Kim loại tác dụng với axit, muối

Chuyên đề Hóa học 12 Kim loại tác dụng với axit, muối. Nội dung tài liệu sẽ giúp các bạn học sinh giải bài tập Hóa học lớp 12 hiệu quả hơn. Mời các bạn tham khảo.

1. Phương pháp và ví dụ kim loại tác dụng với axit, muối

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

2. 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

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

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

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. 0,15l

C. 0,18l

D. 0,2l

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

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.

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

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

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

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

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

Mời các bạn tham khảo thêm các bài viết dưới đây của chúng tôi:

• Lý thuyết Sắt: Tính chất hóa học, Tính chất vật lí, Điều chế, Ứng dụng
• Lý thuyết: Hợp kim của sắt
• Lý thuyết Đồng và hợp chất của đồng: Tính chất hóa học, Tính chất vật lí, Điều chế, Ứng dụng
• Chuỗi phản ứng hóa học của sắt, crom
• Nhận biết, điều chế sắt và hợp chất của sắt
• Sắt tác dụng với axit HNO3 và H2SO4 đặc nóng

Trên đây VnDoc đã giới thiệu tới các bạn Kim loại tác dụng với axit, muối. Để có kết quả cao hơn trong học tập, VnDoc xin giới thiệu tới các bạn học sinh tài liệu Giải bài tập Toán lớp 12, Giải bài tập Hóa học lớp 12, Giải bài tập Vật Lí 12, Tài liệu học tập lớp 12 mà VnDoc tổng hợp và đăng tải.