I. PHƯƠNG PHÁP GIẢI CHUNG
1.Tổng quan kiến thức
- Axit có tính oxi hóa mạnh H2SO4 đặc và HNO3 có thể oxi hóa được một số kim loại đứng sau Hidro trong dãy điện hóa (Cu,Ag) mà axit không có tính oxi hóa (HCl, H2SO4) không oxi hóa được . Oxi hóa được Fe, các hợp chất của của Fe chưa ở mức oxi hóa cao nhất (VD: FeO, FeS…) lên số oxi hóa cao nhất là +3. Ngoài ra chúng còn có thể tác dụng được một số phi kim như C,S,…
- Phản ứng tạo ra “sản phẩm khử”
+ Tác dụng với H2SO4 đặc sản phẩm khử đa số là SO2 (ngoài ra còn có H2S,S)
+ Tác dụng với HNO3 loãng là NO, HNO3 đặc là NO2 (ngoài ra còn có N2, N2O, NH4NO3)
2.Phương pháp giải bài tập
Phương pháp chủ yếu là sử dụng định luật bảo toàn electron, kết hợp với các pp khác như bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố, bảo toàn điện tích
Khi làm dạng này cần chú ý một số vấn đề sau:
+ Khi cho kim loại tác dụng với các axit H2SO4 và HNO3 thì:
- Tổng số mol H2SO4 phản ứng bằng = nSO42- trong muối + n của sản phẩm khử( SO2, S, H2S)
Mà số mol SO42- trong muối = tổng số mol e nhường chia 2= Tổng số mol e nhận chia 2.
- Tổng số mol HNO3 phản ứng = nNO3- trong muối + n của sản phẩm khử( NO2, NO, N2O, N2,NH3)
Lưu ý: nếu sản phẩm khử là N2, N2O thì phải nhân thêm 2
Mà số mol NO3- trong muối bằng tổng số mol e nhường = tổng số mol e nhận
+ Tất cả các chất khi tác dụng với 2 axit trên đều lên mức oxi hóa cao nhất
+ Ion NO3- trong môi trường axit có tính oxi hóa như HNO3 loãng
+ Khi phản ứng hóa học có HNO3 đặc thì khí thoát ra thong thường là NO2, HNO3 loãng là NO. Tuy nhiên với các kim loại mạnh như Mg, Al, Zn thì khi tác dụng với HNO3 loãng thì HNO3 có thể bị khử thành N2O, N2 hoặc NH3 ( trong dung dịch HNO3 là NH4NO3)
+ Đối với oxit sắt: nếu trong một hỗn hợp nFeO= nFe2O3 thì coi hỗn hợp FeO, Fe2O3 là Fe3O4
+ Nếu một bài toán có nhiều quá trình oxi hóa khử chúng ta chỉ cần để ý đến số oxi hóa của nguyên tố đó trước và sau phản ứng, sau đó dùng định luật bảo boàn e áp dụng chung cho cả bài toán
Ví dụ:
Ta có thể tóm tắt bài tập này như sau:
Fe +O2 → hỗn hợp X( có thể có: Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4) + HNO3 Fe3+
Như vậy: Ban đầu từ:
Feo → Fe3+ + 3e O2 + 4e→ 2O2- và N+5 + 3e → N+2
Mol: m/56 3m/56 (3-m)/32 (3-m)/8 0,075 0,025
Theo bảo toàn e: 3m/56 = (3-m)/8 + 0,075. Giải phương trình này ta được m= 2,52 gam
Như vậy với bài toán dạng: Nung m gam bột Fe trong oxi ( hoặc để m gam bột Fe trong không khí) sau một thời gian thu được a gam hh X( gồm Fe và các oxit). Cho X tác dụng với dung dịch HNO3 thu được khí NxOy duy nhất ở đktc thì giữa: m, a, x có mối quan hệ sau
\(\frac{{3m}}{{56}} = \frac{{(a - m)}}{8} + b.x.nNxOy\) hoặc m = 5,6.b.x.nNxOy + 0,7.a
Trong đó : b là số e nhận
+ Khi Fe tác dụng với HNO3, nếu sau phản ứng Fe còn dư thì Fe sẽ tác dụng với Fe(NO3)3 tạo thành Fe(NO3)2
+ Riêng với Fe2+ vẫn còn tính khử nên khi tác dụng với NO3- trong H+ thì đều tạo ra Fe3+
2. MỘT SỐ BÀI TẬP THAM KHẢO
Bài 1: Hòa tan hết 5,6 gam Fe bằng một lượng vừa đủ dung dịch HNO3 đặc nóng thu được V lít NO2 là sản phẩm khử duy nhất (tại đktc). V nhận giá trị nhỏ nhất là
A. 1,12 lít.
B. 2,24 lít.
C. 4,48 lít.
D. 6,72 lít.
Hướng dẫn giải
Sắt tác dụng với HNO3 đặc nóng tạo ra NO2 nên ta có:
Fe0→Fe+3 +3e
N+5 + 1e →N+4
Bảo toàn e → nNO2= 3nFe = 0,1.3=0,3 mol → VNO2 = 0,3.22,4 = 6,72 lít
Bài 2: Hòa tan hoàn toàn 12 gam hỗn hợp Fe, Cu (tỉ lệ mol 1:1) bằng axit HNO3, thu được V lít (ở đktc) hỗn hợp khí X (gồm NO và NO2) và dung dịch Y (chỉ chứa hai muối và axit dư). Tỉ khối của X đối với H2 bằng 19. Giá trị của V là
A. 2,24.
B. 4,48.
C. 5,60.
D. 3,36.
Hướng dẫn giải
Ta có hỗn hợp Fe, Cu có tỉ lệ số mol 1:1 và khối lượng là 12 gam
→ nFe = nCu = 12/(56+64)=0,1 mol
Ne cho = ne của Cu + ne của Fe = 0,1.2 + 0,1.3 = 0,5 mol
Gọi nNO = x ; nNO2 = y → 3x + y =ne cho =0,5 mol
Tỉ khối X so với H2 bằng 19 → x:y=1:1
→ x = y = 0,125 mol → V = 0,125.2.22,4 = 5,6 lít
Bài 3: Hòa tan hoàn toàn 12,42 gam Al bằng dung dịch HNO3 loãng (dư), thu được dung dịch X và 1,344 lít (ở đktc) hỗn hợp khí Y gồm hai khí là 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.
Hướng dẫn giải
Ta có nY = nN2O + nNO = 1,334/22,4 = 0,06 mol
Hỗn hợp Y tỉ khối so với khí H2 là 18 → x :y=1 :1 → x=y = 0,03 mol
2N+5 + 8e → 2N+1
2N+5 + 10e → 2N0
→ ne nhận = 0,03.10 + 0,03.8 = 0,54 mol
Ta có ne của Al cho = (12,42/27).3= 1,38
→ Sản phẩm khử ngoài N2O và N2 còn có NH4NO3 → nNH4NO3=(1,38 – 0,54)/8 = 0,105 mol
mcr khan= mmuối = mAl(NO3)3 + mNH4NO3 = 0,46.213 + 0,105.80 =106,38 gam
Bài 4: Nung 8,4 gam Fe trong không khí sau phản ứng thu được m gam chất rắn X gồm Fe, Fe2O3, Fe3O4, FeO. Hòa tan hết m gam X vào dung dịch HNO3 dư thu được 2,24 lít khí NO2 (ở đktc) là sản phẩm khử duy nhất. Giá trị của m là
A. 11,2 gam.
B. 10,2 gam.
C. 7,2 gam.
D. 6,9 gam.
Hướng dẫn giải
Ban đầu Fe và O2 sau khi tác dụng HNO3 dư thì thu được NO2 . Suy ra chất khử là Fe và chất oxi hóa là O2 và N+5
Ta có:
Fe0→Fe+3 +3e
N+5 + 1e →N+4
O2 + 4e →2O2-
→ ne O2 nhận= nFe.3 – nNO2=8,4.3/56 – 2,24/22,4 = 0,35 mol
→ nO2 = 0,35/4 = 0,0875 → mO2 = 0,0875.32 = 2,8 gam
Khối lượng chất rắn: m = mFe + mO2 = 8,4 + 2,8 = 11,2 gam
Bài 5: Hoà tan hết m gam hỗn hợp gồm FeO, Fe2O3 và Fe3O4 bằng HNO3 đặc, nóng thu được 4,48 lít khí NO2 (đktc). Cô cạn dung dịch sau phản ứng được 145,2 gam muối khan. Giá trị của m là
A. 35,7 gam.
B. 46,4 gam.
C. 15,8 gam.
D. 77,7 gam.
Hướng dẫn giải
Coi hỗn hợp ban đầu có Fe và O2 sau khi tác dụng HNO3 dư thì thu được NO2 . Suy ra chất khử là Fe và chất oxi hóa là O2 và N+5
Ta có cô cạn dung dịch sau phản ứng được muối khan → muối khan đó là Fe(NO3)3
→ nFe = nFe(NO3)3 = 145,2/242 =0,6 mol → mFe = 0,6.56 = 33,6 gam
Fe0→Fe+3 +3e
N+5 + 1e →N+4
O2 + 4e →2O2-
→ ne O2 nhận= nFe.3 – nNO2= 3.0,6 – 0,2 = 1,6 mol
→ nO2 = 1,6/4 = 0,4 mol → >mO2 = 0,4.32 =12,8 gam
Khối lượng của hỗn hợp ban đầu: m = mFe + mO2 =33,6 + 12,8 = 46,4 gam
3. LUYỆN TẬP
Bài 1. Nung m gam bột sắt trong oxi, thu được 3 gam hh chất rắn X. Hòa tan hết hh X trong dd HNO3 (dư), thoát ra 0,56 lít (ở đktc) NO (là sản phẩm khử duy nhất). Giá trị của m là (cho O = 16, Fe = 56)
A. 2,52.
B. 2,22.
C. 2,62.
D. 2,32.
Bài 2. Hoà tan hết m gam hỗn hợp gồm FeO, Fe2O3 và Fe3O4 bằng HNO3 đặc, nóng thu được 4,48 lít khí NO2 (đktc). Cô cạn dung dịch sau phản ứng được 145,2 gam muối khan. Giá trị của m là
A. 35,7 gam.
B. 46,4 gam.
C. 15,8 gam.
D. 77,7 gam
Bài 3. Để khử hoàn toàn 3,04 gam hỗn hợp Y (gồm FeO, Fe3O4, Fe2O3) thì cần 0,05 mol H2. Mặt khác hoà tan hoàn toàn 3,04 gam hỗn hợp Y trong dung dịch H2SO4 đặc thì thu được thể tích khí SO2 (sản phẩm khử duy nhất) ở điều kiện tiêu chuẩn là
A. 224 ml.
B. 448 ml.
C. 336 ml.
D. 112 ml.
Bài 4. Nung 8,4 gam Fe trong không khí sau phản ứng thu được m gam chất rắn X gồm Fe, Fe2O3, Fe3O4, FeO. Hòa tan hết m gam X vào dung dịch HNO3 dư thu được 2,24 lít khí NO2 (ở đktc) là sản phẩm khử duy nhất. Giá trị của m là
A. 11,2 gam.
B. 10,2 gam.
C. 7,2 gam.
D. 6,9 gam
Bài 5. Hòa tan hết 5,6 gam Fe bằng một lượng vừa đủ dung dịch HNO3 đặc nóng thu được V lít NO2 là sản phẩm khử duy nhất (tại đktc). V nhận giá trị nhỏ nhất là
A. 1,12 lít.
B. 2,24 lít.
C. 4,48 lít.
D. 6,72 lít.
Bài 6. Hỗn hợp A gồm ba oxit sắt (FeO, Fe3O4, Fe2O3) có số mol bằng nhau. Hòa tan hết m gam hỗn hợp A này bằng dung dịch HNO3 thì thu được hỗn hợp K gồm hai khí NO2 và NO có thể tích 1,12 lít (đktc) và tỉ khối hỗn hợp K so với hiđro bằng 19,8. Trị số của m là:
A. 20,88 gam
B. 46,4 gam
C. 23,2 gam
D. 16,24 gam
Bài 7. Cho 18,5 gam hỗn hợp Z gồm Fe, Fe3O4 tác dụng với 200 ml dung dịch HNO3 loãng đun nóng và khuấy đều. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 2,24 lít khí NO duy nhất (đo ở điều kiện tiêu chuẩn), dung dịch Z1 và còn lại 1,46 gam kim loại.Khối lượng Fe3O4 trong 18,5 gam hỗn hợp ban đầu là:
A. 6,69
B. 6,96
C. 9,69
D. 9,7
Bài 8. Để m gam phoi bào sắt (A) ngoài không khí, sau một thời gian biến thành hỗn hợp (B) có khối lượng 12 gam gồm Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3. Cho B tác dụng hoàn toàn với dung dịch HNO3 thấy giải phóng ra 2,24 lít khí NO duy nhất (đktc). Giá trị của m là bao nhiêu?
A. 11,8 gam.
B. 10,08 gam.
C. 9,8 gam.
D. 8,8 gam.
Bài 9. Cho m gam Fe tan hết trong 400 ml dung dịch FeCl3 1M thu được dung dịch Y. Cô cạn dung dịch Y thu được 71,72 gam chất rắn khan. Để hòa tan m gam Fe cần tối thiểu bao nhiêu ml dung dịch HNO3 1M (sản phẩm khử duy nhất là NO)
A. 540 ml
B. 480 ml
C. 160ml
D. 320 ml
Bài 10. Cho 11,0 gam hỗn hợp X gồm Al và Fe vào dung dịch HNO3 loãng dư, thu được dung dịch Y và 6,72 lít khí NO ở đktc (sản phẩm khử duy nhất). Cô cạn cẩn thận dung dịch Y thì lượng muối khan thu được là
A. 33,4 gam.
B. 66,8 gam.
C. 29,6 gam.
D. 60,6 gam.
---(Nội dung đầy đủ, chi tiết từ câu 11 đến câu 40 vui lòng xem tại online hoặc đăng nhập để tải về máy)---
ĐÁP ÁN PHẦN LUYỆN TẬP
| 1 | A | 11 | C | 21 | B | 31 | B |
| 2 | B | 12 | A | 22 | B | 32 | A |
| 3 | A | 13 | A | 23 | D | 33 | A |
| 4 | A | 14 | B | 24 | A | 34 | D |
| 5 | C | 15 | A | 25 | A | 35 | A |
| 6 | A | 16 | B | 26 | A | 36 | D |
| 7 | B | 17 | D | 27 | D | 37 | D |
| 8 | B | 18 | B | 28 | B | 38 | A |
| 9 | B | 19 | A | 29 | B | 39 | C |
| 10 | B | 20 | B | 30 | A | 40 | D |
Trên đây là phần trích dẫn nội dung Chuyên đề kim loại, oxit kim loại và muối tác dụng với Axit có tính oxi hóa mạnh (H2SO4 đặc, HNO3), để xem toàn bộ nội dung chi tiết, mời các bạn cùng quý thầy cô vui lòng đăng nhập để tải về máy.
Chúc các em đạt điểm số thật cao trong kì thi sắp đến!
Ngoài ra các em có thể tham khảo thêm một số tài liệu cùng chuyên mục tại đây:
