Kim loại tác dụng với dung dịch axit

1 12

Chuyên đề Hóa học 12 Kim loại tác dụng với dung dịch axit. 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.

A. Phương pháp và ví dụ kim loại tác dụng với dung dịch axit

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 được.

c) Thể tích dung dịch HNO3 đã dùng.

Hướng dẫn:

Kim loại tác dụng với dung dịch axit

Áp dụng phương pháp sơ đồ chéo:

Kim loại tác dụng với dung dịch axit

Gọi n_{N_2O} = x (mol) và nNO = 3x (mol)

Kim loại tác dụng với dung dịch axit

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

⇒ nNO = 0,09 (mol); n_{N_2}

a) VNO = 0,09.22,4 = 2,016 (lít); V_{N_2O} = 0,03.22,4 = 0,672 (lit)

n_{HNO_3} = n_{HNO_3} bị khử +n_{HNO_3} tham gia tạo muối = 5x + 3.nAl = 0,03 + 3.0,17 = 0,66(mol)

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

c) V_{HNO_3} 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)

Kim loại tác dụng với dung dịch axit

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

mhỗn hợp = 27x + 56y = 11 (2)

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

Vậy mAl = 5,4 (gam) và mFe = 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

nHCl = 0,25 (mol) ; n_{H_2SO_4} = 0,125 (mol); n_{H_2} = 0,195 (mol)

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

n_{H_2}.2 < nH+ ⇒ H+

Kim loại tác dụng với dung dịch axit

Theo đề bài, ta có hệ phương trình: Kim loại tác dụng với dung dịch axit

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

⇒ mMg = 1,44 (gam); mAl = 2,43(gam)

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

Ta có: nNaOH = 0,02V(mol); n_{Ba(OH)_2} = 0,11V (mol)

⇒ n-OH = 0,2 + 0,2 = 0,4V(mol)

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

Kim loại tác dụng với dung dịch axit

⇒ 0,11 = 0,4V ⇒ V = 0,275 (lít)

B. Bài tập trắc nghiệm kim loại tác dụng với dung dịch axit

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

Đáp án: A

Nhận xét: Kim loại + HCl → muối + H2

Ta có: mdung dịch tăng = mkim loại - mkhí thoát ra

m_{H_2} = 7,8 - 7 = 0,8 (gam) ⇒ n_{H_2}= 0,4 (mol)

Áp dụng bảo toàn nguyên tử H: nHCl = 2.n_{_{H_2}}= 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

Đáp án: B

mmuối = mkim loại phản úng + mgốc 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 đều 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

Đáp án: A

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

m_{O_2} = 8,71 - 7,18/2 = 5,12(g) ⇒n_{O_2} = 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.

Kim loại tác dụng với dung dịch axit

n_{NO_2} = 4n_{O_2} = 0,64 ⇒ V_{NO_2} = 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

Đáp án: D

Ta có: n_{HNO_3} = 0,5.0,1 = 0,05(mol) ⇒ n_{HNO_3} còn = 0,01(mol)

n_{HNO_3} phản ứng = 0,04(mol)

Các quá trình:

Kim loại tác dụng với dung dịch axit

Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có:

Kim loại tác dụng với dung dịch axit

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

Đáp án: C

Ta có: nZn = 13/65 = 0,2 mol và n_{N_2} = 0,448/22,4 = 0,02 mol

ne nhường = 2.nZn = 0,4 mol > ne nhận = 10.n_{N_2} = 0,2 mol → phản ứng tạo thành NH4NO3.

n_{NH_4NO_3} = (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 NH4NO3tạo 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

Đáp án: B

Ta có: n_{NO_2} = 1,344/22,4 = 0,06 mol; gọi nCu = x mol; nAl = y mol

Quá trình nhường e:

Kim loại tác dụng với dung dịch axit

Quá trình nhận e:

Kim loại tác dụng với dung dịch axit

Áp dụng định luật bảo toàn e ta có hệ:

Kim loại tác dụng với dung dịch axit

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:

Kim loại tác dụng với dung dịch axit

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

Đáp án: C

Ta có: nZn = 0,04 mol; nAl = 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

Đáp án: B

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

56a + 64b = 14,8 (1)

- Quá trình nhường electron:

Kim loại tác dụng với dung dịch axit

- Quá trình nhận electron:

Kim loại tác dụng với dung dịch axit

Áp dụng định luật bảo toàn electron:

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

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

Trên đây VnDoc đã giới thiệu tới các bạn Kim loại tác dụng với dung dịch axit. 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 12VnDoc tổng hợp và đăng tải.

Đánh giá bài viết
1 12
Chuyên đề Hóa học lớp 12 Xem thêm