Dạng $I$ – BÀI TẬP VỀ XÁC ĐỊNH TÊN KIM LOẠI
$1$) Có thể tính được khối lượng mol nguyên tử kim loại M theo các cách sau:
- Từ khối lượng ($m$) và số mol ($n$) của kim loại → $M = m/n$
- Từ $M_{hợp chất}$ → $M_{kim loại}$
- Từ công thức Faraday → $M = m.n.F/I.t$ ($n$ là số electron trao đổi ở mỗi điện cực)
- Từ $a < m < b và α < n < β → a/β < M = m/n < b/α$ → tìm $M$ thỏa mãn trong khoảng xác định đó
- Lập hàm số $M = f(n)$ trong đó $n$ là hóa trị của kim loại $M$ ($n = 1, 2, 3$), nếu trong bài toán tìm oxit kim loại $M_xO_y$ thì $n = 2y/x$ → kim loại $M$
- Với hai kim loại kế tiếp nhau trong một chu kì hoặc phân nhóm → tìm $M_{TB}$ → tên $2$ kim loại
$2$, Ví dụ minh họa
Ví dụ $1$: Cho $3,024$ gam một kim loại $M$ tan hết trong dung dịch $HNO_3$ loãng, thu được $940,8$ ml khí $N_xO_y$ (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc) có tỉ khối đối với $H_2$ bằng $22$. Khí $N_xO_y$ và kim loại $M$ là:
A. $NO$ và $Mg$ B. $NO_2$ và $Al$ C. $N_2O$ và $Al$ D. $N_2O$ và $Fe$
Giải: $M_{N_xO_y}$ = $44$ → $n_{N_2O}$ = $0,042$ mol
$M → M^{n+} + n.e$
$2NO_3^- + 8e + 10H^+ → N_2O + 5H_2O$
Theo đlbt mol electron: $n_e$ cho = $n_e$ nhận → $0,42.8M/n$ = $3,024$ → $M/n$ = 8$9$ → Nghiệm duy nhất $n = 3$ và $M = 27$ → $Al$ → đáp án $C$
Ví dụ $2$: Hỗn hợp $X$ gồm $Mg$ và kim loại $M$. Hòa tan hoàn toàn $8$ gam hỗn hợp $X$ cần vừa đủ $200$ gam dung dịch $HCl$ $7,3$ %. Mặt khác cho $8$ gam hỗn hợp $X$ tác dụng hoàn toàn với khí $Cl_2$ cần dùng $5,6$ lít $Cl_2$ (ở đktc) tạo ra hai muối clorua. Kim loại $M$ và phần trăm về khối lượng của nó trong hỗn
hợp $X$ là:
A. $Al$ và $75$% B. $Fe$ và $25$% C. $Al$ và $30$% D. $Fe$ và $70$%
Giải: $n_{HCl} = 0,4$ mol ; $n_{Cl_2} = 0,25$ mol ; $n_{Mg}$ = $x$ mol ; $n_M = y$ mol => $24x + My = 8$ ($1$)
- $X$ tác dụng với dung dịch $HCl$ ($M$ thể hiện hóa trị $n$) → $2x + ny = 0,4$ ($2$)
- $X$ tác dụng với $Cl_2$ ($M$ thể hiện hóa trị $m$) → $2x + my$ = $0,5$ ($3$)
- Từ ($2$) ; ($3$) → $y(m – n) = 0,1$ → $m > n$ → Ngiệm duy nhất $m = 3$ và $n = 2$ → $x = y = 0,1$ mol
- Từ ($1$) → $M = 56$ → $Fe$ và %$M$ = $70$% → đáp án $D$
Dạng $2$ : BÀI TOÁN VỀ KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI NƯỚC, KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI DUNG DỊCH BAZƠ KIỀM
$1$) Một số chú ý khi giải bài tập:
- Chỉ có kim loại kiềm, $Ca, Sr, Ba$ mới tan trong nước ở nhiệt độ thường
- Các kim loại mà hiđroxit của chúng có tính lưỡng tính như $Al, Zn, Be, Sn, Pb$…tác dụng được với dung dịch kiềm (đặc)
- Nếu đề bài cho nhiều kim loại tác dụng với nước tạo dung dịch kiềm, rồi sau đó lấy dung dịch kiềm tác dụng với dung dịch hỗn hợp axit thì:
+ Giải bằng cách viết phương trình ion thu gọn
+ $n_{OH^–}$ = $2n_{H_2}$
- Nếu đề bài cho hỗn hợp kim loại kiềm hoặc kiềm thổ và kim loại M hóa trị n vào nước thì có thể có hai khả năng:
+ $M$ là kim loại tan trực tiếp (như kim loại kiềm, $Ca, Sr, Ba$)
+ $M$ là kim loại có hiñroxit lưỡng tính (như $Al, Zn$)
$M + (4 – n)OH^– + (n – 2)H_2O$ → $MO_2^{n – 4}$ + $n/2H_2$ (dựa vào số mol kim loại kiềm hoặc kiềm thổ → số mol $OH^–$ rồi biện luận xem kim loại $M$ có tan hết không hay chỉ tan một phần)
$2$)Ví dụ minh họa:
Ví dụ $1$: Hỗn hợp $X$ gồm $Na, K, Ba$ hòa tan hết trong nước dư tạo dung dịch $Y$ và $5,6$ lít khí (ở đktc). Tính $V$ ml dung dịch $H_2SO_4$ $2$M tối thiểu để trung hòa $Y$
A. $125$ml B. $100$ml C. $200$ml D. $150$ml
Giải: $n_{H_2}$ = $0,25$ mol
Ta có $n_{OH^–} = 2nH_2$ mà $n_{OH^–} = n_{H^+}$ → $nH_2SO_4$ = $n_{H^+}$/2 = $n_{OH^-}$/$2$ = $n_{H_2}$ = $0,25$ mol → $V = 0,125$ lít hay $125$ ml → đáp án $A$
Ví dụ $2$: Thực hiện hai thí nghiệm sau:
• Thí nghiệm $1$: Cho $m$ gam hỗn hợp $Ba$ và $Al$ vào nước dư, thu được $0,896$ lít khí (ở đktc)
• Thí nghiệm $2$: Cũng cho $m$ gam hỗn hợp trên cho vào dung dịch $NaOH$ dư thu được $2,24$ lít khí (ở đktc) Các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Giá trị của $m$ là:
A. $2,85$ gam B. $2,99$ gam C. $2,72$ gam D. $2,80$ gam
Giải: $n_{H_2}$ ở thí nghiệm $1$ = $0,04$ < $n_{H_2}$ ở thí nghiệm $2$ = $0,1$ mol → ở thí nghiệm $1$ $Ba$ hết, $Al$ dư còn thí nghiệm $2$ thì cả $Ba$ và $Al$ đều hết
- Gọi $n_{Ba} = x$ mol và $n_{Al} = y$ mol trong $m$ gam hỗn hợp
- Thí nghiệm $1$:
$Ba + 2H_2O → Ba^{2+} + 2OH^– + H_2$
$x 2x x$
$Al + OH^– + H_2O → AlO^{2–} + 3/2H_2$
$2x 3x$
→ $n_{H_2}= 4x = 0,04$ → $x = 0,01$ mol
- Thí nghiệm $2$: tương tự thí nghiệm $1$ ta có: $x + 3y/2 = 0,1$ → $y = 0,06$ mol
→ $m = 0,01.137 + 0,06.27 = 2,99$ gam → đáp án $B$
Dạng $3$– BÀI TOÁN VỀ KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI DUNG DỊCH AXIT
$1$) Kim loại tác dụng với dung dịch axit:
$a$) Đối với dung dịch HCl, H2SO4 loãng:
$M + nH^+ => M^{n+} + n/2H_2$ ($M$ đứng trước hiđro trong dãy thế điện cực chuẩn)
$b$) Đối với $H_2SO_4$ đặc, $HNO_3$(axit có tính oxi hóa mạnh):
- Kim loại thể hiện nhiều số oxi hóa khác nhau khi phản ứng với $H_2SO_4$ đặc, $HNO_3$ sẽ đạt số oxi hóa cao nhất
- Hầu hết các kim loại phản ứng được với $H_2SO_4$ ñặc nóng (trừ $Pt, Au$) và $H_2SO_4$ đặc nguội (trừ $Pt, Au, Fe, Al, Cr$…), khi đó $S^{+6}$ trong $H_2SO_4$ bị khử thành $S^{+4}$ ($SO_2$) ; $S^0$ hoặc $S^{-2}$ ($H_2S$)
- Hầu hết các kim loại phản ứng được với $HNO_3$ đặc nóng (trừ $Pt, Au$) và $HNO_3$ đặc nguội (trừ $Pt, Au, Fe, Al, Cr$…), khi đó $N^{+5}$ trong $HNO_3$ bị khử thành $N^{+4}$ ($NO_2$)
- Hầu hết các kim loại phản ứng được với $HNO_3$ loãng (trừ $Pt, Au$), khi đó $N^{+5}$ trong $HNO_3$ bị khử thành $N^{+2}$ ($NO$) ; $N^{+1}$ ($N_2O$) ; $N^0$($N_2$) hoặc $N^{-3}$ ($NH_4^+$)
$c$) Kim loại tan trong nước ($Na, K, Ba, Ca$,…) tác dụng với axit:có $2$ trường hợp
- Nếu dung dịch axit dùng dư: chỉ có phản ứng của kim loại với axit
- Nếu axit thiếu thì ngoài phản ứng giữa kim loại với axit (xảy ra trước) còn có phản ứng kim loại
dư tác dụng với nước của dung dịch
$2$) Một số chú ý khi giải bài tập:
- Kim loại tác dụng với hỗn hợp axit $HCl, H_2SO_4$ loãng ($H^+$ đóng vai trò là chất oxi hóa) thì tạo ra muối có số oxi hóa thấp và giải phóng $H_2$:
$M + nH^+ → M^{n+} + n/2H_2$ ($n_{H^+} = n_{HCl} + 2n_{H_2SO_4}$)
- Kim loại tác dụng với hỗn hợp axit $HCl, H_2SO_4 loãng, HNO_3$ → viết phương trình phản ứng dưới dạng ion thu gọn ($H^+$ đóng vai trò môi trường, $NO_3^–$ đóng vai trò chất oxi hóa) và so sánh các tỉ số giữa số mol ban đầu và hệ số tỉ lượng trong phương trình xem tỉ số nào nhỏ nhất thì chất đó sẽ hết
trước (để tính theo)
- Các kim loại tác dụng với ion $NO_3^–$ trong môi trường axit $H^+$ xem như tác dụng với $HNO_3$
- Các kim loại $Zn, Al$ tác dụng với ion $NO_3^–$ trong môi trường kiềm $OH^–$ giải phóng $NH_3$
$4Zn + NO_3^– + 7OH^– → 4ZnO_2^{2–}$ + $NH_3$+ $2H_2O$
($4Zn + NO_3^– + 7OH^– + 6H_2O → 4[Zn(OH)_4]^{2–} + NH_3$)
$8Al + 3NO_3^– + 5OH^– + 2H_2O → 8AlO_2^– + 3NH_3$
($8Al + 3NO_3^– + 5OH^– + 18H_2O → 8[Al(OH)_4]^– + 3NH_3$
- Khi hỗn hợp nhiều kim loại tác dụng với hỗn hợp axit thì dùng định luật bảo toàn mol electron và phương pháp ion – electron để giải cho nhanh. So sánh tổng số mol electron cho và nhận để biện luận xem chất nào hết, chất nào dư
- Khi hỗn hợp kim loại trong đó có $Fe$ tác dụng với $H_2SO_4$ đặc nóng hoặc HNO3 cần chú ý xem kim loại có dư không. Nếu kim loại ($Mg → Cu$) dư thì có phản ứng kim loại khử $Fe^{3+}$ về $Fe^{2+}$
.Ví dụ: $Fe + 2Fe^{3+} → 3Fe^{2+}$ ; $Cu + 2Fe^{3+}$ → $Cu^{2+} + 2Fe^{2+}$
- Khi hòa tan hoàn hoàn hỗn hợp kim loại trong ñó có $Fe$ bằng dung dịch $HNO_3$ mà thể tích axit cần dùng là nhỏ nhất → muối $Fe^{2+}$
- Kim loại có tính khử mạnh hơn sẽ ưu tiên phản ứng trước
- Nếu đề bài yêu cầu tính khối lượng muối trong dung dịch, ta áp dụng công thức sau:
$m_{muối} = m_{cation} + m_{aniontạo muối} = m_{kim loại} + m_{anion tạo muối}$ ($m_{anion tạo muối} = m_{anion ban đầu} – m_{anion tạo khí}$)
- Cần nhớ một số các bán phản ứng sau:
$2H^+ + 2e → H_2$
$NO_3^- + e + 2H^+ → NO_2+ H_2O$
$SO_4^{2–} + 2e + 4H^+ → SO_2+ 2H_2O$
$NO_3^- + 3e + 4H^+ → NO + 2H_2O$
$SO_4^{2–} + 6e + 8H^+ → S + 4H_2O$
$2NO_3^- + 8e + 10H^+ → N_2O + 5H_2O$
$SO_4^{2–} + 8e + 10H^+ → H_2S + 4H_2O$
$2NO_3^- + 10e + 12H^+ → N_2 + 6H_2O$
$NO_3^- + 8e + 10H^+ → NH_4^+ + 3H_2O$
- Cần nhớ số mol anion tạo muối và số mol axit tham gia phản ứng:
$nSO_4^{2–}$ tạo muối= $Σ a/2. n_X$ ($a$ là số electron mà $S^{+6}$ nhận ñể tạo sản phẩm khử $X$)
$n_{H_2SO_4}$ phản ứng = $2n_{SO_2} + 4n_S + 5n_{H_2S}$
$n_{NO_3^–}$ tạo muối = $Σ a.n_X$ ($a$ là số electron mà $N^{+5}$ nhận để tạo ra sản phẩm khử $X$)
$n_{HNO_3}$ phản ứng = $2n_{NO_2}$ + $4n_{NO} + 10n_{N_2O} + 12n_{N_2}$
$3$)Ví dụ minh họa
Ví dụ $1$: Cho $3,68$ gam hỗn hợp gồm $Al$ và $Zn$ tác dụng với một lượng vừa đủ dung dịch $H_2SO_4$ $10$%, thu được $2,24$ lít khí $H_2$(ở đktc). Khối lượng dung dịch thu được sau phản ứng là:
A. $101,68$ gam B. $88,20$ gam C. $101,48$ gam D. $97,80$ gam
Giải: $n_{H_2}$ = $n_{H_2SO_4}$ = $0,1$ mol → $m_{(dung dịch H_2SO_4)}$ = $98$ gam → $m_{(dung dịch sau phản ứng)}$ = $3,68 + 98 - 0,2 = 101,48$ gam → đáp án $C$
Ví dụ $2$: Thể tích dung dịch $HNO_3$ $1$M (loãng) ít nhất cần dùng để hoà tan hoàn toàn $18$ gam hỗn hợp gồm $Fe$ và $Cu$ trộn theo tỉ lệ mol $1 : 1$ là: (biết phản ứng tạo chất khử duy nhất là $NO$)
A. $1,0$ lít B. $0,6$ lít C. $0,8$ lít D. $1,2$ lít
Giải: $n_{Fe}$ = $n_{Cu}$ = $0,15$ mol
- Do thể tích dung dịch $HNO_3$ cần dùng ít nhất → muối $Fe^{2+}$
→ $∑ n_e$ cho = $2.(0,15 + 0,15) = 0,6$ mol
- Theo đlbt mol electron $n_{H^+}$ = $n_{HNO_3}$ = $0,6.4/3 = 0,8$ mol → $V_{HNO_3}$ = $0,8$ lít → đáp án $C$
Ví dụ $3$: Cho $6,72$ gam $Fe$ vào $400$ ml dung dịch $HNO_3$ $1$M, đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn,thu ñược khí $NO$ (sản phẩm khử duy nhất) và dung dịch $X$. Dung dịch $X$ có thể hoà tan tối ña m
gam $Cu$. Giá trị của $m$ là:
A. $1,92$ gam B. $3,20$ gam C. $0,64$ gam D.$3,84$ gam
Giải: $n_{Fe} = 0,12$ mol → $n_e$ cho = $0,36$ mol; $n_{HNO_3} = 0,4$ mol → $n_e$ nhận = $0,3$ mol
- Do $n_e$ cho > $n_e$ nhận → $Fe$ còn dư → dung dịch $X$ có $Fe^{2+}$ và $Fe^{3+}$
- Các phản ứng xảy ra là:
$Fe + 4HNO_3 → Fe(NO_3)_3 + NO + 2H_2O$
$0,1 0,4 0,1$
$Fe (dư) + 2Fe^{3+} → 3Fe^{2+}$
$0,02 0,04$
$Cu + 2Fe^{3+}(dư) → Cu^{2+} + 2Fe^{2+}$
$0,03 0,06$
→ $m_{Cu}$ = $0,03.64 = 1,92$ gam → đáp án $A$
Dạng $4$ – BÀI TẬP VỀ KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI DUNG DỊCH MUỐI
$1$) Kim loại tác dụng với dung dịch muối:
- Điều kiện để kim loại M đẩy ñược kim loại X ra khỏi dung dịch muối của nó:
$xM$(r) + $nX^{x+}$(dd) => $xM^{n+}$(dd) + $nX$(r)
+ $M$ đứng trước $X$ trong dãy thế điện cực chuẩn
+ Cả $M$ và $X$ đều không tác dụng được với nước ở điều kiện thường
+ Muối tham gia phản ứng và muối tạo thành phải là muối tan
- Khối lượng chất rắn tăng: ∆m↑ = $m_X$ tạo ra – $m_M$ tan
- Khối lượng chất rắn giảm: ∆m↓ = $m_M$ tan – $m_X$ tạo ra
- Khối lượng chất rắn tăng = khối lượng dung dịch giảm
- Ngoại lệ:
+ Nếu $M$ là kim loại kiềm, kiềm thổ ($Ca, Sr, Ba$) thì $M$ sẽ khử $H^+$ của $H_2O$ thành $H_2$ và tạo thành dung dịch bazơ kiềm. Sau đó là phản ứng trao đổi giữa muối và bazơ kiềm
+ Ở trạng thái nóng chảy vẫn có phản ứng: $3Na + AlCl_3$(khan) → $3NaCl + Al$
+ Với nhiều anion có tính oxi hóa mạnh như $NO_3^-$, $MnO_4^-$,…thì kim loại $M$ sẽ khử các anion trong môi trường axit (hoặc bazơ)
- Hỗn hợp các kim loại phản ứng với hỗn hợp dung dịch muối theo thứ tự ưu tiên: kim loại khử mạnh nhất tác dụng với cation oxi hóa mạnh nhất ñể tạo ra kim loại khử yếu nhất và cation oxi hóa yếu nhất
- Thứ tự tăng dần giá trị thế khử chuẩn ($E^0$) của một số cặp oxi hóa – khử:
$Mg^{2+}/Mg < Al^{3+}/Al < Zn^{2+}/Zn < Cr^{3+}/Cr < Fe^{2+}/Fe < Ni^{2+}/Ni < Sn^{2+}/Sn < Pb^{2+}/Pb < 2H^+/H2 < Cu^{2+}/Cu < Fe^{3+}/Fe^{2+} < Ag^+/Ag < Hg^{2+}/Hg < Au^{3+}/Au$
$2$) Một số chú ý khi giải bài tập:
- Phản ứng của kim loại với dung dịch muối là phản ứng oxi hóa – khử nên thường sử dụng phương pháp bảo toàn mol electron để giải các bài tập phức tạp, khó biện luận như hỗn hợp nhiều kim loại
tác dụng với dung dịch chứa hỗn hợp nhiều muối. Các bài tập ñơn giản hơn như một kim loại tác dụng với dung dịch một muối, hai kim loại tác dụng với dung dịch một muối,…có thể tính toán theo
thứ tự các phương trình phản ứng xảy ra
- Sử dụng phương pháp tăng giảm khối lượng ñể tính khối lượng thanh kim loại sau phản ứng,…
- Từ số mol ban đầu của các chất tham gia phản ứng → biện luận các trường hợp xảy ra
- Nếu chưa biết số mol các chất phản ứng thì dựa vào thành phần dung dịch sau phản ứng và chất
rắn thu ñược → biện luận các trường hợp xảy ra
- Kim loại khử anion của muối trong môi trường axit(bazơ) thì nên viết phương trình dạng ion thu
gọn
- Kim loại ($Mg → Cu$) đẩy được $Fe^{3+}$ về $Fe^{2+}$
Ví dụ: $Fe + 2Fe^{3+} → 3Fe^{2+}$
- $Cu + 2Fe^{3+} → Cu^{2+} + 2Fe^{2+}$
- $Fe + 2Ag^+ → Fe^{2+} + 2Ag$.
Nếu $Fe$ hết, $Ag^+$ còn dư thì: $Fe^{2+} + Ag^+ → Fe^{3+} + Ag$
$3$)Ví dụ minh họa:
Ví dụ $1$: Cho $m$ gam hỗn hợp bột các kim loại $Ni$ và $Cu$ vào dung dịch $AgNO_3$ dư. Khuấy kĩ cho đến khi phản ứng kết thúc thu được $54$ gam kim loại.Mặt khác cũng cho $m$ gam hỗn hợp bột các kim loại trên vào dung dịch $CuSO_4$ dư, khuấy kỹ cho đến khi phản ứng kết thúc, thu được kim loại có khối lượng bằng ($m + 0,5$) gam. Giá trị của $m$ là:
A. $15,5$ gam B. $16$ gam C. $12,5$ gam D. $18,5$ gam
Giải: Gọi $n_{Ni}$ = $x$ mol ; $n_{Cu}$ = $y$ mol có trong $m$ gam hỗn hợp
$Ni + 2Ag^+ → Ni^{2+} + 2Ag$ ($1$)
$Cu + 2Ag^+ → Cu^{2+} + 2Ag$ ($2$)
$Ni + Cu^{2+} → Ni^{2+} + Cu$ ($3$)
- Từ ($3$) → ($64 – 59$).$x$ = $0,5$ → $x = 0,1$ mol (*)
- Từ ($1$) → $n_{Ag}$($1$) = $0,2$ mol
→ $m_{Ag}$($1$) = $21,6$ gam → $m_{Ag}$($2$)= $54 – 21,6 = 32,4$ gam
→ $n_{Ag}$($2$) = $0,3$ mol → $y = 0,15$ mol (**)
- Từ (*) ; (**) → $m = 0,1.59 + 0,15.64 = 15,5$ gam → đáp án $A$
Ví dụ $2$:Hòa tan hỗn hợp bột kim loại gồm $8,4$ gam $Fe$ và $6,4$gam $Cu$ vào $350$ ml dung dịch $AgNO_3$ $2$M. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được $m$ gam chất rắn. Giá trị của $m$ là:
A. $70,2$ gam B. $54$ gam C. $75,6$ gam D. $64,8$ gam
Giải: $n_{Fe} = 0,15$ mol ; $n_{Cu} = 0,1$ ; $n_{Ag^+}$ = $0,7$ mol
$Fe + 2Ag^+ → Fe^{2+} + 2Ag$ ($1$)
$0,15 0,3 0,15 0,3$
$Cu + 2Ag^+ → Cu^{2+} + 2Ag$
$0,1 0,2 0,2$
$Fe^{2+} + Ag^+ → Fe^{3+} + Ag$ ($3$)
$0,15 0,15 0,15$
Từ ($1$) ; ($2$) → $m = (0,3 + 0,2 + 0,15).108 = 70,2$ gam → Đáp án $A$
Dạng $5$: BÀI TẬP VỀ KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI OXIT KIM LOẠI(PHẢN ỨNG NHIỆT NHÔM)
$1$) Một số chú ý khi giải bài tập:
- Phản ứng nhiệt nhôm: $Al$ + oxit kim loại oxit nhôm + kim loại
(Hỗn hợp $X$) $\overset{t}{\rightarrow}$ (Hỗn hợp $Y$)
- Thường gặp:
+ $2Al + Fe_2O_3$ $\overset{t}{\rightarrow}$ $Al_2O_3 + 2Fe$
+ $2yAl + 3Fe_xO_y$ $\overset{t}{\rightarrow}$ $Al_2O_3$ + $3xFe$
+($6x – 4y$)$Al$ + $3xFe_2O_3$ $\overset{t}{\rightarrow}$ $6Fe_xO_y$ + ($3x – 2y$)$Al_2O_3$
- Nếu phản ứng xảy ra hoàn toàn, tùy theo tính chất của hỗn hợp $Y$ tạo thành để biện luận. Ví dụ:
+ Hỗn hợp $Y$ chứa $2$ kim loại → $Al$ dư ; oxit kim loại hết
+ Hỗn hợp $Y$ tác dụng với dung dịch bazơ kiềm ($NaOH$,…) giải phóng $H_2$ → có $Al$ dư
+ Hỗn hợp $Y$ tác dụng với dung dịch axit có khí bay ra thì có khả năng hỗn hợp $Y$ chứa ($Al_2O_3+ Fe$) hoặc ($Al_2O_3 + Fe + Al$ dư) hoặc ($Al_2O_3 + Fe$ + oxit kim loại dư)
- Nếu phản ứng xảy ra không hoàn toàn, hỗn hợp $Y$ gồm $Al_2O_3, Fe, Al$ dư và $Fe_2O_3$ dư
- Thường sử dụng:
+ định luật bảo toàn khối lượng: $m_{hhX} = m_{hh X}$
+ định luật bảo toàn nguyên tố (mol nguyêntử): $n_{Al}$($X$) = $n_{Al}$ ($Y$); $n_{Fe}$($X$) = $n_{Fe}$ ($Y$) ; $n_O$($X$) = $n_O$ ($Y$)
$2$)Ví dụ minh họa:
Ví dụ $1$: Nung nóng $m$ gam hỗn hợp $Al$ và $Fe_2O_3$ (trong điều kiện không có không khí) đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn , thu ñược hỗn hợp rắn $Y$.Chia $Y$ thành hai phần bằng nhau:
• Phần $1$: tác dụng với dung dịch $H_2SO_4$ loãng (dư) sinh ra $3,08$ lít khí $H_2$(ở đktc)
• Phần $2$: tác dụng với dung dịch $NaOH$ (dư) sinh ra $0,84$ lít khí $H_2$(ở đktc) Giá trị của $m$ là:
A. $22,75$ gam B. $21,40$ gam C. $29,40$ gam D. $29,43$ gam
Giải: $n_{H_2}$($1$) = $0,1375$ mol ; $n_{H_2}$($2$)= $0,0375$ mol
- Hỗn hợp rắn $Y$ tác dụng với $NaOH$ giải phóng $H_2$ → $Al$ dư và vì phản ứng xảy ra hoàn toàn nên thành phần hỗn hợp rắn $Y$ gồm: $Al_2O_3, Fe$ và $Al$ dư
- Gọi $n_{Fe} = x$ mol ; $n_{Al}$ dư = $y$ mol có trong $1/2$ hỗnhợp $Y$
- Từ đề ta có hệ phương trình: $\left\{ \begin{array}{l} 2x + 3y = 0,275\\ 1,5y = 0,0375 \end{array} \right.$ => $\left\{ \begin{array}{l}x = 0,1\\y = 0,0275 \end{array} \right.$
- Theo đlbt nguyên tố đối với $O$ và $Fe$ : $n_{Al_2O_3}$ = $n_{Fe_2O_3}$ = $n_{Fe}$/$2$ = $0,05$ mol
- Theo đlbt khối lượng: $m$ = ($0,05.102 + 0,1.56 + 0,025.27).2 = 22,75$ gam → đáp án $A$
* BÀI TẬP TỰ LUYỆN
Câu $1$: Hỗn hợp $X$ gồm hai muối cacbonat của $2$ kim loại kiềm thổ ở hai chu kì liên tiếp. Cho $7,65$ gam $X$ vào dung dịch $HCl$ dư. Kết thúc phản ứng, cô cạn dung dịch thì thu được $8,75$ gam muối khan. Hai kim loại đó là:
A. $Mg$ và $Ca$ B. $Ca$ và $Sr$ C. $Be$ và $Mg$ D . $Sr$ và $Ba$
Câu $2$: Hòa tan hoàn toàn $6$ gam hỗn hợp $X$ gồm $Fe$ và một kim loại $M$ (hóa trị $II$) vào dung dịch $HCl$ dư, thu được $3,36$ lít khí $H_2$ (ở đktc). Nếu chỉ hòa tan $1,0$ gam $M$ thì dùng không đến $0,09$ mol $HCl$ trong dung dịch. Kim loại M là:
A.$Mg$ B. $Zn$ C. $Ca$ D. $Ni$
Câu $3$: Để hòa tan hoàn toàn $6,834$ gam một oxit của kim loại $M$ cần dùng tối thiểu $201$ ml dung dịch $HCl$ $2$M. Kim loại $M$ là:
A. $Mg$ B. $Cu$ C. $Al$ D. $Fe$
Câu $4$: Hòa tan hoàn toàn $7,3$ gam hỗn hợp $X$ gồm kim loại $Na$ và kim loại $M$ (hóa trị $n$ không đổi) trong nước thu được dung dịch $Y$ và $5,6$ lít khí hiđro (ở đktc). Để trung hòa dung dịch $Y$ cần dùng $100$ ml dung dịch $HCl$ $1$M. Phần trăm về khối lượng của kim loại $M$ trong hỗn hợp $X$ là:
A. $68,4$% B. $36,9$% C. $63,1$% D. $31,6$%
Câu $5$: Cho $7,68$ gam hỗn hợp $X$ gồm $Mg$ và $Al$ vào $400$ ml dung dịch $Y$ gồm $HCl$ $1$M và $H_2SO_4$ $0,5$M. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được $8,512$ lít khí (ở ñktc). Biết trong dung dịch, các axit phân li hoàn toàn thành các ion. Phần trăm về khối lượng của $Al$ trong $X$ là:
A. $56,25$% B. $49,22$% C. $50,78$% D. $43,75$%
Câu $6$: Hòa tan $9,6$ gam $Cu$ vào $180$ ml dung dịch hỗn hợp $HNO_3$ $1$M và $H_2SO_4$ $0,5$M, kết thúc phản ứng thu được $V$ lít (ở đktc) khí không màu duy nhất thoát ra, hóa nâu ngoài không khí. Giá trị của V là:
A. $1,344$ lít B. $4,032$ lít C. $2,016$ lít D. $1,008$ lít
Câu $7$: Cho $m$ gam bột $Fe$ vào $800$ ml dung dịch hỗn hợp gồm $Cu(NO_3)_2$ $0,2$M và $H_2SO_4$ $0,25$M. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được $0,6m$ gam hỗn hợp bột kim loại và $V$ lít khí $NO$ (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc). Giá trị của $m$ và $V$ lần lượt là:
A. $17,8$ và $4,48$ B. $17,8$ và $2,24$ C. $10,8$ và $4,48$ D. $10,8$ và $2,24$
Câu $8$: Cho $2,24$ gam bột sắt vào $200$ ml dung dịch chứa hỗn hợp gồm $AgNO_3$ $0,1$M và $Cu(NO_3)_2$ $0,5$M. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được dung dịch $X$ và $m$ gam chất rắn $Y$. Giá trị của $m$ là:
A. $2,80$ gam B. $4,08$ gam C. $2,16$ gam D. $0,64$ gam
Câu $9$: Thực hiện phản ứng nhiệt nhôm hỗn hợp $X$ gồm $Al$ vàmột oxit sắt $Fe_xO_y$ (trong điều kiện không có không khí) thu được $92,35$ gam chất rắn $Y$. Hòa tan $Y$ trong dung dịch $NaOH$ (dư) thấy có $8,4$ lít khí $H_2$ (ở đktc) thoát ra và còn lại phần không tan $Z$. Hòa tan $1/2$ lượng $Z$ bằng dung dịch $H_2SO_4$ đặc, nóng (dư) thấy có $13,44$ lít khí $SO_2$ (ở đktc) thoát ra. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Khối lượng $Al_2O_3$ trong $Y$ và công thức oxit sắt lần lượt là:
A. $40,8$ gam và $Fe_3O_4$ B. $45,9$ gam và $Fe_2O_3$
C. $40,8$ gam và $Fe_2O_3$ D. $45,9$ gam và $Fe_3O_4$
Đáp án : $1C 2A 3C 4B 5A 6C 7B 8B 9C$