Cách giải bài tập Kim loại tác dụng với axit, muối hay, chi tiết - Hoá học lớp 12

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

Với Cách giải bài tập Kim loại tác dụng với axit, muối hay, chi tiết Hoá học lớp 12 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 axit, muối từ đó đạt điểm cao trong bài thi môn Hoá học lớp 12.

A. Phương pháp & Ví dụ

Lý thuyết và Phương pháp giải

Với dung dịch axit

    Phản ứng thuộc loại oxi hóa khử nên có thể vận dụng phương pháp bảo toàn electron.

    Trong HCl,H₂SO₄ loãng:Cr và Fe bị H^+ của axit oxi hóa thành Cr²⁺,Fe²⁺ còn Cu không phản ứng.

    Với H₂SO₄ đậm đặc,HNO₃

        +) Cu bị tan ra

        +) Fe, Al, Cr bị thụ động trong HNO₃ đặc nguội và H₂SO₄đặc nguội

    - Với H₂SO₄ đặc nóng, HNO₃ loãng,HNO₃ đặc nóng,… Fe và Cr bị oxi hóa thành

    Fe³⁺,Cr³⁺

        +) S⁶⁺ và N⁵⁺ nếu bị khử về mức oxi hóa thấp hơn như SO₂,NO, NO₂,...

    Chú ý: Nếu kim loại còn dư, thì thu được muối của sắt II và có thể muối sắt III dư.

Với dd Muối

    - Vận dụng ý nghĩa của dãy điện thế cực chuẩn: Cr, Fe, Cu có thể đẩy kim loại yếu hơn ra khỏi muối như Ag, Hg...

    - Với dạng bài tập: từ kim loại mạnh, tạo thành kim loại yếu hơn, có sự thay đổi về khối lượng nên vận dụng phương pháp tăng giảm khối lượng.

Ví dụ minh họa

Bài 1:Ngâm 15 gam hỗn hợp Fe và Cu trong dung dịch CuSO₄ dư. Phản ứng xong thu được 16 gam chất rắn. Thành phần phần trăm khối lượng của mỗi kim loại trong hỗn hợp ban đầu tương ứng là:

    A. 53,34% và 46,66%

    B. 46,67% và 53,33%

    C. 40% và 60%

    D. 60% và 40%

Hướng dẫn:

    Phương trình phản ứng:

    m tăng = (64 - 56).a = 1 ⇒ a = 0,125 mol

    nFe = 0,125 ⇒ nCu = (15-56.0,125)/64 = 0,125 mol

    Thành phần phần trăm theo khối lượng:

Bài 2: Cho 100 gam hợp kim của Fe, Cr, Al tác dụng với một lượng dư dung dịch NaOH thu được 4,98 lít khí. Lấy bã rắn không tan cho tác dụng với một lượng dư dung dịch HCl (không có không khí ) thu được 38,8 lít khí. Các thể tích khí đo ở đktc. Xác định thành phần % của hợp kim.

Hướng dẫn:

    Phản ứng:

    2Al + 2NaOH + 2H₂O → 2NaAlO₂ + 3H₂         (1)

    Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂         (2)

    Cr + 2HCl → CrCl₂ + H₂         (3)

    Từ (1)⇒ n_Al = 2/3 n_H2 = 2/3.4,98/22,4 = 0,15(mol)

    ⇒ m_Al = 0,15.27 = 4,05(gam)

    ⇒ m_{Cr + Fe} = 100 - 4,05 = 95,95(gam)

    Gọi số mol Fe và Cr lần lượt là x và y mol

    Theo đề bài ta có hệ phương trình:

    Vậy:

Bài 3: Nung nóng 16,8 gam hỗn hợp Au, Ag, Cu, Fe, Zn với một lượng dư khí O₂, đến khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 23,2 gam chất rắn X. Thể tích dung dịch HCl 2M vừa đủ để phản ứng với chất rắn X là:

    A. 600ml         B. 200ml         C. 800ml         D. 400ml

Hướng dẫn:

    Theo ĐL bảo toàn khối lượng:

    m_O2 = 23,2 - 16,8 = 6,4 (g) ⇒ n_O = 6,4/16 = 0,4 mol

    Phản ứng của HCl với chất rắn X có thể được biểu diễn với sơ đồ:

    V_HCl = 0,8: 2 = 0,4 (lít) = 400ml

B. Bài tập trắc nghiệm

Bài 1: Cho 1,12 gam bột Fe và 0,24 gam bột Mg tác dụng với 250 ml dung dịch CuSO₄, khuấy nhẹ cho đến khi phản ứng thực hiện xong. Khối lượng kim loại có trong bình phản ứng là 1,88 gam. Tính nồng độ mol của dung dịch CuSO₄ trước phản ứng.

    A. 0,1M         B. 0,15M         C. 0,12M         D. 0,2M

Lời giải:

Đáp án: A

    Khối lượng kim loại tăng: 1,88 – (1,12 + 0,24) = 0,52 (gam)

    Trước hết, Mg tác dụng với CuSO₄:

    Mg + CuSO₄ → MgSO₄ + Cu (1)

    nMg = 0,1 mol ⇒ n CuSO₄ = 0,1 mol

    Từ (1) ⇒ 0,1 mol Mg tác dụng với 0,1 mol CuSO₄, sinh ra 0,01 mol Cu đã làm cho khối lượng kim loại tăng: 0,01 .(64 – 24) = 0,4 (gam)

    ⇒ Phản ứng giữa Fe và CuSO₄ làm cho khối lượng kim loại tăng:

    0,52 - 0,40 = 0,12 (gam)

    Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu

    Vậy

Bài 2: Cho hỗn hợp gồm 1,12 gam Fe và 1,92 gam Cu vào 400ml dung dịch chứa hỗn hợp gồm H₂SO₄ 0,5M và NaNO₃ 0,2M. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được dung dịch X và khí NO (sản phẩm khử duy nhất). Cho V ml dung dịch NaOH 1M vào dung dịch X thì lượng kết tủa thu được là lớn nhất. Giá trị tối thiểu của V là:

    A. 360         B. 240         C. 400         D. 120

Lời giải:

Đáp án: A

    Số mol Fe = 0,02 mol; số mol Cu = 0,03 mol; số mol H⁺ = 0,4 mol; số mol NO₃^- = 0,08 mol

    Các phản ứng xảy ra:

    Sau 2 phản ứng trên, trong dung dịch X có 0,02 mol Fe³⁺; 0,03 mol Cu²⁺ và 0,24 mol H⁺ dư, ngoài ra còn có ion NO₃^- và SO₄^2-. Tuy nhiên chỉ có 3 loai ion đầu là phản ứng với OH^-.

    Tổng số mol OH^- = 0,24 + 0,06 + 0,06 = 0,36 mol ⇒ V = 360ml

Bài 3: Hòa tan hoàn toàn 12 gam hỗn hợp Fe và Cu (tỉ lệ mol 1:1) bằng axit HNO₃, thu được V lít hỗn hợp X gồm(NO và NO₂) và dung dịch Y chỉ chứa 2 muối và axit dư. Tỉ khối hơi của X đối với hidro bằng 19. Tính thể tích hỗn hợp khí X.

    A. 2,24l         B. 5,6l         C. 4,48l         D. 3,36l

Lời giải:

Đáp án: B

    Ta có: là trung bình cộng nên n_NO = n_NO2

    Có 56a + 64a = 12 ⇒ a = 0,1 mol ⇒ nFe = nCu = 0,1 mol

    Áp dụng định luật bảo toàn electron: 4x = 0,5 ⇒ x = 0,125(mol)

    Vậy: V = 0,125.2.22,4 = 5,6(lít)

Bài 4: Cho 4,15 gam hỗn hợp Fe, Al phản ứng với 200 ml dung dịch CuSO₄ 0,525M. khuấy kỹ hỗn hợp để phản ứng xảy ra hoàn toàn. Đem lọc kết tủa (A) gồm hai kim loại nặng 7,84 gam và dung dịch nước lọc B. Để hòa tan kết tủa A cần ít nhất bao nhiêu lit dung dịch HNO₃ 2M biết phản ứng tạo ra NO.

    A. 0,12l         B. 0,15 l         C. 0,18l         D. 0,2l

Lời giải:

Đáp án: C

    Phản ứng xảy ra với Al trước, sau đó đến Fe. Theo giả thiết, kim loại sinh ra là Cu (kim loại hóa trị II).

    Gọi x là số mol Al, y là số mol Fe phản ứng và z là số mol Fe dư:

    Phản ứng:

    Vậy: V_HNO3 = 0,36/2 = 0,18(lít)

Bài 5: Cho một hỗn hợp gồm có 1,12 gam Fe và 0,24 gam Mg tác dụng với 250 ml dung dịch CuSO₄. Phản ứng thực hiện xong, người ta thu được kim loại có khối lượng là 1,88 gam. Tính nồng độ mol của dung dịch CuSO₄ đã dùng.

    A. 0,1M         B. 0,12M         C. 0,2M         D. 0,05M

Lời giải:

Đáp án: A

    Phương trình hóa học:

    Mg + CuSO₄ → MgSO₄ + Cu         (1)

    Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu         (2)

    Có: nMg = 0,01 mol và nFe = 0,02 mol

    Theo (1) và (2), nếu Mg và Fe phản ứng hết thì thu được 0,03 mol Cu.

    Khối lượng kim loại thu được sau phản ứng là:

    0,03 .64 = 1,92 (gam)

    Thực tế chỉ thu được 1,88 gam kim loại. Chứng tỏ kim loại đã cho không phản ứng hết.

    Mg có tính khử mạnh hơn Fe nên phản ứng trước.

    Lượng Cu sinh ra ở (1) là 0,01 mol tương ứng với khối lượng 0,64 (gam)

    Khối lượng Fe dư và Cu sinh ra ở (2) là: 1,88 – 0,64 = 1,24 (gam)

    Đặt khối lượng Fe tham gia ở (2) là x, khối lượng sắt dư là (1,12 – 56x) và khối lượng Cu sinh ra ở (2) là 64x.

    Ta có: (1,12 - 56x) + 64x = 1,24 ⇒ x = 0,015

    Lượng CuSO₄ trong 250 ml dung dịch đã phản ứng hết:

    0,015 + 0,01 = 0,025(mol)

    Nồng độ mol của dung dịch CuSO₄ đã dùng là: 0,025/0,25 = 0,1mol|lít

Bài 6: Cho m₁ gam Al vào 100 ml dung dịch gồm Cu(NO₃)₂ 0,3M và AgNO₃ 0,3M. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thì thu đựơc m₂ gam chất rắn X. Nếu cho m₂ gam X tác dụng với lượng dư dung dịch HCl thì thu được 0,336 lít khí (đktc). Giá trị của m₁ và m₂ lần lượt là:

    A. 8,10 và 5,43         B. 1,08 và 5,16

    C. 0,54 và 5,16         D. 1,08 và 5,43.

Lời giải:

Đáp án: D

    Ta có: n_Cu(NO3)2 = 0,03 mol; n_AgNO3 = 0,03 mol; n_H2 = 0,015 mol

    Chất rắn X + dd HCl dư → H₂ ⇒ trong chất rắn X có Al dư

    Cu(NO₃)₂ và AgNO₃ hết

    Al phản ứng hết với dd Cu(NO₃)₂ và AgNO₃

    Quá trình nhận e:

    Tổng số mol e nhận = 0,06 + 0,03 = 0,09 mol

    Quá trình nhường e:

    Vậy m₂ = m_{Al dư} + m_Cu + m_Ag = 0,01.27 + 0,03.64 + 0,03.108 = 5,43 gam

    m₁ = m_{Al ban đầu} = (0,01 + 0,03).27 = 1,08g

Bài 7: Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp gồm 0,01 mol Al; 0,05 mol Zn và 0,03 mol Fe cần vừa đủ 200ml dung dịch HCl 0,1M và H₂SO₄ a mol/l. Giá trị của a là?

    A. 0,425         B. 0,5         C. 0,625         D. 0,75

Lời giải:

Đáp án: A

    ∑n_H⁺ = 0,2.0,2 + 0,2.2a = 0 ,02 + 0,4a (mol)

    ∑n_{e cho} = 0,01.3 + 0,05.2 + 0,03.2 = 0,19 (mol)

    Ta có: n_{e cho} = n_{e nhận} = n_H⁺

    0,02 + 0,4a = 0,19 ⇒ a = 0,425

Bài 8: Cho 2,24g bột sắt vào 100ml dung dịch hỗn hợp gồm AgNO₃ 0,1M và Cu(NO₃)₂ 0,5M khuấy đều cho tới khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được chất rắn A và dung dịch B. Chất rắn A có khối lượng là:

    A. 3,32g         B. 4,4g         C. 4,08g         D. 5,4g

Lời giải:

Đáp án: C

    Phản ứng xảy ra theo thứ tự:

    ⇒ Fe tan hết

    m = 0,02.108 + 0,03.64 = 4,08 (g)

Bài 9: Hòa tan m gam hỗn hợp A gồm Cu, Ag trong dung dịch HNO₃ thu được dung dịch B chứa hỗn hợp 7,06g muối và 0,05 mol NO₂ (duy nhất). Giá trị của m là:

    A. 2,2         B. 3,06         C. 2,58         D. 3,96

Lời giải:

Đáp án: D

    0,05 mol NO₂ đã nhận 0,05 mol e

    ⇒ số mol điện tích (+) tạo ra là 0,05 mol ⇒ Số mol NO₃^- là 0,05 mol

    m = m_muối - m_NO3^- = 7,06 - 0,05.62 = 3,96g

Bài 10: Đốt cháy hoàn toàn 3,86g hỗn hợp gồm Fe, Al, Cu thu được 4,66g oxit. Cho toàn bộ lượng oxit này tác dụng với dung dịch axit H₂SO₄ 20% (d = 1,14 g/ml). Vậy thể tích H₂SO₄ cần dùng tối thiểu là:

    A. 21,1 ml         B.21,5 ml         C. 23,4 ml         D. 19,6 ml

Lời giải:

Đáp án: B

    m_O = m_oxit - m_{kim loại} = 4,66 - 3,86 = 0,8g

    n_O = 0,8/16 = 0,05 mol

    n_O = 2n_H⁺ = n_H2SO4 = 0,05 mol