Phương pháp giải nhanh bài tập kim loại phản ứng với dung dịch axit vô cơ

  • Số trang: 22 |
  • Loại file: DOC |
  • Lượt xem: 142 |
  • Lượt tải: 0
hoanggiang80

Đã đăng 24000 tài liệu

Mô tả:

Phương pháp giải nhanh bài tập kim loại phản ứng với dung dịch axit vô cơ Phần I : đặt vấn đề I.1Lý do chọn đề tài: Để giúp học sinh nắm vững kiến thức hoá học , biết khai thác, vận dụng để giải quyết vấn đề gặp phải khi học tập hoá học đặc biệt biết vận dụng để giải toán nhanh trong các kỳ thi tốt nghiệp, thi đại học là một nhiệm vụ thường xuyên ,quan trọng trong quá trình giảng dạy môn hoá học ở bậc THPT. Bên cạnh việc khắc sâu kiến thức còn phải giúp học sinh tiếp cận với các quy luật tự nhiên và thực tiễn khách quan, có cách nhìn khoa học hơn để nhận biết sự việc , hiện tượng. Nhằm mục đích này, đồng thời để giúp học sinh có thể tự nghiên cứu , tự học tập và áp dụng cho những trường hợp khác, khi giảng dạy trên lớp cũng như khi ôn thi tốt nghiệp ,ôn thi đại học cho học sinh THPT, tôi đã tìm hiểu các dạng bài tập, tìm ra phuơng pháp giải nhanh giúp học sinh dễ tiếp thu và vận dụng trong qua trình giải toán hoá học một cách đơn giản và hiệu quả nhất. Qua quá trình giảng dạy nhiều năm thấy rõ sự lúng túng của đa số học sinh khi giải các bài tập liên quan đến hỗn hợp mà các dữ kiện thường không đủ để học sinh lập hệ phương trình để giải và đồng thời trong thời gian 2 phút để giải quyết một bài tập trắc nghiệm với kết quả đúng. Qua nghiên cứu các đề thi đại học gần đây tôi thấy trong đề thi có nhiều bài tập kim loại hoặc hỗn hợp kim loại phản ứng với axit vô cơ mà nhiều học sinh lúng túng khi chọn phương pháp giải nhanh , hiệu quả. Vì vậy tôi chọn đề tài này nhằm hệ thống lại các dạng bài tập kim loại phản ứng với axit vô cơ có thể sử dụng phương pháp giải nhanh để giải bài tập giúp học sinh dễ hiểu, giải quyết vấn đề nhanh, chính xác, đầy đủ và gọn gàng hơn. Đồng thời giúp học sinh có khả năng tư duy độc lập để vận dụng trong những các trường hợp khác. I.2. Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu: - Tìm hiểu cơ sở lý luận của đề tài. - Phân loại các dạng bài tập của phần kim loại trên cở sở bản chất của phản ứng, tìm ra điểm chung của các dạng bài tập này. www.sangkienkinhnghiem.com 1 Phương pháp giải nhanh bài tập kim loại phản ứng với dung dịch axit vô cơ - Hệ thống các dạng bài tập tương ứng với mỗi loại phản ứng có chung hệ số trong phương trình, phân tích những khó khăn mà học sinh có thể gặp phải, và đưa ra cách giải hợp lý , đơn giản. - Hình thành kỹ năng tư duy cho học sinh , giúp học sinh tự nghiên cứu, thao tác với các dạng bài tập ứng với các phản ứng khác và rút ra cách nhận xét các trường hợp phản ứng tương tự. I.3.Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: - Đối tượng nghiên cứu : + Các bài tập trắc nghiệm vô cơ phần kim loại ( chủ yếu dạng kim loại phản ứng với axit, oxit kim loại phản ứng với axit). + Các dạng bài tập trong chương trình THPT và trong các đề thi tốt nghiệp, thi đại học hàng năm. - Phạm vi nghiên cứu : Quá trình giảng dạy hoá học trong trường THPT và trong các kỳ ôn luyên thi tốt nghiệp, thi đại học. I.4. Nhiệm vụ nghiên cứu: Để đạt đươc mục đích trên phải hoàn thành nhiệm vụ sau: - Nghiên cứu lý thuyết về phản ứng hoá học. - Tìm hiểu chương trình môn hoá học THPT, các tài liệu hướng dẫn giải các bài tập hoá học , các đề thi tốt nghiệp, thi đại học các năm gần đây. - Hệ thống , sắp xếp các dạng bài tập theo đặc điểm chung, đưa ra cách giải chung cho từng dạng. I.5. Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu cơ sở lý luận của giảng dạy bài toán hoá học trong nhà trường. - Nghiên cứu tài liệu, sách giáo khoa, sách giáo viên, sách bài tập, sách tham khảo, các đề thi đại học ... có liên quan. - Phương pháp điều tra cơ bản: test, phỏng vấn, dự giờ... - Thực nghiệm. Phương pháp thống kê toán học và sử lý kết quả thực nghiệm www.sangkienkinhnghiem.com 2 Phương pháp giải nhanh bài tập kim loại phản ứng với dung dịch axit vô cơ Phần II. Nội Dung A. Cơ sở lý thuyết: II.1.1.Một số tính chất của kim loại: www.sangkienkinhnghiem.com 3 Phương pháp giải nhanh bài tập kim loại phản ứng với dung dịch axit vô cơ 1. Tính chất của kim loại phản ứng với axit: Có thể chia làm hai loại chính: a) Gốc axit không có tính oxi hoá ( axit có tính oxy hoá do ion H+) - Đó là các axit HCl, HBr, H2SO4 loãng, H3PO4 , CH3COOH... Chỉ có kim loại có tính khử mạnh đứng trước hiđro ở trong dãy điện hoá kim loại (hoặc có thế điện cực chuẩn thấp hơn hiđro) tác dụng với axit tạo thành muối và giải phóng hiđro. M + 2H+ -> Mn+ + n/2H2 b) Gốc axit có tính oxi hoá mạnh hơn ion H+ : Đó là HNO3 , H2SO4 đặc nóng, HClO4 ....thì - Tác dụng với hầu hết các kim loại trừ Au, Pt , thường đưa kim loại về số oxi hoá cao. - Tuỳ vào nồng độ của axit và độ hoạt động hoá học của kim loại mà thu được những sản phẩm khử khác nhau. M + HNO3 -> M(NO3)n + NO, N2O, NO2,NH4NO3, N2 + H2O M + H2SO4 đn-> M2(SO4)n + SO2, H2S, S + H2O - Các kim loại Al, Fe, Cr bị thụ động trong dung dịch HNO3, H2SO4 đặc nguội. 2. Tính chất của oxit kim loại phản ứng với dung dịch axit. a) Gốc axit không có tính oxi hoá ( axit có tính oxy hoá do ion H+) - Đó là các axit HCl, HBr, H2SO4 loãng, H3PO4 , CH3COOH... phản ứng với ôxit kim loại tạo thành muối và nước. MxOy + 2yH+ -> xM+2y/x + 2yH2O b) Gốc axit có tính oxi hoá mạnh hơn ion H+ : Đó là HNO3 , H2SO4 đặc nóng, HClO4 ....thì phản ứng với những oxit kim loại có tính khử ( FeO, Fe3O4...) thì xảy ra phản ứng oxi hoá khử MxOy + HNO3 -> M(NO3)n + NO, N2O, NO2,NH4NO3, N2 + H2O MxOy + H2SO4 đn-> M2(SO4)n + SO2, H2S, S + H2O 3. Kim loại phản ứng với dung dịch muối: - Kim loại mạnh có thể đẩy kim loại yếu hơn ra khỏi dung dịch muối nóng chảy VD : 3Na(n/c) + AlCl3 -> 3NaCl + Al www.sangkienkinhnghiem.com 4 Phương pháp giải nhanh bài tập kim loại phản ứng với dung dịch axit vô cơ - Kim loại kiềm, Ca, Ba, Sr khi phản ứng với dung dịch muối thì trước hết phản ứng với nước tạo thành dung dịch kiềm , sau đó dung dịch kiềm phản ứng với dung dịch muối VD : Cho Na vào dung dịch CuSO4 ta có Na + H2O -> NaOH + 1/2H2 2NaOH + CuSO4 -> Cu(OH)2 + Na2SO4 - Kim loại từ Mg trở đi thì kim loại đứng trước đẩy kim loại đứng sau ra khỏi dung dịch muối . VD : Fe + CuSO4 -> FeSO4 + Cu II.1.2.Một số dạng toán thường gặp : 1. Dạng 1: Kim loại hoạt động phản ứng với dung dịch axit HCl, H2SO4 loãng a.Phương trình phản ứng : 2M + 2nHCl -> 2MCln + nH2 * Nhận xét : - Số mol gốc clorua = 2 lần số mol H2 và số mol HCl = 2lần số mol H2 - Cho m gam hỗn hợp nhiều kim loại hoạt động tan hoàn toàn trong dung dịch HCl loãng dư thu được V lít khí H2 duy nhất ở đktc. Nếu bài toán cần tính a gam khối lượng muối clorua thu được thì áp dụng nhanh công thức : a= mmuối = mKl + m Cl- = mKl + 71.nH2 (1) b.Phương trình phản ứng: xM + yH2SO4 -> Mx(SO4)y + yH2 *Nhận xét: - Số mol gốc sunfat = Số mol H2 và số mol H2SO4 = số mol H2 - Cho m gam hỗn hợp nhiều kim loại hoạt động tan hoàn toàn trong dung dịch H2SO4 loãng dư thu được V lít khí H2 duy nhất ở đktc. Nếu bài toán cần tính b gam khối lượng muối sunfat thu được thì áp dụng nhanh công thức : b= mmuối = mKl + m SO42- = mKl + 96.nH2 (2) 2. Dạng 2: Kim loại (hoặc hỗn hợp oxit kim loại) phản ứng với axit HNO3 a.Dạng toán: Kim loại phản ứng với dung dịch HNO3 www.sangkienkinhnghiem.com 5 Phương pháp giải nhanh bài tập kim loại phản ứng với dung dịch axit vô cơ Phản ứng : M + HNO3 -> M(NO3)n + NO, NO2,N2 , N2O, NH4NO3 + H2O ( Al, Fe, Cr không tác dụng với HNO3 đặc nguội) * Nhận xét : - Số mol HNO3 (môi trường)= số mol gốc NO3- trong muối M(NO3)n = số eletron trao đổi x số mol sản phẩm khử. - Số mol HNO3 ( đóng vai trò chất oxi hoá) = số mol nguyên tử nitơ trong sản phẩm khử. - Số mol HNO3 tác dụng = số mol HNO3(môi trường) + số mol HNO3 đóng vai trò chất oxi hoá.Cụ thể: NO3- + 2H+ + 1e -> NO2 + H2O nHNO3 = 2nNO2 NO3- + 4H+ + 3e -> NO + 2H2O nHNO3 = 4nNO 2NO3- + 10H+ + 8e -> N2O + 5H2O nHNO3 = 10nN2O 2NO3- + 12 H+ + 10e -> N2 + 6H2O nHNO3 = 12nN2 NO3- + 10H+ + 8e -> NH4+ + 3H2O nHNO3 = 11nNH4NO3 b.Ví dụ : Nung m gam Fe trong không khí, sau một thời gian ta thu được a gam hỗn hợp chất rắn X gồm Fe, Fe2O3, Fe3O4,FeO. Hoà tan hết a gam hỗn hợp X vào dung dịch HNO3 dư thu được V lít khí NO2(hoặc NO, N2,N2O) ở đktc là sản phẩm khử duy nhất và dung dịch muối sau khi làm khan được b gam . Nếu bài toán cần tính một trong các giá trị m, a, b, V thì dùng phương pháp bảo toàn e lập được các công thức và áp dụng nhanh các công thức dưới đây: *. Trường hợp 1: Tính khối lượng sắt ban đầu trước khi bị oxi hoá thành m gam hỗn hợp X gồm Fe, Fe2O3,Fe3O4, FeO. 7a + 56ne mFe= (3) trong đó ne = V/ 22,4 mol 10 - Nếu sản phẩm khử là NO thì ne = 3. V/22,4 (mol) - Nếu sản phẩm khử là N2O thì ne = 8. V/22,4 (mol) www.sangkienkinhnghiem.com 6 Phương pháp giải nhanh bài tập kim loại phản ứng với dung dịch axit vô cơ - Nếu sản phẩm khử là N2 thì ne= 10.V/22,4 (mol) *.Trường hợp 2: Tính khối lượng a gam hỗn hợp X gồm Fe, Fe2O3,Fe3O4, FeO. 10mFe - 56ne mhh= (4) trong đó ne tương tự như trường hợp 1 7 *.Trường hợp 3: tính khối lượng b gam muối tạo thành khi cho a gam hỗn hợp Fe, Fe2O3, Fe3O4, FeO.vào dung dịch HNO3 . nFe(NO3)3 = nFe = mFe/56 = y mol ; b = mFe(NO3)3 = 242y gam (3) 3.. Dạng 3: Kim loại (hoặc hỗn hợp oxit kim loại) phản ứng với axit H2SO4 a.Dạng toán: Kim loại phản ứng với dung dịch H2SO4 Phản ứng : M + H2SO4 -> Mx(SO4)y + SO2, S, H2S + H2O ( Al, Fe, Cr không tác dụng với H2SO4 đặc nguội) * Nhận xét : - Số mol H2SO4(môi trường)= số mol gốc SO42- trong muối Mx(SO4)y=1/2 (số eletron trao đổi x số mol sản phẩm khử). - Số mol H2SO4 ( đóng vai trò chất oxi hoá) = số mol nguyên tử S trong sản phẩm khử. - Số mol H2SO4 tác dụng = số mol H2SO4(môi trường) + số mol H2SO4 đóng vai trò chất oxi hoá.Cụ thể: SO42- + 4H+ + 2e -> SO2 + 2H2O SO42-+ 8H+ + 6e -> S + 4H2O SO42-+ 10 H+ + 8e -> H2S + 4H2O b.Ví dụ : Tính khối lượng muối tạo thành khi cho m gam hỗn hợp Fe, Fe2O3,Fe3O4, FeO vào dung dịch H2SO4 đặc nóng dư . nFe2(SO4)3= 1/2nFe = mFe / 112 = x mol ; mFe2(SO4)3 = 400. x (gam) (4) B. Ví dụ minh hoạ : 2.1. Dạng 1: Kim loại hoạt động phản ứng với dung dịch axit HCl, H2SO4 loãng a. Phản ứng kim loại với axit HCl : www.sangkienkinhnghiem.com 7 Phương pháp giải nhanh bài tập kim loại phản ứng với dung dịch axit vô cơ Bài toán 1: Hoà tan hết 9,9 gam hỗn hợp 3 kim loại trong dung dịch HCl thu được dung dịch A và 8,96 lít khí ở đktc. Cô cạn dung dịch A thu được m gam muối khan. m có giá trị: A. 24,1gam B. 38,3 gam C. 17gam D. 66,7 gam. Lời giải: Số mol gốc Cl- = 2. số mol H2 = (8,96/22,4). 2= 0,8mol mmuôi = mKL + mCl- = 9,9 + 0,8. 35,5= 38,3 gam Chọn B Bài toán 2: Hoà tan 10,4 gam hợp kim Cu, Mg, Al bằng một lượng vừa đủ dung dịch HCl thu được 7,84 lít khí X ở đktc và 1,54gam chất rắn Y và dung dịch Z. Cô cạn dung dịch Z thu được m gam muối . Giá trị của m là: A. 21,02gam B. 33,45gam C. 14,81 gam D. 18,60gam Lời giải: áp dụng nhanh công thức : m= mKL + mCl- = ( 10,4-1,54) + 0,7. 35,5= 33,45 gam Chọn B Bài toán 3: Hoà tan hoàn toàn m1 gam hỗn hợp 3 kim loại A, B (đều có hoá trị II), C ( hoá trị III) vào dung dịch HCl dư thấy có V lít khí thoát ra ở đktc và dung dịch X, cô cạn dung dịch X thì được m2 gam muối khan. Biểu thức liên hệ giữa m1 , m2, V là: A. m2 = m1+ 71V B. 112m2 = 112m1 + 355V C. m2= m1+ 35,5V D. 112m2 = 112m1 + 71V. Lời giải: nCl- = 2nHCl = 2nH2 = 2. V/22,4 = V/11,2 m2 = mKL + mCl- = m1 + 35,5.V/11,2 = m1 + 355V/112 Chọn B b. Phản ứng kim loại với axit H2SO4 loãng: Bài toán 1: Hoà tan hết 11,1 gam hỗn hợp 3 kim loại trong dung dịch H2SO4 loãng dư thu được dung dịch A và 8,96 lít khí ở đktc. Cô cạn dung dịch A thu được m gam muối khan. m có giá trị: A. 59,1 gam B. 35,1 gam C. 49,5 gam D. 30,3 gam. Lời giải: áp dụng nhanh công thức: m muối = mKL + mSO42- = mKL + 96.nH2 = 11,1 + (8,96/22,4). 96= 49,5 gam .Chọn C Bài toán 2: Cho 0,52 gam hỗn hợp 2 kim loại Mg, Al tan hoàn toàn trong dung dịch H2SO4 loãng dư thu được 0,336 lít khí ở đktc. Khối lượng muối sunfat thu được là: A. 1,24gam B. 6,28gam C. 1,96gam www.sangkienkinhnghiem.com D. 3,4gam. 8 Phương pháp giải nhanh bài tập kim loại phản ứng với dung dịch axit vô cơ Lời giải: áp dụng nhanh công thức : mmuối = mKL + mSO42- = 0,52+ 0,015. 96= 1,96 gam Chọn C Bài toán 3: Cho 2,81 gam hỗn hợp gồm 3 oxit Fe2O3 , MgO, ZnO tan vừa đủ trong 300ml dung dịch H2SO4 0,1M thì khối lượng muối sunfat khan tạo thành là: A. 5,33gam B. 5,21gam C. 3,52gam D. 5,68gam. Lời giải: áp dụng nhanh công thức: mmuối = 2,81 + ( 96-16).0,03= 2,81 + 2,4 = 5,21gam Chọn B 2.2. Dạng 2: Kim loại phản ứng với dung dịch axit HNO3, H2SO4 đặc nóng 1) Phản ứng của kim loại với dung dịch axit HNO3 : a. Tìm khối lượng muối: Kim loại + HNO3 -> muối + sản phẩm khử + H2O Khối lượng muối được tính bằng công thức sau đây: mmuối= mKL + (3nNO + nNO2 + 10nN2 + 8nN2O + 8nNH4NO3). 62(5) Bài toán 1:Cho 1,35 gam hỗn hợp gồm Cu, Mg, Al tác dụng hết với dung dịch HNO3 thu được hỗn hợp khí gồm 0,01mol NO, 0,04mol NO2 . Khối lượng muối tạo thành trong dung dịch sau phản ứng là: A. 5,69gam B. 3,79gam C. 8,53gam D. 9,48gam Lời giải: áp dụng nhanh công thức : mmuối = mKL + 62. (3.nNO + nNO2) = 1,35 + (0,01.3 + 0,04.1) .62 = 5,69 gam Chọn A Bài toán 2: Cho tan hoàn toàn 58 gam hỗn hợp A gồm Fe, Cu, Ag trong dung dịch HNO3 2M loãng nóng thu được dung dịch B và 0,15mol khí NO và 0,05mol NO2. Cô cạn dung dịch B lượng muối khan thu được là: A. 120,4gam Lời giải: B. 89,8gam C. 116,9gam D. 73,45 gam áp dụng nhanh công thức : mmuối = mKL + mNO3- mmuối = 58 + (3. 0,15 + 8.0,05).62 = 116,9 gam www.sangkienkinhnghiem.com Chọn C 9 Phương pháp giải nhanh bài tập kim loại phản ứng với dung dịch axit vô cơ b. Tìm số mol axit phản ứng: Bài toán 1: Hoà tan hết m gam hỗn hợp gồm 3 kim loại bằng dung dịch HNO3 thu được dung dịch A và hỗn hợp khí gồm 0,12mol NO, 0,08mol N2O , 0,06mol N2 và dung dịch B. Cho dung dịch B tác dụng với dung dịch NaOH dư thấy thoát ra 3,36 lít khí NH3 . Số mol HNO3 tác dụng là : A. 3,0 mol Lời giải: B. 2,75mol C. 3,5mol D. 2,2mol áp dụng : Số mol HNO3 tác dụng =số mol HNO3(môi trường) +số mol HNO3đóngvai trò chất oxi hoá. nHNO3 tác dụng= 4nNO + 10nN2O + 12nN2 + 10nNH4+ nHNO3 tác dụng = 0,12.4 + 0,08.10 + 0,06.12+(3,36/22,4).10 = 3,5mol Chọn C Bài toán 2: Hoà tan hết m gam hỗn hợp gồm 3 kim loại bằng dung dịch HNO3 thu được dung dịch A và hỗn hợp khí gồm 0,12mol NO, 0,08mol N2O , 0,06mol N2 và dung dịch B. Cho dung dịch B tác dụng với dung dịch NaOH dư thấy thoát ra 3,36 lít khí NH3 . Số mol HNO3 tác dụng là : A. 3,0 mol Lời giải: B. 2,75mol C. 3,5mol D. 2,2mol áp dụng : Số mol HNO3 tác dụng =số mol HNO3(môi trường) +số mol HNO3đóngvai trò chất oxi hoá. nHNO3 tác dụng= 4nNO + 10nN2O + 12nN2 + 10nNH4+ nHNO3 tác dụng = 0,12.4 + 0,08.10 + 0,06.12+(3,36/22,4).10 = 3,5mol Chọn C c. Tìm sản phẩm khử: A A(NO3)n B + HNO3 -> B(NO3)m + sp khử Ntx(NO,NO2,N2,N2O, NH4NO3) C C(NO3)p Vậy iKL= số oxi hoá cao nhất của kim loại , ispk= (5-x)t=> iNO=3; iNO2=1; iN2=10; iN2O=8;iNH4NO3= 8 Do đó: www.sangkienkinhnghiem.com 10 Phương pháp giải nhanh bài tập kim loại phản ứng với dung dịch axit vô cơ iAnA + iBnB + icnC= 3nNO + nNO2 + 10nN2 + 8nN2O + 8nNH4NO3 (6) Bài toán1: Hoà tan hoàn toàn 11,2 gam Fe vào dung dịch HNO3 dư thu được dung dịch A và 6,72 lít hỗn hợp khí B gồm NO và một khí X, với tỉ lệ 1:1. Xác định khí X Giải: áp dụng (6): ( 11,2:56)3 = 0,15.3+0,15.iX => iX= 1=> khí X là NO Bài toán 2: Cho 5,95 gam hỗn hợp Al, Zn có tỉ lệ mol là 2:1 bằng dung dịch HNO3 loãng , dư thu được 0,896 lít khí X là sản phẩm khử duy nhất. Xác định X? Giải: ta có 27x+ 65y=5,95 và x= 2y .Do đó x= 0,1 và y= 0,05 , nX= 0,04 áp dụng (6) ta có: 0,1.3+ 0,05.2= 0,04iX => iX= 10 => X là N2 2. Kim loại phản ứng với dung dịch axit H2SO4 đặc nóng : a. Tìm khối lượng muối: A + H2SO4(đặc) -> A2(SO4)n+ sp khử (S, SO2, H2S) + H2O mmuối= mKLp/ư + (6nS +2nSO2 + 8nH2S). 96/2 (7) Bài toán 1: Cho 15,82 gam hỗn hợp Al, Fe, Cu tác dụng hết với dung dịch H2SO4 đặc nóng thu được dung dịch A và 9,632 lít khí SO2 ở đktc. Cô cạn dung dịch A sẽ thu được số gam muối khan là: A. 57,1gam B. 60,3 gam Lời giải: áp dụng nhanh công thức : C. 58,8 gam D. 54,3 gam mmuối = mKL + mSO42- nSO42- môi trường = nSO2 = 9,632/22,4 = 0,43mol mmuối = 15,82 + 0,43. 96= 57,1 gam Chọn A Bài toán 2: Cho 13,428 gam một kim loại M tác dụng với dung dịch H2SO4 đặc nóng dư thu được V lít khí H2S ở đktc và dung dịch A. Cô cạn dung dịch A thu được 66,24 gam muối khan. V có giá trị là : A. 2,4640lít B. 4,2112 lít C. 4,7488lít D. 3,0912lít Lời giải: áp dụng công thức : nH2S = 1/4. số mol gốc SO42- trong muối nH2S = 1/4.[(66,24-13,428)/96] = 0,1375 mol => V= 0,1375. 22,4= 3,0912lít Chọn D www.sangkienkinhnghiem.com 11 Phương pháp giải nhanh bài tập kim loại phản ứng với dung dịch axit vô cơ Bài toán 3: Cho 18 gam kim loại M tác dụng với dung dịch H2SO4 đặc nóng dư thu được 3,36 lít khí SO2 ở đktc và 6,4 gam S và dung dịch X. Cô cạn dung dịch X thu được số gam muối khan là: A. 75gam B. 90gam C. 96gam D. 86,4gam Lời giải: nSO42- tạo muối = nSO2 + 3nS = 0,15 + 3.0,2= 0,75mol mmuối = mKL + mSO42- = 18 + 0,75. 96= 90 gam Chọn C b. Tìm số mol axit phản ứng: A + H2SO4(đặc) -> A2(SO4)n+ sp khử (S, SO2, H2S) + H2O nH2SO4= 4nS +2nSO2 + 5nH2S (8) Bài toán 1: Hoà tan hoàn toàn 12,9 gam hỗn hợp A gồm Zn và một kim loại M hoá trị II vào dung dịch H2SO4 đặc thu được 4,144 lít hỗn hợp gồm SO2 và H2S có tỉ khối so với hiđro bằng 31,595. Tìm số mol axit H2SO4 đặc đã phản ứng. Giải: áp dụng (8) nH2SO4 = 2nSO2 + 5nH2S = 2.0,18 + 5.5.10-3 = 0,385mol Bài toán 2: Cho 45 gam hỗn hợp Zn và Cu tác dụng vừa đủ với dung dịch H2SO4 đặc nóng 98% thu được 15,68 lít khí SO2 (đktc). Tính khối lượng dung dịch H2SO4 đã dùng? Giải: áp dụng (8) số mol H2SO4 đã dùng là; 2.15,68/22,4 = 1,4 mol mH2SO4= 1,4.98.100/98 = 140 gam c. Tìm sản phẩm khử: A A2(SO4)n B + H2SO4 đặc -> B2(SO4)m + sp khử Sx (SO2, S, H2S ) C C2(SO4)p áp dụng định luầt bảo toàn eletron ta có: n.nA + m.nB + p.nC = 8nH2S + 6nS + 2.nSO2 ( 9) Vậy iKL= số oxi hoá cao nhất của kim loại , ispk= (6-x) => iSO2=2; iH2S =8; iS = 6 Do đó: www.sangkienkinhnghiem.com 12 Phương pháp giải nhanh bài tập kim loại phản ứng với dung dịch axit vô cơ iAnA + iBnB + icnC= 8nH2S + 6nS + 2.nSO2 (9) Bài toán1: Cho 2,52 gam hỗn hợp gồm Al và Mg trộng theo tỉ lệ mol là 2:3 tác dụng với dung dịch H2SO4 đặc thì thu được muối sunfat và 0,03mol một chất khử duy nhất chứa lưu huỳnh. Xác định sản phẩm khử? Giải: Gọi a là số oxi hoá của S trong chất khử thu được Ta có: nMg= 0,06 mol ; nAl = 0,04 mol . áp dụng biều thức (9) 0,06.2 + 0,04.3 = 0,03(6-a) => a= -2 > Vậy chất khử là H2S Bài toán 2: Cho 9,6 gam Mg tác dụng hết với dung dịch H2SO4 đặc thấy có 49 gam axit phản ứng thu được muối, sản phẩm khử X và nước. Xác định X? Giải: nMg = 0,4 mol ; nH2SO4 = 0,5mol . Ta có: 0,4.2= (6-a).nX .Mà nX= 0,1 mol Do đó: a= -2 => Sản phẩm khử là H2S 2.3. Dạng 3: Hỗn hợp oxit kim loại phản ứng với dung dịch axit HNO3, H2SO4 đặc nóng a. Phản ứng của hỗn hợp oxit kim loại với axit HNO3: Bài toán 1: (Đề tuyển sinh khối A-2008) Cho 11,36 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4 phản ứng hết với dung dịch HNO3 loãng dư thu được 1,344 lít khí NO sản phẩm khử duy nhất ở đktc và dung dịch X. Cô cạn dung dịch X sau phản ứng thu được m gam muối khan. Giá trị của m là: A. 34,36 gam B. 35,50gam C. 49,09gam D. 38,72gam. Lời giải : áp dụng nhanh công thức: 7a + 56ne mFe= 7.11,36 + 56.0,06 . 3 = 10 = 8,96 gam 10 nFe(NO3)3 = nFe = 8,96/56 = 0,16mol ; mFe(NO3)3 = 0,16. 242 = 38,72gam Chọn D Bài toán 2: Nung 8,4 gam Fe trong không khí , sau phản ứng thu được m gam X gồm Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4 . Hoà tan m gam hỗn hợp X bằng HNO3 dư thu được 2,24 lít khí NO2 sản phẩm khử duy nhất ở đktc. Giá trị của m là: www.sangkienkinhnghiem.com 13 Phương pháp giải nhanh bài tập kim loại phản ứng với dung dịch axit vô cơ A. 11,2 gam B. 25,2gam C. 43,87gam D. 6,8gam. Lời giải : áp dụng nhanh công thức : 10mFe - 56ne mhh= 10.8,4 - 56.0,1 = 7 = 11,2 gam Chọn A 7 Bài toán 3: Hoà tan hết m gam hỗn hợp X gồm Fe, Fe2O3, Fe3O4, FeO trong dung dịch HNO3 đặc nóng thu được 4,48 lít khí NO2 duy nhất ở đktc. Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được 145,2 gam muối khan. Giá trị của m là: A. 78,4gam Lời giải: B. 139,2gam C. 46,4gam D. 46,256gam áp dụng nhanh công thức : nFe = nFe(NO3)3 = 145,2/242= 0,6mol => mFe = 0,6.56 = 33,6 gam 10mFe - 56ne mhh= 10.33,6 - 56.0,2 = 7 = 46,4 gam Chọn C 7 b. Phản ứng của hỗn hợp oxit kim loại với axit H2SO4: Bài toán 1: Hoà tan hoàn toàn 49,6 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4 bằng dung dịch H2SO4 đặc nóng thu được dung dịch Y và 8,96 lít khí SO2 ở đktc. Thành phàn % về khối lượng của oxi trong hỗn hợp X và khối lượng muối trong dung dịch Y lần lượt là: A. 20,97% và 140 gam B. 37,50% và 140gam C. 20,97% và 180gam D. 37,50% và 120 gam Lời giải: áp dụng nhanh công thức : 7a + 56ne mFe= 7.49,6 + 56.0,4 . 2 = 10 = 39,2 gam 10 => %O = (49,6-39,2).100/49,6 = 20,97% nFe2(SO4)3 = 1/2nFe = 39,2/112 = 0,35mol => mmuối = 0,35. 400= 140gam www.sangkienkinhnghiem.com Chọn A 14 Phương pháp giải nhanh bài tập kim loại phản ứng với dung dịch axit vô cơ Bài toán 2: Để khử hoàn toàn 3,04 gam hỗn hợp X gồm FeO, Fe3O4 , Fe2O3 cần 0,05mol H2. Mặt khác hoà tan hoàn toàn 3,04 gam hỗn hợp X trong dung dịch H2SO4 đặc nóng thì thu được thể tích V ml SO2 ở đktc. Giá trị của V là: A. 112ml B. 224ml C. 336ml D. 448ml Lời giải: áp dụng nhanh công thức: nO = nH = 0,05mol , mO = 0,05.16 = 0,8gam , mFe = moxit - mO = 2,24 gam nFe = ( 10.22,4 - 7.3,04)/56 .2 = 0,01mol => VSO2 = 0,01.22,4 = 0,224lít Chọn B C. Bài toán vận dụng: 3.1. Dạng 1: Kim loại hoạt động phản ứng với dung dịch axit HCl, H2SO4 loãng Bài 1:(Đề tuyển sinh- khối A- 2009) Cho 3,68 gam hỗn hợp gồm Al và Zn tác dụng với một lượng vừa đủ dung dịch H2SO4 10% thu được 2,24 lít khí H2 ở đktc. Khối lượng dung dịch thu được sau phản ứng là: A. 101,48gam B. 101,68gam C. 97,80gam D. 88,20gam Bài 2: Hoà tan 9,14 gam hợp kim Cu, Mg, Al bằng một lượng vừa đủ dung dịch HCl thu được 7,84 lít khí X ở đktc và 2,54 gam chất rắn Y và dung dịch Z. Lọc bỏ chất rắn Y , cô cạn cẩn thận dung dịch Z thu được lượng muối khan là: A. 19,025gam B. 31,45gam C. 33,99gam D. 56,30gam Bài 3: Hoà tan hết 3,53 gam hỗn hợp A gồm ba kim loại Mg, Al, Fe trong dung dịch HCl có 2,352 lít khí hiđro thoát ra ở đktc và thu được dung dịch D. Cô cạn dung dịch D được m gam muối khan. Giá trị của m là: A. 12,405gam B. 10,985gam C. 11,195gam D. 7,2575gam. Bài 4: Cho 20 gam hỗn hợp gồm Ca và 1 kim loại M có tỉ lệ số mol nCa : nM = 3:5 tan hết trong dung dịch HCl dư thu được dung dịch A và V lít khí H2 ở đktc. Cô cạn dung dịch A thu được 48,4 gam chất rắn khan. M là: A. Mg B. Al C. Ba D. Fe Bài 5: Cho m gam hỗn hợp X gồm Ba , Mg, Fe ( trong đó Mg chiếm 19,91 % về khối lượng hỗn hợp X) tác dụng với dung dịch HCl dư thu được dung dịch A và 8,96 lít khí H2 ở đktc. Cô cạn dung dịch A thu được 52,5 gam chất rắn khan. Khối lượng Mg có www.sangkienkinhnghiem.com 15 Phương pháp giải nhanh bài tập kim loại phản ứng với dung dịch axit vô cơ trong hỗn hợp X là: A. 4,80gam B. 10,80gam C. 7,20gam D. 4,56gam. Bài 6:(đề tuyển sinh ĐH- khối A-2007) Hoà tan hoàn toàn 2,81 gam hỗn hợp gồm Fe2O3, MgO, ZnO trong 500ml dung dịch H2SO4 0,1M vừa đủ. Cô cạn dung dịch sau phản ứng thì thu được số gam muối khan là: A. 6,81gam B. 4,81gam C. 3,81gam D. 5,81gam. Bài 7: Hoà tan hết 1,72 gam hỗn hợp kim loại gồm Mg, Al, Zn, Fe bằng dung dịch H2SO4 loãng thu được V lit khí ở đktc và 7,84 gam muối sunfat khan. Giá trị của V là: A. 1,344lít B. 1,008lít C. 1,12 lít D. 3,36lít Bài 8: Hoà tan hết hỗn hợp X gồm Fe, và 0,24mol kim loại M trong dung dịch H2SO4 loãng dư thu được dung dịch A và 10,752 lít khí H2 ở đktc. Cô cạn dung dịch A thu được 59,28 gam muối khan. M là : A. Mg B. Ca C. Al D. Na Bài 9: Cho 21 gam hỗn hợp 3 kim loại Fe, Zn, Al tan hoàn toàn trong dung dịch H2SO4 0,5M thu được 6,72 lít khí H2 ( đo ở 00C và 2atm) . Khối lượng muối khan thu được sau khi cô cạn dung dịch và thể tích dung dịch axit tối thiểu cần dùng là: A. 78,6gam và 1,2 lít B. 46,4gam và 2,24lít C. 46,4gam và 1,2 lít D. 78,6gam và 1,12 lít. Bài 10: Cho m gam hỗn hợp 3 kim loại hoạt động tác dụng với 147 gam dung dịch H2SO4 20% thu được dung dịch X và V lít khí H2 ở đktc. Để trung hoà lượng axit dư trong X cần 32 gam dung dịch NaOH 15% thu được dung dịch Y. Cô cạn dung dịch Y thu được 38,02 gam muối khan. Giá trị của m là: A. 6,46gam B. 7,1gam C. 7,46gam D. 7,58gam. 3.2. Dạng 2: Kim loại phản ứng với dung dịch axit HNO3, H2SO4 đặc nóng Bài 1: Cho tan hoàn toàn 58 gam hỗn hợp A gồm Fe, Cu, Ag trong dung dịch HNO3 2M dư thu được 0,15mol NO, 0,05mol N2O và dung dịch D. Cô cạn dung dịch D làm khan được m gam muối . Giá trị của m là: A. 120,4 gam B. 89,8 gam www.sangkienkinhnghiem.com C. 110,7 gam D. 125,6 gam. 16 Phương pháp giải nhanh bài tập kim loại phản ứng với dung dịch axit vô cơ Bài 2: Hoà tan hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm Fe, Cu, Pb trong dung dịch HNO3 dư thu được 3,584 lít hỗn hợp khí gồm NO, NO2 có tỷ khối so với hiđro là 21 và dung dịch A. Cô cạn dung dịch A thu được 30,34 gam muối khan. Giá trị của mlà: A. 12,66gam B. 15,46gam C. 14,73gam D. 21,13gam. Bài 3: Cho m gam hỗn hợp X gồm Al và Mg có tỷ lệ khối lượng là 1:1 tác dụng với dung dịch HCl dư thu được 14,112 lít H2 ở đktc. Mặt khác nếu cho m gam X tác dụng với HNO3 thu được 3,584 lít ở đktc hỗn hợp khí A(gồm NO, N2O) có tỷ khối so với H2 là 20,25 và dung dịch A. Số mol HNO3 tác dụng là: A. 1,540mol B. 1,585mol C. 1,250mol D. 1,486mol. Bài 4: Hoà tan hoàn toàn m gam hỗn hợp Fe và Cu bằng dung dịch HNO3 dư thu được 6,72 lít hỗn hợp khí gồm NO và NO2 ở đktc có khối lượng 12,2gam . Cô cạndung dịch sau phản ứng thu được 43 gam hỗn hợp 2 muối khan. Nếu hoà tan m gam hỗn hợp kim loại ban đầu với HCl dư thì sau phản ứng còn 8m/15 gam chất rắn không tan và dung dịch X. Đem cô cạn dung dịch X sẽ thu được số gam muối khan là: A. 15,24gam B. 12,7 gam C. 10,16gam D. 19,05gam. Bài 5: (Đề tuyển sinh ĐH - khối B-2008) Cho m gam hỗn hợp X gồm Al và Cu tronng dung dịch HCl dư sau khi kết thúc phản ứng sinh ra 3,36 lít khí ở đktc. Nếu cho m gam hỗn hợp trên vào một lượng dư HNO3 đặc nguội sau khi kết thúc phản ứng sinh ra 6,72 lít khí NO2 sản phẩm khử duy nhất ở đktc. Giá trị của m là: A. 11,5 B. 10,5 C. 12,3 D. 15,6 Bài 6: Hoà tan hỗn hợp A gồm 16,8gam Fe, 2,7gam Al, 5,4gam Ag tác dụng với dung dich H2SO4 đặc nóng chỉ thoát ra khí SO2 . Số mol H2SO4 tác dụng là: A. 0,95mol B. 0,9mol C. 1,25mol D. 0,85mol. Bài 7: Hỗn hợp X gồm 2 kim loại Cu và Ag. Hoà tan hoàn toàn m gam hỗn hợp X trong dung dịch chứa 2 axit HNO3 , H2SO4 thu được dung dịch Y chứa 7,06 gam muối và hỗn hợp khí Z chứa 0,05mol NO2 và 0,01mol SO2 . Giá trị của m là: A. 2,85gam B. 3,32gam C. 3,00gam www.sangkienkinhnghiem.com D. 0,85gam 17 Phương pháp giải nhanh bài tập kim loại phản ứng với dung dịch axit vô cơ Bài 8: Cho M là kim loại hoá trị II. Cho m gam M tácdụng vớidung dịch H2SO4 đặc nóng dư thu được 0,672 lít khí có tỷ khối so với amoniac là 2 và dung dịch A. Cô cạn dung dịch A thu được 14,4 gam muối khan . M là: A. Ca B. Mg C. Zn D . Ba Bài 9: Cho m gam hỗn hợp gồm 2 kim loại tác dụng với H2SO4 đặc nóng dư thu được 3,36 lít khí SO2 ( đktc); 2,88 gam S và dung dịch X. Cô cạn dung dịch X thu được 52,8 gam muối khan. Mặt khác nếu hoà tan hết m gam hỗn hợp kim loại ban đầu với dung dịch HCl dư thu được 8,064 lít khí H2 ở đktc. Hỗn hợp 2 kim loại đầu là: A. Be và Mg B. Mg và Fe C. Zn và Fe D. Zn và Ba Bài 10: ( Đề tuyển sinh 2009- khối A) Hoà tan hoàn toàn 12,42 gam Al bằng dung dịch HNO3 loãng dư thu được dung dịch X và 1,344 lít hỗn hợp khí Y gồm 2 khí N2O và N2. Tỉ khối của hỗn hợp khí Y so với khí H2 là 18. Cô cạn dung dịch X thu được m gam chất rắn khan. Giá trị của m là: A. 97,98 B. 106,38 C. 38,34 D. 34,08 3.3. Dạng 3: Hỗn hợp oxit kim loại phản ứng với dung dịch axit HNO3, H2SO4 đặc nóng Bài 1: ( Đề tuyển sinh 2007-khối B) Nung m gam bột Fe trong oxi thu được 3 gam hỗn hợp rắn X. Hoà tan hết hỗn hợp X trong dung dịch HNO3 dư thoát ra 0,56 lít ở đktc khí NO là sản phẩm khử duy nhất.Giá trị của m là: A. 2,52 B. 2,22 C. 2,62 D. 2,32 Bài 2: ( Đề tuyển sinh 2009-khối A) Hoà tan hoàn toàn 20,88 gam một oxit sắt bằng dung dịch H2SO4 đặc nóng thu được dung dịch X và 3,248 lít khí SO2 là sản phẩm khử duy nhất ở đktc. Cô cạn dung dịch X thu được m gam muối sunfat khan. Giá trị của m là: A. 108,9 B. 151,5 C. 137,1 D. 97,5. Bài 3: Hoà tan hoàn toàn 49,6 gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4 bằng dung dịch H2SO4 đặc nóng thu được dung dịch Y và 8,96 lít khí SO2 ở đktc. Thành phần % www.sangkienkinhnghiem.com 18 Phương pháp giải nhanh bài tập kim loại phản ứng với dung dịch axit vô cơ về khối lượng của oxi trong hỗn hợp X và khối lượng muối trong dung dịch Y lần lượt là: A. 20,97% và 140gam B. 37,50% và 140 gam C. 20,97% và 180 gam D. 37,5% và 120 gam. Bài 4: Để khử hoàn toàn 3,04 gam hỗn hợp X gồm Fe, Fe3O4, Fe2O3 cần 0,05mol H2. mặt khác hoà tan hoàn toàn 3,04 gam hỗn hợp X trong dung dịch H2SO4 đặc nóng thì thu được thể tích V ml SO2 ở đktc. Giá trị của V là: A. 112ml B. 224ml C. 336ml D. 448ml Bài 5: Một chiếc kim bằng sắt lâu ngày bị oxi hoá sau đó người ta cân được 8,2 gam sắt và các oxit sắt cho toàn bộ vào dung dịch HNO3 đặc nóng thu được 4,48 lít khí màu nâu duy nhất ở đktc và dung dịch muối Y, cô cạn dung dịch muối Y thu được m gam muối khan 1. khối lượng chiếc kim bằng sắt là: A. 6,86gam B. 3,43gam C. 2,42gam D. 6,26gam 2. Gía trị của m gam muối là: A. 29,645gam B. 29,5724gam C. 31,46gam D. 29,04 gam D. Kết quả thực nghiệm sư phạm: 1. Mục đích thực nghiệm sư phạm: * Mục đích của thực nghiệm sư phạm là nhằm kiểm tra tác dụng phát triển tư duy hoá học cho học sinh của hệ thống bài tập và áp dụng phương pháp giải nhanh bài tập trắc nghiệm phần kim loại phản ứng với dung dịch axit vô cơ. * Thực nghiệm sư phạm nhằm trả lời câu hỏi : Sử dụng phương pháp giải nhanh bài tập trắc nghiệm phần kim loại tác dụng với dung dịch axit vô cơ có giúp ích thật nhiều cho học sinh, tiết kiệm thời gian giải một bài tập trắc nghiệm, có gây hứng thú học tập cho học sinh hay không ? 2. Nội dung thực nghiệm: Dạy thực nghiệm các tiết lý thuyết và luyện tập có lồng ghép hệ thống phương pháp giải và các bài tập vận dụng sử dụng giải nhanh bài tập trắc nghiệm. www.sangkienkinhnghiem.com 19 Phương pháp giải nhanh bài tập kim loại phản ứng với dung dịch axit vô cơ 3. Phương pháp thực nghiệm: a. Chọn mẫu thực nghiệm: Chọn các lớp 11C8 , 11C9 của trường làm mẫu thực nghiệm. Qua kiểm tra các lớp được chọn có điểm trung bình môn hoá học tương đương nhau. Trong quá trình giảng dạy chọn lớp 11C9 làm đối chứng , lớp 11C8 làm lớp thực nghiệm. b. Kiểm tra mẫu trước thực nghiệm: Sau khi được chọn học sinh của 2 lớp tham gia một bài kiểm tra có 100 % trắc nghiệm và có 40 câu trong thời gian 60 phút về kiến thức phần vô cơ và phương pháp giải bài tập. Kết quả của bài kiểm tra được xem là một yếu tố đầu để khẳng định cách chọn mẫu thực nghiệm và sự tương đương của 2 lớp. 4. Kết quả kiểm tra thực nghiệm: a. Kết quả kiểm tra trước thực nghiệm: Kết quả kiểm bài kiểm tra học sinh ở 2 lớp được trình bày trong bảng số liệu sau: Lớp T/số Số học sinh đạt điểm 0 1 2 3 4 11C8 50 11C9 50 0 0 0 0 0 0 2 3 3 2 Điểm 5 13 12 6 19 19 7 5 4 8 4 5 9 3 3 10 trung 2 2 bình 6,1 6,0 Sử dụng phương pháp kiểm định khác nhau giữa 2 trung bình cộng ta nhận thấy không có sự khác nhau nhiều về chất lượng của 2 lớp. Hay nói cách khác 2 lớp có khả năng học tập tương đương nhau. b. Kết quả kiểm tra sau thực nghiệm: Tiến hành kiểm tra học sinh ở 2 lớp sau khi thực nghiệm bài trắc nghiệm với 40 câu trong thời gian 60 phút có vận dụng nhiều loại bài tập sử dụng tỷ lệ chung để giải nhanh phần kim loại. Kết quả được trình bày trong bảng số liệu sau: www.sangkienkinhnghiem.com 20
- Xem thêm -