Bài tập tính khối lượng kim loại

Một số lưu ý cần nhớ:

Để có thể dễ dàng giải được loại bài tập này, các em cần nắm rõ được các định luật bảo toàn electron, định luật bảo toàn khối lượng, … để áp dụng

Dạng 1: Kim loại tác dụng với phi kim

* Một số ví dụ điển hình:

Ví dụ 1: Đốt cháy hoàn toàn 3 gam hỗn hợp T gồm Al và Cu cần vừa đủ 1,456 lít hỗn hợp khí gồm O2 và Cl2 thu được 6,64 gam chất rắn. Phần trăm khối lượng của Al trong T là?

Hướng dẫn giải chi tiết:

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng

=> m O2 + m Cl2 = m Chất rắn – m KL = 6,64 – 3 = 3,64 gam

n O2 + n Cl2 = 1,456 : 22,4 = 0,065 [mol]

Gọi số mol O2, Cl2 lần lượt là a, b

=> Ta có hệ phương trình:

a + b = 0,065

32a + 71b = 3,64

=> a = 0,025 ; b = 0,04

Gọi số mol Al, Cu lần lượt là x, y

Áp dụng định luật bảo toàn electron:

=> Tổng lượng e nhường của KL bằng tổng lượng e nhận của phi kim [O2, Cl2]

=> 3x + 2y = 4. n O2 + 2. n Cl2

=> 3x + 2y = 4 . 0,025 + 2 . 0,04 = 0,18 [I]

Khối lượng của 2 kim loại bằng 3 gam

=> 27x + 64y = 3 [II]

Từ [I] và [II] => x = 0,04 ; y = 0,03

% Al = [0,04 . 27] : 3 . 100% = 36%

Ví dụ 2: Chia hỗn hợp Al, Cu thành 2 phần bằng nhau. Đốt cháy hoàn toàn phần 1 cần vừa đủ 1,344 lít O2. Cho phần 2 tác dụng với tối đa V lít khí Cl2 [dktc] thì giá trị cuả V là?

Hướng dẫn giải chi tiết:

n O2 = 1,344 : 22,4 = 0,06 [mol]

Phần 1 phản ứng vừa đủ với 0,06 mol O2

=> Ta có quá trình nhận e của oxi như sau:

O2   +    4e → 2O2-

0,06 → 0,24

=> Tổng số e nhận trong phản ứng này là 0,24 mol

Cl2 + 2e → Cl-

0,12  0,24

=> V Cl2 = 0,12 . 22,4 = 2,688 [lít]

Dạng 2: Kim loại tác dụng với axit

Ví dụ 1: Cho 8,85 g hỗn hợp Mg, Cu và Zn vào lượng dư dung dịch HCl thu được 3,36 lít H2 [đktc]. Phần chất rắn không phản ứng với axit được rửa sạch rồi đốt cháy trong oxi tạo ta 4 g chất bột màu đen. Phần trăm khối lượng của Mg, Cu, Zn lần lượt là

Hướng dẫn giải chi tiết:

\[{n_{Cu}} = {n_{CuO}} = \frac{4}{{80}} = 0,05[mol] \to {m_{Cu}} = 0,05.64 = 3,2[g]\]

Đặt nMg = x và nZn = y mol

Ta có hệ phương trình: \[\left\{ \begin{array}{l}{m_{hh}} = 24x + 65y + 3,2 = 8,85\\{n_{{H_2}}} = x + y = 0,15\end{array} \right. \to \left\{ \begin{array}{l}x = 0,1\\y = 0,05\end{array} \right.\]

Vậy:

\[\% {m_{Mg}} = \frac{{0,1.24}}{{8,85}}.100\%  = 27,12\% \]

\[\% {m_{Cu}} = \frac{{3,2}}{{8,85}}.100\%  = 36,16\% \]

\[\% {m_{Zn}} = 100\%  - 27,12\%  - 36,16\%  = 36,72\% \]

Ví dụ 2: Hòa tan hoàn toàn 1,9 gam hỗn hợp gồm Fe, Mg và Al bằng dung dịch H2SO4 loãng vừa đủ, thu được 1,344 lít H2 [đktc]. Khối lượng muối khan thu được khi cô cạn dung dịch sau phản ứng là

Hướng dẫn giải chi tiết:

Sơ đồ: KL + H2SO4 → Muối + H2

Bảo toàn H → nH2SO4 = nH2 = 1,344/22,4 = 0,06 mol

Bảo toàn khối lượng

→ mmuối = mKL + mH2SO4 - mH2 = 1,9 + 0,06.98 - 0,06.2 = 7,66 gam

Ví dụ 3: Cho 2,91 gam hỗn hợp X gồm Mg, Cu, Al tan hết trong dung dịch HNO3 loãng, dư thu dược 1,12 lít khí NO ở đktc [ không còn sản phẩm khử khác] và dung dịch Y. Cho Y tác dụng với dung dịch NaOH thì thu được lượng kết tủa lớn nhất là m gam. Giá trị của m là

Hướng dẫn giải chi tiết:

Bảo toàn e có 2nMg + 3nAl + 2nCu = 3nNO = 0,15 mol

Khối lượng kết tủa thu được lớn nhất khi kết tủa hoàn toàn Mg[OH]2, Al[OH]3 và Cu[OH]2

=> nOH- = 2nMg + 3nAl + 2nCu = 0,15 mol

=> mkết tủa = mKL + mOH = 2,91 + 0,15.17 = 5,46 gam

Ví dụ 4: Cho 6,72 gam Fe phản ứng với 125 ml dung dịch HNO3 3,2M thu được dung dịch X và khí NO [sản phẩm khử duy nhất của N+5]. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn, khối lượng muối trong dung dịch X là

Hướng dẫn giải chi tiết:

nFe = 0,12 mol;  nHNO3 = 0,125.3,2 = 0,4 mol

Giả sử tạo thành 2 muối Fe[NO3]2 x mol và Fe[NO3]3 y mol

Bảo toàn nguyên tố Fe:

nFe = nFe[NO3]2 + nFe[NO3]3 => x + y = 0,12  [1]

Ta có: nHNO3 = 4nNO  => nNO = 0,4 / 4 = 0,1 mol

Bảo toàn e: 2nFe[NO3]2 + 3nFe[NO3]3 = 3nNO  

=>  2x + 3y = 0,1.3   [2]

Từ [1] và [2] => x = 0,06 và y = 0,06 mol

=> mmuối = mFe[NO3]2 + mFe[NO3]3 = 25,32 gam

Dạng 3: Kim loại tác dụng với dung dịch muối

Ví dụ 1: Cho thanh sắt Fe vào dung dịch X chứa 0,1 mol AgNO3 và 0,2 mol Cu[NO3]2. Khi thấy thanh kim loại tăng lên 8,8 gam thì dừng lại. Tính khối lượng kim loại bám vào thanh sắt

Hướng dẫn giải chi tiết:

nAg+ = 0,1 mol;  nCu2+ = 0,2 mol

Nếu Ag+ phản ứng hết :

Fe  +  2Ag+ → Fe2+ + 2Ag

0,05 ← 0,1         →      0,1    

=> mtăng = 0,1.108 – 0,05.56 = 8 < 8,8

=> Ag+ phản ứng hết;  Cu2+ phản ứng 1 phần

Fe + Cu2+ → Fe2+ + Cu

x   → x            →     x         

=> mtăng = 64x – 56x = 8x

=> tổng khối lượng tăng ở 2 phản ứng là:

mtăng = 8 + 8x = 8,8  => x = 0,1 mol

=> mkim loại bám vào = mAg + mCu = 17,2 gam

Ví dụ 2: Cho a gam Mg vào 100 ml dung dịch  Al2[SO4]3 1M và CuSO4 3M thu được 25,8 gam chất rắn. Giá trị của a là

Hướng dẫn giải chi tiết:

nAl2[SO4]3 = 0,1 mol;  nCuSO4 = 0,3 mol  => nAl3+ = 0,2 mol;  nCu2+  = 0,3 mol

Mốc 1: phản ứng vừa đủ với Cu2+  => m1 = 0,3.64 = 19,2 gam < 25,8 gam

Mốc 2: Phản ứng với Cu2+ và Al3+  => m­2 = 0,3.64 + 0,2.27 = 24,6 < 25,8 gam

=> cả Cu2+ và Al3+ phản ứng hết, Mg dư

=> chất rắn sau phản ứng gồm Cu [0,3 mol], Al [0,2 mol] và Mg

=> mMg dư = 25,8 – 24,6 = 1,2 gam

Bảo toàn e: 2nMg phản ứng  = 3nAl + 2nCu

=> nMg phản ứng = [3.0,2 + 0,3.2] / 2 = 0,6 mol

=> m = 0,6.24 + 1,2 = 15,6

Dạng 4: Kim loại tác dụng với dung dịch kiềm

* Một số ví dụ điển hình:

Ví dụ 1: Cho 11,8 gam hỗn hợp X gồm Al và Cu vào dung dịch NaOH [loãng, dư]. Khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 6,72 lít khí H2 [đktc]. Khối lượng của Cu trong hỗn hợp X là

Hướng dẫn giải chi tiết:

Khi cho hỗn hợp X gồm Al và Cu vào dung dịch NaOH loãng dư thì chỉ có Al phản ứng.

Al + NaOH + H2O → NaAlO2 + 3/2 H2

Ta có: nAl = 2/3.nH2 = 2/3.0,3 = 0,2 [mol]

→ mCu = mX - mAl = 11,8 - 0,2. 27 = 6,4 [g]

Ví dụ 2: Hòa tan hết m gam nhôm vào dung dịch NaOH 1M, thu được 6,72 lít khí [đktc]. Thể tích dung dịch NaOH tối thiểu cần dùng là

Hướng dẫn giải chi tiết:

nH2[đktc] = VH2/22,4 = 6,72/22,4 = 0,3 [mol]

PTHH: 2Al + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2 + 3H2↑

[mol]               0,2                                       ←  0,3

Theo PTHH: nNaOH = 2/3 nH2 =2/3×0,3 =0,2 [mol]

→ VNaOH = nNaOH : C­M = 0,2 : 1 = 0,2 [lít] = 200 [ml]

Loigiaihay.com

Tổng hợp lý thuyết hóa 12 do Kiến Guru biên soạn. Tổng hợp về các dạng giải bài tập về kim loại: Phần đầu gồm 7 phương pháp hay mà Kiến Guru sưu tầm, phần thứ 2 là các bài tập áp dụng các phương pháp, kết hợp nhiều phương pháp để giải bài. Các bạn cùng học với Kiến Guru nhé! 

I. Tổng hợp lý thuyết hóa 12: Tổng hợp phương pháp 

1. Phương pháp bảo toàn khối lượng:

    Tổng khối lượng các chất tham gia phản ứng bằng tổng khối lượng các sản phầm.

    Ví dụ. trong phản ứng kim loại tác dụng với axit → muối + H2

    Áp dụng bảo toàn khối lượng ta có:

    mdung dịch muối = mkim loại + mdung dịch axit - mH2

2. Phương pháp tăng giảm khối lượng:

    Dựa vào sự tăng giảm khối lượng khi chuyển từ 1 mol chất A thành 1 hoặc nhiều mol chất B [có thể qua nhiều giai đoạn trung gian] ta có thể tính được số mol của các chất và ngược lại.

    Ví dụ. Xét phản ứng: Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu

    Ta thấy: cứ 1 mol Fe [56 gam] tan ra thì có 1 mol Cu [64 gam] tạo thành, khối lượng thanh kim loại tăng 64 – 56 = 8 [gam]. Như vậy nếu biết được khối lượng kim loại tăng thì có thể tính được số mol Fe phản ứng hoặc số mol CuSO4 phản ứng,...

3. Phương pháp sơ đồ dường chéo:

    Thường áp dụng trong các bai tập hỗn hợp 2 chất khí, pha trộn 2 dung dịch, hỗn hợp 2 muối khi biết nồng độ phần trăm của dung dịch [C%] hoặc phân tử khối trung bình [M].

    Ví dụ. tính tỉ lệ khối lượng của 2 dung dịch có nồng độ phần trăm tương ứng là C1, C2 cần lấy trộn vào nhau để được dung dịch có nồng độ C%.[C1 < C < C2]

    Đối với bài toán có hỗn hợp 2 chất khử, biết phân tử khối trung bình cũng nên áp dụng phương pháp sơ đồ chéo để tính số mol từng khí.

4. Phương pháp nguyên tử khối trung bình:

    Trong các bài tập có hai hay nhiều chất có cùng thành phần hóa học, phản ứng tương tự nhau có thể thay chúng bằng một chất có công thức chung, như vậy việc tính toán sẽ rút gọn được số ẩn.

        - Khối lượng phân tử trung bình của một hỗn hợp là khối lượng của 1 mol hỗn hợp đó.

        - Sau khi được giá trị , để tính khối lượng của mỗi chất trong hỗn hợp cũng áp dụng phương pháp sơ đồ chéo:

5. Phương pháp bảo toàn electron:

    Phương pháp này áp dụng để giải các bài tập có nhiều quá trình oxi hóa khử xảy ra [nhiều phản ứng hoặc phản ứng tạo ra nhiều sản phẩm hoặc phản ứng qua nhiều giai đoạn]. Chỉ cần viết các quá trình nhường, nhận electron của các nguyên tố trong các hợp chất. Lập phương trình tổng số mol electron nhường = tổng số mol electron nhận.

6. Phương pháp bảo toàn nguyên tố:

    Trong các phản ứng hóa học số mol nguyên tử của các nguyên tố được bảo toàn trước và sau phản ứng.

    Ví dụ. xét phản ứng CO + oxit kim loại → kim loại + CO2

    Bào toàn nguyên tử O: nCO = nCO2 = nO trong các oxit

7. Phương pháp viết pt phản ứng dưới dạng rút gọn:

    Khi giải các bài toán có phản ứng của dung dịch hỗn hợp nhiều chất [dung dịch gồm 2 axit, 2 bazo,...] để tránh viết nhiều phương trình phản ứng, đơn giản tính toán ta viết phương trình ion rút gọn.

II. Tổng hợp lý thuyết hóa học 12: Tổng hợp ví dụ vận dụng phương pháp 

Bài 1: Hòa tan 1,35 gam một kim loại M bằng dung dịch HNO3 loãng dư thu được 2,24 lít hỗn hợp khí NO và NO2 [đktc] có tỉ khối hơi so với hidro bằng 21. Tìm M.

Hướng dẫn:

Bài 2: Hòa tan 4,59 gam nhôm trong dung dịch HNO3 1M thu được hỗn hợp X gồm hai khí NO và NO2, tỉ khối hơi của X đối với hidro bằng 16,75. Tính :

a] Thể tích mỗi khí đo ở đktc.

b] Khối lượng muối thu đươc.

c] Thể tích dung dịch HNO3 đã dùng.

Hướng dẫn:

III. Tổng hợp lý thuyết hóa học 12: tổng hợp bài tập trắc nghiệm

Bài 1: Một dung dịch có chứa các ion: x mol M3+, 0,2 mol Mg2+, 0,3 mol Cu2+, 0,6 mol SO42-, 0,4 mol NO3-. Cô cạn dung dịch này thu được 116,8 gam hỗn hợp các muối khan. M là:

Đáp án: A

    Áp dụng định luật bảo toàn điện tích, ta có:

    3x + 0,2.2 + 0,3.2 = 0,6.2 + 0,4 ⇒ x = 0,2 mol

    Ta có: mmuối = mM3+ + mMg2+ + mCu2+ + mSO42- + mNO3-

    116,8 = 0,2.MM + 0,2.44 + 0,3.64 + 0,6.96 + 0,4.62

    MM = 52 ⇒ M là Cr.

Bài 2: Ngâm một cái đinh sắt vào 200 ml dung dịch CuSO4. Sau khi phản ứng kết thúc, lấy đinh ra khỏi dung dịch, rửa nhẹ, làm khô thấy khối lượng đinh sắt tăng thêm 0,8 gam. Tính nồng độ mol của dung dịch CuSO4 ban đầu.

Đáp án: B

    Áp dụng phương pháp tăng giảm khối lượng

    Theo phương trình: Fe + CuSO4 → Cu + FeSO4

    Cứ 1 mol Fe [56 gam] tác dụng với 1 mol CuSO4 → 1 mol Cu [64 gam].

    Khối lượng đinh sắt tăng: 64 – 56 = 8 [gam]

    Thực tế khối lượng đinh sắt tăng 0,8 [gam]

    Vậy nCuSO4 phản ứng = 0,8/8 = 0,1[mol] và CMCuSO4 = 0,1/0,2 = 0,5M

Bài 3: Hỗn hợp bột gồm 3 kim loại Mg, Al, Zn có khối lượng 7,18 gam được chia làm hai phần đều nhau. Phần 1 đem đốt cháy hoàn toàn trong oxi dư thu được 8,71 gam hỗn hợp oxit. Phần 2 hòa tan hoàn toàn trong HNO3 đặc nóng dư thu được V lít [đktc] khí NO2 [sản phẩm khử duy nhất]. Hãy tính giá trị của V.

Đáp án: A

Mong rằng bài viết về tổng hợp lý thuyết hóa 12 trên đây sẽ giúp ích cho các bạn. Các bạn hãy ôn tập thật nhuần nhuyễn những phương pháp này nhé, nó sẽ giúp các bạn rất nhiều ở các bài tập khó. Chúc các bạn học tốt!