Bài tập kim loại kiềm - kiềm thổ - nhôm tác dụng với nước

DẠNG 1: KL KIỀM – KIỀM THỔ - NHÔM TÁC DỤNG VỚI NƯỚC

- Chỉ có kim loại kiềm, Ca, Sr, Ba mới tan trong nước ở nhiệt độ thường 
- Các kim loại mà hiđroxit của chúng có tính lưỡng tính như Al, Zn, Be, Sn, Pb…tác dụng được với dung dịch kiềm (đặc) 
- Nếu đề bài cho nhiều kim loại tác dụng với nước tạo dung dịch kiềm, rồi sau đó lấy dung dịch kiềm tác dụng với dung dịch hỗn hợp axit thì: 
         + Giải bằng cách viết phương trình ion thu gọn 
         + nOH^– = 2nH₂ 
- Nếu đề bài cho hỗn hợp kim loại kiềm hoặc kiềm thổ và kim loại M hóa trị n vào nước thì có thể có hai khả năng: 
         + M là kim loại tan trực tiếp (như kim loại kiềm, Ca, Sr, Ba) 
         + M là kim loại có hiđroxit lưỡng tính (như Al, Zn) 
                     M + (4 – n)OH^– + (n – 2)H₂O → MO₂^{n – 4} + H₂ 

(dựa vào số mol kim loại kiềm hoặc kiềm thổ → số mol OH^– rồi biện luận xem kim loại M có tan hết không hay chỉ tan một phần)

Một số ví dụ minh họa

Ví dụ 1: 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

Lời giải

nH₂ = 0,25 mol 
Ta có nOH^– = 2nH₂ mà nOH^– = nH⁺ → nH₂SO₄ = (nH+):2 = (nOH-):2 = nH₂ = 0,25 mol → V = 0,125 lít hay 125 ml →đáp án A

Ví dụ 2: 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

Lời giải

nH₂ ở thí nghiệm 1 = 0,04 < nH₂ ở thí nghiệm 2 = 0,1 mol → ở thí nghiệm 1 Ba hết, Al dư còn thí nghiệm 2 thì cả Ba và Al đều hết 
- Gọi nBa = x mol và nAl = y mol trong m gam hỗn hợp 
- Thí nghiệm 1:

                                                   Ba + 2H₂O → Ba²⁺ + 2OH^– + H₂ 
                                                    x →                           2x       x 
                                                   Al + OH^– + H₂O → AlO₂– + 3/2H₂ 
                                                           2x→                               3x 
→ nH₂ = 4x = 0,04 → x = 0,01 mol

- Thí nghiệm 2: tương tự thí nghiệm 1 ta có: x +3y/2 = 0,1 → y = 0,06 mol 
→ m = 0,01.137 + 0,06.27 = 2,99 gam → đáp án B

Ví dụ 3: 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 %

Lời giải

nH₂ = 0,25 mol ; nHCl = 0,1 mol 
- Gọi nNa = x mol và nM = y mol → 23x + My = 7,3 (1) 
- Nếu M tác dụng trực tiếp với nước → nH₂ = x/2 + ny/2 = 0,25→ nOH^– = 0,5 > nHCl = 0,1 → loại 
- Nếu M là kim loại có hiđroxit lưỡng tính (n = 2 hoặc 3):

                                    M + (4 – n)OH^– + (n – 2)H₂O → MO₂^{n – 4} + n/2H₂ 
                                    y      (4 – n)y                                              ny/2

- Do OH^– dư nên kim loại M tan hết và nOH^– dư = x – (4 – n)y mol → x – (4 – n)y = 0,1 (2) và x + ny = 0,5 (3) → y = 0,1 mol 
- Thay lần lượt n = 2 hoặc 3 vào (1) ; (2) ; (3) → chỉ có n = 3 ; x = 0,2 ; M = 27 là thỏa mãn → %M = 36,9 % → đáp án B

BÀI TẬP ÁP DỤNG