Kim loại tác dụng với axit
Chuyên đề Hóa học lớp 10: Kim loại tác dụng với axit được VnDoc sưu tầm và giới thiệu tới các bạn học sinh cùng quý thầy cô tham khảo. Nội dung tài liệu sẽ giúp các bạn học sinh học tốt môn Hóa học lớp 10 hiệu quả hơn. Mời các bạn tham khảo.
Bài tập: Kim loại tác dụng với axit
A. Phương pháp & ví dụ
I/ Lý thuyết và phương pháp giải
1. Với axit giải phóng H2
- Công thức liên hệ giữa số mol kim loại và số mol khí H2
2.nH2 = n1 . nM1 + n2.nM2 + ….. (với n1, n2 là số electron nhường của kim loại M1 và M2 ; nM1 , nM2 là số mol của kim loại M1, M2).
- Công thức tính khối lượng muối trong dung dịch:
mmuối = mKL + mgốc ax (mSO42- , mX-…)
Trong đó, số mol gốc axit được cho bởi công thức:
ngốc ax = tổng e trao đổi/ điện tích gốc axit.
+ Với H2SO4: mMuối = mKL + 96.nH2
+ Với HCl: mmuối = mKL + 71.nH2
+ Với HBr: mmuối = mKL + 160.nH2
2. Bài toán kim loại tác dụng với axit có tính oxi hóa mạnh
Trong các phản ứng oxy hóa khử, sản phẩm tạo thành có chứa các muối mà ta thường gặp như muối sunfat SO42- (có điện tích là -2), muối nitrat NO3-, (có điện tích là -1), muối halogen X- (có điện tích là -1), ... Thành phần của muối gồm caction kim loại (hoặc cation NH4+),và anion gốc acid. Muốn tính khối lượng muối tạo thành trong dung dịch ta tính như sau:
mmuối = mkim loại + mgốc acid
Trong đó: mgốc acid = Mgốc acid .ne (nhận)/(số điện tích gốc acid)
Một số lưu ý:
- Với kim loại có nhiều số oxy hóa khác nhau khi phản ứng với dung dịch axit HNO3 loãng, HNO3 đặc nóng sẽ đạt số oxi hóa cao nhất.
- Hầu hết các kim loại phản ứng được với HNO3 đặc nóng (trừ Pt, Au) và HNO3 đặc nguội (trừ Pt, Au, Fe, Al, Cr….) khi dó N+5 trong HNO3 bị khử về mức oxi hóa thấp hơn trong những đơn chất khi tương ứng.
- Các kim loại tác dụng với ion trong môi trường axit H+ coi như tác dụng với HNO3. Các kim loại Zn, Al tác dụng với ion trong môi trường kiềm OH- giải phóng NH3.
II/ Ví dụ minh họa
Ví dụ 1: Hoà tan 7,8g hỗn hợp bột Al và Mg trong dung dịch HCl dư. Sau phản ứng khối lượng dung dịch axit tăng thêm 7,0g. Khối lượng nhôm và magie trong hỗn hợp đầu là:
A. 2,7g và 1,2g B. 5,4g và 2,4g C. 5,8g và 3,6g D. 1,2g và 2,4g
Hướng dẫn:
Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: mH2 = 7,8 - 7,0 = 0,8 gam
Mặt khác theo công thức 1 và theo đề ta có hệ phương trình:
(Khi tham gia phản ứng nhôm nhường 3 e, magie nhường 2 e và H2 thu về 2 e)
3.nAl + 2.nMg = 2.nH2 = 2.0.8/2 (1)
27.nAl +24.nMg = 7,8 (2)
Giải phương trình (1), (2) ta có nAl = 0.2 mol và nMg = 0.1 mol
Từ đó ta tính được mAl = 27.0,2 =5,4 gam và mMg = 24.0,1 = 2,4 gam
Ví dụ 2. 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%.
Hướng dẫn:
Ta có 24 nMg + 27 nAl =15 (1)
- Xét quá trình oxi hóa
Mg → Mg2+ + 2e
Al → Al3+ +3e
⇒ Tổng số mol e nhường = 2nMg + 3 nAl
- Xét quá trình khử
2N+5 +2.4e → 2 N+1
S+6 + 2e → S+4
⇒ Tổng số mol e nhận = 2.0,4 + 0,2 = 1,4 mol
Theo định luật bảo toàn e ta có:
2nMg + 3 nAl = 1,4 (2)
Giải hệ (1) và (2) ta được nMg = 0,4 mol, nAl = 0,2 mol
⇒ %Al = 27.0,2/15 = 36%
⇒ %Mg = 64%
Ví dụ 3. Cho 6,3 g hỗn hợp Mg và Zn tác dụng hết với dung dịch HCl thấy thoát ra 3,36 lít H2 (đktc). Khối lượng muối tạo ra trong dung dịch là:
A. 15,69g B. 16,95g C. 19,65g D. 19,56g
Hướng dẫn:
Ta có: 2H+ + 2e → H2
0,3 0,15 mol
Vậy khối lượng muối trong dung dịch là:
mmuối = mkim loại + mgốc acid = 6,3 + 35,5.0,3/1 = 16,95 g.
B. Bài tập trắc nghiệm
Câu 1. Hòa tan hoàn toàn 20g hỗn hợp Mg và Fe vào dung dịch axit HCl dư thấy có 11,2 lít khí thoát ra ở đktc và dung dịch X. Cô cạn dung dịch X thì thu được bao nhiêu gam muối khan?
A. 55,5g. B. 91,0g. C. 90,0g. D. 71,0g.
Đáp án:
Áp dụng công thức ta có: mmuối = mkim loại + mion tạo muối
= 20 + 71.0,5 = 55.5g
Câu 2. Một hỗn hợp X có khối lượng 18,2g gồm 2 Kim loại A (hóa trị 2) và B (hóa trị 3). Hòa tan X hoàn toàn trong dung dịch Y chứa H2SO4 và HNO3. Cho ra hỗn hợp khí Z gồm 2 khí SO2 và N2O. Xác định 2 kim loại A, B (B chỉ co thể là Al hay Fe). Biết số mol của hai kim loại bằng nhau và số mol 2 khí SO2 và N2O lần lượt là 0,1 mol mỗi khí.
A. Cu, Al B. Cu, Fe C. Zn, Al D. Zn, Fe
Đáp án:
Quá trình khử hai anion tạo khí là:
4H+ + SO42- + 2e → SO2 + 2H2O
0,2 0,1 mol
10H+ + 2NO3- + 8e → N2O + 5H2O
0,8 0,1 mol
Tổng e (nhận) = 0,2 + 0,8 = 1 mol
A → A2+ + 2e
a 2a
B → B3+ + 3e
b 3b
Tổng e (cho) = 2a + 3b = 1 (1)
Vì số mol của hai kim loại bằng nhau nên: a = b (2)
Giải (1), (2 ) ta có a = b = 0,2 mol
Vậy 0,2A + 0,2B = 18,2 ⇒ A + B = 91 ⇒ A là Cu và B là Al.
Câu 3. Hòa tan 15g hỗn hợp X gồm 2 kim loại Mg, 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, Mg trong X lần lượt là bao nhiêu?
Đáp án:
Ta có: 24 nMg + 27nAl= 15. (1)
Quá trình oxy hóa:
Mg → Mg2+ + 2e
nMg 2.nMg
Al → Al3+ + 3e
nAl 3.nAl
Tổng số mol e nhường bằng (2.nMg + 3.nAl).
Quá trình khử:
N+5 + 3e → N+2
0,3 0,1
2N+5 + 2.4e → 2N+1
0,8 0,2
N+5 + 1e → N+4
0,1 0,1
S+6 + 2e → S+4
0,2 0,1
⇒ Tổng mol e nhận bằng 1,4 mol.
Theo định luật bảo toàn electron:
2.nMg + 3.nAl = 1,4 (2)
Giải hệ (1), (2) ta được nAl =0,4 mol; nMg = 0,2 mol
%mAl = 36% ; %mMg = 64%
Câu 4. Cho H2SO4 loãng dư tác dụng với 6,660g hỗn hợp 2 kim loại X và Y đều hóa trị II thu được 0,1 mol khí đồng thời khối lượng giảm 6,5 g. Hòa tan phần rắn còn lại bằng H2SO4 đặc nóng thì thu được 0,16g SO2. Xác định X, Y?
Đáp án:
Khối lượng giảm 6,5g < 6,66g → chỉ có một kim loại tan trong H2SO4 loãng.
Giả sử kim loại đó là X
X + H2SO4 (l) → XSO4 + H2
nX = nH2 = 0,1 → MX = 6,5/0,1 = 65 (Zn)
Phần rắn còn lại là kim loại Y
Y – 2e → Y2+; S+6 + 2e → S+4 (SO2)
Theo định luật bảo toàn e:
nY = nSO2 = 0,16/64 = 0,0025 → MY = (6,66-6,5 )/0,0025 = 64 (Cu)
Câu 5. Hòa tan hoàn toàn 16,2 gam một kim loại chưa rõ hoá trị bằng dung dịch HNO3 được 5,6 lít (đktc) hỗn hợp A nặng 7,2 gam gồm NO và N2. Tìm kim loại đã cho.
Đáp án:
Hỗn hợp khí A
Chọn n = 3 → M = 27 (Al)
Câu 6. Cho hợp kim A gồm Fe và Cu. Hòa tan hết 6 gam A bằng dung dịch HNO3 đặc nóng thì thoát ra 5,6 lít khí nâu đỏ duy nhất (đktc). Phần trăm khối lượng đồng trong mẫu hợp kim là bao nhiêu?
Đáp án:
Trên đây VnDoc đã giới thiệu tới các bạn lý thuyết Hóa học 10: Kim loại tác dụng với axit. Để có kết quả cao hơn trong học tập, VnDoc xin giới thiệu tới các bạn học sinh tài liệu Chuyên đề Hóa học 10, Giải bài tập Hóa học lớp 10, Giải bài tập Vật Lí 10, Tài liệu học tập lớp 10 mà VnDoc tổng hợp và giới thiệu tới các bạn đọc.
