Chuyên đề phương pháp giải bài tập kim loại, oxit kim loại và muối tác dụng với axit có tính oxi hóa mạnh môn Hóa học 12 năm 2021-2022

1.1. 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)

1.2. Phương pháp giải bài tập

Phương pháp chủ yếu là sử dụng định luật bảo toàn electron, kết hợp với các phương pháp khác như bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố, bảo toàn điện tích.

Một số vấn đề chú ý khi làm bài tập:

+ Khi cho kim loại tác dụng với các axit H₂SO₄ và HNO₃ thì:

- Tổng số mol H₂SO₄ phản ứng bằng = nSO₄^2- trong muối + n của sản phẩm khử( SO₂, S, H₂S)

- 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

VD: 2N⁺⁵ → N₂ + 10e

+ Tất cả các chất khi tác dụng với 2 axit trên đều lên mức oxi hóa cao nhất

+ Ion NO₃^- trong môi trường H⁺ có tính oxi hóa như HNO₃ loãng

VD: NaNO₃ trong H₂SO₄ loãng

+ 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

+ 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⁺

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.

Lời giải chi tiết

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 →n_NO2= 3n_Fe = 0,1.3=0,3 mol

→V_NO2 =  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.

Lời giải chi tiết

Ta có hỗn hợp Fe, Cu có tỉ lệ số mol 1:1 và khối lượng là 12 gam

→n_Fe = n_Cu = 12/(56+64)=0,1 mol

N_{e cho} = n_{e của Cu} + n_{e của Fe} = 0,1.2 + 0,1.3 = 0,5 mol

Gọi n_NO = x ; n_NO2 = y → 3x + y =n_{e 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 

→Đáp án C

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.

Lời giải chi tiết

Ta có n_Y = n_N2O + n_NO = 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

→n_{e nhận} = 0,03.10 + 0,03.8 = 0,54 mol

Ta có n_{e của Al cho} = (12,42/27).3= 1,38

→Sản phẩm khử ngoài N₂O và N₂ còn có NH₄NO₃    

→ n_NH4NO3=(1,38 – 0,54)/8 = 0,105 mol

m_{cr khan}= m_muối = m_Al(NO3)3 + m_NH4NO3 = 0,46.213 + 0,105.80 =106,38 gam

→Đáp án B

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.

Lời giải chi tiết

Phân tích: 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 →2O^2-

→n_{e O2 nhận}= n_Fe.3 – n_NO2=8,4.3/56 – 2,24/22,4 = 0,35 mol

→n_O2 = 0,35/4 = 0,0875 →m_O2 = 0,0875.32 = 2,8 gam

Khối lượng chất rắn: m =  m_Fe + m_O2 = 8,4 + 2,8 = 11,2 gam

→Đáp án A

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.

Lời giải chi tiết

Phân tích: 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

→n_Fe = n_Fe(NO3)3 = 145,2/242 =0,6 mol → m_Fe = 0,6.56 = 33,6 gam

Fe⁰→Fe⁺³ +3e

N⁺⁵ + 1e →N⁺⁴

O₂ + 4e →2O^2-

→n_{e O2 nhận}= n_Fe.3 – n_NO2= 3.0,6 – 0,2 = 1,6 mol

→n_O2 = 1,6/4 = 0,4 mol      →m_O2 = 0,4.32 =12,8 gam

Khối lượng của hỗn hợp ban đầu: m = m_Fe + m_O2 =33,6 + 12,8 = 46,4 gam 

→ Đáp án B

Bài 6. Cho 13,24 gam hỗn hợp X gồm Al, Cu, Mg tác dụng với oxi dư thu được 20,12 gam hỗn hợp 3 oxít. Nếu cho 13,24 gam hỗn hợp X trên tác dụng với dung dịch HNO3  dư thu được dung dịch Y và sản phẩm khử duy nhất là khí NO. Cô cạn dung dịch Y thu được bao nhiêu gam chất rắn khan

A. 64,33 gam.                             B. 66,56 gam.                     C. 80,22 gam.                        D. 82,85 gam.

Lời giải chi tiết

Phân tích: Ban đầu có khối lượng của 3 kim loại sau khi tác dụng với O₂ dư thì được 3 oxit . Bảo toàn khối lượng suy ra khối lượng tăng là khối lượng của Oxi

Áp dụng định luật bảo toàn KL

→m_O = m_oxit – m_KL = 20,12 – 13,24 = 6,88 gam → n_O= 0,43 mol

N_{e của KL cho} = 0,43 .2 =0,86 mol

Dung dịch Y gồm các muối nitrat của các ion Al³⁺, Cu2+, Mg2+

Ta có m_NO3-= n_{e cho}.62 = 0,86.62

→ Khối lượng chất rắn khan: m_{cr khan} = m_KL + m_NO3- = 13,24 + n_{e cho}.62 = 13,24 + 0,86.62 = 66,56 gam

→ Đáp án B

Bài 7. Cho 61,2 gam hỗn hợp X gồm Cu và Fe₃O₄ tác dụng với dung dịch HNO₃ loãng, đun nóng và khuấy đều. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 3,36 lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc), dung dịch Y và còn lại 2,4 gam kim loại. Cô cạn dung dịch Y, thu được m gam muối khan. Giá trị của m là

A. 151,5.                                     B. 137,1.                                  C. 97,5.                              D. 108,9.

Lời giải chi tiết

Phân tích: Cho Cu và Fe₃O₄ tác dụng với HNO₃ loãng sản phẩm thu được có dung dịch Y và 2,4 gam kim loại . Suy ra kim loại đó là Cu và trong Y không có muối sắt (III)

Gọi số mol Cu phản ứng là x, số mol Fe₃O₄  là y

→64x + 232y = 61,2 – 2,4 = 58,8 (1)

Cu⁰ → Cu⁺² + 2e

3Fe^+8/3 + 2e → 3Fe⁺²

N⁺⁵ + 2e → N⁺²

→2x - 2y = 0,45 (2)

Từ (1) và (2) → x=0,375 mol ; y=0,15 mol  

Khối lượng muối khan thu được: m = m_Cu(NO3)2 + m_Fe(NO3)2 = 0,375.188 + 0,15.180 = 97,5 gam 

→Đáp án C

 

Trên đây là toàn bộ nội dung tài liệu Chuyên đề phương pháp giải bài tập kim loại, oxit kim loại và muối tác dụng với axit có tính oxi hóa mạnh môn Hóa học 12 năm 2021-2022. Để xem thêm nhiều tài liệu tham khảo hữu ích khác các em chọn chức năng xem online hoặc đăng nhập vào trang hoc247.net 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.