GV: LƯU HUỲNH VẠN LONG( Trường THPT Thanh Hòa – Bù Đốp – Bình Phước) -1-
Phone: 0986.616.225
Email: Vanlongthpt@gmail.com or vanlongthpt@yahoo.com
PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH BÀI TOÁN HỖN HỢP KIM LOẠI
Al/Zn VÀ Na/Ba TÁC DỤNG VỚI NƯỚC
LƯU HUỲNH VẠN LONG
Trường THPT Thanh Hòa – Huyện Bù Đốp
Tỉnh Bình Phước
I- CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Bài toán hỗn hợp Al/Zn và Na/Ba tác dụng với nước dư sinh ra khí thì chúng ta cần lưu ý:
+ Kim loại Na/Ba + H2O → dung dịch bazơ NaOH/Ba(OH)2 + H2
+ Kim loại Al/Zn + dung dịch bazơ sinh ra → muối + H2
Ta thấy khí H2 thoát ra do 2 quá trình tạo nên. Cụ thể:
a/ Hỗn hợp Na và Al tác dụng với H2O
Na + H2O → NaOH + 1
2H2
Al + NaOH + H2O → NaAlO2 + 3
2H2
Ta có: nNa = nNaOH = nAl(pư)
b/ Hỗn hợp Ba và Al tác dụng với H2O
Ba + 2H2O → Ba(OH)2 + H2
2Al + Ba(OH)2 + 2H2O → Ba(AlO2)2 + 3H2
Ta có: nBa = nBa(OH)2 = 1
2nAl(pư)
Nhận xét: Dựa vào đặc điểm và dữ kiện bài toán ta có thể viết hai phương trình phản ứng rồi
tính toán. Tuy nhiên với dạng bài tập này ta thấy là cả 2 ptpư trên đều là phản ứng oxi hóa khử
nên có thể làm nhanh bằng phương pháp bảo toàn electron.Trường hợp Zn làm tương tự.
II- MỘT SỐ VÍ DỤ
Ví dụ 1: Hỗn hợp X gồm Na và Al. Cho m gam hỗn hợp X vào một lượng dư nước thoát ra V
lit khí (đktc). Nếu cũng cho m gam X vào dung dịch NaOH dư thì thu được 1,75V lit khí (đktc).
Phần trăm khối lượng của Na trong X là:
A. 39,87% B. 77,31% C. 59,87% D. 29,87%
Hướng dẫn giải
Cách 1: Giải bình thường (Đa số HS thường làm)
TN1: Na + H2O → NaOH + 1
2H2
x(mol) x 0,5x
Al + NaOH + H2O → NaAlO2 + 3
2H2
x ← x 1,5x
TN2: Na + H2O → NaOH + 1
2H2
x(mol) x 0,5x
Al + NaOH + H2O → NaAlO2 + 3
2H2
y(mol) → 1,5y
So sánh thể tích ở 2 TN → ở TN1 Al còn dư và ở TN2 Al tan hết.
Ta có: 0,5x + 1,5y = 1,75(0,5x + 1,5x)
GV: LƯU HUỲNH VẠN LONG( Trường THPT Thanh Hòa – Bù Đốp – Bình Phước) -2-
Phone: 0986.616.225
Email: Vanlongthpt@gmail.com or vanlongthpt@yahoo.com
→ y = 2x
Xét 3 mol hỗn hợp X thì mNa = 23g và mAl = 54g
%Na = 23 *100% 29,87%
23 54 =
+ → Chọn D
Cách 2: Theo phương pháp bảo toàn electron
TN1: Chất khử là Na và Al nên:
Na → Na+ + 1e
x(mol) x
Do Al dư và tỷ lệ Na : Al là 1:1 nên:
Al → Al3+ + 3e
x 3x
H2O là chất oxi hóa nên: 2H+ + 2e → H2
V*2
22,4 ← V()
22,4 mol
Bảo toàn electron: x + 3x = V*2
22,4 (1)
TN2:
Na → Na+ + 1e
x(mol) x
Do Al pư hết nên:
Al → Al3+ + 3e
y(mol) 3y
Và: 2H+ + 2e → H2
1,75V*2
22,4 ← 1,75V ()
22,4 mol
Bảo toàn electron: x + 3y = 1,75V*2
22,4 (2)
Từ (1) và (2) → y = 2x
Giải tương tự Cách 1
Ví dụ 2: Cho hỗn hợp X gồm 0,1 mol Na và 0,05 mol Al tác dụng với lượng nước dư thì thu
được thể tích khí ở đktc là bao nhiêu ?
A. 2,8 lit B. 1,12lit C. 1,67 lit D. 2,24lit
Hướng dẫn giải
Nhận xét: Tỷ lệ Na : Al là 0,1 2
0,05 = nên Al pư hết nên:
0,1 Na → Na+ + 1e
0,05 Al → Al3+ + 3e
x 2H+ + 2e → H2
Bảo toàn electron: 0,1 + 0,05.3 = 2x → x = 0,125 → V = 0,125.22,4 = 2,8 (lit)
→ Chọn A
Ví dụ 3(TSĐH A 2008): Cho hỗn hợp gồm Na và Al có tỷ lệ số mol tương ứng là 1:2 vào nước
dư. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 8,96 lit H2(đktc) và m gam chất rắn không
tan. Giá trị của m là:
A. 43,2g B. 5,4g C. 7,8g D. 10,8g
Hướng dẫn giải
GV: LƯU HUỲNH VẠN LONG( Trường THPT Thanh Hòa – Bù Đốp – Bình Phước) -3-
Phone: 0986.616.225
Email: Vanlongthpt@gmail.com or vanlongthpt@yahoo.com
Tỷ lệ Na : Al là 1
2 nên Al dư
Ta có:
x Na → Na+ + 1e
x Al(pư) → Al3+ + 3e
0,4 2H+ + 2e → H2
Bảo toàn electron: x + 3x = 0,4.2 → x = 0,2. Do đó: nAl = 2nNa = 0,2.2 = 0,4 (mol)
→ mAl = 0,4 . 27 = 10,8 (g) → Chọn D
Ví dụ 4: Cho m gam hỗn hợp Na và Al vào nước dư, thu được 4,48 lit khí. Mặt khác m gam
hỗn hợp trên tác dụng với dung dịch Ba(OH)2 dư thu được 7,84 lit khí (các khí đều đo ở đktc).
Trị số của m là:
A. 5g B. 7,7g C. 6,55g D. 12,5g
Hướng dẫn giải
Gọi số mol Na là x
Gọi số mol Al là y
TN1: Nhôm dư nên nNa = nAl(pư) = x
x Na → Na+ + 1e
x Al → Al3+ + 3e
0,2 2H+ + 2e → H2
Bảo toàn electron: x + 3x = 2.0,2 → x = 0,1 → mNa = 0,1.23 = 2,3 (g)
TN 2: Nhôm pư hết nên:
0,1 Na → Na+ + 1e
y Al → Al3+ + 3e
0,35 2H+ + 2e → H2
Bảo toàn electron: 0,1 + 3y = 0,35.2 → y = 0,2 → mAl = 0,2.27 = 5,4 (g)
Vậy m = 2,3 + 5,4 = 7,7 (g) → Chọn B
Ví dụ 5: Chia hỗn hợp X gồm kim loại Al và Ba thành 2 phần bằng nhau:
Phần 1: Cho vào nước dư thì thu được 448 ml khí (đktc)
Phần 2: Cho vào dung dịch NaOH dư thì thu được 784 ml khí (đktc)
Khối lượng hỗn hợp trong mỗi phần là:
A. 0,685g B. 2,45g C. 1,225g D. 2,45g
Hướng dẫn giải
Gọi số mol Ba là x
Gọi số mol Al là y
TN1: Nhôm dư nên nBa = 1
2nAl(pư) = x
x Ba → Ba2+ + 2e
2x Al → Al3+ + 3e
0,02 2H+ + 2e → H2
Bảo toàn electron: 2x + 3.2x = 2.0,02 → x = 0,005 → mBa = 0,005.137= 0,685 (g)
TN 2: Nhôm pư hết nên:
GV: LƯU HUỲNH VẠN LONG( Trường THPT Thanh Hòa – Bù Đốp – Bình Phước) -4-
Phone: 0986.616.225
Email: Vanlongthpt@gmail.com or vanlongthpt@yahoo.com
0,005 Ba → Ba2+ + 2e
y Al → Al3+ + 3e
0,035 2H+ + 2e → H2
Bảo toàn electron: 0,005.2 + 3y = 0,035.2 → y = 0,02 → mAl = 0,02.27 = 0,54 (g)
Vậy m = 0,685 + 0,54 = 1,225 (g) → Chọn C