Giải nhanh bài toán hỗn hợp kim loại Al,Zn và Na,Ba tác dụng với nước môn Hóa học 12 năm 2021

Bài toán hỗn hợp Al/Zn và Na/Ba tác dụng với nước dư sinh ra khí thì chúng ta cần lưu ý:

+ Kim loại Na/Ba + H₂O →  dung dịch bazơ NaOH/Ba(OH)₂ + H₂

+ Kim loại Al/Zn + dung dịch bazơ sinh ra →  muối + H₂

Ta thấy khí H₂ thoát ra do 2 quá trình tạo nên. Cụ thể:

a/ Hỗn hợp Na và Al tác dụng với H₂O

Na  +  H₂O  → NaOH  +  1/2H₂

Al  +  NaOH  +  H₂O  →  NaAlO₂  +  H₂

Ta có: nNa = nNaOH = nAl(pư)

b/ Hỗn hợp Ba và Al tác dụng với H₂O

Ba  +  2H₂O  → Ba(OH)₂  +  H₂

2Al  +  Ba(OH)₂  +  2H₂O  →  Ba(AlO₂)₂ +  3H₂

Ta có:  nBa = nBa(OH)₂ = 1/2nAl (pư)

Nhận xét: Dựa vào đặc điểm và dữ kiện bài toán ta có thể viết hai phương trình phản ứng rồi tính toán. Tuy nhiên với dạng bài tập này ta thấy là cả 2 ptpư trên đều là phản ứng oxi hóa khử nên có thể làm nhanh bằng phương pháp bảo toàn electron.Trường hợp Zn làm tương tự.

Ví dụ 1: Hỗn hợp X gồm Na và Al. Cho m gam hỗn hợp X vào một lượng dư nước thoát ra V lit khí (đktc). Nếu cũng cho m gam X vào dung dịch NaOH dư thì thu được 1,75V lit khí (đktc). Phần trăm khối lượng của Na trong X là:

A. 39,87%                  

B. 77,31%                  

C. 59,87%                  

D. 29,87%

Hướng dẫn giải

Cách 1: Giải bình thường (Đa số HS thường làm)

Thí nghiệm 1: 

Na  +  H₂O  → NaOH  +  1/2H₂

x(mol)              x            0,5x

Al  +  NaOH  +  H₂O  →  NaAlO₂  +  3/2H₂

x    ←    x                                             1,5x

Thí nghiệm 2: 

Na  +  H₂O  → NaOH  +  1/2H₂

x(mol)              x            0,5x

Al  +  NaOH  +  H₂O  →  NaAlO₂  +  3/2H₂

y(mol)           →                                  1,5y

So sánh thể tích ở 2 TN →  ở TN₁ Al còn dư và ở TN₂ Al tan hết.

Ta có: 0,5x + 1,5y = 1,75(0,5x + 1,5x)

→  y = 2x

Xét 3 mol hỗn hợp X thì m_Na = 23g và m_Al = 54g

%Na = \(\frac{{23}}{{23 + 54}}*100\%  = 29,87\% \)   

→ Chọn D

Cách 2: Theo phương pháp bảo toàn electron

TN1: Chất khử là Na và Al nên:

Na    →   Na⁺   +  1e

x(mol)                   x

Do Al dư và tỷ lệ Na : Al là 1:1 nên:

Al  →  Al³⁺  +  3e

x                       3x

H₂O là chất oxi hóa nên:       

2H⁺    +    2e     →      H₂

\(\frac{{{\text{V*2}}}}{{{\text{22,4}}}}\) ←    \(\frac{{\text{V}}}{{{\text{22,4}}}}(mol)\)

Bảo toàn electron: x + 3x =       (1)

TN2:

Na  →  Na⁺  +  1e

x(mol)               x

Do Al pư hết nên:

Al   →  Al³⁺     +  3e

y(mol)                        3y

Và:  2H⁺     +    2e      →      H₂

\(\frac{{{\text{1,75V*2}}}}{{{\text{22,4}}}}\,\,\,\, \leftarrow \,\,\frac{{{\text{1,75V}}}}{{{\text{22,4}}}}(mol)\)

Bảo toàn electron: x + 3y =   \(\frac{{{\text{1,75V*2}}}}{{{\text{22,4}}}}\)   (2)

Từ (1) và (2)  → y = 2x

Giải tương tự Cách 1

Ví dụ 2: Cho hỗn hợp X gồm 0,1 mol Na và 0,05 mol Al tác dụng với lượng nước dư thì thu được thể tích khí ở đktc là bao nhiêu ?

A. 2,8 lit                     

B. 1,12lit                    

C. 1,67 lit                   

D. 2,24lit

Hướng dẫn giải

Nhận xét: Tỷ lệ Na : Al là \(\frac{{0,1}}{{0,05}} = 2\) nên Al pư hết nên:

0,1       x Na    →   Na⁺   +  1e

0,05     x Al  →  Al³⁺  +  3e

2H⁺    +    2e     →      H₂

Bảo toàn electron: 0,1 + 0,05.3 = 2x  →  x = 0,125  →  V = 0,125.22,4 = 2,8 (lit)

→ Chọn A

Ví dụ 3: Cho hỗn hợp gồm Na và Al có tỷ lệ số mol tương ứng là 1:2 vào nước dư. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 8,96 lit H₂(đktc) và m gam chất rắn không tan. Giá trị của m là:

A. 43,2g                     

B. 5,4g           

C. 7,8g           

D. 10,8g

Hướng dẫn giải

Tỷ lệ Na : Al là  nên Al dư

Ta có:

Na    →   Na⁺   +  1e

Al_(pư)  →  Al³⁺  +  3e

2H⁺    +    2e     →      H₂

Bảo toàn electron: x + 3x = 0,4.2  →  x = 0,2. → m = 0,2 . 27 = 5,4 (g)

→ Chọn B

Ví dụ 4: Cho m gam hỗn hợp Na và Al vào nước dư, thu được 4,48 lit khí. Mặt khác m gam hỗn hợp trên tác dụng với dung dịch Ba(OH)₂ dư thu được 7,84 lit khí (các khí đều đo ở đktc). Trị số của m là:

A. 5g                          

B. 7,7g           

C. 6,55g                     

D. 12,5g

Hướng dẫn giải

Gọi số mol Na là x

Gọi số mol Al là y

TN1:  Nhôm dư nên n_Na = n_Al(pư) = x

Na    →   Na⁺   +  1e

Al  →  Al³⁺  +  3e

2H⁺    +    2e     →      H₂

Bảo toàn electron: x + 3x  = 2.0,2  →  x = 0,1  →  m_Na = 0,1.23 = 2,3 (g)

TN 2: Nhôm pư hết nên:

Na    →   Na⁺   +  1e

Al  →  Al³⁺  +  3e

2H⁺    +    2e     →      H₂

Bảo toàn electron: 0,1 + 3y = 0,35.2  →  y = 0,2  →  m_Al = 0,2.27 = 5,4 (g)

Vậy m = 2,3 + 5,4 = 7,7 (g) 

→  Chọn B

Ví dụ 5: Chia hỗn hợp X gồm  kim loại Al và Ba thành 2 phần bằng nhau:

Phần 1: Cho vào nước dư thì thu được 448 ml khí (đktc)

Phần 2: Cho vào dung dịch NaOH dư thì thu được 784 ml khí (đktc)

Khối lượng hỗn hợp trong mỗi phần là:

A. 0,685g                   

B. 2,45g                     

C. 1,225g                   

D. 2,45g

Hướng dẫn giải

Gọi số mol Ba là x

Gọi số mol Al là y

TN1:  Nhôm dư nên n_Ba = n_Al(pư) = x

Ba    →   Ba²⁺   +  2e

Al  →  Al³⁺  +  3e

2H⁺    +    2e     →      H₂

Bảo toàn electron: 2x + 3.2x  = 2.0,02  →  x = 0,005  →  m_Ba = 0,005.137= 0,685 (g)

TN 2: Nhôm pư hết nên:

Ba    →   Ba²⁺   +  2e

Al   →  Al³⁺  +  3e

2H⁺    +    2e     →      H₂

Bảo toàn electron: 0,005.2 + 3y = 0,035.2  →  y = 0,02  →  m_Al = 0,02.27 = 0,54 (g)

Vậy m = 0,685 + 0,54 = 1,225 (g) 

→  Chọn C

Bài 1: Cho 10g hỗn hợp gồm Zn và Cu tác dụng với dung dịch axit H₂SO₄ loãng thì thu được 2,24 lit H₂ (đktc). Tính thành phần % về khối lượng của mỗi kim loại trong hỗn hợp ban đầu.

Bài 2: Hoà tan 5,2g hỗn hợp gồm Mg và Fe bằng dung dịch axit HCl 1M, thì thu dược 3,36 lit H₂ (đktc).

a. Tính thành phần % theo khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp.

b. Tính thể tích dung dịch axit HCl đã dùng.

Bài 3: Cho một lượng hỗn hợp gồm Ag và Zn tác dụng với lượng dư dung dịch axit H₂SO₄, thu được 5,6 lit khí H₂ (đktc). Sau phản ứng thấy còn 6,25g một chất rắn không tan. Tính thành phần % về khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp.

Bài 4: Hoà tan hoàn toàn 15,3g hỗn hợp gồm Mg và Zn bằng dung dịch axit HCl 1M thì thu được 6,72 lit H₂ (đktc).

a/ Xác định khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp đầu.

b/ Tính thể tích dung dịch axit HCl cần dùng.

Bài 5: A là hỗn hợp gồm: Ba, Al, Mg.

Lấy m gam A cho tác dụng với nước tới khi hết phản ứng thấy thoát ra 3,36 lit H₂ (đktc).

Lấy m gam A cho vào dung dịch xút dư tới khi hết phản ứng thấy thoát ra 6,72 lít H₂ (đktc). Lấy m gam A hoà tan bằng một lượng vừa đủ dung dịch axit HCl thì thu được một dung dịch và 8,96 lit H₂ (đktc).

Hãy tính m gam và thành phần % theo khối lượng của mỗi kim loại trong hỗn hợp.

Bài 6: Hoà tan hỗn hợp gồm Fe, Zn trong 500ml dung dịch HCl 0,4M được dung dịch A và 10,52g muối khan.

a. Tính thành phần % theo khối lượng mỗi kim loại.

b. Tính thể tích dung dịch B gồm NaOH 0,02M và Ba(OH)₂ cần dùng để trung hoà dung dịch A.

Bài 7: Hoà tan hết 12g hỗn hợp A gồm Fe và kim loại M (hoá trị II không đổi) vào 200ml dung dịch HCl 3,5M thu được 6,72 lit khí (đktc). Mặt khác lấy 3,6g kim loại M tan hết vào 400ml dung dịch H₂SO₄ nồng độ 1M thì H₂SO₄ còn dư.

a. Xác định kim loại M.

b. Tính thành phần % theo khối lượng của Fe, M trong hỗn hợp.

Bài 8: Hoà tan hết 11,3g hỗn hợp A gồm Fe và kim loại R (hoá trị II không đổi) vào 300ml dung dịch HCl 2,5M thu được 6,72 lit khí (đktc). Mặt khác lấy 4,8g kim loại M tan hết vào 200ml dung dịch H₂SO₄ nồng độ 2M thì H₂SO₄ còn dư.

a. Xác định kim loại R.

b. Tính thành phần % theo khối lượng của Fe, R trong hỗn hợp.

Bài 9: Hoà tan hết 12,1g hỗn hợp A gồm Fe và kim loại M (hoá trị II không đổi) vào 150ml dung dịch HCl 3M thì thu được 4,48 lit khí (đktc). Mặt khác muốn hoà tan hết 4,875g kim loại M thì cần phải dùng 100ml dung dịch H₂SO₄ 0,75M, dung dịch thu được không làm đổi màu giấy quỳ.

Bài 10: 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 (A_M) 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.

Bài 11: 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 1M. 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 %

Bài 12: 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

Bài 13: 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 H₂SO₄ 2M tối thiểu để trung hòa Y 

A. 125 ml                           

B. 100 ml                            

C. 200 ml                               

D. 150 ml
 

Trên đây là một phần trích dẫn nội dung Giải nhanh bài toán hỗn hợp kim loại Al,Zn và Na,Ba tác dụng với nước môn Hóa học 12 năm 2021. Để xem toàn bộ nội dung các em đăng nhập vào trang Chúng tôi để tải tài liệu về máy tính.

Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập.

Ngoài ra các em có thể tham khảo thêm một số tư liệu cùng chuyên mục tại đây:

• Bài tập trắc nghiệm ôn tập chuyên đề kim loại kiềm, kiềm thổ môn Hóa học 12 năm 2020 Trường THPT Tân Uyên
• Tổng hợp các kiến thức về kim loại kiềm, kiềm thổ và nhôm môn Hóa học 12 năm 2020 Trường THPT Nguyễn Văn Linh

Chúc các em học tốt!