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

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

Với Cách giải bài tập Kim loại tác dụng với dung dịch axit 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 dung dịch axit 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 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:

    Áp dụng phương pháp sơ đồ chéo:

    Gọi n_N2O = x (mol) và n_NO = 3x (mol)

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

    ⇒ n_NO = 0,09 (mol); n_N2O = 0,03 (mol)

    a) V_NO = 0,09.22,4 = 2,016 (lít); V_N2O = 0,03.22,4 = 0,672 (lit)

    n_HNO3 = n_{HNO3 bị khử} + n_{HNO3 tham gia tạo muối} = 5x + 3.n_Al = 0,03 + 3.0,17 = 0,66(mol)

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

    c) V_{HNO3 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)

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

    m_{hỗn hợp} = 27x + 56y = 11         (2)

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

    Vậy m_Al = 5,4 (gam) và m_Fe = 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

    n_HCl = 0,25 (mol) ; n_H2SO4 = 0,125 (mol); n_H2 = 0,195 (mol)

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

    n_H2.2 < n_H⁺ ⇒ H⁺ dư

    Theo đề bài, ta có hệ phương trình:

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

    ⇒ m_Mg = 1,44 (gam); m_Al = 2,43(gam)

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

    Ta có: n_NaOH = 0,02V(mol); n_Ba(OH)2 = 0,11V (mol)

    ⇒ n^-_OH = 0,2 + 0,2 = 0,4V(mol)

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

    ⇒ 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

Lời giải:

Đáp án: A

    Nhận xét: Kim loại + HCl → muối + H₂

    Ta có: m_{dung dịch tăng} = m_{kim loại} – m_{khí thoát ra}

    ⇒ m_H2 = 7,8 - 7 = 0,8 (gam) ⇒ n_H2 = 0,4 (mol)

    Áp dụng bảo toàn nguyên tử H: n_HCl = 2.n_H2 = 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

Lời giải:

Đáp án: B

    m_muối = m_{kim loại phản úng} + m_{gốc 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

Lời giải:

Đáp án: A

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

    m_O2 = 8,71 - 7,18/2 = 5,12(g) ⇒ n_O2 = 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.

    ⇒ n_NO2 = 4n_O2 = 0,64 ⇒ V_NO2 = 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

Lời giải:

Đáp án: D

    Ta có: n_HNO3 = 0,5.0,1 = 0,05(mol) ⇒ n_{HNO3 còn} = 0,01(mol)

    ⇒ n_{HNO3 phản ứng} = 0,04(mol)

    Các quá trình:

    Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có:

    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

Lời giải:

Đáp án: C

    Ta có: n_Zn = 13/65 = 0,2 mol và n_N2 = 0,448/22,4 = 0,02 mol

    n_{e nhường} = 2.n_Zn = 0,4 mol > ne nhận = 10.n_N2 = 0,2 mol → phản ứng tạo thành NH₄NO₃.

    n_NH4NO3 = (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

Lời giải:

Đáp án: B

    Ta có: n_NO2 = 1,344/22,4 = 0,06 mol; gọi n_Cu = x mol; n_Al = y mol

    Quá trình nhường e:

    Quá trình nhận e:

    Áp dụng định luật bảo toàn e ta có hệ:

    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:

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

Lời giải:

Đáp án: C

    Ta có: n_Zn = 0,04 mol; n_Al = 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

Lời giải:

Đáp án: B

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

    56a + 64b = 14,8 (1)

    - Quá trình nhường electron:

    - Quá trình nhận electron:

    Áp dụng định luật bảo toàn electron:

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