Bảo toàn electron trong giải bài tập axit không có tính oxi hóa

DẠNG BÀI TẬP KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI AXIT

MỘT SỐ CHÚ Ý

-   Khi cho một Kim loại hoặc hỗn hợp Kim loại tác dụng với hỗn hợp axit HCl, H₂SO₄ loãng  hoặc hỗn hợp các a xit loãng (H⁺ đóng vai trò là chất oxy hóa) thì tạo ra muối có số oxy hóa thấp và giải phóng H₂.

 - Chỉ những kim loại đứng trước H₂ trong dãy hoạt động hóa học mới tác dụng với ion H⁺.                     

Như vậy ta thấy kim loại nhường đi   n.e  và Hiđrô thu về  2 .e

Công thức 1: Liên hệ giữa số mol kim loại và số mol khí H₂                                                     

                     Hoặc    2.= n₁.n_M1 +n₂.n_M2 +.....

                       (đối với hỗn hợp kim loại)

Trong đó n :hoá trị kim loại

Công thức 2: Tính khối lượng muối trong dung dịch

                           m_muối = m_{kim loại} + m_{gốc acid}       (, , ... )

Trong đó, số mol gốc acid được cho bởi công thức:

                           n_{gốc acid} = ∑e_{trao đổi} :  điện tích của gốc acid

• Với H₂SO₄:  m_muối = m_{kim loại} + 96.
• Với HCl:      m_muối = m_{kim loại} + 71.
• Với HBr:      m_muối = m_{kim loại} +  160.        

VÍ DỤ MINH HỌA

Ví dụ 1: Hoà tan 7,8g hỗn hợp bột Al và Mg trong dung dịch HCl dư. Sau phản ứng khối lượng dung dịch axit tăng thêm 7,0g. Khối lượng nhôm và magie trong hỗn hợp đầu là:

A. 2,7g và 1,2g           B. 5,4g và 2,4g           C. 5,8g và 3,6g            D. 1,2g và 2,4g

Hướng dẫn giải

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có :m_H2 = 7,8-7,0 =0,8 gam

Mặt khác theo công thức 1 và theo đề ta có hệ phương trình:

(Khi tham gia phản ứng nhôm nhường 3 e, magie nhường 2 e và H₂ thu về 2 e)

3.n_Al + 2.n_Mg  =2.n_H2=2.0.8/2  (1)

27.n_Al +24.n_Mg =7,8 (2)

Giải phương trình (1), (2) ta có n_Al =0.2 mol và n_Mg = 0.1 mol

Từ đó ta tính được m_Al =27.0,2 =5,4 gam và m_Mg =24.0,1 =2,4 gam chọn đáp án B                           

Ví dụ 2: Cho 15,8 gam KMnO₄ tác dụng với dung dịch HCl đậm đặc. Thể tích khí clo thu được ở điều kiện tiêu chuẩn là:

            A. 5,6 lít.                     B. 0,56 lít.                   C. 0,28 lít.                   D. 2,8 lít.

   Hướng dẫn giải

       Theo công thức 1 ta có :Mn⁺⁷ nhường 5 e (Mn⁺²),Cl^- thu 2.e áp dụng định luật bảo toàn e ta có :5.n_KmnO4 =2.n_cl2 từ đó suy ra số mol clo bằng 5/2 số mol KMnO₄ =0.25 mol từ đó suy ra thể tích clo thu được ở đktc là:0,25 . 22,4 =0,56 lít

Ví dụ 3. Hòa tan hoàn toàn 20g hỗn hợp Mg và Fe vào dung dịch axit HCl dư thấy có 11,2 lít khí thoát ra ở đktc và dung dịch X. Cô cạn dung dịch X thì thu được bao nhiêu gam muối khan?

            A. 55,5g.                     B. 91,0g.                     C. 90,0g.                     D. 71,0g.

Hướng dẫn giải

Áp dụng công thức 2 ta có: m_muối = m _{kim loại} + m_{ion tạo muối}

                                  = 20 + 71.0,5=55.5g

            Chọn đáp án A.

Ví dụ 4. Hòa tan 9,14g hợp kim Cu, Mg, Al bằng một lượng vừa đủ dung dịch HCl thu được 7,84 lít khí X (đktc) và 2,54g chất rắn Y và dung dịch Z. Cô cạn dung dịch Z thu được m(g) muối, m có giá trị là

A. 31,45g.                   B. 33,25g.                   C. 3,99g.                     D. 35,58g.

             Hướng dẫn giải

Áp dụng công thức 2 ta có: m_muối = m _{kim loại} + m_{ion tạo muối}

                                  = (9,14-2,54)+ 71.7,84/22,4  =31,45 g

            Chọn đáp án A

Ví dụ 5: Hòa tan hết 7,74 gam hỗn hợp bột Mg, Al bằng 500ml dung dịch hỗn hợp HCl 1M và H₂SO₄ 0,28M thu được dung dịch X và 8,736 lít khí H₂ (đktc). Cô cạn dung dịch X thu được lượng muối khan là:

A. 38,93 g                      B. 25,95 g                   C. 103,85 g                 D.77,86 g

Hướng dẫn giải

Tổng số mol H⁺ là: 0,5.(1+2.0,28)=0,78 mol

            Số mol H₂ là: 8,736:22,4 = 0,39 mol

                        2H⁺ + 2e → H₂

                        0,78                 0,39    

            Þ Lượng H⁺ tham gia phản ứng vừa đủ.

                Áp dụng công thức 2 tính khối lượng muối:

                        m_muối = m_{2 kim loại} +

                                  = 7,74 + 1.0,5.35,5 + 0,28.0,5.96 =38,3 g

            Chọn đáp án A.

Ví dụ 6: Cho 24,6 gam hỗn hợp Mg, Al, Fe phản ứng hết với dung dịch HCl thu được 84,95 gam muối khan. Thể tích H₂ (đktc) thu được bằng:

            A. 18,06 lít                  B. 19,04 lít                  C. 14,02 lít                  D. 17,22 lít

Hướng dẫn giải

Từ biểu thức tính khối lượng muối:

                        m_muối   = m_{kim loại} + 71.        

                Þ        84,95  = 24,6 + 71.

Þ       = 22,4.( ) = 19,04 lít

Chọn đáp án B.

Ví dụ 7: Chia hỗn hợp hai kim loại A, B có hóa trị không đổi thành hai phần bằng nhau. Phần 1 hòa tan hết trong dung dịch HCl, thu được 1,792 lít khí H₂ (đktc). Phần 2 nung trong oxy thu được 2,84 gam hỗn hợp các oxit. Khối lượng hỗn hợp hai kim loại trong hỗn hợp đầu là:

            A. 1,56 gam                B. 3,12 gam                C. 2,2 gam                   D. 1,8 gam