Chương 2: Kim loại cực hay, có lời giải

Chương 2: Kim loại cực hay, có lời giải

Haylamdo biên soạn và sưu tầm Chương 2: Kim loại cực hay, có lời giải môn Hoá học lớp 9 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 Hóa 9.

• Trắc nghiệm lý thuyết của kim loại

• Bài tập về dãy hoạt động của kim loại

• Bài tập kim loại tác dụng với axit

• Bài tập kim loại tác dụng với muối

• Bài tập kim loại tác dụng với nước

• Bài tập tổng hợp của nhôm và sắt

• Dạng 1: Tính chất của kim loại

• Bài tập Tính chất của kim loại

• Dạng 2: Nhận biết kim loại và hợp chất của kim loại

• Bài tập Nhận biết kim loại và hợp chất của kim loại

• Dạng 3: Tách, tinh chế kim loại và hợp chất của kim loại

• Bài tập Tách, tinh chế kim loại và hợp chất của kim loại

• Dạng 4: Hỗn hợp kim loại tác dụng với axit

• Bài tập Hỗn hợp kim loại tác dụng với axit

• Dạng 5: Kim loại tác dụng với dung dịch muối

• Bài tập Kim loại tác dụng với dung dịch muối

• Dạng 6: Kim loại tác dụng với nước

• Bài tập Kim loại tác dụng với nước

• Dạng 7: Phản ứng nhiệt nhôm

• Bài tập Phản ứng nhiệt nhôm

Cách giải bài tập Hỗn hợp kim loại tác dụng với axit

Lý thuyết và Phương pháp giải

Dãy hoạt động kim loại

K, Na, Mg, Al, Zn, Fe, Pb, (H), Cu, Ag, Au

Khi Nào May Áo Záp Sắt Phải Hỏi Cúc Bạc Vàng

Dãy được sắp xếp theo chiều giảm dần tính hoạt động hoá học (từ trái sang phải).

- Một số kim loại vừa tác dụng được với axit và với nước: K, Na, Ba, Ca.

    Kim loại + H₂O → Dung dịch bazơ + H₂

- Kim loại vừa tác dụng với axit, vừa tác dụng với bazơ: (Be), Al, Zn, Cr

    2A + 2(4 – n)NaOH + 2(n – 2)H₂O → 2Na₄ –nAO₂ + nH₂

Ví dụ: 2Al + 2NaOH + 2H₂O → 2NaAlO₂ + 3H₂

- Kim loại đứng trước H tác dụng với dung dịch axit HCl, H₂SO₄ loãng tạo muối và giải phóng H₂.

    Kim loại + Axit → Muối + H₂

Lưu ý:

- Kim loại trong muối có hoá trị thấp (đối với kim loại đa hoá trị).

- Trừ Au và Pt, các kim loại khác đều có thể tác dụng với HNO₃ và H₂SO₄ đặc, nóng nhưng không giải phóng Hidro.

Phương pháp giải:

- B1: Viết PTHH.

- B2: Xử lí số liệu theo dữ kiện đề bài, đặt ẩn số, lập hệ (nếu cần).

- B3: Tính số mol chất cần tìm theo PTHH và hệ PT.

- B4: Tính toán theo yêu cầu của bài toán.

Bài tập vận dụng

Bài 1: Cho 3,79g hỗn hợp hai kim loại là Zn và Al tác dụng với dung dịch H₂SO₄ loãng dư, thu được 1792 ml khí (đktc). Tính khối lượng từng kim loại trong hỗn hợp.

Hướng dẫn:

Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂        (1)

2Al + 3H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 3H₂        (2)

Số mol khí H₂ thu được:

Gọi a và b lần lượt là số mol Zn và Al trong hỗn hợp.

Khối lượng Zn: 65.0,05 = 3,25 g

Khối lượng Al: 27.0,02 = 0,54 gam

Bài 2: Hỗn hợp 3 kim loại Fe, Al, Cu nặng 17,4 gam. Nếu hòa tan hỗn hợp bằng axit H₂SO₄ loãng dư thì thoát ra 8,96 dm3 H₂ (ở đktc). Còn nếu hòa tan hỗn hợp bằng axit đặc nóng, dư thì thoát ra 12,32 lít SO₂ (ở đktc). Tính khối lượng mỗi kim loại ban đầu.

Hướng dẫn:

- Cu không tan trong H₂SO₄ loãng, chỉ có Fe và Al tan được trong axit loãng

        Fe + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂↑

        2Al + 3H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 3H₂↑

- H₂SO₄ đặc nóng hòa tan cả 3 kim loại:

        2Fe + 6H₂SO₄ → Fe₂(SO₄)₃ + 3SO₂↑ + 6H₂O

        2Al + 6H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 3SO₂↑ + 6H₂O

        Cu + 2H₂SO₄ → CuSO₄ + SO₂↑ + 2H₂O

- Gọi số mol của Fe, Al, Cu lần lượt là x, y, z ta có hệ phương trình :

Khối lượng của sắt ban đầu là : m_Fe = 0,1. 56 = 5,6 (gam)

Khối lượng của nhôm ban đầu là : m_Al = 0,2. 27 = 5,4 (gam)

Khối lượng của đồng ban đầu là : m_Cu = 0,1. 64 = 6,4 (gam)

Phương pháp giải bài tập Kim loại tác dụng với dung dịch muối

Lý thuyết và Phương pháp giải

1. Tăng giảm khối lượng

- Kim loại mạnh (trừ những kim loại tác dụng với nước như Na, K, Ca, Ba) đẩy kim loại yếu ra khỏi dung dịch muối của kim loại yếu.

- Khi cho thanh kim loại vào dung dịch muối, sau phản ứng khối lượng thanh kim loại tăng hoặc giảm:

    + Viết phương trình hóa học. Dưới mỗi phương trình hóa học đặt ẩn số theo số mol chất, sau đó quy số mol ra khối lượng (theo ẩn số trên)

    + Nếu khối lượng thanh kim loại tăng. Lập phương trình đại số

        m kim loại giải phóng – m kim loại tan = m kim loại tăng

    + Nếu khối lượng thanh kim loại giảm:

        m kim loại tan – m kim loại giải phóng = m kim loại giảm

2. Bảo toàn khối lượng

- Khi cho thanh kim loại vào dung dịch muối, sau khi lấy miếng kim loại ra thì thấy khối lượng dung dịch giảm. Ta lập luận như sau:

        ∑ m_{các chất tham gia} = ∑_{m chất tạo thành}

        m_{thanh kim loại} + m _dd = m' _{thanh kim loại} + m' _dd

Bài tập vận dụng

Bài 1: Tìm công thức của muối sắt clorua biết rằng khi hòa tan 3,25g muối này vào dung dịch bạc nitrat dư thì thu được 8,61g kết tủa.

Hướng dẫn:

Gọi hóa trị của Fe là x.

FeClx + xAgNO₃ → Fe(NO₃)_x + xAgCl↑

Số mol AgCl sinh ra:

n_AgCl = 8,61/143,5 = 0,06 mol

- Ta có (56 + 35,5x) gam FeCl_x tham gia phản ứng thì có x mol AgCl tạo thành.

- Tương tự 3,25 g muối tạo thành 0,06 mol kết tủa.

Vậy 3,25x = 0,06.(56 + 35,5x) → x = 3.

→ Vậy muối đó là FeCl₃.

Bài 2: Một lọ đựng 50ml bạc nitrat được cho vào một miếng đồng. Sau phản ứng đem miếng đồng đi cân thấy khối lượng tăng thêm 3,04 gam. Hãy xác định nồng độ mol dung dịch bạc nitrat.

Hướng dẫn:

Cu + 2AgNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2Ag↓

1.…… 2 mol………………………2 mol

64g………………………………….216g

Áp dụng phương pháp tăng giảm khối lượng

- Số mol AgNO₃ tham gia phản ứng:

n_AgNO3 = 3,04/(216-64).2=0,04 mol

- Nồng độ mol dung dịch bạc nitrat: 0,04/0,05 = 0,8M

Cách giải bài tập Phản ứng nhiệt nhôm

Lý thuyết và Phương pháp giải

1. Bài toán có hiệu suất phản ứng không hoàn toàn trong phản ứng nhiệt nhôm

* Phương pháp giải chung

        2Al + Fe₂O₃ → Al₂O₃ + 2Fe

- Hiệu suất phản ứng H = %Al phản ứng hoặc = % Fe₂O₃ phản ứng.

- Hỗn hợp X sau phản ứng gồm: Al₂O₃, Fe, Al dư, Fe₂O₃ thường được cho vào.

    + Tác dụng với dung dịch axit (HCl, H₂SO₄ loãng) tạo khí H₂

        Fe + 2H⁺ → Fe²⁺ + H₂    (1)

        2Al + 6H⁺ → 2Al³⁺ + 3H₂    (2)

        ⇒ n_H2 = n_Fe + (3/2).n_Al

    + Nếu hỗn hợp X tác dụng với dung dịch NaOH thì Al và Al₂O₃ bị phản ứng.

        2Al dư + 2NaOH + 2H₂O → 2NaAlO₂ + 3H₂

        Al₂O₃ + 2NaOH → 2NaAlO₂ + H₂O

2. Bài toán nhiệt nhôm với hiệu suất H = 100%

* Phương pháp giải chung

- Bước 1: Cần xác định được Al dư hay oxit kim loại dư, trường hợp nếu cho khối lượng hỗn hợp cần xét các trường hợp Al dư và Al hết.

- Bước 2:

    + Dựa vào các dữ kiện của bài toán thường gặp là hỗn hợp sau phản ứng tác dụng với dung dịch NaOH hoặc dung dịch axit (HCl, H₂SO₄) tính số mol chất dư và số mol các chất phản ứng.

    + Vận dụng bảo toàn nguyên tố Al, Fe, O, bảo toàn khối lượng hoặc bảo toàn electron các các phản để tính toán.

- Bước 3: Tính toán theo yêu cầu của bài toán.

Bài tập vận dụng

Bài 1: Nung nóng m gam hỗn hợp gồm Al và Fe₃O₄ trong điều kiện không có không khí. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được hỗn hợp rắn X. Cho X tác dụng với dung dịch NaOH (dư) thu được dung dịch Y, chất rắn Z và 3,36 lít khí H₂ (ở đktc). Sục khí CO₂ (dư) vào dung dịch Y, thu được 39 gam kết tủa. Tính giá trị của m?

Hướng dẫn:

- Từ đề suy ra thành phần hh rắn X gồm: Fe, Al₂O₃ (x mol) và Al dư (y mol)

- Các phản ứng xảy ra là:

    8Al + 3Fe₃O₄ → 4Al₂O₃ + 9 Fe        (1)

    2Al + 2NaOH + 2H₂O → 2NaAlO₂ + 3H₂

    Al₂O₃ + 2NaOH → 2NaAlO₂

    CO₂ + NaAlO₂ + H₂O → Al(OH)₃ + NaHCO₃

- nH₂ = 0,15 mol, nAl(OH)₃ = 0,5 mol

Theo bảo toàn nguyên tố Al ta có n_{Al bđ} = n_Al(OH)3 = 0,5 mol

    n_{Al dư} = (2/3).n_H2 = 0,1 mol

→ n_{Al pư (1)} = 0,5 – 0,1 = 0,4mol

Theo Pt (1) n_Fe3O4 = (3/8).n_Al = 0,15 mol

Vậy khối lượng m = 27. 0,5 + 232 . 0,15 = 48,3 gam

Bài 2: Trộn 10,8 gam bột nhôm với 34,8g bột Fe₃O₄ rồi tiến hành phản ứng nhiệt nhôm trong điều kiện không có không khí. Hòa tan hỗn hợp rắn sau phản ứng bằng dung dịch H₂SO₄ loãng dư thu được 10,752 lít H₂(đktc). Hiệu suất phản ứng nhiệt nhôm? (giả sử Fe₃O₄ chỉ bị khử thành Fe)

Phân tích:

- Với bài tính hiệu suất như bài này HS thường không biết tính hiệu suất theo Al hay Fe₃O₄ thực tế ở bài này đã biết số mol của Al và Fe₃O₄ ta cần so sánh tỉ lệ mol các chất để xác định xem hiệu suất của phản ứng tính theo chất nào.

- Vì là bài tính hiệu suất nên hỗn hợp A sau phản ứng gồm: Al₂O₃, Fe, Al dư, Fe₃O₄ cho vào dung dịch axit (HCl, H₂SO₄ loãng) tạo khí H₂.

    Fe + 2H⁺ → Fe²⁺ + H₂        (1)

    2Al + 6H⁺ → 2Al³⁺ + 3H₂        (2)

    Fe₃O₄, Al₂O₃ + H⁺ → Muối + H₂O

→ n_H2 = n_Fe + (3/2).n_{Al du}

Hướng dẫn:

Theo bài ra ta có n_Al = 0,4 mol, n_Fe3O4 = 0,15 mol

→ hiệu suất H = %Fe₃O₄ phản ứng

Phản ứng:        8Al    +     3Fe₃O₄    → 4Al₂O₃ + 9Fe

Ban đầu:            0,4           0,15 (mol)

Phản ứng:         8x            3x                                   9x

Sau phản ứng: (0,4-8x)    (0,15 – 3x)                          9x

Theo PT 1,2 ta có nH₂ = nFe + (3/2).nAl du

    0,48 = 9x + (3/2).(0,4 – 8x)

    → x = 0,04 mol

Vậy hiệu suất H = % Fe₃O₄ = (0,04.3/0,15).100 = 80%