Bài tập hh kim loại tác dụng với HNO3

Cập nhật lúc: 17:10 30-03-2016 Mục tin: Hóa học lớp 11


Bài tập HNO3 tác dụng với kim loại được coi là bài toán kinh điển của hóa học vô cơ, dạng bài tập HNO3 tác dụng với hh kim loại là một trong những dạng khó thuộc dạng bài tập của HNO3, bài viết dưới đây hướng dẫn bạn đọc phương pháp giải với những ví dụ tiêu biểu chi tiết.

BÀI TẬP HH KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI HNO3

 Phương pháp giải:

  • Khi cho nhiều kim loại tác dụng với cùng một dung dịch HNO3 cần nhớ: Kim loại càng mạnh tác dụng với dung dịch HNO3 càng loãng thì trong gốc NO3- bị khử xuống mức oxi hoá càng thấp


Nếu đề yêu cầu xác định thành phần hỗn hợp kim loại ban đầu có thể qua các bước giải:

  • Bước 1: Viết các phương trình phản ứng xảy ra (chú ý xác định sản phẩm của nitơ cho đúng), nhớ cân bằng.
  • Bước 2: Đặt ẩn số, thường là số mol của các kim loại trong hỗn hợp
  • Bước 3: Lập hệ phương trình toán học để giải.
  • Trường hợp bài toán không cho dữ kiện để lập phương trình đại số theo số mol và khối lượng các chất có trong phản ứng, để ngắn gọn ta nên áp dụng phương pháp bảo toàn electron.
  • Cơ sở của phương pháp này là: dù các phản ứng oxi hoá - khử có xảy ra như thế nào nhưng vẫn có sự bảo toàn electron. Nghĩa là: Tổng số mol electron mà các chất oxi hoá thu vào.
  • Phương pháp này sử dụng khi phản ứng xảy ra là phản ứng oxi hoá - khử đặc biệt đối với những trường hợp số các phản ứng xảy ra nhiều và phức tạp.
  • Trước hết, ta phải nắm được thế nào là phản ứng oxi hoá - khử?
  • Phản ứng oxi hoá - khử là những phản ứng oxi hoá trong đó có sự cho và nhận electron, hay nói cách khác, trong phản ứng có sự thay đổi số oxi hoá của một số nguyên tố.Trong phản ứng oxi hoá - khử: tổng số electron do chất khử nhường phải đúng bằng tổng số electron mà chất oxi hoá nhận.
    • Quá trình ứng với sự cho electron gọi là quá trình oxi hoá
    • Quá trình ứng với sự nhận electron gọi là quá trình khử.
  • Từ đó suy ra: Tổng số mol electron do chất khử nhường bằng tổng số mol electron mà chất oxi hoá nhận.
  • Đó chính là nội dung của định luật bảo toàn electron.
  • Điều kiện để có phản ứng oxi hoá - khử: đó là chất oxi hoá mạnh phải tác dụng với chất khử mạnh tạo thành chất oxi hoá yếu hơn và chất khử yếu hơn.
  • Khi giải toán mà phản ứng xảy ra là phản ứng oxi hoá - khử, nhất là khi số phản ứng xảy ra nhiều và phức tạp, chúng ta nên viết các quá trinh oxi hoá, các quá trình khử, sau đó vận dụng Định luật bảo toàn electron cho các quá trình này.

{ Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Hoà tan hoàn toàn m gam Al trong dung dịch HNO3 thì thu được 8,96 lít (đktc) hỗn hợp khí A (gồm NO và N2O) có tỉ khối dA/H2 = 16,75. Tính m.

Hướng dẫn giải

Đặt số mol NO và N2O trong 8,96 l hỗn hợp A lần lượt là x và y.

Ta có:        

Từ (I, II): x = 0,3 và y = 0,1

 Các phương trình phản ứng:

                        Al           + 4HNO→ Al(NO3)3 + NO↑ + 2H2O              (1)

                        0,03mol       ←                                0,3 mol

                        8 Al        + 30HNO3 →  8Al(NO3)3 + 3N­2O↑     + 15H2O   (2)

                                       ←                           0,1 mol

Vậy

Ví dụ 2: Cho 0,54g bột Al hoà tan hết trong 250 ml dung dịch HNO3 1M. Sau khi phản ứng xong, thu được dung dịch A và 0,896 lít hỗn hợp khí B gồm NO2 và NO (đo ở đktc).

a) Tính tỉ khối của hỗn hợp khí B đối với H2.

b) Tính nồng độ mol các chất trong dung dịch A thu được.

Hướng dẫn giải

Đặt số mol NO2 và NO trong 0,896 l hỗn hợp khí B lần lượt là x và y.

Ta có :

  Các phương trình phản ứng:

Al + 6HNO3 →  Al(NO3)3 + 3NO2↑ + 3H2O                    (a)

            x/3     2x               x/3 ←         xmol

            Al + 4HNO­3 →  Al(NO­3)3 + 3NO↑ + 3H­2O                      (b)

            y          4y             y   ←          ymol  

           
Vậy

Ví dụ 3: Cho hỗn hợp X gồm 0,15 mol Mg, 0,35 mol Fe phản ứng với V lít dung dịch HNO3 1M thu được dung dịch Y và hỗn hợp khí gồm 0,035 mol N2O;  0,1 mol NO và còn lại 2,8 gam kim loại. Tìm V?

Hướng dẫn giải

Khi phản ứng với HNO3 Mg sẽ phản ứng trước.

Khối lượng Fe ban đầu = 0,35.56 = 19,6 gam > 2,8 gam => sau phản ứng Fe dư và muối trong dung dịch là muối sắt (II).

Số mol Fe phản ứng = 0,35 –  =0,3 mol

Quá trình oxh:

Fe   Fe2+ + 2e

0,3                  0,6mol

Mg  Mg2+ + 2e

        0,15           0,3(mol)

Quá trình khử:

NO3- + 10H+ + 8e    N2O + 5H2O

          0,35  0,28  0,035 (mol)

NO3- + 4H+ + 3e  NO + 2H2O

         0,4  0,3  0,1 (mol)

0,9 mol = ne nhường > ne nhận =0,58 mol => sản phẩm khử còn có NH4NO3

Số mol e do N+5 nhận tạo ra NH4NO3 là: 0,9 – 0,58 = 0,32 mol

NO3- + 10H+ + 8e  NH4+ + 5H2O

            0,4  0,32  0,04 (mol)

Số mol HNO3 = số mol H+ = 1,15 mol => V= 1,15 lít

Ví dụ 4: Cho 2,16 gam hỗn hợp gồm Al và Mg tan hết trong dung dịch axit HNO3 loãng, đun nóng nhẹ tạo ra dung dịch X và 448 ml (đo ở 354,90 K và 988 mmHg) hỗn hợp khí Y khô gồm 2 khí không màu, không đổi màu trong không khí. Tỷ khối của Y so với oxi bằng 0,716 lần tỷ khối của khí cacbonic so với nitơ. Làm khan X một cách cẩn thận thu được m gam chất rắn Z, nung Z đến khối lượng không đổi thu được 3,84 gam chất rắn T. Tính giá trị của m

Hướng dẫn giải

Ví dụ 5: Cho m gam hỗn hợp gồm hai kim loại Mg và Al có tỉ lệ mol tương ứng là 4:5 vào dung dịch HNO3 20%. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được dung dịch A và có 6,72 lít hỗn hợp khí X gồm NO, N2O, N2 thoát ra. Thêm một lượng O2 vừa đủ vào X, sau phản ứng, thu được hỗn hợp khí Y. Dẫn từ từ Y qua dung dịch NaOH dư thì có 4,48 lít hỗn hợp khí Z thoát ra. Tỉ khối hơi của Z so với H2 là 20. Mặt khác, cho dung dịch KOH vào dung dịch A thì lượng kết tủa thu được lớn nhất là (m + 39,1) gam. Biết các thể tích khí đều đo ở điều kiện tiêu chuẩn và lượng HNO3 ban đầu dùng dư 20% so với lượng cần thiết. Tính nồng độ % của muối Al(NO3)3 trong dung dịch A?

Hướng dẫn giải

Hỗn hợp Z gồm N2 và N2O có M = 40, đặt số mol tương ứng là a, b, ta có hệ:

a + b = 0,2 ;  28a + 44b = 8.

Giải hệ ta Þ a = 0,05, b= 0,15, từ đó ta có số mol NO = 0,1 mol.

  Khi cho KOH vào dung dịch A tạo kết tủa lớn nhất gồm Mg(OH)2 và Al(OH)3, theo giả thiết nếu gọi 4x và 5x lần lượt là số mol của Mg và Al thì ta có tổng số mol OH trong kết tủa là 23x = 39,1:17 = 2,3. Vậy x = 0,1

Þ tổng số mol electron do Mg và Al nhường ra = 2,3 mol

Mặt khác từ số mol khí trên thì số mol electron do HNO3 nhận =  2 mol

Þ sản phẩm có NH4NO3 = 0,0375 mol

Þ tổng số mol HNO3 đã dùng là: 2,3 + 0,05x2 + 0,15x2 + 0,1 + 0,0375x2 = 2,875 mol. Vì axit lấy dư 20% nên số mol HNO3 đã lấy là:

3,45 mol => khối lượng dung dịch HNO3 = 1086,75 gam

Þ khối lượng dung dịch sau phản ứng = 1086,75 + 0,4x24 + 0,5x27  - 0,05x28 – 0,15x44 – 0,1x30 = 1098,85 gam; khối lượng Al(NO3)3 = 106,5 gam

Þ C% = 106,5x100 :1098,85 = 9,69%.

Ví dụ 6: Hòa  tan hỗn hợp X gồm Zn, FeCO­3, Ag bằng lượng dư dung dịch HNO3 thu được hỗn hợp khí A gồm 2 chất khí có tỷ khối đối với H2 bằng 19,2 và dung dịch B. Cho B tác dụng hết với dung dịch NaOH dư tạo kết tủa. Lọc kết tủa đem nung ở nhiệt độ cao đến khối không dổi được 5,64g chất rắn. Tính khối lượng hỗn hợp X,  biết trong X khối lượng FeCO3 bằng khối lượng Zn; mỗi chất trong X khi tác dụng với dụng với dung dịch HNO3 ở trên chỉ cho 1 sản phẩm khử.

Hướng dẫn giải

=19,2.2=38,4   A gồm 2 chất khí, trong đó có CO2(M= 44>38,4)  khí còn lại có M<38,4 và là sản phẩm khử HNO3 của các chất trênđó là NO.

 Giả sử trong 1 mol A có x mol CO2  =1-x

Ta có :44x + 30(1-x) = 38,4  x=0,6 hay =

Gọi a,b,c lần lượt là số mol của Zn, FeCO3 , Ag trong X   =b

Nếu sản phẩm khử chỉ có NO duy nhất

   Zn   Zn2+  + 2e

   Fe2+  Fe3+ +1e                                N+5 + 3e N+2

   Ag    Ag+ +1e

                     2a+b+c = 3  =

 65a=116b  a > b > b+>b =

 Trái với kết quả = vậy sản phẩm khí ngoài NO còn có NH4NO3. Sản phẩm đó chỉ có thể do Zn khử.

      4Zn + 10HNO3    4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O   (1)

     3FeCO3 + 10 HNO3 3Fe(NO3)3+ NO + 3 CO2 +5 H2O   (2)

     3Ag + 4 HNO3  3AgNO3 + NO + 2 H2O   (3)

Dung dịch B chứa , , , , , . Khi tác dụng với dung dịch NaOH dư

H+ + OH- H2O

 + OH- NH3 +H2O

 + 3OH- Fe(OH)3

 + 4OH-  Zn + 2H2O

2Ag+ + 2OH- Ag2O + H2O

Nung kết tủa:2Fe(OH)3  Fe2O3 + 3H2O

                      2Ag2O  4Ag + O2

Chất rắn thu được là:Fe2O3 , Ag

      b= ()                                             

       160+ 180c= 5,64                                   

=> b=c=0,003g,

=> = 10,2g

 

Tất cả nội dung bài viết. Các em hãy xem thêm và tải file chi tiết dưới đây:

Luyện Bài tập trắc nghiệm môn Hóa lớp 11 - Xem ngay

>> Học trực tuyến Lớp 11 trên Tuyensinh247.com. Cam kết giúp học sinh lớp 11 học tốt, hoàn trả học phí nếu học không hiệu quả.

Cập nhật thông tin mới nhất của kỳ thi tốt nghiệp THPT Quốc Gia 2021