Bài tập kim loại tác dụng với HNO3 và cách giải

Bài tập kim loại tác dụng với HNO3 và cách giải

Với Bài tập kim loại tác dụng với HNO3 và cách giải Hoá học lớp 11 gồm đầy đủ phương pháp giải, ví dụ minh họa và bài tập trắc nghiệm có lời giải chi tiết sẽ giúp học sinh ôn tập, biết cách làm dạng bài tập kim loại tác dụng với HNO3 từ đó đạt điểm cao trong bài thi môn Hoá 11.

A. Lý thuyết ngắn gọn

- HNO₃ phản ứng với hầu hết các kim loại trừ Au và Pt → muối nitrat + H₂­O và sản phẩm khử của N⁺⁵ (NO₂, NO, N₂O, N₂ và NH₄NO₃).
- Thông thường : HNO₃ loãng → NO , HNO₃ đặc → NO₂ .

- Với các kim loại có tính khử mạnh : Mg, Al, Zn,… HNO₃ loãng có thể bị khử đến N₂O, N₂, NH₄NO₃.

Cu + 4HNO₃ (đặc)→ Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O

Fe + 4HNO₃ loãng → Fe(NO₃)₃ + NO + 2H₂O

4Zn + 10HNO₃ → 4Zn(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + 3H₂O

* Chú ý : Fe, Al, Cr bị thụ động trong dung dịch HNO₃ đặc, nguội do tạo màng oxit bền, bảo vệ kim loại khỏi tác dụng của axit → dùng bình Al hoặc Fe để đựng HNO₃ đặc nguội.

* Au, Pt tan được trong nước cường toan (cường toan 3HCl : 1HNO₃), không hòa tan được Ag vì tạo kết tủa AgCl.

Au + 3HCl + HNO₃ → AuCl₃ + NO + 2H₂O

B. Phương pháp giải

Cách 1: Tính theo phương trình hóa học

Cách 2: Áp dụng bảo toàn e: n_{e nhận} = n_{e cho}

Trong một số trường hợp cần kết hợp với định luật bảo toàn điện tích và định luật bảo toàn nguyên tố.

Chú ý:

- Khi cho nhiều kim loại tác dụng với cùng một dung dịch HNO₃ cần nhớ: Kim loại càng mạnh tác dụng với dung dịch HNO₃ loãng thì N⁺⁵ trong gốc bị khử xuống mức oxi hóa càng thấp: NO₂, NO, N₂O, N₂, NH₄NO₃.

- Ta có:

n_{HNO3(phan ung)} = 2n_NO2 + 4n_NO + 10n_N2O + 12n_N2 + 10n_NH4NO3

n_{NO3^-(trong muoi)} = n_NO2 + 3n_NO + 8n_N2O + 10n_N2 + 8n_NH4NO3

C. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Cho 11 gam hỗn hợp Al và Fe vào dung dịch HNO₃ loãng, dư thì có 6,72 lít khí NO bay ra (đktc). Khối lượng Al trong hỗn hợp là

A. 5,4 gam.

B. 8,1 gam.

C. 2,7 gam.

D. 0,54 gam.

Lời giải chi tiết

n_NO = = 0,3 mol

Gọi x, y lần lượt là số mol Al và Fe trong hỗn hợp

Khối lượng hỗn hợp là 11 gam nên 27x + 56y = 11 (1)

Phương trình hóa học:

Al + 4HNO₃ → Al(NO₃)₃ + NO + H₂O

x x

Fe + 4HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + NO + H₂O

y y

→ n_NO = x + y = 0,3 (2)

Từ (1) và (2) →

Khối lượng kim loại Al trong hỗn hợp bằng: m_Al = 0,2.27 = 5,4 gam

Chọn A.

Ví dụ 2: Chia m gam hỗn hợp A gồm hai kim loại Cu, Fe thành hai phần bằng nhau :

- Phần 1 tác dụng hoàn toàn với dung dịch HNO₃ đặc, nguội thu được 0,672 lít khí.

- Phần 2 tác dụng hoàn toàn với dung dịch H₂SO₄ loãng dư thu được 0,448 lít khí.

Giá trị của m là (biết các thể tích khí được đo ở đktc)

A. 4,96 gam.

B. 8,80 gam.

C. 4,16 gam.

D. 17,6 gam.

Lời giải chi tiết

Hỗn hợp Cu, Fe khi tác dụng với dung dịch HNO₃ đặc, nguội thì chỉ có Cu phản ứng :

Cu + 4HNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O (1)

mol: 0,015 ← 0,03

Hỗn hợp Cu, Fe khi tác dụng H₂SO₄ loãng thì chỉ có Fe phản ứng :

Fe + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂ (2)

mol: 0,02 ← 0,02

Theo (1), (2) và giả thiết ta có :

n_Cu = n_NO2 = 0,015 mol; n_Fe = n_HCl = 0,02

Khối lượng của Cu và Fe trong A là : m = 2(0,015.64 + 0,02.56) = 4,16 gam.

Chọn C.

Ví dụ 3: Hòa tan hết 0,02 mol Al và 0,03 mol Cu vào dung dịch HNO₃,cô cạn dung dịch sau phản ứng và nung đến khối lượng không đổi thì thu được m gam chất rắn. Giá trị của m là

A. 3,42 gam.

B. 2,94 gam.

C. 9,9 gam.

D. 7,98 gam.

Lời giải chi tiết

Sơ đồ phản ứng :

2Al 2Al(NO₃)₃ Al₂O₃ (1)

mol: 0,02 → 0,02 → 0,01

Cu Cu(NO₃)₂ CuO (2)

mol: 0,03 → 0,03 → 0,03

Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố cho sơ đồ (1), (2) ta thấy :

n_Al2O3 = 0,01 mol; n_CuO = 0,03

Vậy khối lượng chất rắn thu được là : 0,01.102 + 0,03.80 = 3,42 gam.

Chọn A.

C. Bài tập tự luyện

Câu 1: Hòa tan hoàn toàn m gam Fe vào dung dịch HNO₃ loãng thì thu được 0,448 lít khí NO duy nhất (đktc). Giá trị của m là

A. 5,60.

B. 11,20.

C. 0,56.

D. 1,12

Câu 2: Khi cho 3 gam hỗn hợp Cu và Al tác dụng với HNO₃ đặc, dư, đun nóng sinh ra 4,48 lít khí NO₂ ở đktc (sản phẩm khử duy nhất). Phần trăm khối lượng kim loại Cu trong hỗn hợp là

A. 55,7%.

B. 45,5%.

C. 56,0%.

D. 47,0%.

Câu 3: Hòa tan hoàn toàn m gam Al trong dung dịch HNO₃ loãng thu được 1,12 lít hỗn hợp X gồm 3 khí NO, N₂O, N₂ có tỉ lệ số mol là: 1 : 2 : 2. Giá trị của m là

A. 5,4 gam.

B. 3,51 gam.

C. 2,7 gam.

D. 8,1 gam.

Câu 4: Hòa tan 15 gam hỗn hợp X gồm hai kim loại Mg và Al vào dung dịch Y gồm HNO₃ và H₂SO₄ đặc thu được 0,1 mol mỗi khí SO₂, NO, NO₂, N₂O. Phần trăm khối lượng của Al và Mg trong X lần lượt là

A. 63% và 37%.

B. 36% và 64%.

C. 50% và 50%.

D. 46% và 54%.

Câu 5: Cho m gam bột Fe vào dung dịch HNO₃ lấy dư, ta được hỗn hợp gồm hai khí NO₂ và NO có thể tích 8,96 lít (đktc) và tỉ khối đối với O₂ bằng 1,3125. Thành phần phần trăm theo thể tích của NO, NO₂ và khối lượng của Fe đã dùng là

A. 25% và 75% ; 1,12 gam.

B. 25% và 75% ; 11,2 gam.

C. 35% và 65% ; 11,2 gam.

D. 45% và 55% ; 1,12 gam.

Câu 6: Cho 12 gam hỗn hợp hai kim loại Fe, Cu tác dụng vừa đủ với dung dịch HNO₃ 63%. Sau phản ứng thu được dung dịch A và 11,2 lít khí NO₂ duy nhất (đktc). Nồng độ % các chất có trong dung dịch A là

A. 36,66% và 28,48%.

B. 27,19% và 21,12%.

C. 27,19% và 72,81%.

D. 78,88% và 21,12%.

Câu 7: Hòa tan 4,59 gam Al bằng dung dịch HNO₃ thu được hỗn hợp khí NO và N₂O có tỉ khối hơi đối với hiđro bằng 16,75 và dung dịch chỉ chứa muối kim loại. Thể tích NO và N₂O thu được lần lượt là

A. 2,24 lít và 6,72 lít.

B. 2,016 lít và 0,672 lít.

C. 0,672 lít và 2,016 lít.

D. 1,972 lít và 0,448 lít.

Câu 8: Hòa tan hoàn toàn 12 gam hỗn hợp Fe, Cu (tỉ lệ mol 1:1) bằng axit HNO₃, thu được V lít (đktc) hỗn hợp khí X (gồm NO và NO₂) và dung dịch Y (chỉ chứa hai muối và axit dư). Tỉ khối của X đối với H₂ bằng 19. Giá trị của V là

A. 2,24 lít.

B. 4,48 lít.

C. 5,60 lít.

D. 3,36 lít.

Câu 9: Cho 1,35 gam hỗn hợp gồm Cu, Mg, Al tác dụng với dung dịch HNO₃ dư, thu được 1,12 lít (đktc) hỗn hợp khí NO và NO₂ có tỉ khối so với hiđro bằng 20 và dung dịch không chứa muối NH₄NO₃. Tổng khối lượng muối nitrat sinh ra là

A. 66,75 gam.

B. 33,35 gam.

C. 6,775 gam.

D. 3,335 gam.

Câu 10: Hòa tan 10,71 gam hỗn hợp gồm Al, Zn, Fe trong 4 lít dung dịch HNO₃ aM vừa đủ thu được dung dịch A (không chứa muối NH₄NO₃) và 1,792 lít hỗn hợp khí gồm N₂ và N₂O có tỉ lệ mol 1:1. Cô cạn dung dịch A thu được m gam muối khan. Giá trị của m, a là :

A. 55,35 gam và 2,2M.

B. 55,35 gam và 0,22M.

C. 53,55 gam và 2,2M.

D. 53,55 gam và 0,22M.

ĐÁP ÁN