HỔN HỢP KIM LOẠI

  HỔN HỢP KIM LOẠI + DUNG DỊCH AXIT

     Ths Nguyễn Quốc Việt 

Tel: 0916505381 or 0983505381

Nhận luyện thi Đại hoc môn Hóa 8, 9, 10, 11, 12

Tại Thành Phố Hà Tĩnh

Hổn hợp (Al, Mg, Fe, Cu) + dd(HCl, H₂SO_4loãng)

      Thứ tự cho e:

                           Mg - 2e    Mg²⁺

                            Al - 3e  Al³⁺

                            Fe - 2e   Fe²⁺

                (Cu đứng sau H không phản ứng)

       Nhận e:        2H⁺ + 2e      H₂

Chú ý: kim loại + dd (HNO₃, H₂SO_4đn): tách riêng ra một phần

Ví dụ 1: Cho 3,87gam hỗn hợp X gồm Mg và Al vào 250ml dung dịch X gồm HCl 1M và H₂SO₄ 0,5M thu được dung dịch B và 4,368 lít H₂(đktc). Tính phần trăm khối lượng Mg và Al trong X.

Hướng dẫn giải

n_HCl = 0,25*1 = 0,25 mol; n_H2SO4 = 0,25*0,5 = 0,125 mol

n_H+ = 0,25 + 0,125*2 = 0,5 mol

 n_H2 =  = 0,195 mol; n_{H+ phản ứng} = 2 n_H2 = 0,39 

n_{H+ phản ứng} = 0,39  < n_{H+ ban đầu} = 0,5  Þ H⁺ dư  Þ kim loại tan hết

Cho e:    Mg → Mg²⁺ + 2e

              x                       2x

              Al → Al³⁺ + 3e

              y                    3y

Nhận e:  2H⁺ + 2e → H₂

                      0,39    0,195

Ta có: 2x + 3y = 0,39; 24x + 27y = 3,87 Þ x = 0,06; y =  0,09

m_Mg = 24*0,06 = 1,44 gam; %m_Mg = x100% = 37,21%

%m_Al = 100 – 37,21 = 62,79%

Ví dụ 2: Hòa tan m gam hổn hợp X gồm Al, Mg vào HCl dư cho 6,72 lít khí (đktc). Cho m gam hổn hợp X trên vào 400 ml dung dịch gồm AgNO₃ 1M và Cu(NO₃)₂ 0,8M sau phản ứng thu được m gam kết tủa. Tính m.   

Hướng dẫn giải

n_AgNO3 = 0,4*1 = 0,4 mol; n_Cu(NO3)2 =0,4*0,8 = 0,32 mol

 n_H2 =  = 0,3 mol

Trường hợp 1: X + HCl:

Nhận e:    2H⁺ + 2e      H₂

                          0,6          0,3

Trường hợp 2: n_{e trường hợp 2} = n_{e trường hợp 1} = 0,6 mol

Nhận e:   Ag⁺ + 1e → Ag

               0,4      0,4       0,4

               Cu²⁺ + 2e → Cu

              0,1      0,2     0,1                      (Cu²⁺ dư: 0,32 – 0,1 = 0,22 mol)

Kết tủa: 0,4 mol Ag và 0,1 mol Cu

m_{kết tủa} = 0,4*108 + 0,1*64 = 49,6 gam

Ví dụ 3: Cho 10 gam hỗn hợp gồm Fe và Cu tác dụng với dung dịch H₂SO₄ loãng (dư). Sau phản ứng thu được 2,24 lít khí hiđro (ở đktc), dung dịch X và m gam chất rắn không tan. Tính m.

Hướng dẫn giải:

n_H2 =  = 0,1 mol

Fe + 2H⁺  Fe²⁺ + H₂

     0,1                        0,1

Cu đứng sau H không phản ứng Þ chất rắn là Cu

m_Fe = 0,1*56 = 5,6 gam Þ m_{chất rắn} = 10 – 5,6 = 4,4 gam

Ví dụ 4: Hoà tan hoàn toàn 2,17 gam hỗn hợp 3 kim loại A, B, C trong dung dịch HCl dư thu được 2,24 lít khí H₂ (đktc) và m gam muối. Tính m.

Hướng dẫn giải:

n_H2 =  = 0,1 mol

Đặt 3 kim loại A, B, C là 1 kim loại M có hóa trị n

2M + 2nHCl → 2MCl_n + nH₂

          0,2                        0,1

Cách 1: Bảo toàn khối lượng:

m_{kim loại} + m_axit = m_muối + m_H2 Þ 2,17 + 0,2*36,5 = m_muối + 0,1* 2

m_muối = 9,27 gam

Cách 2:     

n_Cl- = n_H+ = 2n_H2 = 0,2 mol

m_muối = m_{kim loại} + m_Cl-   = 2,17 + 0,2*35,5 = 9,28 gam

Ví dụ 5: Cho 9,14(g) hỗn hợp Al, Mg, Cu tác dụng vừa đủ với dung dịch HCl thu được 7,84 lít khí ở điều kiện chuẩn và 2,54(g) chất rắn cô cạn dung dịch thu được m gam muối khan. Tính m.

Hướng dẫn giải:

n_H2 =  = 0,35 mol; Cu đứng sau H không phản ứng Þ m_Cu = 2,54 gam

 Đặt 2 kim loại Al, Mg là 1 kim loại M có hóa trị n

2M + 2nHCl → 2MCl_n + nH₂

m_{kim loại phản ứng} = 9,14 - 2,54 = 6,6 gam

n_Cl- = n_H+ = 2n_H2 = 2x0,35 = 0,7 mol

m_muối = m_{kim loại} + m_Cl-   = 6,6 + 0,7x35,5 = 31,45 gam

Ví dụ 6: Hoà tan hoàn toàn 2,44g hỗn hợp 3 kim loại Mg, Fe, Al bằng dung dịch H₂SO₄ loãng thu được dung dịch X. Cô cạn dung dịch X được 11,08g muối khan. Tính thể tích khí H₂ sinh ra (ở đktc).

Hướng dẫn giải:

Đặt 3 kim loại Mg, Fe, Al là 1 kim loại M có hóa trị n

2M + nH₂SO₄ → M₂(SO₄)_n + nH₂

m_muối = m_{kim loại} + m_SO42-;

m_SO42- = 11,08 – 2,44 = 8,64 gam; n_SO42- =  = 0,09 mol

n_H2 = n_SO42- = 0,09 mol; V_H2 = 0,09*22,4 =2,016 lít

Ví dụ 7: Hoà tan hoàn toàn 17,5gam hỗn hợp Mg, Zn, Al vào 400ml dung dịch HCl 1M vừa đủ được dd A. Cho từ từ dung dịch NaOH vào A để thu được kết tủa tối đa. Tính khối lượng kết tủa thu được.

Hướng dẫn giải

n_HCl = 0,4*1 = 0,4 mol

Đặt 3 kim loại Al, Mg, Zn là 1 kim loại M có hóa trị n

2M + 2nHCl → 2MCl_n + nH₂

A + ddNaOH:           Mⁿ⁺ + nOH^-  M(OH)_n

 Sơ đồ phản ứng: M  MCl_n   M(OH)_n 

n_OH- = n_Cl- = n_HCl = 0,4 mol

m_{kết tủa} = m_{kim loại} + m_OH- = 17,5 + 0,4*17 = 24,3 gam

Ví dụ 8: Hoà tan hoàn toàn m gam hỗn hợp Mg, Zn, Al cần vừa đủ 400ml dung dịch HCl 1M được dung dịch A. Cho từ từ dung dịch NaOH vào A để thu được kết tủa tối đa. Nung kết tủa đến khối lượng không đổi thu được 20,7gam chất rắn. Tính m.

Hướng dẫn giải

n_HCl = 0,4*1 = 0,4 mol

Đặt 3 kim loại Al, Mg, Zn là 1 kim loại M có hóa trị n

2M + 2nHCl → 2MCl_n + nH₂

A + ddNaOH:           Mⁿ⁺ + nOH^-  M(OH)_n

Nung kết tủa:             2M(OH)_n → M₂O_n + nH₂O

 Sơ đồ phản ứng: 2M  2MCl_n   2M(OH)_n M₂O_n

n_O2- = n_Cl- = n_HCl = 0,2 mol; m_{chất rắn} = m_{kim loại} + m_O2- Þ m_{kim loại} = 17,5 gam

Ví dụ 9: Hoà tan hoàn toàn 43,5 gam hỗn hợp Mg, Zn, Al vào  dung dịch chứa HCl và H₂SO₄ được dd A và 0,8 mol H₂. Cho từ từ dung dịch chứa KOH và NaOH vào A để thu được kết tủa tối đa. Tính khối lượng kết tủa thu được.

Hướng dẫn giải

Đặt 3 kim loại Al, Mg, Zn là 1 kim loại M có hóa trị n

Cho e:   M → Mⁿ⁺ + ne

Nhận e: 2H⁺ + 2e      H₂

                      1,6           0,8

n_{e nhận} = 1,6 mol

Sơ đồ phản ứng: M  Mⁿ⁺  M(OH)_n

n_OH- = n_{đt dương của kim loại}  = n_{e cho} = 1,6 mol

m_{kết tủa} = m_{kim loại} + m_OH- = 43,5 + 1,6*17 = 70,7 gam

Ví dụ 10: Hoà tan hoàn toàn m gam hỗn hợp 3 kim loại X, Y, Z có hóa trị không đổi vào dung dịch chứa HCl và H₂SO₄, HNO₃ được dung dịch A, hỗn hợp khí B gồm 0,04 mol H₂ và 0,02 mol NO. Cho từ từ dung dịch NaOH vào A để thu được kết tủa tối đa. Nung kết tủa đến khối lượng không đổi thu được 4,65gam chất rắn . Tính m.

Hướng dẫn giải:

Đặt 3 kim loại X, Y, Z là 1 kim loại M có hóa trị n

Cho e:   M → Mⁿ⁺ + ne

Nhận e: 2H⁺ + 2e      H₂

                    0,08          0,04

                N⁺⁵ + 3e → NO

                       0,06       0,02

n_{e nhận} = 0,08 + 0,06 = 0,14

Sơ đồ phản ứng: 2M  2Mⁿ⁺  2M(OH)_n M₂O_n

 n_O2- = n_{đt dương của kim loại}  = n_{e cho} = 0,07 mol

m_{chất rắn} = m_{kim loại} + m_O2- Þ m_{kim loại} = 3,53 gam

Ví dụ 11: Hoà tan hoàn toàn 47,5 gam hỗn hợp X gồm Mg, Zn, Al, Fe vào  dung dịch chứa HCl và H₂SO₄ được dd A và 0,8 mol H₂. Cho từ từ dung dịch chứa KOH và NaOH vào A để thu được kết tủa tối đa. Nung kết tủa đến khối lượng không đổi thu được 61,9 gam chất rắn . Tính %m của Fe trong hổn hợp X

Hướng dẫn giải:

Đặt 4 kim loại Mg , Zn , Al, Fe là 1 kim loại M có hóa trị n

Cho e:   M → Mⁿ⁺ + ne

Nhận e: 2H⁺ + 2e      H₂

                      1,6          0,8

n_{e nhận} = 1,6 mol

Sơ đồ phản ứng:

Mg  Zn  Al Fe

Mg2+  Zn2+  Al3+ Fe2+

Mg(OH)2 Zn(OH)2 Al(OH)3 Fe2+(OH)2

MgO ZnO Al2O3 Fe3+2O3

m_{chất rắn} = m_{kim loại} + m_O2- Þ m_O2- = 61,9 – 47,5 = 14,4 gam; n_O2- = 0,9 mol

_{e trao đổi} = 0,9x2 = 1,8 mol Þ n_{e Fe(OH)2 cho} = 1,8 – 1,6 = 0,2 mol

Þ n_Fe = 0,2 mol; m_Fe = 0,2*56 = 11,2 gam; %m_Fe =  = 23,58%

Ví dụ 12: Hoà tan hoàn toàn 3,53 gam hỗn hợp 3 kim loại X, Y, Z có hóa trị không đổi vào dung dịch chứa HCl và H₂SO₄ được dd A và V lít khí H₂ (ở đktc). Cho từ từ dung dịch NaOH vào A để thu được kết tủa tối đa. Nung kết tủa đến khối lượng không đổi thu được 4,65gam chất rắn . Tính V.

Hướng dẫn giải:

Đặt 3 kim loại X, Y, Z là 1 kim loại M có hóa trị n

Cho e:   M → Mⁿ⁺ + ne

Nhận e: 2H⁺ + 2e      H₂

Sơ đồ phản ứng: 2M  2Mⁿ⁺  2M(OH)_n M₂O_n

m_{chất rắn} = m_{kim loại} + m_O2- Þ m_O2- = 4,65 – 3,53 = 1,12 gam;

n_O2- =  = 0,07 mol Þ n_{e nhận} = 0,14 mol Þ n_H2 = 0,07 mol

V_H2 = 0,07*22,4 = 1,568 lít

Ví dụ 13: Hai kim loại hoạt động X, Y có hoá trị II. Hoà tan hết 0,64g hai kim loại này vào dung dịch HCl thu được 448ml khí (đktc) . Xác định hai kim loại biết số mol của hai kim loại bằng nhau.

Hướng dẫn giải

n_H2 =  = 0,02 mol

Đặt 2 kim loại X, Y là 1 kim loại M có hóa trị 2

M + 2HCl → MCl₂ + H₂

0,02                         0,02

Khối lượng trung bình của 2 kim loại: M_{trung bình} =  =  = 32

Ta có n_X = n_Y Þ M_{trung bình} =  = 32; M₁ < 32 < M₂

X, Y có hoá trị II Þ X có thể là Mg hoặc Be

Nếu X là Mg: M₁ = 24 Þ M₂ = 40 là Ca; 2kim loại là Mg và Ca

Nếu X là Be: M₁ = 8  Þ M₂ = 56 là Fe; 2 kim loại là Be và Fe

Ví dụ 14: Chia 2,290 gam hỗn hợp Mg, Al, Zn thành 2 phần bằng nhau. Phần 1 hoà tan hoàn toàn trong dung dịch HCl vừa đủ thu được 1,456 lít H₂ (đktc) và tạo ra x gam muối. Phần 2 cho tác dụng với O₂ dư, thu được y gam 3 oxit. Tính x và y.

Hướng dẫn giải

Đặt 3 kim loại Al, Mg, Zn là 1 kim loại M có hóa trị n

m_{kim loại một phần} =  = 1,145 gam; n_H2 =  = 0,065 mol

Phần 1:

2M + 2nHCl → 2MCl_n + nH₂

Nhận e:       2H⁺ + 2e → H₂

                             0,13   0,065

n_{e nhận phần 1} = 0,13 mol

n_{Cl- muối} = n_{e nhận phần 1} = 0,13 mol

m_muối = m_{kim loại} + m_{Cl- muối} = 1,145 + 0,13*35,5 = 5,76 gam

         Phần 2:    4M + nO₂ → 2M₂O_n

                        n_{e nhận phần 2} = n_{e nhận phần 1} = 0,13 mol                     

          Nhận e:   O₂ + 4e → 2O^2-

          0,0325   0,13

m_oxit = m_{kim loại} + m_oxi = 1,145 + 0,0325*32 = 2,185 gam

Ví dụ 15: Hoà tan hoàn toàn 3,53 gam hỗn hợp 3 kim loại X, Y, Z có hóa trị không đổi vào dung dịch chứa H₂SO₄ và HNO₃ được dung dịch A, hỗn hợp khí B gồm 0,04 mol H₂ và 0,02 mol NO. Cô cạn dung dịch A thu được m gam muối. Tính m.

Hướng dẫn giải:

Có khí H₂ thoát ra Þ NO₃^- đã phản ứng hết Þ dung dịch chỉ có muối sunfat Nhận e: 2H⁺ + 2e      H₂

                     0,08          0,04

                N⁺⁵ + 3e → NO

                       0,06       0,02

n_{e nhận} = 0,08 + 0,06 = 0,14 Þ n_{SO42- trong muối} =  n_{e nhận} = 0,07 mol

m_muối = m_{kim loại} + m_SO42- = 3,53 + 0,07*96 = 10,25 gam