Tài liệu ôn hóa - Phương pháp giải bài tập kim loại

Chia sẻ: Nguyễn Ngân | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:14

Thêm vào BST

Báo xấu

128
lượt xem 33
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo tài liệu 'tài liệu ôn hóa - phương pháp giải bài tập kim loại', 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: Tài liệu ôn hóa - Phương pháp giải bài tập kim loại

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: C. N2O và Al A. NO và Mg B. NO2 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: D. Fe và 70 % A. Al và 75 % B. Fe và 25 % C. Al và 30 % 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: C. Be và Mg A. Mg và Ca B. Ca và Sr 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 = 16,5 → 2 kim lo i là Be và Mg → ñáp án C → + 60 = 76,5 → 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 → = 40 X - 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: C. Al A. Mg B. Cu 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 và M = 27 → Al → ñáp án C →M= → No duy nh t 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: B. 2,99 gam A. 2,85 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: B. 36,9 % A. 68,4 % 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) → nOH– = 0,5 > nHCl = 0,1 → lo i - N u M tác d ng tr c ti p v i nư c → nH2 = - 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: C. 101,48 gam A. 101,68 gam B. 88,20 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: D. 3,92 lít A. 2,80 lít B. 1,68 lít C. 4,48 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 = 0,76 mol < 0,8 mol → axit dư, kim ng 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: B. 26,5 gam A. 23,3 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) C. 0,8 lít A. 1,0 lít B. 0,6 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: C. 2,016 lít A. 1,344 lít B. 4,032 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 → H+ h t ; Cu Do 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 → kim lo i k t và H+ Do 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: D. 15,12 lít A. 11,76 lít B. 9,072 lít C. 13,44 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 – = 0,3 + 3.0,2 + 8.0,1 = 1,7 mol → mZ = mKl + mNO O 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 = 2.0,3 + 4.0,2 + 10.0,1 = 2,4 mol (2) O - 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: C. 106,38 gam A. 38,34 gam B. 34,08 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 = 0,46.213 + 0,105.80 = 106,38 gam → ñáp án C - V y mX = mAl(NO + mNH ) NO (Ho c có th tính mX = mKl + mNO – t + mNH = 12,42 + (0,03.8 + 0,03.10 + 0,105.8 + o mu i 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 gn - 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: D. Zn A. Pb B. Ni C. Cd 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) → M = 65 → Zn → ñáp án D - T (1) ; (2) → 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: B. 4,08 gam A. 2,80 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: C. 1,2 A. 1,8 B. 1,5 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: B. 17,8 và 2,24 A. 17,8 và 4,48 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: C. 48,3 gam A. 45,6 gam B. 57,0 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 = 0,4.3 = 1,2 mol O ) - 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 D. 80 % và 0,54 mol C. 75 % và 0,52 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+n + s n ph m kh M h n h p r n (M, MxOy) 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: B. 224 ml A. 112 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: B. 32 gam A. 25,6 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