Dạng toán hỗn hợp kim loại tác dụng với axit
Bài viết củng cố kiến thức khi cho kim loại tác dụng với dung dịch axit. Đồng thời hướng dẫn học sinh sử dụng thêm phương pháp giải toán hóa học thông minh và ngắn gọn
Mời các bạn hcoj sinh tham khảo thêm:
Dạng toán hỗn hợp kim loại tác dụng với nước và bazơ
– 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
2Al + Ba(OH)2 + 2H2O —-> Ba(AlO2)2 + 3H2
Zn + 2NaOH —> Na2ZnO2 + H2
Zn + Ba(OH)2 —> BaZnO2 + H2
– 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)
– Kể từ Mg trở đi kim loại đứng trước đẩy được kim loại đứng sau ra khỏi muối của chúng. theo quy tắc:
Chất khử mạnh + chất oxi hóa mạnh chất oxi hoá yếu + chất khử yếu.
Lưu ý: những kim loại đầu dãy (kim loại tác dụng được với nước) thì không tuân theo quy tắc trên mà nó xảy ra theo các bước sau:
Kim loại kiềm (hoặc kiềm thổ) + H2O Dung dịch bazơ + H2
Sau đó:
Dung dịch bazơ + dung dịch muối Muối mới + Bazơ mới (*)
Điều kiện(*): Chất tạo thành phải có ít nhất 1 chất kết tủa (không tan).
VD: cho Ba vào dung dịch CuSO4.
Trước tiên: Ba + 2H2O Ba(OH)2 + H2
Sau đó:
Ba(OH)2 + CuSO4 Cu(OH)2 + BaSO4
Đặc biệt: Cu + 2FeCl3 —> CuCl2 + 2FeCl2
Cu + Fe2(SO4)3 —> CuSO4 + 2FeSO4
Dạng toán hỗn hợp kim loại tác dụng với axit
II. BÀI TẬP ÁP DỤNG
Bài 1: Cho 10g hỗn hợp gồm Zn và Cu tác dụng với dung dịch axit H2SO4 loãng thì thu được 2,24 lit H2 (đktc). Tính thành phần % về khối lượng của mỗi kim loại trong hỗn hợp ban đầu.
Bài 2: Hoà tan 5,2g hỗn hợp gồm Mg và Fe bằng dung dịch axit HCl 1M, thì thu dược 3,36 lit H2 (đktc).
a/ Tính thành phần % theo khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp.
b/ Tính thể tích dung dịch axit HCl đã dùng.
Bài 3: Cho một lượng hỗn hợp gồm Ag và Zn tác dụng với lượng dư dung dịch axit H2SO4, thu được 5,6 lit khí H2 (đktc). Sau phản ứng thấy còn 6,25g một chất rắn không tan. Tính thành phần % về khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp.
Bài 4: Hoà tan hoàn toàn 15,3g hỗn hợp gồm Mg và Zn bằng dung dịch axit HCl 1M thì thu được 6,72 lit H2 (đktc).
a/ Xác định khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp đầu.
b/ Tính thể tích dung dịch axit HCl cần dùng.
Bài 5: A là hỗn hợp gồm: Ba, Al, Mg.
Lấy m gam A cho tác dụng với nước tới khi hết phản ứng thấy thoát ra 3,36 lit H2 (đktc).
Lấy m gam A cho vào dung dịch xút dư tới khi hết phản ứng thấy thoát ra 6,72 lít H2 (đktc). Lấy m gam A hoà tan bằng một lượng vừa đủ dung dịch axit HCl thì thu được một dung dịch và 8,96 lit H2 (đktc).
Hãy tính m gam và thành phần % theo khối lượng của mỗi kim loại trong hỗn hợp.
Bài 6: Hoà tan hỗn hợp gồm Fe, Zn trong 500ml dung dịch HCl 0,4M được dung dịch A và 10,52g muối khan.
a/ Tính thành phần % theo khối lượng mỗi kim loại.
b/ Tính thể tích dung dịch B gồm NaOH 0,02M và Ba(OH)2 cần dùng để trung hoà dung dịch A.
Bài 7: Hoà tan hết 12g hỗn hợp A gồm Fe và kim loại M (hoá trị II không đổi) vào 200ml dung dịch HCl 3,5M thu được 6,72 lit khí (đktc). Mặt khác lấy 3,6g kim loại M tan hết vào 400ml dung dịch H2SO4 nồng độ 1M thì H2SO4 còn dư.
a/ Xác định kim loại M.
b/ Tính thành phần % theo khối lượng của Fe, M trong hỗn hợp.
Bài 8: Hoà tan hết 11,3g hỗn hợp A gồm Fe và kim loại R (hoá trị II không đổi) vào 300ml dung dịch HCl 2,5M thu được 6,72 lit khí (đktc). Mặt khác lấy 4,8g kim loại M tan hết vào 200ml dung dịch H2SO4 nồng độ 2M thì H2SO4 còn dư.
a/ Xác định kim loại R.
b/ Tính thành phần % theo khối lượng của Fe, R trong hỗn hợp.
Bài 9: Hoà tan hết 12,1g hỗn hợp A gồm Fe và kim loại M (hoá trị II không đổi) vào 150ml dung dịch HCl 3M thì thu được 4,48 lit khí (đktc). Mặt khác muốn hoà tan hết 4,875g kim loại M thì cần phải dùng 100ml dung dịch H2SO4 0,75M, dung dịch thu được không làm đổi màu giấy quỳ.
Bài 10: Hỗn hợp A gồm Mg và kim loại M hoá trị III, đứng trước hiđrô trong dãy hoạt động hoá học. Hoà tan hoàn toàn 1,275 g A vào 125ml dd B chứa đồng thời HCl nồng độ C1(M) và H2SO4 nồng độ C2(M). Thấy thoát ra 1400 ml khí H2 (ở đktc) và dd D. Để trung hoà hoàn toàn lượng a xít dư trong D cần dùng 50ml dd Ba(OH)2 1M. Sau khi trung hoà dd D còn thu được 0,0375mol một chất rắn không hoà tan trong HCl.
a/ Viết các PTPƯ xảy ra.
b/ Tính C1 và C2 của dd B.
c/ Tìm NTK của kim loại M (AM) và khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp A đem thí nghiệm.
Biết rằng để hoà tan 1,35g M cần dùng không quá 200ml dd HCl 1M.
Bài 11: Cho 9,86g hỗn hợp gồm Mg và Zn vào 1 cốc chứa 430ml dung dịch H2SO4 1M loãng. Sau khi phản ứng hoàn toàn, thêm tiếp vào cốc 1,2 lit dung dịch hỗn hợp gồm Ba(OH)2 0,05M và NaOH 0,7M, khuấy đều cho phản ứng hoàn toàn, rồi lọc lấy kết tủa và nung nóng đến khối lượng không đổi thì thu được 26,08g chất rắn. Tính khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp đầu.
III. ĐÁP SỐ VÀ LỜI GIẢI
Bài 1, 2, 3, 8, 9. Học sinh tự giải
Bài 4.
Đáp số:
a/ mMg = 2,46g và mZn = 12,84g và
b/ Vdd HCl 1M = 0,6 lit.
Bài 5.
Đáp số:
m = 24,65g trong đó mBa = 19,55g, mAl = 2,7g, mMg = 2,4g.
Bài 6.
Đáp số:
a/ %Fe = 46,28% và %Zn = 53,72%
b/ Vdd B = 1(lit)
Bài 7.
Đáp số:
a/ M là Mg.
b/ %Mg = 30% và %Fe = 70%.
Bài 10
a/ các PTHH xảy ra.
Mg + 2H+ Mg2+ + H2 (1)
2M + 6H+ 2M3+ + 3H2 (2)
Trong dd D có các Ion: H+dư , Cl– , SO42- , Mg2+, M3+.
Trung hoà dd D bằng Ba(OH)2.
H+ + OH– H2O (3)
Ba2+ + SO42- BaSO4 (4)
Theo bài ra ta có:
Số mol OH– = 2 số mol Ba(OH)2 = 0,05 . 1 . 2 = 0,1 mol
Số mol Ba2+ = số mol Ba(OH)2 = 0,05 mol.
b/ Số mol H+ trong dd B = 0,125C1 + 2 . 0,125C2
số mol H+ tham gia các phản ứng (1,2,3) là: 0,0625 . 2 + 0,1 = 0,225 mol
( Vì số mol của H2 thoát ra = 0,0625 mol )
Ta có: 0,125C1 + 2 . 0,125C2 = 0,225 (*)
Mặt khác , số mol Ba2+ = 0,05 mol > số mol của BaSO4 = 0,0375 mol.
Như vậy chứng tỏ SO42- đã phản ứng hết và Ba2+ còn dư.
Do đó số mol của SO42- = số mol của BaSO4 = 0,0375 mol.
Nên ta có nồng độ mol/ lit của dd H2SO4 là: C2 = 0,0375 : 0,125 = 0,3M
Vì số mol của H2SO4 = số mol của SO42- = 0,0375 (mol)
Thay và ( * ) ta được: C1 = 1,2 M
c/ PTPƯ hoà tan M trong HCl.
2M + 6HCl 2MCl3 + 3H2 (5)
Số mol HCl = 0,2 x 1 = 0,2 mol
Theo (5): Số mol của kim loại M 0,2 : 3 (Vì theo bài ra M bị hoà tan hết)
Do đó NTK của M là: AM 1,35 : ( 0,2 : 3 ) = 20,25
Vì M là kim loại hoá trị III nên M phải là: Al (nhôm)
Gọi x, y lần lượt là số mol của Mg và Al trong 1,275 g hỗn hợp A
Ta có: 24x + 27y = 1,275 (I)
Theo PT (1, 2): x + 1,5 y = 0,0625 (II)
Giải hệ pt (I) và (II) ta được: x = y = 0,025.
Vậy khối lượng của các chất trong hỗn hơp là: mMg = 0,6 g và mAl = 0,675 g.
Bài 11.
Đặt số mol Mg và Zn là x và y.
Ta có: 24x + 65y = 9,86 (I)
Số mol H2SO4 = 043.1= 0,43 mol
Đặt HX là công thức tương đương của H2SO4 —> nHX = 2nH SO = 0,43.2 = 0,86 mol
Số mol Ba(OH)2 = 1,2 . 0,05 = 0,06 mol
Số mol NaOH = 0,7 . 1,2 = 0,84 mol
Đặt ROH là công thức tưng đương cho 2 bazơ đã cho.
Ta có: nROH = 2nBa(OH) + nNaOH = 0,06.2 + 0,84 = 0,96 mol
PTHH xảy ra
Giả sử hỗn hợp chỉ chứa mình Zn —> x = 0.
Vậy y = 9,86 : 65 = 0,1517 mol
Giả sử hỗn hợp chỉ Mg —> y = 0
Vậy x = 9,86 : 24 = 0,4108 mol
0,1517 < nhh kim loại < 0,4108
Vì x > 0 và y > 0 nên số mol axit tham gia phản ứng với kim loại là:
0,3034 < 2x + 2y < 0,8216 nhận thấy lượng axit đã dùng < 0,86 mol.
Vậy axit dư –> Do đó Zn và Mg đã phản ứng hết.
Sau khi hoà tan hết trong dung dịch có.
x mol MgX2 ; y mol ZnX2 ; 0,86 – 2(x + y) mol HX và 0,43 mol SO4.
Cho dung dịch tác dụng với dung dịch bazơ.
HX + ROH —> RX + H2O.
0,86 – 2(x + y) 0,86 – 2(x + y) mol
MgX2 + 2ROH —-> Mg(OH)2 + 2RX
x 2x x mol
ZnX2 + 2ROH —-> Zn(OH)2 + 2RX
y 2y y mol
Ta có nROH đã phản ứng = 0,86 – 2(x + y) + 2x + 2y = 0,86 mol
Vậy nROH dư = 0,96 – 0,86 = 0,1mol
Tiếp tục có phản ứng xảy ra:
Zn(OH)2 + 2ROH —-> R2ZnO2 + 2H2O
bđ: y 0,1 mol
Pứ: y1 2y1 mol
còn: y – y1 0,1 – 2y1 mol
( Điều kiện: y y1)
Phản ứng tạo kết tủa.
Ba(OH)2 + H2SO4 —> BaSO4 + 2H2O
bđ: 0,06 0,43 0 mol
pứ: 0,06 0,06 0,06 mol
còn: 0 0,43 – 0,06 0,06 mol
Nung kết tủa.
Mg(OH)2 —–> MgO + H2O
x x mol
Zn(OH)2 ——-> ZnO + H2O
y – y1 y – y1 mol
BaSO4 —-> không bị nhiệt phân huỷ: 0,06 mol
Ta có: 40x + 81(y – y1) + 233.0,06 = 26,08
—> 40x + 81(y – y1) = 12,1 (II)
Khi y – y1 = 0 —> y = y1 ta thấy 0,1 – 2y1 0 —> y1 0,05
Vậy 40x = 12,1 —> x = 12,1 : 40 = 0,3025 mol
Thay vào (I) ta được y = 0,04 ( y = y1 0,05) phù hợp
Vậy mMg = 24 . 0,3025 = 7,26g và mZn = 65 . 0,04 = 2,6g
Khi y – y1 > 0 –> y > y1 ta có 0,1 – 2y1 = 0 (vì nROH phản ứng hết)
—-> y1 = 0,05 mol, thay vào (II) ta được: 40x + 81y = 16,15.
Giải hệ phương trình (I, II) —> x = 0,38275 và y = 0,01036
Kết quả y < y1 (không phù hợp với điều kiện y y1 ) —> loại.