Lý thuyết và Phương pháp giải
1. Với axit giải phóng H2
- Công thức liên hệ giữa số mol kim loại và số mol khí H2
2.nH2 = n1 . nM1 + n2.nM2 + ….. (với n1, n2 là số electron nhường của kim loại M1 và M2 ; nM1 , nM2 là số mol của kim loại M1, M2).
- Công thức tính khối lượng muối trong dung dịch:
mmuối = mKL + mgốc ax (mSO42- , mX-…)
Trong đó, số mol gốc axit được cho bởi công thức:
ngốc ax = tổng e trao đổi/ điện tích gốc axit.
+ Với H2SO4: mMuối = mKL + 96.nH2
+ Với HCl: mmuối = mKL + 71.nH2
+ Với HBr: mmuối = mKL + 160.nH2
2. Bài toán kim loại tác dụng với axit có tính oxi hóa mạnh
Trong các phản ứng oxy hóa khử, sản phẩm tạo thành có chứa các muối mà ta thường gặp như muối sunfat SO42- (có điện tích là -2), muối nitrat NO3-, ( có điện tích là -1), muối halogen X- ( có điện tích là -1), ... Thành phần của muối gồm caction kim loại (hoặc cation NH4+),và anion gốc acid. Muốn tính khối lượng muối tạo thành trong dung dịch ta tính như sau:
mmuối = mkim loại + mgốc acid
Trong đó: mgốc acid = Mgốc acid .ne (nhận)/(số điện tích gốc acid)
Một số lưu ý:
- Với kim loại có nhiều số oxy hóa khác nhau khi phản ứng với dung dịch axit HNO3 loãng, HNO3 đặc nóng sẽ đạt số oxi hóa cao nhất.
- Hầu hết các kim loại phản ứng được với HNO3 đặc nóng (trừ Pt, Au) và HNO3 đặc nguội (trừ Pt, Au, Fe, Al, Cr….) khi dó N+5 trong HNO3 bị khử về mức oxi hóa thấp hơn trong những đơn chất khi tương ứng.
- Các kim loại tác dụng với ion trong môi trường axit H+ coi như tác dụng với HNO3. Các kim loại Zn, Al tác dụng với ion trong môi trường kiềm OH- giải phóng NH3.
Ví dụ minh họa
Ví dụ 1: Hoà tan 7,8g hỗn hợp bột Al và Mg trong dung dịch HCl dư. Sau phản ứng khối lượng dung dịch axit tăng thêm 7,0g. Khối lượng nhôm và magie trong hỗn hợp đầu là:
A. 2,7g và 1,2g B. 5,4g và 2,4g C. 5,8g và 3,6g D. 1,2g và 2,4g
Hướng dẫn:
Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: mH2 = 7,8 - 7,0 = 0,8 gam
Mặt khác theo công thức 1 và theo đề ta có hệ phương trình:
(Khi tham gia phản ứng nhôm nhường 3 e, magie nhường 2 e và H2 thu về 2 e)
3.nAl + 2.nMg = 2.nH2 = 2.0.8/2 (1)
27.nAl +24.nMg = 7,8 (2)
Giải phương trình (1), (2) ta có nAl = 0.2 mol và nMg = 0.1 mol
Từ đó ta tính được mAl = 27.0,2 =5,4 gam và mMg = 24.0,1 = 2,4 gam
Ví dụ 2. Hòa tan 15 gam hỗn hợp X gồm hai kim loại Mg và Al vào dung dịch Y gồm HNO3 và H2SO4 đặc thu được 0,1 mol mỗi khí SO2, NO, NO2, N2O. Phần trăm khối lượng của Al và Mg trong X lần lượt là:
A. 63% và 37%. B. 36% và 64%. C. 50% và 50%. D. 46% và 54%.
Hướng dẫn:
Ta có 24 nMg + 27 nAl =15 (1)
- Xét quá trình oxi hóa
Mg → Mg2+ + 2e
Al → Al3+ +3e
⇒ Tổng số mol e nhường = 2nMg + 3 nAl
- Xét quá trình khử
2N+5 +2.4e → 2 N+1
S+6 + 2e → S+4
⇒ Tổng số mol e nhận = 2.0,4 + 0,2 = 1,4 mol
Theo định luật bảo toàn e ta có:
2nMg + 3 nAl = 1,4 (2)
Giải hệ (1) và (2) ta được nMg = 0,4 mol, nAl = 0,2 mol
⇒ %Al = 27.0,2/15 = 36%
⇒ %Mg = 64%
Ví dụ 3. Cho 6,3 g hỗn hợp Mg và Zn tác dụng hết với dung dịch HCl thấy thoát ra 3,36 lít H2 (đktc). Khối lượng muối tạo ra trong dung dịch là:
A. 15,69g B. 16,95g C. 19,65g D. 19,56g
Hướng dẫn:
Ta có: 2H+ + 2e → H2
0,3 0,15 mol
Vậy khối lượng muối trong dung dịch là:
mmuối = mkim loại + mgốc acid = 6,3 + 35,5.0,3/1 = 16,95 g.
Được cập nhật: 12 tháng 4 lúc 8:08:31 | Lượt xem: 576
