Bài tập kim loại phản ứng với axit có tính oxi hóa

Gọi số mol của NO₂ và NO là a, b

Theo đề bài ta có: \(\left\{ \begin{gathered}a + b = 0,4 \hfill\\\dfrac{{46a + 30b}}{{(a + b)}} = 19.2 \hfill \\\end{gathered}  \right. =  > \left\{ \begin{gathered} a = 0,2 \hfill \\ b = 0,2 \hfill \\\end{gathered}  \right.\)

Bảo toàn electron: \(2.{n_{Cu}} = 3.{n_{NO}} + 1.{n_{NO}}_2 =  > {n_{Cu}} = \dfrac{{0,2.3 + 0,2.1}}{2} = 0,4mol\)

=> m_Cu = 0,4. 64 = 25,6 gam

n_Al = 0,17 mol

Gọi số mol của N₂O và NO  là a, b

Bảo toàn electron: \(3.{n_{Al}} = 8.{n_{{N_2}O}} + 3.{n_{NO}} <  =  > 8a + 3b = 0,51\) (1)

D_{hh/ H2}= 16,75 => \(\dfrac{{44a + 30b}}{{(a + b)}} = 16,75.\,\,2\)(2)

Giải hệ pt (1)(2) => a= 0,03; b = 0,09

V_N2O = 0,672 lít

V_NO = 2,016 lít

+) Giả sử kim loại X tác dụng với HNO₃ lên số oxi hóa +n

+) Bảo toàn e: \(n.{n_X} = 8.{n_{{N_2}O}} + 3{n_{NO}}\,\, =  > {n_X} = \dfrac{{0,3.8 + 0,9.3}}{n}\)

+) Mặt khác n_X. M_X = 45,9 => M = 9n

Với n = 3 => M = 27 => M là Al

Cho NaOH vào dd Y sinh ra khí 0,05 mol NH₃ => dd Y chứa muối NH₄NO₃

n _NH4NO3 = n _NH3 = 0,05 mol

n _Al = 0,24 mol; n X = 0,04 mol

Gọi a là số electron nhận của khí X

Bte ta có: 3n _Al = 8n _NH4NO3 + a. n _X <=> 3. 0,24 = 8. 0,05+ a. 0,04 => a = 8 e

Vậy khí X là N₂O

Gọi số mol Al và Zn là a, b (mol)

Theo đề bài ta có: \(\left\{ \begin{gathered}27a + 65b = 22,2 \hfill \\3a + 2b = \dfrac{{10,08}}{{22,4}}.2 \hfill \\ \end{gathered}  \right. =  > \left\{ \begin{gathered}a = 0,1 \hfill \\b = 0,3 \hfill \\ \end{gathered}  \right.\)

Ta thấy: m_Al(NO3)3 + m_Zn(NO3)2 = 78< 79 => Có muối NH₄NO₃

m_NH4NO3 = 1 gam => n _NH4NO3 = 0,0125 mol

Gọi x là số eletron nhận để tạo thành khí Y

BT e: 3n _Al + 2n  _Zn = n_Y. a + 8n _NH4NO3 <=> 3. 0,1 + 2. 0,3 = 0,1. a + 0,125. 8 => a = 8

Vậy khí Y là N₂O

Gọi số mol của N₂O và N₂ là a, b

Ta có: \(\left\{ \begin{gathered}a + b = 0,06 \hfill \\\dfrac{{44a + 28b}}{{(a + b)}} = 20,667.\,2 \hfill \\ \end{gathered}  \right. =  > \left\{ \begin{gathered}a = 0,05 \hfill \\ b = 0,01 \hfill \\ \end{gathered}  \right.\)

Áp dụng công thức tính số mol HNO₃ ta có: n_HNO3 = 10n _N2O + 12n _N2 = 0,62< 0,87 (đb cho)=> có chứa muối NH₄NO₃

Khi đó n_HNO3 = 10n _N2O + 12n _N2 + 10n _NH4NO3 => n _NH4NO3 = 0,025 mol

Vậy m _muối = m_KL + m _{gốc NO3 (tạo muối nitrat)} + m _NH4NO3

                     = 9,55 + 62. (0,05. 8 + 0,01. 10 + 0,025. 8) + 0,025. 80 = 54,95 gam

Gọi n_Fe = a => n_Mg = 2a; n_Cu = 3a

Ta có: 56.a + 24.2a + 64. 3a = 29,6 => a = 0,1 mol

n_SO2 = 0,35 mol

Fe không phản ứng với H₂SO₄ đặc nguội.

Mg đứng trước Cu nên Mg phản ứng trước

        Mg+ 2H₂SO₄ → MgSO₄ + SO₂ +H₂O

Mol 0,2                     →0,2       →0,2

        Cu+ 2H₂SO₄ → CuSO₄ + SO₂ +H₂O

Mol                               0,15←0,35- 0,2

m _muối = m _MgSO4 + m _CuSO4 = 48 gam

Gọi số mol Cu và Fe là a, b (mol)

Ta có: 64a + 56b = 1,84 (1)

Bte: 2n_Cu + 3n_Fe = 3n_NO + n_NO2 <=> 2a + 3b = 0,01.3 + 0,04.1 (2)

Từ (1)(2) =>a = 0,02; b = 0,01

Nhận xét: Số mol e nhận trong phần 1 = số mol e nhận trong phần 2

H⁺ +2e →       H₂                                                N⁺⁵ + 3e → NO

    0,15. 2←   0,15                                                         3a←   a

Ta có: 3a = 0,3 => a = 0,1 mol

V_NO = 0,1. 22,4 = 2,24 lít

Gọi số mol của NO₂ và NO là a, b

Ta có hpt: \(\left\{ \begin{gathered}a + b = \dfrac{{1,12}}{{22,4}} \hfill \\\dfrac{{46a + 30b}}{{a + b}} = 16,6.\,2 \hfill \\ \end{gathered}  \right. =  > \left\{ \begin{gathered}a = 0,01 \hfill \\b = 0,04 \hfill \\ \end{gathered}  \right.\)

n_HNO3 = n_{NO3- tạo muối} + n_{N(sp khử)} = 2n _NO2 + 4n _NO = 0,18 mol => (HNO3)= 0,65M

m _muối = m _{kl p/u} + m _NO3- = (6,25 – 2,516) + (0,01.1 + 0,04.3). 62 = 11,794 gam

Quá trình oxi hóa kim loại:

Al →  Al³⁺ + 3e                        Cu → Cu²⁺ + 2e

0,1        →      0,3                      0,2       →      0,4

Quá trình khử S⁺⁶:      

S⁺⁶  + 2e   →   S⁺⁴                    

           2x   ←   x                                   

Bte : 3n _Al + 2n_Cu = 2n _SO2 <=> 0,3 + 0,4 = 2x => x = 0,35 mol

V_SO2 = 0,35. 22,4 = 7,84 lit

\({\overline M _X} = \dfrac{{2,59}}{{0,07}} = 37\)=> Hai khí đó là N₂O và NO

Gọi số mol của N₂O và  NO là a, b

Ta có: \(\left\{ \begin{gathered}a + b = 0,07 \hfill \\44a + 30b = 2,59 \hfill \\ \end{gathered}  \right. =  > \left\{ \begin{gathered}a = 0,035 \hfill \\b = 0,035 \hfill \\ \end{gathered}  \right.\)

n_HNO3 = 10n _N2O + 4n _NO = 0,49 mol

Gọi số mol của NO₂ và  NO là a, b

Ta có: \(\left\{ \begin{gathered}a + b = 0,05 \hfill \\ \dfrac{{46a + 30b}}{{(a + b)}} = 18,2.\,\,2 \hfill \\ \end{gathered}  \right. =  > \left\{ \begin{gathered}a = 0,02 \hfill \\b = 0,03 \hfill \\ \end{gathered}  \right.\)

n_HNO3 = 2n _NO2 + 4n _NO = 0,16 mol

\({v_{{\text{dd}}}} = \dfrac{{{m_{HN{O_3}}}.100}}{{C\% .d}} = \dfrac{{0,16.\,\,63.\,\,100}}{{37,8.\,\,1,242}} = 21,47ml\)

Đặt số mol của NO₂ và NO lần lượt là 3a và a (mol)

⟹ n_{hh khí} = 3a + a = 12,096 : 22,4 = 0,54 ⟹ a = 0,135

⟹ n_NO2 = 0,405 và n_NO = 0,135

Giả sử kim loại R có số oxi hóa là +n

R⁰ → R⁺ⁿ + n e                                          N⁺⁵ + 1e → N⁺⁴ (NO₂)

0,81/n ←    0,81                                                0,405 ←      0,405

                                                                   N⁺⁵ + 3e → N⁺² (NO)

                                                                           0,405 ←     0,135

Ta có: \({m_R} = \dfrac{{0,81}}{n}.R = 15,12 \Leftrightarrow R = \dfrac{{56n}}{3}\)

Dễ thấy nghiệm thỏa mãn là n = 3, R = 56 (Fe).

Đặt số mol của NO, N₂O, N₂ lần lượt là a, 2a, 2a (mol)

⟹ n_khí = a + 2a + 2a = 0,2 ⟹ a = 0,04

Quá trình trao đổi e:

Al⁰ → Al⁺³ + 3e                                N⁺⁵ + 3e → N⁺² (NO)

                                                          2N⁺⁵ + 8e → 2N⁺¹ (N₂O)

                                                          2N⁺⁵ + 10e → 2N⁰ (N₂)

Áp dụng bảo toàn e: 3n_Al = 3n_NO + 8n_N2O + 10n_N2

⟹ n_Al = 1/3.(3.0,04 + 8.0,08 + 10.0,08) = 0,52 mol

⟹ m = 0,52.27 = 14,04 gam

n_N2O = 0,9408 : 22,4 = 0,042 mol

            R⁰          →  R⁺ⁿ + n e                               2N⁺⁵ + 8e → 2N⁺¹ (N₂O)

            0,336/n ←           0,336                                      0,336 ←       0,042

Ta có: \({m_R} = \dfrac{{0,336}}{n}.R = 3,024 \Leftrightarrow R = 9n\)

Thay các giá trị n = 1, 2, 3 vào biểu thức trên:

Vậy R là kim loại nhôm (Al).

Đặt n_Mg = x và n_Al = y (mol)

- m_X = 24x + 27y = 7,08 (1)

- Quá trình trao đổi e:

Mg⁰ → Mg⁺² + 2e                                N⁺⁵ + 3e → N⁺² (NO)

x →                  2x                                         0,36 ←      0,12

Al⁰ → Al⁺³ + 3e                                   2N⁺⁵ + 8e → 2N⁺¹ (N₂O)

y →               3y                                              0,32 ←         0,04

Áp dụng bảo toàn e ⟹ 2x + 3y = 0,36 + 0,32 (2)

Giải hệ (1) (2) được x = 0,16 và y = 0,12

⟹ %m_Mg = \(\dfrac{{0,16.24}}{{7,08}}.100\% \) = 54,24%

Sơ đồ: \(\mathop {F{\rm{e}}}\limits^0  + {O_2} \to A\left\{ {F{\rm{e}}O,F{{\rm{e}}_2}{O_3},F{e_3}{O_4},F{\rm{e}}} \right\} + {H_2}\mathop S\limits^{ + 6} {O_4}_{\,d,n} \to {\mathop {F{\rm{e}}}\limits^{ + 3} _2}{\left( {S{O_4}} \right)_3} + \mathop S\limits^{ + 4} {O_2} + {H_2}O\)

Fe⁰ → Fe⁺³ + 3e                                  O₂ + 4e → 2O^-2

x →               3x (mol)                         y → 4y                          (mol)

                                                             S⁺⁶ + 2e  →  S⁺⁴ (SO₂)

                                                                      0,9 ←         0,45   (mol)

Ta có hệ phương trình: \(\left\{ \begin{array}{l}56{\rm{x}} + 32y = 48,8\\3x = 4y + 0,9\end{array} \right. \to \left\{ \begin{array}{l}x = 0,7\\y = 0,3\end{array} \right.\)

⟹ m = m_Fe = 56.0,7 = 39,2 gam

Gọi n_Mg = n_Al = n_Zn = a mol ⟹ m_{hh X} = 24a + 27a + 65a = 9,28 ⟹ a = 0,08 mol

Quá trình nhường e:

            Mg⁰ → Mg⁺² + 2e

            0,08 →            0,16 (mol)

            Al⁰ → Al⁺³ + 3e

            0,08 →         0,24    (mol)

            Zn⁰ → Zn⁺² + 2e

            0,08 →          0,16   (mol)

⟹ n_e = 0,16 + 0,24 + 0,16 = 0,56 mol

Giả sử 1 mol sản phẩm khử Z trao đổi n mol electron

⟹ n = n_e : n_Z = 0,56 : 0,07 = 8

⟹ Z là H₂S (vì S⁺⁶ + 8e → S^-2)

Ta có: n_NO = 0,1 mol

Áp dụng bảo toàn khối lượng: m_O2 = m_{hỗn hợp} - m_Fe = 11,8 - m (gam) → n_O2 = (11,8-m)/32 mol

Ta có sơ đồ phản ứng:

\(Fe\xrightarrow{{ + {O_2}}}Fe,F{e_x}{O_y}\xrightarrow{{ + HN{O_3}}}Fe{(N{O_3})_3} + NO\)

Quá trình cho - nhận electron:

Áp dụng định luật bảo toàn electron: 3n_Fe = 4.n_O2 + 3.n_NO

→ \(\frac{{3m}}{{56}} = 4.\frac{{11,8 - m}}{{32}} + 3.0,1\) → m = 9,94 (gam)