Một số lưu ý cần nhớ:
Để có thể dễ dàng giải được loại bài tập này, các em cần nắm rõ được các định luật bảo toàn electron, định luật bảo toàn khối lượng, … để áp dụng
Dạng 1: Kim loại tác dụng với phi kim
* Một số ví dụ điển hình:
Ví dụ 1: Đốt cháy hoàn toàn 3 gam hỗn hợp T gồm Al và Cu cần vừa đủ 1,456 lít hỗn hợp khí gồm O2 và Cl2 thu được 6,64 gam chất rắn. Phần trăm khối lượng của Al trong T là?
Hướng dẫn giải chi tiết:
Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng
=> m O2 + m Cl2 = m Chất rắn – m KL = 6,64 – 3 = 3,64 gam
n O2 + n Cl2 = 1,456 : 22,4 = 0,065 (mol)
Gọi số mol O2, Cl2 lần lượt là a, b
=> Ta có hệ phương trình:
a + b = 0,065
32a + 71b = 3,64
=> a = 0,025 ; b = 0,04
Gọi số mol Al, Cu lần lượt là x, y
Áp dụng định luật bảo toàn electron:
=> Tổng lượng e nhường của KL bằng tổng lượng e nhận của phi kim (O2, Cl2)
=> 3x + 2y = 4. n O2 + 2. n Cl2
=> 3x + 2y = 4 . 0,025 + 2 . 0,04 = 0,18 (I)
Khối lượng của 2 kim loại bằng 3 gam
=> 27x + 64y = 3 (II)
Từ (I) và (II) => x = 0,04 ; y = 0,03
% Al = (0,04 . 27) : 3 . 100% = 36%
Ví dụ 2: Chia hỗn hợp Al, Cu thành 2 phần bằng nhau. Đốt cháy hoàn toàn phần 1 cần vừa đủ 1,344 lít O2. Cho phần 2 tác dụng với tối đa V lít khí Cl2 (dktc) thì giá trị cuả V là?
Hướng dẫn giải chi tiết:
n O2 = 1,344 : 22,4 = 0,06 (mol)
Phần 1 phản ứng vừa đủ với 0,06 mol O2
=> Ta có quá trình nhận e của oxi như sau:
O2 + 4e → 2O2-
0,06 → 0,24
=> Tổng số e nhận trong phản ứng này là 0,24 mol
Cl2 + 2e → Cl-
0,12 0,24
=> V Cl2 = 0,12 . 22,4 = 2,688 (lít)
Dạng 2: Kim loại tác dụng với axit
Ví dụ 1: Cho 8,85 g hỗn hợp Mg, Cu và Zn vào lượng dư dung dịch HCl thu được 3,36 lít H2 (đktc). Phần chất rắn không phản ứng với axit được rửa sạch rồi đốt cháy trong oxi tạo ta 4 g chất bột màu đen. Phần trăm khối lượng của Mg, Cu, Zn lần lượt là
Hướng dẫn giải chi tiết:
\({n_{Cu}} = {n_{CuO}} = \frac{4}{{80}} = 0,05(mol) \to {m_{Cu}} = 0,05.64 = 3,2(g)\)
Đặt nMg = x và nZn = y mol
Ta có hệ phương trình: \(\left\{ \begin{array}{l}{m_{hh}} = 24x + 65y + 3,2 = 8,85\\{n_{{H_2}}} = x + y = 0,15\end{array} \right. \to \left\{ \begin{array}{l}x = 0,1\\y = 0,05\end{array} \right.\)
Vậy:
\(\% {m_{Mg}} = \frac{{0,1.24}}{{8,85}}.100\% = 27,12\% \)
\(\% {m_{Cu}} = \frac{{3,2}}{{8,85}}.100\% = 36,16\% \)
\(\% {m_{Zn}} = 100\% - 27,12\% - 36,16\% = 36,72\% \)
Ví dụ 2: Hòa tan hoàn toàn 1,9 gam hỗn hợp gồm Fe, Mg và Al bằng dung dịch H2SO4 loãng vừa đủ, thu được 1,344 lít H2 (đktc). Khối lượng muối khan thu được khi cô cạn dung dịch sau phản ứng là
Hướng dẫn giải chi tiết:
Sơ đồ: KL + H2SO4 → Muối + H2
Bảo toàn H → nH2SO4 = nH2 = 1,344/22,4 = 0,06 mol
Bảo toàn khối lượng
→ mmuối = mKL + mH2SO4 - mH2 = 1,9 + 0,06.98 - 0,06.2 = 7,66 gam
Ví dụ 3: Cho 2,91 gam hỗn hợp X gồm Mg, Cu, Al tan hết trong dung dịch HNO3 loãng, dư thu dược 1,12 lít khí NO ở đktc ( không còn sản phẩm khử khác) và dung dịch Y. Cho Y tác dụng với dung dịch NaOH thì thu được lượng kết tủa lớn nhất là m gam. Giá trị của m là
Hướng dẫn giải chi tiết:
Bảo toàn e có 2nMg + 3nAl + 2nCu = 3nNO = 0,15 mol
Khối lượng kết tủa thu được lớn nhất khi kết tủa hoàn toàn Mg(OH)2, Al(OH)3 và Cu(OH)2
=> nOH- = 2nMg + 3nAl + 2nCu = 0,15 mol
=> mkết tủa = mKL + mOH = 2,91 + 0,15.17 = 5,46 gam
Ví dụ 4: Cho 6,72 gam Fe phản ứng với 125 ml dung dịch HNO3 3,2M thu được dung dịch X và khí NO (sản phẩm khử duy nhất của N+5). Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn, khối lượng muối trong dung dịch X là
Hướng dẫn giải chi tiết:
nFe = 0,12 mol; nHNO3 = 0,125.3,2 = 0,4 mol
Giả sử tạo thành 2 muối Fe(NO3)2 x mol và Fe(NO3)3 y mol
Bảo toàn nguyên tố Fe:
nFe = nFe(NO3)2 + nFe(NO3)3 => x + y = 0,12 (1)
Ta có: nHNO3 = 4nNO => nNO = 0,4 / 4 = 0,1 mol
Bảo toàn e: 2nFe(NO3)2 + 3nFe(NO3)3 = 3nNO
=> 2x + 3y = 0,1.3 (2)
Từ (1) và (2) => x = 0,06 và y = 0,06 mol
=> mmuối = mFe(NO3)2 + mFe(NO3)3 = 25,32 gam
Dạng 3: Kim loại tác dụng với dung dịch muối
Ví dụ 1: Cho thanh sắt Fe vào dung dịch X chứa 0,1 mol AgNO3 và 0,2 mol Cu(NO3)2. Khi thấy thanh kim loại tăng lên 8,8 gam thì dừng lại. Tính khối lượng kim loại bám vào thanh sắt
Hướng dẫn giải chi tiết:
nAg+ = 0,1 mol; nCu2+ = 0,2 mol
Nếu Ag+ phản ứng hết :
Fe + 2Ag+ → Fe2+ + 2Ag
0,05 ← 0,1 → 0,1
=> mtăng = 0,1.108 – 0,05.56 = 8 < 8,8
=> Ag+ phản ứng hết; Cu2+ phản ứng 1 phần
Fe + Cu2+ → Fe2+ + Cu
x → x → x
=> mtăng = 64x – 56x = 8x
=> tổng khối lượng tăng ở 2 phản ứng là:
mtăng = 8 + 8x = 8,8 => x = 0,1 mol
=> mkim loại bám vào = mAg + mCu = 17,2 gam
Ví dụ 2: Cho a gam Mg vào 100 ml dung dịch Al2(SO4)3 1M và CuSO4 3M thu được 25,8 gam chất rắn. Giá trị của a là
Hướng dẫn giải chi tiết:
nAl2(SO4)3 = 0,1 mol; nCuSO4 = 0,3 mol => nAl3+ = 0,2 mol; nCu2+ = 0,3 mol
Mốc 1: phản ứng vừa đủ với Cu2+ => m1 = 0,3.64 = 19,2 gam < 25,8 gam
Mốc 2: Phản ứng với Cu2+ và Al3+ => m2 = 0,3.64 + 0,2.27 = 24,6 < 25,8 gam
=> cả Cu2+ và Al3+ phản ứng hết, Mg dư
=> chất rắn sau phản ứng gồm Cu (0,3 mol), Al (0,2 mol) và Mg
=> mMg dư = 25,8 – 24,6 = 1,2 gam
Bảo toàn e: 2nMg phản ứng = 3nAl + 2nCu
=> nMg phản ứng = (3.0,2 + 0,3.2) / 2 = 0,6 mol
=> m = 0,6.24 + 1,2 = 15,6
Dạng 4: Kim loại tác dụng với dung dịch kiềm
* Một số ví dụ điển hình:
Ví dụ 1: Cho 11,8 gam hỗn hợp X gồm Al và Cu vào dung dịch NaOH (loãng, dư). Khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 6,72 lít khí H2 (đktc). Khối lượng của Cu trong hỗn hợp X là
Hướng dẫn giải chi tiết:
Khi cho hỗn hợp X gồm Al và Cu vào dung dịch NaOH loãng dư thì chỉ có Al phản ứng.
Al + NaOH + H2O → NaAlO2 + 3/2 H2
Ta có: nAl = 2/3.nH2 = 2/3.0,3 = 0,2 (mol)
→ mCu = mX - mAl = 11,8 - 0,2. 27 = 6,4 (g)
Ví dụ 2: Hòa tan hết m gam nhôm vào dung dịch NaOH 1M, thu được 6,72 lít khí (đktc). Thể tích dung dịch NaOH tối thiểu cần dùng là
Hướng dẫn giải chi tiết:
nH2(đktc) = VH2/22,4 = 6,72/22,4 = 0,3 (mol)
PTHH: 2Al + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2 + 3H2↑
(mol) 0,2 ← 0,3
Theo PTHH: nNaOH = 2/3 nH2 =2/3×0,3 =0,2 (mol)
→ VNaOH = nNaOH : CM = 0,2 : 1 = 0,2 (lít) = 200 (ml)
