Chủ đề Kim loại tác dụng với phi kim

Nội dung text: Chủ đề Kim loại tác dụng với phi kim

1. Vấn đề 1: KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI PHI KIM I. Cơ sở lý thuyết 1. Tác dụng với oxi Xét trên dãy điện hóa của kim loại : K,Na,Mg,Al Zn,Fe,Ni,Pb(H2 )Cu,HgAg,Pt,Hg Ph¶n øng kh«ng cÇn ®iÒu kiÖnPh¶n øng khi nung Kh«ng ph¶n øng t0 Phương trình tổng quát : 4M + xO2 2M 2 O x (1)  Các phương pháp thường áp dụng : Phương pháp bảo toàn khối lượng : m + m = m kim loaïi (chaát raén ñaàu) O oxit (chaát raén sau) Phương pháp bảo toàn mol nguyên tố [O] n = 2n = n O (O2) O 2 O 2- (oxit) Phương pháp bảo toàn mol electron e cho : M  Mn ne (M laø kim loaïi, n soá e cho)   2 e nhaän: O2 4e 2O n.n 4.n MO2  Cần chú ý thêm dạng : Oxit kim loại tác dụng với dung dịch HCl, H2SO4 loãng . Phương trình tổng quát :
2. t0 n Mx O y + 2yH xM + yH 2 O (2) (2) ta có : n = 2.n H O (oxit) => n = 2.n = 2n và n = n = n HCl(pöù) O (oxit) H2 O H2 SO 4 (pöù) O (oxit) H 2 O . Phương pháp tăng giảm khối lượng : - Cứ 1mol O2 thay bằng 2mol Cl tăng 71 – 16 = 51 gam. 2 - Cứ 1mol thay bằng 2mol SO4 tăng 96 – 16 = 80 gam. . Sơ đồ phản ứng : oxit KL + axit muoái + H2 O (3) Phương pháp bảo toàn khối lượng : m + m m + m oxit KL axit muoái H2 O Hỗn hợp sau phản ứng gồm oxit hay hỗn hợp kim loại và oxit tác dụng với HNO3 hoặc H2SO4 đặc. Chú ý trạng thái đầu và trạng thái cuối. Có thể dùng phương pháp bảo toàn mol electron kết hợp với các phương pháp nêu trên. Ví dụ 1 : Cho 2,81 gam hỗn hợp các oxit Fe3O4, Fe2O3, MgO, CuO tác dụng vừa đủ với 300ml dung dịch H2SO4 loãng 0,1M. Cô cạn dung dịch sau phản ứng số gam muối khan thu được là A. 4,50. B. 3,45. C. 5,21. D. 5,12. Hướng dẫn giải n n 0,3.0,1 0,03mol H2 SO 4 H 2 O
3. Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: mmuối =2,81+ 98.0,03-18.0,03 = 5,21(gam) (Đáp án C) Ví dụ 2 : Để hòa tan hoàn toàn 2,32 gam hỗn hợp gồm FeO, Fe3O4 và Fe2O3 (trong đó số mol FeO bằng số mol Fe2O3), cần dùng vừa đủ V lít dung dịch HCl 1M. Giá trị của V là A. 0,23. B. 0,08. C. 0,18. D. 0,16. Hướng dẫn giải Do nn hỗn hợp trên coi như gồm một chất Fe3O4. FeO Fe23 O n 0, 01(mol) n2 0, 04(mol) Fe34 O O n 2.n 0,04 0,08(mol) HO 2 0, 08 V 0, 08(l) HCl 1 (Đáp án B) Ví dụ 3 : Cho 3,2 gam hỗn hợp CuO và Fe2O3 tác dụng vừa đủ với V ml dung dịch HCl 1M thu được 2 muối có tỷ lệ mol 1:1. Giá trị của V là A. 50 ml. B. 150 ml. C. 200 ml. D. 100 ml. Hướng dẫn giải Viết phương trình phản ứng  tìm số mol của từng oxit số mol HCl tính V.
4. CuO +2HCl  CuCl2 +H2O x mol  x mol Fe2O3+ 6HCl 2FeCl3+3H2O x mol x mol 2 80.x + 160. = 3,2 x = 0,02(mol) n = n + 3.n = 0,02 + 0,03 = 0,05 mol O CuO Fe23 O nHCl = 2n O = 2.0,05= 0,1 mol 0,1 V = 0,1(l) 100(ml) HCl 1 (Đáp án D) Ví dụ 4 : Đốt cháy hoàn toàn 4,04 gam một hỗn hợp kim loại gồm Cu, Al, Fe thu được 5,96 gam hỗn hợp 3 oxit. Để hòa tan hết hỗn hợp 3 oxit này cần V lít dung dịch HCl 1M. Giá trị của V là A. 0,12. B. 0,24. C. 0,10. D. 0,14. Hướng dẫn giải mO 5,96 - 4,04 = 1,92 gam 1,92 n = 2.n = 2. = 0,24mol HCl O 16 0,24 v 0,24 lít ddHCl 1 (Đáp án B)
5. Ví dụ 5 : Để m gam phôi bào sắt (A) ngoài không khí sau một thời gian biến thành hỗn hợp B có khối lượng 12 gam gồm sắt và các oxit FeO, Fe3O4, Fe2O3. Cho B tác dụng hoàn toàn với dung dịch axit nitric giải phóng 2,24 lít khí duy nhất NO (đkc).Tính m. A. 10,08. B. 8,4. C. 11,2. D. 20,18. Hướng dẫn giải Ta xem xét giai đoạn đầu và giai đoạn cuối. Fe là chất khử chuyển hết thành Fe3+ qua 2 giai đoạn: (1) cần chất oxi hóa là O2, (2) cần chất oxi hóa HNO3. Áp dụng phương pháp bảo toàn mol electron. mraén sau - m KL ñaàu 12 - m nO = (mol) 2 32 32 2,24 n = 0,1 (mol) NO 22,4 3.n 4.n 3.n Fe O2 NO m 12 - m => 3. 4. + 3.0,1 56 32 => mFe 10,08 (gam) (Đáp án A) Ví dụ 6 : Để 2,52 gam bột sắt trong không khí, sau một thời gian thu được hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4. Để hòa tan hết hỗn hợp X cần 500ml dung dịch HNO3 a (M) thấy sinh ra 0,56 lít NO là sản phẩm khử duy nhất (đktc). Giá trị của a là
6. A. 0,32. B. 0,20. C. 0,42. D. 0,30. Hướng dẫn giải Từ số mol Fe suy ra số mol Fe(NO3)3 sử dụng định luật bảo toàn nguyên tố tính số mol HNO3[ số N có trong HNO3= số N có trong Fe(NO3)3+ số N có trong NO]. n 0,045 (mol) = n Fe Fe(NO33 ) 0,56 n = 0,025 (mol) NO 22,4 n 3.n n HNO3 Fe(NO 3 ) 3 NO n 3.0,045 0,025 0,16 mol HNO3 0,16 a = 0,32 (M) 0,5 (Đáp án A) 2. Tác dụng với lưu huỳnh Kim loại tác dụng với lưu huỳnh khi đun nóng (trừ Hg tác dụng ở điều kiện bình thường) tạo ra các sunfua kim loại. Ví dụ 7 : Trộn 4,48 gam bột sắt với 1,92 gam bột lưu huỳnh rồi đun nóng (trong điều kiện không có không khí) thu được hỗn hợp rắn M. Cho M tác dụng với lượng dư dung dịch HCl, giải phóng hỗn hợp khí X và còn lại một phần không tan G. Để đốt cháy hoàn toàn X và G cần vừa đủ V lít O2 (đktc). Giá trị của V là: A. 2,24 B. 1,12. C. 5,60. D. 3,36.
7. Hướng dẫn giải FeS Fe t0 HCl H  M Fe  khí X 2 + G S SHS S 2 Khi đốt cháy X và G bằng O2 chính là đốt cháy hỗn hợp Fe và S ban đầu. nFe 0,08mol nS 0,06mol Áp dụng phương pháp bảo toàn mol electron. 4.n 2.n 2.n O2 Fe S 2.0,08 2.0,06 nO 0,1mol 2 4 V 0,1.22,4 2,24(l) O2 (Đáp án A) 3. Tác dụng với clo Tất cả các kim loại đều tác dụng được với clo tạo ra muối clorua, trong đó kim loại có số oxi hoá cao nhất. t0 Phương trình tổng quát : 2M + xCl2x 2MCl Ví dụ 8 : Cho V lít (đktc) hỗn hợp khí X gồm clo và oxi tác dụng vừa hết với hỗn hợp gồm 4,8 gam Mg và 8,1 gam Altạo ra 37,05 gam hỗn hợp các muối và oxit của hai kim loại. Giá trị của V là:
8. A. 6,72. B. 13,44. C. 8,96. D. 10,08. Hướng dẫn giải nMg 0,2mol nAl 0,3mol Bảo toàn khối lượng: m m m 37,05 (4,8 8,1) 24,15gam O22 Cl (raén sau) (raén ñaàu) => 32. 32.n 71.n = 24,15 (1) O22 Cl Bảo toàn mol electron 4.n 2.n 2.n 3.n O22 Cl Mg Al 4.n 2.n 2.0,2 3.0,3 0,13mol (2) O22 Cl Giải hệ (1) và (2) ta được n 0,2 mol vaø n 0,25 mol O22 Cl V 0,45.22,4 10,08(l) (Đáp án D) II. Vận dụng Bài 1. Cho hỗn hợp A gồm Al, Zn, Mg. Đem oxi hoá hoàn toàn 28,6 gam A bằng oxi dư thu được 44,6 gam hỗn hợp oxit B. Hoà tan hết B trong dung dịch HCl thu được dung dịch D. Cô cạn dung dịch D được hỗn hợp muối khan là A. 99,6 gam. B. 49,8 gam. C. 74,7 gam. D. 100,8 gam. Hướng dẫn
9. Tính khối lượng nguyên tử O suy ra số mol O2- suy ra số mol H+ tính V. Bài 2. Cho 2,13 gam hỗn hợp X gồm ba kim loại Mg, Cu và Al ở dạng bột tác dụng hoàn toàn với oxi thu được hỗn hợp Y gồm các oxit có khối lượng 3,33 gam. Thể tích dung dịch HCl 2M vừa đủ để phản ứng hết với Y là A. 57 ml. B. 50 ml. C. 75 ml. D. 90 ml. Hướng dẫn Tính khối lượng nguyên tử O suy ra số mol O2- suy ra số mol H+ tính V. Bài 3. Hoà tan hoàn toàn 2,81 gam hỗn hợp gồm Fe2O3, MgO, ZnO trong 500 ml axit H2SO4 0,1M (vừa đủ). Sau phản ứng, cô cạn dung dịch lượng muối khan thu được là A. 3,81 gam. B. 4,81 gam. C. 5,81 gam. D. 6,81 gam. Hướng dẫn Từ số mol H2SO4 dựa vào định luật bảo toàn nguyên tố suy ra số mol H2O  dùng định luật bảo toàn khối lượng tính khối lượng muối khan. Bài 4. Để a gam bột sắt ngoài không khí, sau một thời gian sẽ chuyển thành hỗn hợp X có khối lượng là 75,2 gam gồm Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4. Cho hỗn hợp X phản ứng hết với dung dịch H2SO4 đậm đặc, nóng thu được 6,72 lít khí SO2 (ở đktc). Khối lượng a gam là
10. A. 56,0 gam. B. 11,2 gam. C. 22,4 gam. D. 25,3 gam. Hướng dẫn Ta xem xét giai đoạn đầu và giai đoạn cuối. Fe là chất khử chuyển hết thành Fe3+ qua 2 giai đoạn: (1) cần chất oxi hóa là O2, (2) cần chất oxi hóa HNO3. Áp dụng phương pháp bảo toàn mol electron. Bài 5. Trộn 5,6 gam bột sắt với 2,4 gam bột lưu huỳnh rồi nung nóng (trong điều kiện không cókhông khí), thu được hỗn hợp rắn M. Cho M tác dụng với lượng dư dung dịch HCl, giải phóng hỗnhợp khí X và còn lại một phần không tan G. Để đốt cháy hoàn toàn X và G cần vừa đủ V lít khí O2 (ở đktc). Giá trị của V là A.2,80. B.3,36. C.3,08. D.4,48. Hướng dẫn Sử đụng định luật bảo toàn e để tính số mol O2( Fe, S : là những chất khử ; O2: là chất oxi hóa) tính giá trị của V. Bài 6. Cho 11,2 lít (đktc) hỗn hợp khí X gồm clo và oxi tác dụng vừa hết với 16,98 gam hỗn hợp Y gồm Mg và Al tạo ra 42,34 gam hỗn hợp các muối và oxit của hai kim loại. Số gam Al có trong hỗn hợp Y là: A. 3,57. B. 7,35. C. 4,05. D. 3,44.