Cách giải bài tập Kim loại tác dụng với dung dịch axit hay, chi tiết



Bài giảng: Tổng hợp bài tập về kim loại - Cô Nguyễn Thị Thu (Giáo viên VietJack)

A. Phương pháp & Ví dụ

Lý thuyết và Phương pháp giải

    - Với dung dịch HCl, H2SO4 loãng

    Kim loại trong cặp oxi hóa – khử có thế điện cực chuẩn âm (tức kim loại đứng trước H trong dãy hoạt động hóa học của kim loại) khử được ion hidro H+ của axit thành H2

    - Với H2SO4 đặc nóng, HNO3: Hầu hết các kim loại (trừ Au, Pt) khử được S6+ và N5+ trong các axit này xuống số oxi hóa thấp hơn.

    Chú ý: Nếu hỗn hợp kim loại tác dụng với hỗn hợp nhiều axit, nên viết phương trình phản ứng dạng chung (phương pháp chuyển bài toán hỗn hợp về chất tương đương) hay viết phản ứng dạng ion; viết các quá trình oxi hóa, quá trình khử, rồi vận dụng định luật bảo toàn khối lượng, bảo toàn electron để giải.

    Các kiểu bài thường gặp

        +) Kim loại tác dụng với 1 axit

        +) Hỗn hợp kim loại tác dụng với 1 axit

        +) Kim loại tác dụng với hỗn hợp axit

        +) Hỗn hợp kim loại tác dụng vưới hỗn hợp axit

Ví dụ minh họa

Bài 1: Hòa tan 4,59 gam nhôm trong dung dịch HNO3 1M thu được hỗn hợp X gồm hai khí NO và N2O, tỉ khối hơi của X đối với hidro bằng 16,75. Tính :

    a) Thể tích mỗi khí đo ở đktc.

    b) Khối lượng muối thu đươc.

    c) Thể tích dung dịch HNO3 đã dùng.

Hướng dẫn:

    Hóa học lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Hóa học 12 có đáp án

    Áp dụng phương pháp sơ đồ chéo:

Hóa học lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Hóa học 12 có đáp án

    Gọi nN2O = x (mol) và nNO = 3x (mol)

Hóa học lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Hóa học 12 có đáp án

    Áp dụng bảo toàn số mol electron: 17x = 0,51 ⇒ x = 0,03 (mol)

    ⇒ nNO = 0,09 (mol); nN2O = 0,03 (mol)

    a) VNO = 0,09.22,4 = 2,016 (lít); VN2O = 0,03.22,4 = 0,672 (lit)

    nHNO3 = nHNO3 bị khử + nHNO3 tham gia tạo muối = 5x + 3.nAl = 0,03 + 3.0,17 = 0,66(mol)

    b) mmuối = n_Al.M = 0,17.213 = 36,21 (gam)

    c) VHNO3 đã dùng = 0,66/1 = 0,66 (lít)

Bài 2: Cho 11 gam hỗn hợp Al và Fe vào dung dịch HNO3 loãng lấy dư thì có 6,72 lít khí NO bay ra (đktc). Tính khối lượng của mỗi kim loại trong hỗn hợp.

Hướng dẫn:

    Gọi số mol Al và Fe trong hỗn hợp là x, y (mol)

Hóa học lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Hóa học 12 có đáp án

    Bảo toàn electron: 3x + 3y = 0,9 ⇒ x + y = 0,3         (1)

    mhỗn hợp = 27x + 56y = 11         (2)

    Giải hệ phương trình (1) và (2): x = 0,2 (mol); y = 0,1 (mol)

    Vậy mAl = 5,4 (gam) và mFe = 5,6 (gam)

Bài 3: Cho 3,87 gam hỗn hợp A gồm Mg và Al vào 250 ml dung dịch X chứa axit HCl 1M và H2SO4 0,5M được dung dịch B và 4,368 lít H2 (đktc)

    a) Tính phần trăm khối lượng kim loại trong A.

    b) Tính thể tích dung dịch C gồm NaOH 0,2M và Ba(OH)2 0,1M cần để trung hòa hết lượng axit dư trong B.

Hướng dẫn:

    a) Đối với bài tập có hỗn hợp axit, bazo giải theo phương trình ôn

    nHCl = 0,25 (mol) ; nH2SO4 = 0,125 (mol); nH2 = 0,195 (mol)

    = nH+ = 0,25 + 2.0,125 = 0,5 (mol);

    nH2.2 < nH+ ⇒ H+

Hóa học lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Hóa học 12 có đáp án

    Theo đề bài, ta có hệ phương trình: Hóa học lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Hóa học 12 có đáp án

    Giải hệ phương trình ta được: x = 0,06 và y = 0,09

    ⇒ mMg = 1,44 (gam); mAl = 2,43(gam)

    b) Gọi thể tích dung dịch C cần dùng là V (lít)

    Ta có: nNaOH = 0,02V(mol); nBa(OH)2 = 0,11V (mol)

    ⇒ n-OH = 0,2 + 0,2 = 0,4V(mol)

    nH+ = 0,5 - (2x + 3y) = 0,11 (mol)

Hóa học lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Hóa học 12 có đáp án

    ⇒ 0,11 = 0,4V ⇒ V = 0,275 (lít)

B. Bài tập trắc nghiệm

Bài 1: Cho 7,8 gam hỗn hợp Mg, Al tác dụng hết với dung dịch HCl dư sau phản ứng thấy khối lượng dung dịch tăng thêm 7 gam. Tính số mol HCl đã tham gia phản ứng.

    A. 0,8 mol         B. 0,4mol         C. 0,3 mol         D. 0,25 mol

Đáp án: A

    Nhận xét: Kim loại + HCl → muối + H2

    Ta có: mdung dịch tăng = mkim loại – mkhí thoát ra

    ⇒ mH2 = 7,8 - 7 = 0,8 (gam) ⇒ nH2 = 0,4 (mol)

    Áp dụng bảo toàn nguyên tử H: nHCl = 2.nH2 = 0,8 (mol).

Bài 2: Cho 10 gam hỗn hợp gồm Al và kim loại M đứng trước hidro trong dãy điện hóa vào 100 ml dung dịch hỗn hợp H2SO4 aM và HCl 3aM thì thu được 5,6 lít khí H2 (đktc), dung dịch X và phần kim loại chưa tan hết có khối lượng 1,7 gam. Cô cạn X thu được m gam muối. xác định giá trị m.

    A. 12,4g         B. 28,55g         C. 32,14g         D. 17,46g

Đáp án: B

    mmuối = mkim loại phản úng + mgốc axit = 8,3 + 96.0,1 + 35,5.0,3 = 28,55(gam)

Bài 3: Hỗn hợp bột gồm 3 kim loại Mg, Al, Zn có khối lượng 7,18 gam được chia làm hai phần đêu nhau. Phần 1 đem đốt cháy hoàn toàn trong oxi dư thu được 8,71 gam hỗn hợp oxit. Phần 2 hòa tan hoàn toàn trong HNO3 đặc nóng dư thu được V lít (đktc) khí NO2 (sản phẩm khử duy nhất). Hãy tính giá trị của V.

    A. 14,336l         B. 6,72l         C. 13,36l         D. 4,48l

Đáp án: A

    Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng đối với phần 1 ta có:

    mO2 = 8,71 - 7,18/2 = 5,12(g) ⇒ nO2 = 5,12/32 = 0,16(mol)

    Do khối lượng kim loại ở hai phần bằng nhau nên số mol do hỗn hợp kim loại nhường là như nhau ⇒ số mol eletron do O2 nhận bằng số mol eletron do N5+ nhận.

Hóa học lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Hóa học 12 có đáp án

    ⇒ nNO2 = 4nO2 = 0,64 ⇒ VNO2 = 0,64.22,4 = 14,336 (lít)

Bài 4: Cho 3,24 gam một kim loại M tan hết trong 0,1 lít dung dịch HNO3 0,5M. Phản ứng chỉ tạo ra khí NO (trong dung dịch không có sự tạo thành NH4NO3) và nồng độ mol của HNO3 còn lại sau phản ứng giảm đi 5 lần. Xác định tên kim loại M.

    A. Al         B. Cu         C. Fe         D. Ag

Đáp án: D

    Ta có: nHNO3 = 0,5.0,1 = 0,05(mol) ⇒ nHNO3 còn = 0,01(mol)

    ⇒ nHNO3 phản ứng = 0,04(mol)

    Các quá trình:

Hóa học lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Hóa học 12 có đáp án

    Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có:

Hóa học lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Hóa học 12 có đáp án

    Nghiệm phù hợp: n = 1; M = 108 (Ag)

Bài 5: Hòa tan hoàn toàn 13,00 gam Zn trong dung dịch HNO3 loãng dư thu được dung dịch X và 0,448 lít khí N2 (đktc). Khối lượng muối trong dung dịch X là:

    A. 18,90 gam         B. 37,80 gam         C. 39,80 gam         D. 28,35 gam

Đáp án: C

    Ta có: nZn = 13/65 = 0,2 mol và nN2 = 0,448/22,4 = 0,02 mol

    ne nhường = 2.nZn = 0,4 mol > ne nhận = 10.nN2 = 0,2 mol → phản ứng tạo thành NH4NO3.

    nNH4NO3 = (0,4 - 0,2)/8 = 0,025 mol (vì khi tạo thành NH4NO3: N + 8e → N)

    Khối lượng muối trong dung dịch X là = 180.0,2 + 80.0,025 = 39,80 gam

    Lưu ý: Đề bài không nói thu được khí X duy nhất nên có thể có muối NH4NO3 tạo thành.

Bài 6: Hòa tan hoàn toàn 1,23 gam hỗn hợp X gồm Cu và Al vào dung dịch HNO3 đặc nóng thu được 1,344 lít khí NO2 (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc) và dung dịch Y. Sục từ từ khí NH3 (dư) vào dung dịch Y, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được m gam kết tủa. Phần trăm khối lượng của Cu trong hỗn hợp X và giá trị của m lần lượt là:

    A. 21,95% và 0,78         B. 78,05% và 0,78

    C. 78,05% và 2,25         D. 21,95% và 2,25

Đáp án: B

    Ta có: nNO2 = 1,344/22,4 = 0,06 mol; gọi nCu = x mol; nAl = y mol

    Quá trình nhường e:

Hóa học lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Hóa học 12 có đáp án

    Quá trình nhận e:

Hóa học lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Hóa học 12 có đáp án

    Áp dụng định luật bảo toàn e ta có hệ:

Hóa học lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Hóa học 12 có đáp án

    Cu(OH)2 ta được trong dung dịch NH3 dư vì tạo phức, do đó kết tủa thu được là Al(OH)3.

    Phản ứng tạo kết tủa:

Hóa học lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Hóa học 12 có đáp án

Bài 7: Hòa tan 4,76 gam hỗn hợp Zn, Al có tỉ lệ mol 1:2 trong 400ml dung dịch HNO3 1M vừa đủ, được dung dịch X chứa m gam muối khan và thấy có khí thoát ra. Giá trị của m là:

    A. 25,8 gam         B. 26,9 gam         C. 27,8 gam         D. 28,8 gam

Đáp án: C

    Ta có: nZn = 0,04 mol; nAl = 0,08 mol

    Do phản ứng không tạo khí nên trong dung dịch tạo NH4NO3. Trong dung dịch có: 0,04 mol Zn(NO3)2 và 0,08 mol Al(NO3)3.

    Vậy số mol NO3- còn lại để tạo NH4NO3 là:

    0,4 - 0,04.2 - 0,08.3 = 0,08 mol

    Do đó trong dung dịch tạo 0,04 mol NH4NO3

    m = 0,04.189 + 0,08.213 + 0,04.80 = 27,8 gam

Bài 8: Hòa tan 14,8 gam hỗn hợp gồm Fe và Cu vào lượng dư dung dịch hỗn hợp HNO3 và H2SO4 đặc nóng. Sau phản ứng thu được 10,08 lít NO2 (đktc) và 2,24 lít SO2 (đktc). Khối lượng Fe trong hỗn hợp ban đầu là:

    A. 5,6         B. 8,4         C. 18         D. 18,2

Đáp án: B

    Gọi a, b lần lượt là số mol của Fe, Cu

    56a + 64b = 14,8 (1)

    - Quá trình nhường electron:

Hóa học lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Hóa học 12 có đáp án

    - Quá trình nhận electron:

Hóa học lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Hóa học 12 có đáp án

    Áp dụng định luật bảo toàn electron:

    3a + 2b = 0,65 → a = 0,15 và b = 0,1 → mFe = 8,4 g

Xem thêm các dạng bài tập Hóa học lớp 12 có trong đề thi THPT Quốc gia khác:

Giới thiệu kênh Youtube VietJack

Ngân hàng trắc nghiệm miễn phí ôn thi THPT Quốc Gia tại khoahoc.vietjack.com

CHỈ CÒN 250K 1 KHÓA HỌC BẤT KÌ, VIETJACK HỖ TRỢ DỊCH COVID

Tổng hợp các video dạy học từ các giáo viên giỏi nhất - CHỈ TỪ 399K tại khoahoc.vietjack.com

Tổng đài hỗ trợ đăng ký khóa học: 084 283 45 85


dai-cuong-ve-kim-loai.jsp


Các loạt bài lớp 12 khác
2004 - Toán Lý Hóa