tạo muối = nNO2 +3 nNO + 8nN2O + 10nN2 + 9nNH4NO3
mmuối nitrat với kim loại = mKL + 62.( nNO2 +3 nNO + 8nN2O + 10nN2 + 8nNH4NO3)
Tổng mmuối = mKl + 62 ( nNO2 +3 nNO + 8nN2O + 10nN2 + 8nNH4NO3) + 80nNH4NO3
Trang 5 Cần lưu ý là nó chỉ được áp dụng bài toán kim loại ( hoặc hỗn
với O trong oxit tạo thành nước : 2H+ + O-2 H2O Lúc đó nHNO3 pứ = nHNO3 pứ với kim loại + 2nO trong oxit
như = 0 ( bỏ qua)
ứng là quan trọng nhất vì từ nó có thể suy ra các công thức khác, với lại chúng ta phải biết viết nửa phản ứng dưới dạng ion –electron khi NO3- bị khử
B BÀI TẬP TỰ LUẬN
DẠNG 1: XÁC ĐỊNH LƯỢNG KIM LOẠI MỘT KIM LOẠI PHẢN ỨNG:
I Bài tập minh họa.
VD1 Hoà tan hoàn toàn mg bột Cu trong 800 g dung dịch HNO3 được dung dịch Y và 4,48 lit khí NO (đktc) Tính m ?
Giải:
nNO = 4,48/22,4 = 0,2 mol
0,3 mol 0,3 mol 0,6 mol 0,6 mol 0,2 mol Áp dụng ĐLBT mol e nCu = 0,3 (mol) m = mCu=0,3 64=19 , 2(g)
VD2 Cho 11 g hỗn hợp hai kim loại Al và Fe vào dung dịch HNO3 loãng
dư, thu được 6,72 lit khí NO (đktc) duy nhất Khối lượng (g) của Al và Fe trong hỗn hợp đầu ?
Giải:
nNO = 6,72/22,4 = 0,3 mol
Gọi x, y lần lượt là số mol Al và Fe trong hỗn hợp đầu
Ta có: 27x + 56y = 11 (1)
Al Al+3 + 3e
x mol 3x mol
Fe Fe+3 + 3e
y mol 3y mol
5
N + 3e N2
0,9 mol 0,3 mol
Theo định luật bảo toàn e: n e (KL nhường) = ne (N nhận) = 0,9 mol
Trang 6hay: 3x + 3y = 0,9 (2)
Từ (1) và (2) ta có
mol 0,1
y
mol 0,2
x
5,6 56.0,1 m
5,4 27.0,2 m
Fe
Al
kim là:
Giải:
Trong hỗn hợp chỉ có Mg phản ứng với dung dịch HNO3 đặc, nguội ne cho = 2nMg
nNO 2= 4,48/22,4 = 0,2 mol ne nhận = nNO 2 = 0,2 mol
Vì ne cho = ne nhận nMg = 0,1 mol mMg = 24.0,1 = 2,4 g
4
,
2
II Bài tập tương tự
2M, sau phản ứng thu được 2,24 lít khí NO (ở đktc).( là sản phẩm khử duy nhất) Tính m và V?
Tính m?
hỗn hợp 3 khí NO, N2O, N2 với tỷ lệ mol tương ứng là 1:2:2 Tính m?
gam Tính m?
HỖN HỢP KIM LOẠI PHẢN ỨNG:
Bài 6 Cho 38,7 gam hỗn hợp kim loại Cu và Zn tan hết trong dung dịch
Bài 7 Cho m gam hỗn hợp kim loại gồm Fe và Al tan hết trong dung dịch
A thu được 68,25 gam hỗn hợp muối khan Tính khối lượng mỗi kim loại trong m gam hỗn hợp ban đầu ?
Bài 8 Chia 34,8 gam hỗn hợp kim loại gồm Al, Fe và Cu thành 2 phần bằng nhau:
(ở đktc)
Trang 7- Phần II: Cho vào dung dịch HCl dư thu được 8,96 lít H2 (ở đktc).
Tính khối lượng của Al và Fe trong hỗn hợp ban đầu ?
Bài 9 Cho 68,7 gam hỗn hợp gồm Al, Fe và Cu tan hết trong dung dịch
gam rắn B không tan Tính m ?
loãng thu được dd A và 1,568 lít hh khí X đều không màu, có khối lượng 2,59 gam, trong đó có một khí bị hóa nâu trong không khí Tính % theo khối lượng của mỗi kim loại trong hh ?
loãng dư thu được 0,9856 lít hh khí X gồm NO và N2 (ở 27,30C và 1 atm), có
tỉ khối so với H2 bằng 14,75 Tính % theo khối lượng của mỗi kim loại trong
hh ?
lượng của mỗi kim loại trong hh X ?
Cô cạn dd X thu được 11,12 gam muối khan (gồm 3 muối) Tính a?
DẠNG 2: XÁC ĐỊNH KIM LOẠI:
I Bài tập minh họa
được 4,48 lít khí NO (ở đktc) Xác định tên kim loại M?
Giải:
nNO = 4,48/22,4 = 0,2 mol; nNaOH = 0,5.2 = 1 mol
M Mn+ + ne N5 + 3e N2
19 ,5 M
M mol 19 ,5 n M
mol 0,2 mol
Áp dụng ĐLBT mol e 19 ,5 n M
M = 0,6 (mol) MM = 32,5.n Biện luận MM theo n:
Nhận n = 2 ; MM = 65 M là kim loại Zn
II Bài tập tương tự
Trang 8Bài 1 Hoà tan hoàn toàn 16,2 gam một kim loại M chưa rõ hoá trị bằng dd HNO3 được 5,6 lit (đktc)hỗn hợp A nặng 7,2 gam gồm NO và N2 Xác định tên kim loại M?
kim loại M?
loãng sau pứ thu được 1,232 l (đktc) hh khí X gồm 2 khí không màu, không hoá nâu trong kk nặng 1,94 g Xác định M
Bài 4 Hoà tan hoàn toàn 1,35 gam một kim loại M bằng dung dịch HNO3
21 ( không còn sản phẩm khử khác) Tìm kim loại M
Bài 5 Hòa tan hoàn toàn 19,2g kim loại M trong dung dịch HNO3 dư thu
định kim loại M
Bài 6 Hoà tan hoàn toàn 19,2 gam một kim loại M trong dung dịch HNO3
ta thu được 4,48 lít NO (đktc) Xác định tên kim loại M?
Bài 7 Hòa tan hoàn toàn 2,7g một kim loại M bằng HNO3 thu được 1,12lít khí(đktc) hỗn hợp X gồm 2 khí không màu trong đó có 1 khí hóa nâu ngoài
Bài 8 Hòa tan 13g một kim loại có hóa trị không đổi vào HNO3 Sau phản ứng thêm vào NaOH dư thấy bay ra 1,12 lít khí có mùi khai Xác định tên kim loại M?
Bài 9 Hòa tan một lượng 14,08 gam một kim loại M tác bằng lượng V ml
không màu, trong đó có một khí hóa nâu trong không khí Tỉ khối hơi của X
so với H2 bằng 18,5
D Fe
DẠNG 3: TÌM SẢN PHẨM KHỬ:
I Bài tập minh họa.
0.4mol một sản phẩm khử chứa N duy nhất Xác định tên sản phẩm khử ?
Trang 9Mg Mg+2 + 2e
0,3 mol 0,6 mol
Fe Fe+3 + 3e
0,2 mol 0,6 mol
x.N5 + x(5 - n).e x
N
+n x(5 - n).0,4 mol 0,4 mol
Lưu ý: x là số nguyên tử N có trong sản phẩm khử thường x=1 hoặc x=2
Theo định luật bảo toàn e: n e (KL nhường) = ne (N nhận) = 1,2 mol x(5 - n).0,4
= 1,2 x(5 - n) = 3
II Bài tập tương tự.
Bài 1 Cho 3,6 gam Mg tác dụng hết với dung dịch HNO3 (dư), sinh ra 2,24 lít khí X (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc) Xác định khí X
Bài 2 Hòa tan hoàn toàn 11,2g Fe vào HNO3 dư thu được dung dịch A và 6,72 lít hỗn hợp khí B gồm NO và một khí X, với tỉ lệ thể tích là 1:1 Xác định khí X?
Bài 3 Hoà tan 0.2 mol Fe và 0.3 mol Mg vào HNO3 dư thu được 0.4mol một sản phảm khử chứa N duy nhất Xác định spk
Bài 4 Cho 3,6 gam Mg tác dụng hết với dung dịch HNO3 (dư), sinh ra 2,24 lít khí X (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc) Khí X là:
Bài 5 Hòa tan 9,6g Mg trong dung dịch HNO3 tạo ra 2,24 lít khí NxOy Xác định công thức khí đó
DẠNG 4: HỢP CHẤT KHỬ TÁC DỤNG VỚI HNO3
I – Phương pháp:
1) Cho hỗn hợp gồm Fe và các oxit của Fe tác dụng với HNO3 hoặc hỗn
2) Cho hỗn hợp oxit sắt có tính khử và Cu (hoặc Fe) tác dụng với dung
Phương pháp giải: Dùng cách quy đổi
Nội dung của phương pháp: Với hỗn hợp nhiều chất ta có thể coi hỗn
hợp tương đương với 1 số chất (thường là 2) hoặc có thể chỉ là 1 chất (chẳng hạn hỗn hợp gồm FeO, Fe2O3 và Fe3O4 có thể coi tương đương FeO và Fe2O3
hợp
Trang 10VD1 Để m gam Fe ngoài không khí, sau một thời gian biến thành hỗn hợp
nhiêu?
Giải
nNO = 2,24/22,4 = 0,1 mol
Gọi x là số mol Fe; y là tổng số mol nguyên tử O của không khí tham gia phản ứng
Ta có: mH = 56x + 16y = 12 (1)
Trong toàn bộ quá trình phản ứng: ne (Fe cho) = ne(O nhận) + ne (N nhận)
3x = 2y + 3.0,01 (2)
Từ (1) và (2) có được: x = 0,18; y = 0,12
Do đó: mFe = 56x = 10,08
Chú ý:
1 Ngoài cách quy đổi theo Fe và O như ở trên ta cũng có thể quy đổi hỗn
hợp theo Fe và Fe2O3 hoặc Fe và FeO hoặc FeO và Fe2O3,
* Lưu ý theo cách quy đổi các nghiệm tính được có thể là giá trị âm và ta vẫn sử dụng để tính toán bình thường.
Chẳng hạn, nếu quy đổi theo Fe và FeO ta có hệ:
¿
m H=56 x +72 y=12
3 x + y =3 0,1
¿ {
¿
(với x = nFe; y = nFeO)
Tìm được x = 0,06; y = 0,12 nFe (ban đầu) = nFe + nFe (trong FeO) = 0,18 m Fe
= 10,08 g
Còn nếu quy đổi theo FeO (x mol) và Fe 2 O 3 (y mol) ta có:
¿
m H=72 x +160 y=12
x=3 0,1
¿ {
¿
x = 0,3 ; y = -0,06
nFe (ban đầu) = nFe (trong FeO) + nFe (trong Fe2O3) = 0,18 m Fe
= 10,08 g
2 Dùng công thức giải nhanh
nhận vào; m’ là khối lượng hỗn hợp H
Áp dụng định luật bảo toàn e: ne (Fe cho) = n(O nhận) + ne (axit nhận)
Mà: mO = mH – mFe = m’ – m
3x = 2 16m' −56 x + a x = 0,1(m’/8 + a) hay m Fe = 5,6(m’/8 + a)
Trang 11Nếu dùng Cu thì: nCu = 0,1(m’/8 + a); mCu = 6,4(m’/8 + a)
3 Quy đổi gián tiếp
Giả sử trong quá trình thứ hai ta không dùng HNO3 mà thay bằng O2 để oxi hóa hoàn toàn hỗn hợp H thành Fe2O3 thì từ việc bảo toàn e: nO (thêm) = 3/2nNO = 0,15 (mol)
moxit = 12 + 0,15.16 = 14,4 n Fe = 0,18 (mol)
Ngoài các cách giải trên bài toán còn rất nhiều cách giải khác!
VD2: Hòa tan hoàn toàn 3,76 gam hỗn hợp H gồm: S, FeS, FeS2 trong
vào X, lọc kết tủa nung đến khối lượng không đổi thì khối lượng chất rắn thu được là:
D 2,4 gam
Giải
Gọi x, y lần lượt là tổng số mol Fe và S trong hỗn hợp (cũng có thể coi x,
y là số mol Fe và S đã tham gia phản ứng với nhau tạo ra hỗn hợp trên)
Ta có: 56x + 32y = 3,76
Mặt khác: ne (cho) = 3x + 6y = 0,48 = ne (nhận) (vì hỗn hợp H bị oxi hóa tạo muối Fe3+ và H2SO4)
Từ đó có: x = 0,03; y = 0,065
(0,065 mol).
Sau khi nung chất rắn có: Fe2O3 (0,015 mol) và BaSO4 (0,065 mol).
mchất rắn = 160.0,015 + 233.0,065 = 17,545 (gam)
VD3 Cho 61,2 gam hỗn hợp X gồm Cu và Fe3O4 tác dụng với dung dịch
toàn, thu được 3,36 lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc), dung dịch Y
và còn lại 2,4 gam kim loại Cô cạn dung dịch Y, thu được m gam muối khan Xác định giá trị của m?
Giải
nNO = 0,15 (mol)
Gọi a là số mol Cu trong X đã phản ứng Gọi b là số mol Fe3O4 trong X
Ta có: 64a + 232b = 61,2 – 2,4
thành muối Cu2+, Fe2+ (vì dư kim loại), H2O do đó theo bảo toàn e: 2a + 2.3b – 2.4b = 3.0,15
Từ đó: a = 0,375; b = 0,15
Muối khan gồm có: Cu(NO3)2 (a = 0,375 mol) và Fe(NO3)2 (3b = 0,45
mol)