Phương pháp giải bài tập kim loại (Hồ Chí Tuấn - ĐH Y HN)

Chia sẻ: Nhan Tai | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:14

Thêm vào BST

Báo xấu

179
lượt xem 34
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo tài liệu 'phương pháp giải bài tập kim loại (hồ chí tuấn - đh y hn)', tài liệu phổ thông, ôn thi đh-cđ phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Phương pháp giải bài tập kim loại (Hồ Chí Tuấn - ĐH Y HN)

Phương pháp gi i bài t p kim lo i Biên so n H Chí Tu n - ðH Y Hà N i I – BÀI T P V XÁC ð NH TÊN KIM LO I 1) Có th tính ñư c kh i lư ng mol nguyên t kim lo i M theo các cách sau: - T kh i lư ng (m) và s mol (n) c a kim lo i → M = - T Mh p ch t → Mkim lo i - T công th c Faraday → M = (n là s electron trao ñ i m i ñi n c c) - T a < m < b và α < n < β → → tìm M th a mãn trong kho ng xác ñ nh ñó - L p hàm s M = f(n) trong ñó n là hóa tr c a kim lo i M (n = 1, 2, 3), n u trong bài toán tìm oxit kim lo i MxOy thì n = → kim lo i M - V i hai kim lo i k ti p nhau trong m t chu kì ho c phân nhóm → tìm → tên 2 kim lo i 2) M t s chú ý khi gi i bài t p: - Bi t s d ng m t s ñ nh lu t b o toàn như b o toàn kh i lư ng, b o toàn nguyên t , b o toàn mol electron,… Bi t vi t các phương trình ion thu g n, phương pháp ion – electron … - Khi ñ bài không cho kim lo i M có hóa tr không ñ i thì khi kim lo i M tác d ng v i các ch t khác nhau có th th hi n các s oxi hóa khác nhau → ñ t kim lo i M có các hóa tr khác nhau - Khi h n h p ñ u ñư c chia làm hai ph n không b ng nhau thì ph n này g p k l n ph n kia tương ng v i s mol các ch t ph n này cũng g p k l n s mol các ch t ph n kia 3) M t s ví d minh h a: Ví d 1: Cho 3,024 gam m t kim lo i M tan h t trong dung d ch HNO3 loãng, thu ñư c 940,8 ml khí NxOy (s n ph m kh duy nh t, ñktc) có t kh i ñ i v i H2 b ng 22. Khí NxOy và kim lo i M là: A. NO và Mg B. NO2 và Al C. N2O và Al D. N2O và Fe Hư ng d n: M(NxOy) = 44 → nN2O = 0,042 mol M → Mn+ + ne 2NO3- + 8e + 10H+ → N2O + 5H2O Theo ñlbt mol electron: ne cho = ne nh n → 3,024 → → No duy nh t n = 3 và M = 27 → Al → ñáp án C Ví d 2: H n h p X g m Mg và kim lo i M. Hòa tan hoàn toàn 8 gam h n h p X c n v a ñ 200 gam dung d ch HCl 7,3 %. M t khác cho 8 gam h n h p X tác d ng hoàn toàn v i khí Cl2 c n dùng 5,6 lít Cl2 ( ñktc) t o ra hai mu i clorua. Kim lo i M và ph n trăm v kh i lư ng c a nó trong h n h p X là: A. Al và 75 % B. Fe và 25 % C. Al và 30 % D. Fe và 70 % Hư ng d n: nHCl = 0,4 mol ; nCl2 = 0,25 mol ; nMg = x mol ; nM = y mol 24x + My = 8 (1) - X tác d ng v i dung d ch HCl (M th hi n hóa tr n) → 2x + ny = 0,4 (2) http://ebook.here.vn - Thư vi n Bài gi ng, ð thi tr c nghi m
- X tác d ng v i Cl2 (M th hi n hóa tr m) → 2x + my = 0,5 (3) - T (2) ; (3) → y(m – n) = 0,1 → m > n → No duy nh t m = 3 và n = 2 → x = y = 0,1 mol - T (1) → M = 56 → Fe và % M = 70 % → ñáp án D Ví d 3: H n h p X g m hai mu i cacbonat c a 2 kim lo i ki m th hai chu kì liên ti p. Cho 7,65 gam X vào dung d ch HCl dư. K t thúc ph n ng, cô c n dung d ch thì thu ñư c 8,75 gam mu i khan. Hai kim lo i ñó là: A. Mg và Ca B. Ca và Sr C. Be và Mg D. Sr và Ba Hư ng d n: - ð t công th c chung c a hai mu i là CO3. Phương trình ph n ng: CO3 + 2HCl → Cl2 + CO2 + H2O - T phương trình th y: 1 mol CO3 ph n ng thì kh i lư ng mu i tăng: 71 – 60 = 11 gam - Theo ñ bài kh i lư ng mu i tăng: 8,75 – 7,65 = 1,1 gam → có 0,1 mol CO3 tham gia ph n ng → + 60 = 76,5 → = 16,5 → 2 kim lo i là Be và Mg → ñáp án C Ví d 4: Hòa tan hoàn toàn 6 gam h n h p X g m Fe và m t kim lo i M (hóa tr II) vào dung d ch HCl dư, thu ñư c 3,36 lít khí H2 ( ñktc). N u ch hòa tan 1,0 gam M thì dùng không ñ n 0,09 mol HCl trong dung d ch. Kim lo i M là: A. Mg B. Zn C. Ca D. Ni Hư ng d n: nH2 = 0,15 mol - nX = nH2 = 0,15 mol → X = 40 - ð hòa tan 1 gam M dùng không ñ n 0,09 mol HCl → → 22,2 < M < 40 < 56 → M là Mg → ñáp án A Ví d 5: ð hòa tan hoàn toàn 6,834 gam m t oxit c a kim lo i M c n dùng t i thi u 201 ml dung d ch HCl 2M. Kim lo i M là: A. Mg B. Cu C. Al D. Fe Hư ng d n: G i công th c oxit là MxOy ; nHCl = nH+ = 0,402 mol - Ta có nO2– (trong oxit) = mol → nMxOy = mol → (Mx + 16y) = → Mx = 18y →M= → No duy nh t và M = 27 → Al → ñáp án C II – BÀI TOÁN V KIM LO I TÁC D NG V I NƯ C, KIM LO I TÁC D NG V I DUNG D CH BAZƠ KI M 1) M t s chú ý khi gi i bài t p: - Ch có kim lo i ki m, Ca, Sr, Ba m i tan trong nư c nhi t ñ thư ng - Các kim lo i mà hiñroxit c a chúng có tính lư ng tính như Al, Zn, Be, Sn, Pb…tác d ng ñư c v i dung d ch ki m (ñ c) http://ebook.here.vn - Thư vi n Bài gi ng, ð thi tr c nghi m
- N u ñ bài cho nhi u kim lo i tác d ng v i nư c t o dung d ch ki m, r i sau ñó l y dung d ch ki m tác d ng v i dung d ch h n h p axit thì: + Gi i b ng cách vi t phương trình ion thu g n + nOH– = 2nH2 - N u ñ bài cho h n h p kim lo i ki m ho c ki m th và kim lo i M hóa tr n vào nư c thì có th có hai kh năng: + M là kim lo i tan tr c ti p (như kim lo i ki m, Ca, Sr, Ba) + M là kim lo i có hiñroxit lư ng tính (như Al, Zn) M + (4 – n)OH– + (n – 2)H2O → MO2n – 4 + H2 (d a vào s mol kim lo i ki m ho c ki m th → s mol OH– r i bi n lu n xem kim lo i M có tan h t không hay ch tan m t ph n) 2) M t s ví d minh h a: Ví d 1: H n h p X g m Na, K, Ba hòa tan h t trong nư c dư t o dung d ch Y và 5,6 lít khí ( ñktc). Tính V ml dung d ch H2SO4 2M t i thi u ñ trung hòa Y A. 125 ml B. 100 ml C. 200 ml D. 150 ml Hư ng d n: nH2 = 0,25 mol Ta có nOH– = 2nH2 mà nOH– = nH+ → nH2SO4 = = nH2 = 0,25 mol → V = 0,125 lít hay 125 ml → ñáp án A Ví d 2: Th c hi n hai thí nghi m sau: • Thí nghi m 1: Cho m gam h n h p Ba và Al vào nư c dư, thu ñư c 0,896 lít khí ( ñktc) • Thí nghi m 2: Cũng cho m gam h n h p trên cho vào dung d ch NaOH dư thu ñư c 2,24 lít khí ( ñktc) Các ph n ng x y ra hoàn toàn. Giá tr c a m là: A. 2,85 gam B. 2,99 gam C. 2,72 gam D. 2,80 gam Hư ng d n: nH2 thí nghi m 1 = 0,04 < nH2 thí nghi m 2 = 0,1 mol → thí nghi m 1 Ba h t, Al dư còn thí nghi m 2 thì c Ba và Al ñ u h t - G i nBa = x mol và nAl = y mol trong m gam h n h p - Thí nghi m 1: Ba + 2H2O → Ba2+ + 2OH– + H2 x→ 2x x Al + OH– + H2O → AlO2– + H2 2x→ 3x → nH2 = 4x = 0,04 → x = 0,01 mol - Thí nghi m 2: tương t thí nghi m 1 ta có: x + = 0,1 → y = 0,06 mol → m = 0,01.137 + 0,06.27 = 2,99 gam → ñáp án B Ví d 3: Hòa tan hoàn toàn 7,3 gam h n h p X g m kim lo i Na và kim lo i M (hóa tr n không ñ i) trong nư c thu ñư c dung d ch Y và 5,6 lít khí hiñro ( ñktc). ð trung hòa dung d ch Y c n dùng 100 ml dung d ch HCl 1M. Ph n trăm v kh i lư ng c a kim lo i M trong h n h p X là: A. 68,4 % B. 36,9 % C. 63,1 % D. 31,6 % http://ebook.here.vn - Thư vi n Bài gi ng, ð thi tr c nghi m
Hư ng d n: nH2 = 0,25 mol ; nHCl = 0,1 mol - G i nNa = x mol và nM = y mol → 23x + My = 7,3 (1) - N u M tác d ng tr c ti p v i nư c → nH2 = → nOH– = 0,5 > nHCl = 0,1 → lo i - N u M là kim lo i có hiñroxit lư ng tính (n = 2 ho c 3): M + (4 – n)OH– + (n – 2)H2O → MO2n – 4 + H2 y (4 – n)y ny/2 - Do OH– dư nên kim lo i M tan h t và nOH– dư = x – (4 – n)y mol → x – (4 – n)y = 0,1 (2) và x + ny = 0,5 (3) → y = 0,1 mol - Thay l n lư t n = 2 ho c 3 vào (1) ; (2) ; (3) → ch có n = 3 ; x = 0,2 ; M = 27 là th a mãn → %M = 36,9 % → ñáp án B III – BÀI TOÁN V KIM LO I TÁC D NG V I DUNG D CH AXIT 1) Kim lo i tác d ng v i dung d ch axit: a) ð i v i dung d ch HCl, H2SO4 loãng: M + nH+ Mn+ + n/2H2 (M ñ ng trư c hiñro trong dãy th ñi n c c chu n) b) ð i v i H2SO4 ñ c, HNO3 (axit có tính oxi hóa m nh): - Kim lo i th hi n nhi u s oxi hóa khác nhau khi ph n ng v i H2SO4 ñ c, HNO3 s ñ t s oxi hóa cao nh t - H u h t các kim lo i ph n ng ñư c v i H2SO4 ñ c nóng (tr Pt, Au) và H2SO4 ñ c ngu i (tr Pt, Au, Fe, Al, Cr…), khi ñó S+6 trong H2SO4 b kh thành S+4 (SO2) ; So ho c S-2 (H2S) - H u h t các kim lo i ph n ng ñư c v i HNO3 ñ c nóng (tr Pt, Au) và HNO3 ñ c ngu i (tr Pt, Au, Fe, Al, Cr…), khi ñó N+5 trong HNO3 b kh thành N+4 (NO2) - H u h t các kim lo i ph n ng ñư c v i HNO3 loãng (tr Pt, Au), khi ñó N+5 trong HNO3 b kh thành N+2 (NO) ; N+1 (N2O) ; No (N2) ho c N-3 (NH4+) c) Kim lo i tan trong nư c (Na, K, Ba, Ca,…) tác d ng v i axit: có 2 trư ng h p - N u dung d ch axit dùng dư: ch có ph n ng c a kim lo i v i axit - N u axit thi u thì ngoài ph n ng gi a kim lo i v i axit (x y ra trư c) còn có ph n ng kim lo i dư tác d ng v i nư c c a dung d ch 2) M t s chú ý khi gi i bài t p: - Kim lo i tác d ng v i h n h p axit HCl, H2SO4 loãng (H+ ñóng vai trò là ch t oxi hóa) thì t o ra mu i có s oxi hóa th p và gi i phóng H2: M + nH+ → Mn+ + n/2H2 (nH+ = nHCl + 2nH2SO4) - Kim lo i tác d ng v i h n h p axit HCl, H2SO4 loãng, HNO3 → vi t phương trình ph n ng dư i d ng ion thu g n (H+ ñóng vai trò môi trư ng, NO3– ñóng vai trò ch t oxi hóa) và so sánh các t s gi a s mol ban ñ u và h s t lư ng trong phương trình xem t s nào nh nh t thì ch t ñó s h t trư c (ñ tính theo) - Các kim lo i tác d ng v i ion NO3– trong môi trư ng axit H+ xem như tác d ng v i HNO3 - Các kim lo i Zn, Al tác d ng v i ion NO3– trong môi trư ng ki m OH– gi i phóng NH3 http://ebook.here.vn - Thư vi n Bài gi ng, ð thi tr c nghi m
4Zn + NO3– + 7OH– → 4ZnO22– + NH3 + 2H2O (4Zn + NO3– + 7OH– + 6H2O → 4[Zn(OH)4]2– + NH3) 8Al + 3NO3– + 5OH– + 2H2O → 8AlO2– + 3NH3 (8Al + 3NO3– + 5OH– + 18H2O → 8[Al(OH)4]– + 3NH3 - Khi h n h p nhi u kim lo i tác d ng v i h n h p axit thì dùng ñ nh lu t b o toàn mol electron và phương pháp ion – electron ñ gi i cho nhanh. So sánh t ng s mol electron cho và nh n ñ bi n lu n xem ch t nào h t, ch t nào dư - Khi h n h p kim lo i trong ñó có Fe tác d ng v i H2SO4 ñ c nóng ho c HNO3 c n chú ý xem kim lo i có dư không. N u kim lo i (Mg → Cu) dư thì có ph n ng kim lo i kh Fe3+ v Fe2+. Ví d : Fe + 2Fe3+ → 3Fe2+ ; Cu + 2Fe3+ → Cu2+ + 2Fe2+ - Khi hòa tan hoàn hoàn h n h p kim lo i trong ñó có Fe b ng dung d ch HNO3 mà th tích axit c n dùng là nh nh t → mu i Fe2+ - Kim lo i có tính kh m nh hơn s ưu tiên ph n ng trư c - N u ñ bài yêu c u tính kh i lư ng mu i trong dung d ch, ta áp d ng công th c sau: mmu i = mcation + manion t o mu i = mkim lo i + manion t o mu i (manion t o mu i = manion ban ñ u – manion t o khí) - C n nh m t s các bán ph n ng sau: 2H+ + 2e → H2 NO3- + e + 2H+ → NO2 + H2O SO42– + 2e + 4H+ → SO2 + 2H2O NO3- + 3e + 4H+ → NO + 2H2O SO42– + 6e + 8H+ → S + 4H2O 2NO3- + 8e + 10H+ N2O + 5H2O SO42– + 8e + 10H+ → H2S + 4H2O 2NO3- + 10e + 12H+ → N2 + 6H2O NO3- + 8e + 10H+ → NH4+ + 3H2O - C n nh s mol anion t o mu i và s mol axit tham gia ph n ng: nSO42–t o mu i = Σ . nX (a là s electron mà S+6 nh n ñ t o s n ph m kh X) nH2SO4 ph n ng = 2nSO2 + 4nS + 5nH2S nNO3–t o mu i = Σ a.nX (a là s electron mà N+5 nh n ñ t o ra s n ph m kh X) nHNO3 ph n ng = 2nNO2 + 4nNO + 10nN2O + 12nN2 3) M t s ví d minh h a Ví d 1: Cho 3,68 gam h n h p g m Al và Zn tác d ng v i m t lư ng v a ñ dung d ch H2SO4 10 %, thu ñư c 2,24 lít khí H2 ( ñktc). Kh i lư ng dung d ch thu ñư c sau ph n ng là: A. 101,68 gam B. 88,20 gam C. 101,48 gam D. 97,80 gam Hư ng d n: nH2 = nH2SO4 = 0,1 mol → m (dung d ch H2SO4) = 98 gam → m (dung d ch sau ph n ng) = 3,68 + 98 - 0,2 = 101,48 gam → ñáp án C Ví d 2: Hoà tan hoàn toàn 14,6 gam h n h p X g m Al và Sn b ng dung d ch HCl (dư), thu ñư c 5,6 lít khí H2 ( ñktc). Th tích khí O2 ( ñktc) c n ñ ph n ng hoàn toàn v i 14,6 gam h n h p X là: A. 2,80 lít B. 1,68 lít C. 4,48 lít D. 3,92 lít Hư ng d n: G i nAl = x mol ; nSn = y mol → 27x + 119y = 14,6 (1) ; nH2 = 0,25 mol - Khi X tác d ng v i dung d ch HCl: http://ebook.here.vn - Thư vi n Bài gi ng, ð thi tr c nghi m
Ví d 3: Cho 7,68 gam h n h p X g m Mg và Al vào 400 ml dung d ch Y g m HCl 1M và H2SO4 0,5M. Sau khi ph n ng x y ra hoàn toàn thu ñư c 8,512 lít khí ( ñktc). Bi t trong dung d ch, các axit phân li hoàn toàn thành các ion. Ph n trăm v kh i lư ng c a Al trong X là: A. 56,25 % B. 49,22 % C. 50,78 % D. 43,75 % Hư ng d n: Σ nH+ = 0,8 mol ; nH2 = 0,38 mol → nH+ph n ng = 0,76 mol < 0,8 mol → axit dư, kim lo i h t - G i nMg = x mol ; nAl = y mol → → % Al = % → ñáp án A Ví d 4: Cho 0,10 mol Ba vào dung d ch ch a 0,10 mol CuSO4 và 0,12 mol HCl. Sau khi các ph n ng x y ra hoàn toàn, l c l y k t t a nung nhi t ñ cao ñ n kh i lư ng không ñ i thu ñư c m gam ch t r n. Giá tr c a m là: A. 23,3 gam B. 26,5 gam C. 24,9 gam D. 25,2 gam Hư ng d n: Các ph n ng x y ra là: Ba + 2HCl → BaCl2 + H2 BaCl2 + CuSO4 → BaSO4 + CuCl2 0,06 ←0,12 → 0,06 0,06 → 0,06 0,06 Ba + 2H2O →Ba(OH)2 + H2 Ba(OH)2 + CuSO4 → BaSO4 + Cu(OH)2 0,04 → 0,04 0,04 → 0,04 0,04 0,04 Cu(OH)2 CuO + H2O 0,04 0,04 → m (ch t r n) = mBaSO4 + mCuO = (0,06 + 0,04).233 + 0,04.80 = 26,5 gam → ñáp án B Ví d 5: Th tích dung d ch HNO3 1M (loãng) ít nh t c n dùng ñ hoà tan hoàn toàn 18 gam h n h p g m Fe và Cu tr n theo t l mol 1 : 1 là: (bi t ph n ng t o ch t kh duy nh t là NO) A. 1,0 lít B. 0,6 lít C. 0,8 lít D. 1,2 lít Hư ng d n: nFe = nCu = 0,15 mol - Do th tích dung d ch HNO3 c n dùng ít nh t → mu i Fe2+ → ∑ ne cho = 2.(0,15 + 0,15) = 0,6 mol - Theo ñlbt mol electron nH+ = nHNO3 = mol → VHNO = 0,8 lít → ñáp án C Ví d 6: Hòa tan 9,6 gam Cu vào 180 ml dung d ch h n h p HNO3 1M và H2SO4 0,5M, k t thúc ph n ng thu ñư c V lít ( ñktc) khí không màu duy nh t thoát ra, hóa nâu ngoài không khí. Giá tr c a V là: A. 1,344 lít B. 4,032 lít C. 2,016 lít D. 1,008 lít http://ebook.here.vn - Thư vi n Bài gi ng, ð thi tr c nghi m
Hư ng d n: nCu = 0,15 mol ; nNO3– = 0,18 mol ; Σ nH+ = 0,36 mol 3Cu + 8H+ + 2NO3– → 3Cu2+ + 2NO + 4H2O Do → H+ h t ; Cu dư 0,36→ 0,09 → VNO = 0,09.22,4 = 2,016 lít → ñáp án C Ví d 7: Cho h n h p g m 1,12 gam Fe và 1,92 gam Cu vào 400 ml dung d ch ch a h n h p g m H2SO4 0,5M và NaNO3 0,2M. Sau khi các ph n ng x y ra hoàn toàn, thu ñư c dung d ch X và khí NO (s n ph m kh duy nh t). Cho V ml dung d ch NaOH 1M vào dung d ch X thì lư ng k t t a thu ñư c là l n nh t. Giá tr t i thi u c a V là: A. 360 ml B. 240 ml C. 400 ml D. 120 ml Hư ng d n: nFe = 0,02 mol ; nCu = 0,03 mol → Σ ne cho = 0,02.3 + 0,03.2 = 0,12 mol ; nH+ = 0,4 mol ; nNO3– = 0,08 mol (Ion NO3– trong môi trư ng H+ có tính oxi hóa m nh như HNO3) - Bán ph n ng: NO3– + 3e + 4H+ → NO + 2H2O Do → kim lo i k t và H+ dư 0,12→ 0,16 → nH dư = 0,4 – 0,16 = 0,24 mol → Σ nOH– (t o k t t a max) = 0,24 + 0,02.3 + 0,03.2 = 0,36 → + V = 0,36 lít hay 360 ml → ñáp án A Ví d 8: Cho 24,3 gam b t Al vào 225 ml dung d ch h n h p NaNO3 1M và NaOH 3M khu y ñ u cho ñ n khi khí ng ng thoát ra thì d ng l i và thu ñư c V lít khí ( ñktc).Giá tr c a V là: A. 11,76 lít B. 9,072 lít C. 13,44 lít D. 15,12 lít Hư ng d n: nAl = 0,9 mol ; nNO3– = 0,225 mol ; nOH– = 0,675 mol 8Al + 3NO3– + 5OH– + 18H2O → 8[Al(OH)4]– + 3NH3 (1) Do → NO3– h t Bñ: 0,9 0,225 0,675 Pư: 0,6 ← 0,225 → 0,375 0,225 Dư: 0,3 0 0,3 Al + OH– (dư) + H2O → AlO2– + H2 (2) 0,3 0,3 0,45 T (1) ; (2) → V = (0,225 + 0,45).22,4 = 15,12 lít → ñáp án D Ví d 9: Hòa tan hoàn toàn 100 gam h n h p X g m Fe, Cu , Ag trong dung d ch HNO3 (dư). K t thúc ph n ng thu ñư c 13,44 lít h n h p khí Y g m NO2, NO, N2O theo t l s mol tương ng là 3 : 2 : 1 và dung d ch Z (không ch a mu i NH4NO3). Cô c n dung d ch Z thu ñư c m gam mu i khan. Giá tr c a m và s mol HNO3 ñã ph n ng l n lư t là: A. 205,4 gam và 2,5 mol B. 199,2 gam và 2,4 mol C. 205,4 gam và 2,4 mol D. 199,2 gam và 2,5 mol Hư ng d n: nY = 0,6 mol → nNO2 = 0,3 mol ; nNO = 0,2 mol ; nN2O = 0,1 mol - nNO – t o mu i = nNO + 3.nNO + 8.nN O = 0,3 + 3.0,2 + 8.0,1 = 1,7 mol → mZ = mKl + mNO – t o mu i = 100 + 1,7.62 = 205,4 gam (1) http://ebook.here.vn - Thư vi n Bài gi ng, ð thi tr c nghi m
- nHNO ph n ng = 2.nNO + 4.nNO + 10.nN O = 2.0,3 + 4.0,2 + 10.0,1 = 2,4 mol (2) - T (1) ; (2) → ñáp án C Ví d 10: Cho 6,72 gam Fe vào 400 ml dung d ch HNO3 1M, ñ n khi ph n ng x y ra hoàn toàn, thu ñư c khí NO (s n ph m kh duy nh t) và dung d ch X. Dung d ch X có th hoà tan t i ña m gam Cu. Giá tr c a m là: A. 1,92 gam B. 3,20 gam C. 0,64 gam D. 3,84 gam Hư ng d n: nFe = 0,12 mol → ne cho = 0,36 mol; nHNO3 = 0,4 mol → ne nh n = 0,3 mol - Do ne cho > ne nh n → Fe còn dư → dung d ch X có Fe2+ và Fe3+ - Các ph n ng x y ra là: Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O 0,1 ← 0,4 → 0,1 Fe (dư) + 2Fe3+ → 3Fe2+ 0,02 → 0,04 Cu + 2Fe3+ (dư) → Cu2+ + 2Fe2+ 0,03 ← 0,06 → mCu = 0,03.64 = 1,92 gam → ñáp án A Ví d 11: Hoà tan hoàn toàn 12,42 gam Al b ng dung d ch HNO3 loãng (dư), thu ñư c dung d ch X và 1,344 lít ( ñktc) h n h p khí Y g m hai khí là N2O và N2. T kh i c a h n h p khí Y so v i khí H2 là 18. Cô c n dung d ch X, thu ñư c m gam ch t r n khan. Giá tr c a m là: A. 38,34 gam B. 34,08 gam C. 106,38 gam D. 97,98 gam Hư ng d n: nAl = 0,46 mol → ne cho = 1,38 mol ; nY = 0,06 mol ; Y = 36 - D dàng tính ñư c nN2O = nN2 = 0,03 mol → Σ ne nh n = 0,03.(8 + 10) = 0,54 mol < ne cho → dung d ch X còn ch a mu i NH4NO3 → nNH4+ = NO3– = mol - V y mX = mAl(NO ) + mNH NO = 0,46.213 + 0,105.80 = 106,38 gam → ñáp án C (Ho c có th tính mX = mKl + mNO – t o mu i + mNH = 12,42 + (0,03.8 + 0,03.10 + 0,105.8 + 0,105).62 + 0,105.18 = 106,38 gam) III – BÀI T P V KIM LO I TÁC D NG V I DUNG D CH MU I 1) Kim lo i tác d ng v i dung d ch mu i: - ði u ki n ñ kim lo i M ñ y ñư c kim lo i X ra kh i dung d ch mu i c a nó: xM (r) + nXx+ (dd) xMn+ (dd) + nX (r) + M ñ ng trư c X trong dãy th ñi n c c chu n + C M và X ñ u không tác d ng ñư c v i nư c ñi u ki n thư ng + Mu i tham gia ph n ng và mu i t o thành ph i là mu i tan - Kh i lư ng ch t r n tăng: ∆m↑ = mX t o ra – mM tan - Kh i lư ng ch t r n gi m: ∆m↓ = mM tan – mX t o ra - Kh i lư ng ch t r n tăng = kh i lư ng dung d ch gi m - Ngo i l : + N u M là kim lo i ki m, ki m th (Ca, Sr, Ba) thì M s kh H+ c a H2O thành H2 và t o thành dung d ch bazơ ki m. Sau ñó là ph n ng trao ñ i gi a mu i và bazơ ki m http://ebook.here.vn - Thư vi n Bài gi ng, ð thi tr c nghi m
+ tr ng thái nóng ch y v n có ph n ng: 3Na + AlCl3 (khan) → 3NaCl + Al + V i nhi u anion có tính oxi hóa m nh như NO3-, MnO4-,…thì kim lo i M s kh các anion trong môi trư ng axit (ho c bazơ) - H n h p các kim lo i ph n ng v i h n h p dung d ch mu i theo th t ưu tiên: kim lo i kh m nh nh t tác d ng v i cation oxi hóa m nh nh t ñ t o ra kim lo i kh y u nh t và cation oxi hóa y u nh t - Th t tăng d n giá tr th kh chu n (Eo) c a m t s c p oxi hóa – kh : Mg2+/Mg < Al3+/Al < Zn2+/Zn < Cr3+/Cr < Fe2+/Fe < Ni2+/Ni < Sn2+/Sn < Pb2+/Pb < 2H+/H2 < Cu2+/Cu < Fe3+/Fe2+ < Ag+/Ag < Hg2+/Hg < Au3+/Au 2) M t s chú ý khi gi i bài t p: - Ph n ng c a kim lo i v i dung d ch mu i là ph n ng oxi hóa – kh nên thư ng s d ng phương pháp b o toàn mol electron ñ gi i các bài t p ph c t p, khó bi n lu n như h n h p nhi u kim lo i tác d ng v i dung d ch ch a h n h p nhi u mu i. Các bài t p ñơn gi n hơn như m t kim lo i tác d ng v i dung d ch m t mu i, hai kim lo i tác d ng v i dung d ch m t mu i,…có th tính toán theo th t các phương trình ph n ng x y ra - S d ng phương pháp tăng gi m kh i lư ng ñ tính kh i lư ng thanh kim lo i sau ph n ng,… - T s mol ban ñ u c a các ch t tham gia ph n ng → bi n lu n các trư ng h p x y ra - N u chưa bi t s mol các ch t ph n ng thì d a vào thành ph n dung d ch sau ph n ng và ch t r n thu ñư c → bi n lu n các trư ng h p x y ra - Kim lo i kh anion c a mu i trong môi trư ng axit (bazơ) thì nên vi t phương trình d ng ion thu g n - Kim lo i (Mg → Cu) ñ y ñư c Fe3+ v Fe2+. Ví d : Fe + 2Fe3+ → 3Fe2+ ; Cu + 2Fe3+ → Cu2+ + 2Fe2+ - Fe + 2Ag+ → Fe2+ + 2Ag. N u Fe h t, Ag+ còn dư thì: Fe2+ + Ag+ → Fe3+ + Ag 3) M t s ví d minh h a: Ví d 1: Nhúng m t thanh kim lo i M hóa tr II n ng m gam vào dung d ch Fe(NO3)2 thì kh i lư ng thanh kim lo i gi m 6 % so v i ban ñ u. N u nhúng thanh kim lo i trên vào dung d ch AgNO3 thì kh i lư ng thanh kim lo i tăng 25 % so v i ban ñ u. Bi t ñ gi m s mol c a Fe(NO3)2 g p ñôi ñ gi m s mol c a AgNO3 và kim lo i k t t a bám h t lên thanh kim lo i M. Kim lo i M là: A. Pb B. Ni C. Cd D. Zn Hư ng d n: G i nFe2+pư = 2x mol → nAg+pư = x mol M + Fe2+ → M2+ + Fe 2x ← 2x → 2x → ∆m↓ = 2x.(M – 56) → %mKl gi m = (1) M + 2Ag+ → M2+ + 2Ag 0,5x ← x → x → ∆m↑ = 0,5x.(216 – M) → %mKl tăng = (2) - T (1) ; (2) → → M = 65 → Zn → ñáp án D Ví d 2: Cho m gam h n h p b t các kim lo i Ni và Cu vào dung d ch AgNO3 dư. Khu y kĩ cho ñ n khi ph n ng k t thúc thu ñư c 54 gam kim lo i. M t khác cũng cho m gam h n h p b t các kim lo i trên vào dung d ch CuSO4 dư, khu y kĩ cho ñ n khi ph n ng k t thúc, thu ñư c kim lo i http://ebook.here.vn - Thư vi n Bài gi ng, ð thi tr c nghi m
có kh i lư ng b ng (m + 0,5) gam. Giá tr c a m là: A. 15,5 gam B. 16 gam C. 12,5 gam D. 18,5 gam Hư ng d n: G i nNi = x mol ; nCu = y mol có trong m gam h n h p Ni + 2Ag+ → Ni2+ + 2Ag (1) Cu + 2Ag+ → Cu2+ + 2Ag (2) Ni + Cu2+ → Ni2+ + Cu (3) - T (3) → (64 – 59).x = 0,5 → x = 0,1 mol (*) - T (1) → nAg(1) = 0,2 mol → mAg(1) = 21,6 gam → mAg(2) = 54 – 21,6 = 32,4 gam → nAg(2) = 0,3 mol → y = 0,15 mol (**) - T (*) ; (**) → m = 0,1.59 + 0,15.64 = 15,5 gam → ñáp án A Ví d 3: Hòa tan h n h p b t kim lo i g m 8,4 gam Fe và 6,4 gam Cu vào 350 ml dung d ch AgNO3 2M. Sau khi ph n ng x y ra hoàn toàn thu ñư c m gam ch t r n. Giá tr c a m là: A. 70,2 gam B. 54 gam C. 75,6 gam D. 64,8 gam Hư ng d n: nFe = 0,15 mol ; nCu = 0,1 ; nAg+ = 0,7 mol Fe + 2Ag+ → Fe2+ + 2Ag (1) 0,15→ 0,3 0,15 0,3 Cu + 2Ag+ → Cu2+ + 2Ag 0,1 → 0,2 0,2 Fe2+ + Ag+ → Fe3+ + Ag (3) 0,15 → 0,15 0,15 T (1) ; (2) → m = (0,3 + 0,2 + 0,15).108 = 70,2 gam → ðáp án A Ví d 4: Cho 2,24 gam b t s t vào 200 ml dung d ch ch a h n h p g m AgNO3 0,1M và Cu(NO3)2 0,5M. Sau khi các ph n ng x y ra hoàn toàn, thu ñư c dung d ch X và m gam ch t r n Y. Giá tr c a m là: A. 2,80 gam B. 4,08 gam C. 2,16 gam D. 0,64 gam Hư ng d n: nFe = 0,04 mol ; nAg+ = 0,02 mol ; nCu2+ = 0,1 mol Th t các ph n ng x y ra là: (Fe2+/Fe < Cu2+/Cu < Fe3+ < Fe2+ < Ag+ < Ag) Fe + 2Ag+ → Fe2+ + 2Ag (1) 0,01← 0,02 → 0,02 Fe + Cu2+ → Fe2+ + Cu (2) 0,03→ 0,03 T (1) ; (2) → mY = 0,02.108 + 0,03.64 = 4,08 gam → ñáp án B Ví d 5: Cho h n h p g m 1,2 mol Mg và x mol Zn vào dung d ch ch a 2 mol Cu2+ và 1 mol Ag+ ñ n khi các ph n ng x y ra hoàn toàn, thu ñư c m t dung d ch ch a ba ion kim lo i. Trong các giá tr sau ñây, giá tr nào c a x tho mãn trư ng h p trên: A. 1,8 B. 1,5 C. 1,2 D. 2,0 Hư ng d n: - Dung d ch ch a 3 ion kim lo i → Mg2+, Zn2+, Cu2+ - Σ ne cho = (2,4 + 2x) mol và Σ ne nh n = 1 + 2.2 = 5 mol - Yêu c u bài toán th a mãn khi Σ ne cho < Σ ne nh n hay (2,4 + 2x) < 5 → x < 1,3 → x =1,2 → ñáp án C http://ebook.here.vn - Thư vi n Bài gi ng, ð thi tr c nghi m
Ví d 6: Cho m gam b t Fe vào 800 ml dung d ch h n h p g m Cu(NO3)2 0,2M và H2SO4 0,25M. Sau khi các ph n ng x y ra hoàn toàn, thu ñư c 0,6m gam h n h p b t kim lo i và V lít khí NO (s n ph m kh duy nh t, ñktc). Giá tr c a m và V l n lư t là: A. 17,8 và 4,48 B. 17,8 và 2,24 C. 10,8 và 4,48 D. 10,8 và 2,24 Hư ng d n: nCu2+ = 0,16 mol ; nNO3– = 0,32 mol ; nH+ = 0,4 mol - Các ph n ng x y ra là: Fe + 4H+ + NO3– → Fe3+ + NO + 2H2O (1) 0,1 ← 0,4 → 0,1 0,1 0,1 → VNO = 0,1.22,4 = 2,24 lít (*) Fe + 2Fe3+ → 3Fe2+ (2) 0,05 ← 0,1 Fe + Cu2+ → Fe2+ + Cu (3) 0,16 ← 0,16 - T (1) ; (2) ; (3) → nFepư = 0,1 + 0,05 + 0,16 = 0,31 mol - H n h p b t kim lo i g m Fe dư và Cu → (m – 0,31.56) + 0,16.64 = 0,6m → m = 17,8 gam (**) - T (*) ; (**) → ñáp án B IV – BÀI T P V KIM LO I TÁC D NG V I OXIT KIM LO I (PH N NG NHI T NHÔM) 1) M t s chú ý khi gi i bài t p: - Ph n ng nhi t nhôm: Al + oxit kim lo i oxit nhôm + kim lo i (H n h p X) (H n h p Y) - Thư ng g p: + 2Al + Fe2O3 Al2O3 + 2Fe + 2yAl + 3FexOy y Al2O3 + 3xFe + (6x – 4y)Al + 3xFe2O3 6FexOy + (3x – 2y)Al2O3 - N u ph n ng x y ra hoàn toàn, tùy theo tính ch t c a h n h p Y t o thành ñ bi n lu n. Ví d : + H n h p Y ch a 2 kim lo i → Al dư ; oxit kim lo i h t + H n h p Y tác d ng v i dung d ch bazơ ki m (NaOH,…) gi i phóng H2 → có Al dư + H n h p Y tác d ng v i dung d ch axit có khí bay ra thì có kh năng h n h p Y ch a (Al2O3 + Fe) ho c (Al2O3 + Fe + Al dư) ho c (Al2O3 + Fe + oxit kim lo i dư) - N u ph n ng x y ra không hoàn toàn, h n h p Y g m Al2O3, Fe, Al dư và Fe2O3 dư - Thư ng s d ng: + ð nh lu t b o toàn kh i lư ng: mhhX = mhhY + ð nh lu t b o toàn nguyên t (mol nguyên t ): nAl (X) = nAl (Y) ; nFe (X) = nFe (Y) ; nO (X) = nO (Y) 2) M t s ví d minh h a: Ví d 1: Nung nóng m gam h n h p Al và Fe2O3 (trong ñi u ki n không có không khí) ñ n khi ph n ng x y ra hoàn toàn , thu ñư c h n h p r n Y. Chia Y thành hai ph n b ng nhau: • Ph n 1: tác d ng v i dung d ch H2SO4 loãng (dư) sinh ra 3,08 lít khí H2 ( ñktc) • Ph n 2: tác d ng v i dung d ch NaOH (dư) sinh ra 0,84 lít khí H2 ( ñktc) Giá tr c a m là: A. 22,75 gam B. 21,40 gam C. 29,40 gam D. 29,43 gam Hư ng d n: nH2(1) = 0,1375 mol ; nH2(2) = 0,0375 mol - H n h p r n Y tác d ng v i NaOH gi i phóng H2 → Al dư và vì ph n ng x y ra hoàn toàn nên http://ebook.here.vn - Thư vi n Bài gi ng, ð thi tr c nghi m
thành ph n h n h p r n Y g m: Al2O3, Fe và Al dư - G i nFe = x mol ; nAl dư = y mol có trong 1/2 h n h p Y - T ñ ta có h phương trình: - Theo ñlbt nguyên t ñ i v i O và Fe: nAl2O3 = nFe2O3 = = 0,05 mol - Theo ñlbt kh i lư ng: m = (0,05.102 + 0,1.56 + 0,025.27).2 = 22,75 gam → ñáp án A Ví d 2: Nung nóng m gam h n h p g m Al và Fe3O4 trong ñi u ki n không có không khí. Sau khi ph n ng x y ra hoàn toàn, thu ñư c h n h p r n X. Cho X tác d ng v i dung d ch NaOH (dư) thu ñư c dung d ch Y, ch t r n Z và 3,36 lít khí H2 ( ñktc). S c khí CO2 (dư) vào dung d ch Y, thu ñư c 39 gam k t t a. Giá tr c a m là: A. 45,6 gam B. 57,0 gam C. 48,3 gam D. 36,7 gam Hư ng d n: nH2 = 0,15 mol ; nAl(OH)3 = 0,5 mol - T ñ suy ra thành ph n h n h p r n X g m: Fe, Al2O3 (x mol) và Al dư (y mol) - Các ph n ng x y ra là: 2Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na[Al(OH)4] + 3H2 Al2O3 + 2NaOH + 3H2O → 2Na[Al(OH)4] CO2 + Na[Al(OH)4] → Al(OH)3 + NaHCO3 - nH2 = 0,15 mol → y = 0,1 mol - Theo ñlbt nguyên t ñ i v i Al: 2x + y = 0,5 → x = 0,2 mol - Theo ñlbt nguyên t ñ i v i O: nO(Fe O ) = nO(Al O ) → nFe3O4 = mol - Theo ñlbt nguyên t ñ i v i Fe: nFe = 3nF3O4 = 3.0,15 = 0,45 mol - Theo ñlbt kh i lư ng: m = 0,45.56 + 0,2.102 + 0,1.27 = 48,3 gam → ñáp án C Ví d 3: Th c hi n ph n ng nhi t nhôm h n h p X g m Al và m t oxit s t FexOy (trong ñi u ki n không có không khí) thu ñư c 92,35 gam ch t r n Y. Hòa tan Y trong dung d ch NaOH (dư) th y có 8,4 lít khí H2 ( ñktc) thoát ra và còn l i ph n không tan Z. Hòa tan 1/2 lư ng Z b ng dung d ch H2SO4 ñ c, nóng (dư) th y có 13,44 lít khí SO2 ( ñktc) thoát ra. Bi t các ph n ng x y ra hoàn toàn. Kh i lư ng Al2O3 trong Y và công th c oxit s t l n lư t là: A. 40,8 gam và Fe3O4 B. 45,9 gam và Fe2O3 C. 40,8 gam và Fe2O3 D. 45,9 gam và Fe3O4 Hư ng d n: nH2 = 0,375 mol ; nSO2(c Z) = 2.0,6 = 1,2 mol - T ñ suy ra thành ph n ch t r n Y g m: Fe, Al2O3, Al dư và ph n không tan Z là Fe - nH2 = 0,375 mol → nAl dư = 0,25 mol - nSO2 = 1,2 mol → nFe = mol - mAl2O3 = 92,35 – 0,8.56 – 0,25.27 = 40,8 gam (1) → nAl2O3 = 0,4 mol - Theo ñlbt nguyên t ñ i v i O → nO(Fe O ) = 0,4.3 = 1,2 mol - Ta có: → công th c oxit s t là Fe2O3 (2) - T (1) ; (2) → ñáp án C Ví d 4: Tr n 5,4 gam b t Al v i 17,4 gam b t Fe3O4 r i ti n hành ph n ng nhi t nhôm (trong ñi u ki n không có không khí). Gi s ch x y ra ph n ng kh Fe3O4 thành Fe. Hòa tan hoàn toàn ch t r n sau ph n ng b ng dung d ch H2SO4 loãng (dư) thu ñư c 5,376 lít khí H2 ( ñktc). Hi u http://ebook.here.vn - Thư vi n Bài gi ng, ð thi tr c nghi m
su t ph n ng nhi t nhôm và s mol H2SO4 ñã ph n ng là: A. 75 % và 0,54 mol B. 80 % và 0,52 mol C. 75 % và 0,52 mol D. 80 % và 0,54 mol Hư ng d n: nAl = 0,2 mol ; nFe3O4 = 0,075 mol ; nH2 = 0,24 mol - Ph n ng x y ra không hoàn toàn: 8Al + 3Fe3O4 4Al2O3 + 9Fe x→ 0,5x (mol) - H n h p ch t r n g m: - Ta có phương trình: .2 + (0,2 – x).3 = 0,24.2 → x = 0,16 mol → Hph n ng = % (1) - nH+ph n ng = 2.nFe + 3.nAl + 6.nAl2O3 + 8.nFe3O4 = 0,36 + 0,12 + 0,48 + 0,12 = 1,08 mol → nH2SO4ph n ng = mol (2) - T (1) ; (2) → ñáp án D V – M T BÀI TOÁN KINH ðI N 1) N i dung t ng quát: M h n h p r n (M, MxOy) M+n + s n ph m kh m gam m1 gam (n là s oxi hóa cao nh t c a M) (M là kim lo i Fe ho c Cu và dung d ch HNO3 (H2SO4 ñ c nóng) l y v a ñ ho c dư) - G i: nM = x mol ; ne (2) nh n = y mol → ∑ ne như ng = x.n mol - Theo ñlbt kh i lư ng t (1) → nO = mol - ∑ ne nh n = ne (oxi) + ne (2) = .2 + y = + y mol - Theo ñlbt mol electron: ∑ ne như ng = ∑ ne nh n → x.n = +y - Nhân c hai v v i M ta ñư c: (M.x).n = + M.y → m.n = → m. = →m= (*) - Thay M = 56 (Fe) ; n = 3 vào (*) ta ñư c: m = 0,7.m1 + 5,6.y (1) - Thay M = 64 (Cu) ; n = 2 vào (*) ta ñư c: m = 0,8.m1 + 6,4.y (2) (Khi bi t 2 trong 3 ñ i lư ng m, m1, y ta s tính ñư c ñ i lư ng còn l i) 2) http://ebook.here.vn - Thư vi n Bài gi ng, ð thi tr c nghi m
Ví d minh h a: Ví d 1: Cho 11,36 gam h n h p g m Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4 ph n ng h t v i dung d ch HNO3 loãng (dư), thu ñư c 1,344 lít khí NO (s n ph m kh duy nh t, ñktc) và dung d ch X. Cô c n dung d ch X thu ñư c m gam mu i khan. Giá tr m là: A. 38,72 gam B. 35,50 gam C. 49,09 gam D. 34,36 gam Hư ng d n: nNO = 0,06 mol → y = 0,06.3 = 0,18 mol Theo công th c (1) ta có: nFe = mol → nFe(NO3)3 = 0,16 mol → mmu i khan = 0,16.242 = 38,72 gam → ñáp án A Ví d 2: ð kh hoàn toàn 3,04 gam h n h p X g m FeO, Fe3O4, Fe2O3 c n 0,05 mol H2. M t khác, hòa tan hoàn toàn 3,04 gam h n h p X trong dung d ch H2SO4 ñ c thu ñư c V ml khí SO2 (s n ph m kh duy nh t ñktc). Giá tr c a V là: A. 112 ml B. 224 ml C. 336 ml D. 448 ml Hư ng d n: Th c ch t ph n ng kh các oxit là: H2 + O(oxit) → H2O. Vì v y nO(oxit) = nH2 = 0,05 mol → mFe = 3,04 – 0,05.16 = 2,24 gam Theo công th c (1) ta có: ne nh n (S+6 → S+4) = y = mol → nSO2 = 0,01 mol → V = 0,01.22,4 = 0,224 lít hay 224 ml → ñáp án B Ví d 3: Nung m gam b t Cu trong oxi thu ñư c 37,6 gam h n h p r n X g m Cu, CuO và Cu2O. Hòa tan hoàn toàn X trong dung d ch H2SO4 ñ c, nóng (dư) th y thoát ra 3,36 lít khí ( ñktc). Giá tr c a m là: A. 25,6 gam B. 32 gam C. 19,2 gam D. 22,4 gam Hư ng d n: nSO2 = 0,15 mol → y = 0,15.2 = 0,3 mol Theo công th c (2) ta có: m = 0,8.37,6 + 6,4.0,3 = 32 gam → ñáp án B http://ebook.here.vn - Thư vi n Bài gi ng, ð thi tr c nghi m