CHUYÊN ĐỀ BÀI TOÁN HỖN HỢP KIM LOẠI
I- KIẾN THỨC CƠ BẢN
Thường gặp dưới dạng kim loại phản ứng với axit, bazơ, muối và với nước.
Chú ý:
Các kim loại đứng trước Mg phản ứng với nước ở nhiệt độ thường tạo thành dd Kiềm và giải phóng khí Hidro.
Trừ Au và Pt, các kim loại khác đều có thể tác dụng với HNO3 và H2SO4 đặc nhưng không giải phóng Hidro.
Ý nghĩa của dãy hoạt động hóa học
K Na Ba Ca Mg Al Zn Fe Ni Sn Pb H Cu Hg Ag Pt Au
Dãy được sắp xếp theo chiều giảm dần tính hoạt động hoá học (từ trái sang phải)
Một số kim loại vừa tác dụng được với axit và với nước: K, Na, Ba, Ca
Kim loại + H2O ----> Dung dịch bazơ + H2
Kim loại vừa tác dụng với axit, vừa tác dụng với bazơ: (Be), Al, Zn, Cr
2A + 2(4 – n)NaOH + 2(n – 2)H2O ---> 2Na4 – nAO2 + nH2
Ví dụ: 2Al + 2NaOH + 2H2O ----> 2NaAlO2+ 3H2
2Al + Ba(OH)2 + 2H2O ----> Ba(AlO2)2 + 3H2
Zn + 2NaOH ---> Na2ZnO2 + H2
Zn + Ba(OH)2 ---> BaZnO2 + H2
Kim loại đứng trước H tác dụng với dung dịch axit HCl, H2SO4 loãng tạo muối và giải phóng H2.
Kim loại + Axit ----> Muối + H2
Lưu ý: Kim loại trong muối có hoá trị thấp (đối với kim loại đa hoá trị)
Kể từ Mg trở đi kim loại đứng trước đẩy được kim loại đứng sau ra khỏi muối của chúng. theo quy tắc:
Chất khử mạnh + chất oxi hóa mạnh → chất oxi hoá yếu + chất khử yếu.
Lưu ý: những kim loại đầu dãy (kim loại tác dụng được với nước) thì không tuân theo quy tắc trên mà nó xảy ra theo các bước sau:
Kim loại kiềm (hoặc kiềm thổ) + H2O → Dung dịch bazơ + H2
Sau đó: Dung dịch bazơ + dung dịch muối → Muối mới + Bazơ mới (*)
Điều kiện(*): Chất tạo thành phải có ít nhất 1 chất kết tủa (không tan).
VD: cho Ba vào dung dịch CuSO4.
Trước tiên: Ba + 2H2O → Ba(OH)2 + H2
Ba(OH)2 + CuSO4 → Cu(OH)2 + BaSO4
Đặc biệt: Cu + 2FeCl3 ---> CuCl2 + 2FeCl2
Cu + Fe2(SO4)3 ---> CuSO4 + 2FeSO4
II- HỖN HỢP KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI AXIT
Bài 1: Hỗn hợp A gồm Mg và kim loại M hoá trị III, đứng trước hiđrô trong dãy hoạt động hoá học. Hoà tan hoàn toàn 1,275 g A vào 125ml dd B chứa đồng thời HCl nồng độ C1(M) và H2SO4 nồng độ C2(M). Thấy thoát ra 1400 ml khí H2 (ở đktc) và dd D. Để trung hoà hoàn toàn lượng a xít dư trong D cần dùng 50ml dd Ba(OH)2 1M. Sau khi trung hoà dd D còn thu được 0,0375mol một chất rắn không hoà tan trong HCl.
a/ Viết các PTPƯ xảy ra.
b/ Tính C1 và C2 của dd B.
c/ Tìm NTK của kim loại M (AM) và khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp A đem thí nghiệm.
Biết rằng để hoà tan 1,35g M cần dùng không quá 200ml dd HCl 1M.
Hướng dẫn giải:
a/ các PTHH xảy ra.
Mg + 2H+ → Mg2+ + H2 (1)
2M + 6H+ → 2M3+ + 3H2 (2)
Trong dd D có các Ion: H+dư , Cl- , SO42- , Mg2+, M3+.
Trung hoà dd D bằng Ba(OH)2.
H+ + OH- → H2O (3)
Ba2+ + SO42- → BaSO4 (4)
Theo bài ra ta có:
Số mol OH- = 2 số mol Ba(OH)2 = 0,05 . 1 . 2 = 0,1 mol
Số mol Ba2+ = số mol Ba(OH)2 = 0,05 mol.
b/ Số mol H+ trong dd B = 0,125C1 + 2 . 0,125C2
số mol H+ tham gia các phản ứng (1,2,3) là: 0,0625 . 2 + 0,1 = 0,225 mol
(Vì số mol của H2 thoát ra = 0,0625 mol)
Ta có: 0,125C1 + 2 . 0,125C2 = 0,225 (*)
Mặt khác , số mol Ba2+ = 0,05 mol > số mol của BaSO4 = 0,0375 mol.
Như vậy chứng tỏ SO42- đã phản ứng hết và Ba2+ còn dư.
Do đó số mol của SO42- = số mol của BaSO4 = 0,0375 mol.
Nên ta có nồng độ mol/ lit của dd H2SO4 là: C2 = 0,0375 : 0,125 = 0,3M
Vì số mol của H2SO4 = số mol của SO42- = 0,0375 (mol)
Thay và ( * ) ta được: C1 = 1,2 M
c/ PTPƯ hoà tan M trong HCl.
2M + 6HCl 2MCl3 + 3H2 (5)
Số mol HCl = 0,2 x 1 = 0,2 mol
Theo (5): Số mol của kim loại M 0,2 : 3 (Vì theo bài ra M bị hoà tan hết)
Do đó NTK của M là: AM 1,35 : ( 0,2 : 3 ) = 20,25
Vì M là kim loại hoá trị III nên M phải là: Al (nhôm)
Gọi x, y lần lượt là số mol của Mg và Al trong 1,275 g hỗn hợp A
Ta có: 24x + 27y = 1,275 (I)
Theo PT (1, 2): x + 1,5 y = 0,0625 (II)
Giải hệ pt (I) và (II) ta được: x = y = 0,025.
Vậy khối lượng của các chất trong hỗn hơp là: mMg = 0,6 g và mAl = 0,675 g.
Bài 2: Cho 9,86g hỗn hợp gồm Mg và Zn vào 1 cốc chứa 430ml dung dịch H2SO4 1M loãng. Sau khi phản ứng hoàn toàn, thêm tiếp vào cốc 1,2 lit dung dịch hỗn hợp gồm Ba(OH)2 0,05M và NaOH 0,7M, khuấy đều cho phản ứng hoàn toàn, rồi lọc lấy kết tủa và nung nóng đến khối lượng không đổi thì thu được 26,08g chất rắn. Tính khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp đầu.
---(Để xem nội dung đáp án các em vui lòng xem tại online hoặc đăng nhập để tải về máy)---
III- HỖN HỢP KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI NƯỚC VÀ BAZƠ
Bài 1: Hoà tan hoàn toàn 17,2g hỗn hợp gồm kim loại kiềm A và oxit của nó vào 1600g nước được dung dịch B. Cô cạn dung dịch B được 22,4g hiđroxit kim loại khan.
a/ Tìm kim loại và thành phần % theo khối lượng mỗi chất trong hỗn hợp.
b/ Tính thể tích dung dịch H2SO4 0,5M cần dùng để trung hoà dung dịc B.
Hướng dẫn:
Gọi công thức của 2 chất đã cho là A và A2O.
a, b lần lượt là số mol của A và A2O
Viết PTHH:
Theo phương trình phản ứng ta có:
a.MA + b(2MA + 16) = 17,2 (I)
(a + 2b)(MA + 17) = 22,4 (II)
Lấy (II) – (I): 17a + 18b = 5,2 (*)
Khối lượng trung bình của hỗn hợp:
MTB = 17,2 : (a + b)
Tương đương: MTB = 18.17,2 : 18(a + b).
Nhận thấy: 18.17,2 : 18(a + b) < 18.17,2 : 17a + 18b = 18.17,2 : 5,2
---> MTB < 59,5
Ta có: MA < 59,5 < 2MA + 16 ---> 21,75 < MA < 59,5.
Vậy A có thể là: Na(23) hoặc K(39).
Giải hệ PT toán học và tính toán theo yêu cầu của đề bài.
Đáp số:
a/
Với A là Na thì %Na = 2,67% và %Na2O = 97,33%
Với A là K thì %K = 45,3% và %K2O = 54,7%
b/
TH: A là Na ----> Vdd axit = 0,56 lit
TH: A là K -----> Vdd axit = 0,4 lit.
Bài 2: Cho 6,2g hỗn hợp 2 kim loại kiềm thuộc 2 chu kỳ liên tiếp trong bảng tuần hoàn phản ứng với H2O dư, thu được 2,24 lit khí (đktc) và dung dịch A.
a/ Tính thành phần % về khối lượng từng kim loại trong hỗn hợp ban đầu.
b/ Sục CO2 vào dung dịch A thu được dung dịch B. Cho B phản ứng với BaCl2 dư thu được 19,7g kết tủa. Tính thể tích khí CO2 đã bị hấp thụ.
---(Để xem nội dung đáp án các em vui lòng xem tại online hoặc đăng nhập để tải về máy)---
Bài 3: Hai kim loại kiềm A và B có khối lượng bằng nhau. Cho 17,94g hỗn hợp A và B tan hoàn toàn trong 500g H2O thu được 500ml dung dịch C(d = 1,03464g/ml). Tìm A và B.
Bài 4: Một hỗn hợp X gồm 2 kim loại A, B thuộc 2 chu kì liên tiếp trong bảng tuần hoàn, có khối lượng là 8,5g. Cho X phản ứng hết với nước cho ra 3,36 lit khí H2(đktc)
a/ Xác định 2 kim loại và tính khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp đầu.
b/ Thêm vào 8,5g hỗn hợp X trên, 1 kim loại kiềm thổ D được hỗn hợp Y, cho Y tác dụng với nước thu được dung dịch E và 4,48 lit khí H2 (đktc). Cô cạn dung dịch E ta được chất rắn Z có khối lượng là 22,15g. Xác định D và khối lượng của D.
Đáp số:
a/ mNa = 4,6g và mK = 3,9g.
b/ kim loại D là Ba. --> mBa = 6,85g.
Bài 6: Hoà tan 23g một hỗn hợp gồm Ba và 2 kim loại kiềm A, B thuộc 2 chu kỳ kế tiếp nhau trong bảng tuần hoàn vào nước thu được dung dịch D và 5,6 lit H2 (đktc).
Nếu thêm 180ml dung dịch Na2SO4 0,5M vào dung dịch D thì chưa kết tủa hết được Ba(OH)2. Nếu thêm 210ml dung dịch Na2SO4 0,5M vào dung dịch D thì dung dịch sau phản ứng còn dư Na2SO4. Xác định 2 kim loại kiềm ở trên.
Đáp số: 2 kim loại kiềm là Na và K.
IV- HỖN HỢP KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI DUNG DỊCH MUỐI
Thí dụ 1: Ngâm thanh sắt vào hỗn hợp dung dịch gồm AgNO3 và Cu(NO3)2
Phản ứng xảy ra theo thứ tự như sau:
* Muối của kim loại có tính oxi hoá mạnh hơn sẽ ( Ag > Cu) tham gia phản ứng trước với kim loại (hoặc nói cách khác là muối của kim loại hoạt động hoá học yếu hơn sẽ tham gia phản ứng trước).
---(Để xem nội dung đầy đủ của chuyên đề các em vui lòng xem tại online hoặc đăng nhập để tải về máy)---
Trên đây là trích dẫn một phần nội dung tài liệu Giải toán bằng phương pháp bảo toàn số mol, lập luận và làm giảm ẩn số môn Hóa học 9. Để xem thêm nhiều tài liệu tham khảo hữu ích khác các em chọn chức năng xem online hoặc đăng nhập vào trang Chúng tôi để tải tài liệu về máy tính.
Ngoài ra các em học sinh có thể tham khảo các tài liệu cùng chuyên mục:
