Dạng toán hh KL tác dụng với nước và bazơ

HỖN HỢP KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI NƯỚC VÀ BAZƠ

- Dãy được sắp xếp theo chiều giảm dần tính hoạt động hoá học (từ trái sang phải)

- Một số kim loại vừa tác dụng được với axit và với nước:  K, Na, Ba, Ca

- Kim loại + H₂O ----> Dung dịch bazơ + H₂

- Kim loại vừa tác dụng với axit, vừa tác dụng với bazơ:  (Be), Al, Zn, Cr

2A + 2(4 – n)NaOH + 2(n – 2)H₂O ---> 2Na_{4 – n}AO₂ + nH₂

Ví dụ:

2Al + 2NaOH + 2H₂O ----> 2NaAlO₂+ 3H₂

2Al + Ba(OH)₂ + 2H₂O ----> Ba(AlO₂)₂ + 3H₂

Zn + 2NaOH --->  Na₂ZnO₂ + H₂

Zn + Ba(OH)₂ ---> BaZnO₂ + H₂

- Kim loại đứng trước H tác dụng với dung dịch axit HCl, H₂SO₄ loãng tạo muối và giải phóng H₂.

Kim loại + Axit ----> Muối + H₂

Lưu ý: Kim loại trong muối có hoá trị thấp (đối với kim loại đa hoá trị)

- Kể từ Mg trở đi kim loại đứng trước đẩy được kim loại đứng sau ra khỏi muối của chúng. theo quy tắc:

Chất khử mạnh + chất oxi hóa mạnh  chất oxi hoá yếu + chất khử yếu.

Lưu ý: những kim loại đầu dãy (kim loại tác dụng được với nước) thì không tuân theo quy tắc trên mà nó xảy ra theo các bước sau:

Kim loại kiềm (hoặc kiềm thổ)  +  H₂O     Dung dịch bazơ   +    H₂

Sau đó:  

Dung dịch bazơ  +  dung dịch muối    Muối mới   + Bazơ mới  (*)

Điều kiện(*): Chất tạo thành phải có ít nhất 1 chất kết tủa (không tan).

VD: cho Ba vào dung dịch CuSO₄.

Trước tiên:                  Ba  +   2H₂O       Ba(OH)₂   +    H₂ 

Sau đó:

Ba(OH)₂    +    CuSO₄       Cu(OH)₂       +       BaSO₄

Đặc biệt:                     Cu + 2FeCl₃ ---> CuCl₂ + 2FeCl₂

                                    Cu + Fe₂(SO₄)₃ ---> CuSO₄ + 2FeSO₄

II. BÀI TẬP VẬN DỤNG

Bài 1: Hoà tan hoàn toàn 17,2g hỗn hợp gồm kim loại kiềm A và oxit của nó vào 1600g nước được dung dịch B. Cô cạn dung dịch B được 22,4g hiđroxit kim loại khan.

a/ Tìm kim loại và thành phần % theo khối lượng mỗi chất trong hỗn hợp.

b/ Tính thể tích dung dịch H₂SO₄ 0,5M cần dùng để trung hoà dung dịc B.

Bài 2: Hoà tan hoàn toàn 3,1g hỗn hợp 2 kim loại kiềm trong nước thu được dung dịch A. Để trung hoà dung dịch A phải dùng 50ml dung dịch HCl 2M, sau phản ứng thu được dung dịch B.

a/ Nếu cô cạn dung dịch B thì sẽ thu được bao nhiêu gam hỗn hợp muối khan?

b/ Xác định 2 kim loại kiềm trên, biết rằng tỉ lệ số mol của chúng trong hỗn hợp là 1 : 1.

Bài 3: Cho 6,2g hỗn hợp 2 kim loại kiềm thuộc 2 chu kỳ liên tiếp trong bảng tuần hoàn phản ứng với H₂O dư, thu được 2,24 lit khí (đktc) và dung dịch A.

a/ Tính thành phần % về khối lượng từng kim loại trong hỗn hợp ban đầu.

b/ Sục CO₂ vào dung dịch A thu được dung dịch B. Cho B phản ứng với BaCl₂ dư thu được 19,7g kết tủa. Tính thể tích khí CO₂ đã bị hấp thụ.

Bài 4: Hai kim loại kiềm A và B có khối lượng bằng nhau. Cho 17,94g hỗn hợp A và B tan hoàn toàn trong 500g H₂O thu được 500ml dung dịch C(d = 1,03464g/ml). Tìm A và B.

Bài 5: Một hỗn hợp X gồm 2 kim loại A, B thuộc 2 chu kì liên tiếp trong bảng tuần hoàn, có khối lượng là 8,5g. Cho X phản ứng hết với nước cho ra 3,36 lit khí H₂(đktc)

            a/ Xác định 2 kim loại và tính khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp đầu.

b/ Thêm vào 8,5g hỗn hợp X trên, 1 kim loại kiềm thổ D được hỗn hợp Y, cho Y tác dụng với nước thu được dung dịch E và 4,48 lit khí H₂ (đktc). Cô cạn dung dịch E ta được chất rắn Z có khối lượng là 22,15g. Xác định D và khối lượng của D.

Bài 6: Hoà tan 23g một hỗn hợp gồm Ba và 2 kim loại kiềm A, B thuộc 2 chu kỳ kế tiếp nhau trong bảng tuần hoàn vào nước thu được dung dịch D và 5,6 lit H₂ (đktc).

   Nếu thêm 180ml dung dịch Na₂SO₄ 0,5M vào dung dịch D thì chưa kết tủa hết được Ba(OH)₂. Nếu thêm 210ml dung dịch Na₂SO₄ 0,5M vào dung dịch D thì dung dịch sau phản ứng còn dư Na₂SO₄. Xác định 2 kim loại kiềm ở trên.

III. ĐÁP ÁN VÀ LỜI GIẢI

Bài 1.

Hướng dẫn:

Gọi công thức của 2 chất đã cho là A và A₂O.

a, b lần lượt là số mol của A và A₂O

Viết PTHH:

Theo phương trình phản ứng ta có:

a.M_A + b(2M_A + 16) = 17,2   (I)

(a + 2b)(M_A + 17) = 22,4    (II)

Lấy (II) – (I): 17a + 18b = 5,2 (*)

Khối lượng trung bình của hỗn hợp:

M_TB = 17,2 : (a + b)

Tương đương: M_TB = 18.17,2 : 18(a + b).

Nhận thấy: 18.17,2 : 18(a + b) < 18.17,2 : 17a + 18b = 18.17,2 : 5,2

---> M_TB < 59,5   

Ta có: M_A < 59,5 < 2M_A + 16 ---> 21,75 < M_A < 59,5.

Vậy A có thể là: Na(23) hoặc K(39).

Giải hệ PT toán học và tính toán theo yêu cầu của đề bài.

Đáp số:

a/

Với A là Na thì %Na = 2,67% và %Na₂O = 97,33%

Với A là K thì %K = 45,3% và %K₂O = 54,7%

b/

TH: A là Na ----> V_{dd axit} = 0,56 lit

TH: A là K -----> V_{dd axit} = 0,4 lit.

Bài 2.

Đáp số:

a/ m_Muối = 6,65g

b/ 2 kim loại đó là: Na và K.

Bài 3.

Hướng dẫn:

a/ Đặt R là KHHH chung cho 2 kim loại kiềm đã cho

M_R là khối lượng trung bình của 2 kim loại kiềm A và B, giả sử M_A < M_B

---.> M_A < M_R < M_B .

Viết PTHH xảy ra:

Theo phương trình phản ứng:

n_R = 2n_H= 0,2 mol. ----> M_R = 6,2 : 0,2 = 31

Theo đề ra: 2 kim loại này thuộc 2 chu kì liên tiếp, nên 2 kim loại đó là:

A là Na(23) và B là K(39)

b/ Ta có: n_ROH = n_R = 0,2 mol

PTHH xảy ra:

CO₂   +  2ROH ----> R₂CO₃ + H₂O

CO₂ + ROH ---> RHCO₃

Theo bài ra khi cho BaCl₂ vào dung dịch B thì có kết tủa. Như vậy trong B phải có R₂CO₃ vì trong 2 loại muối trên thì BaCl₂ chỉ phản ứng với R₂CO₃ mà không phản ứng với RHCO₃.

BaCl₂ + R₂CO₃ ----> BaCO₃ + RCl

---> n_CO = n_RCO= n_BaCO= 19,7 : 197 = 0,1 mol ----> V_CO= 2,24 lít.

Bài 4. Học sinh tự giải

Bài 5.

Đáp số:

a/ m_Na = 4,6g và m_K = 3,9g.

b/ kim loại D là Ba. --> m_Ba = 6,85g.

Bài 6.

Đáp số: 2 kim loại kiềm là Na và K.