PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP KIM LOẠI TÁC DỤNG AXIT NITRIC ...

I. CƠ SỞ LÍ THUYẾT

1. Phương trình tổng quát

- Kim loại + HNO3 đặc, nóng → muối nitrat + NO2 + H2O.

M + 2nHNO3 → M(NO3)n + nNO2 + nH2O

- Kim loại + HNO3 loãng → muối nitrat + NO + H2O.

3M + 4nHNO3 → 3M(NO3)n + nNO + 2nH2O

* Lưu ý:

- Axit nitric tác dụng với hầu hết các kim loại (trừ Au và Pt).

- Một số kim loại (Fe, Al, Cr, . . .) không tan trong axit HNO3 đặc, nguội do bị thụ động hóa.

- Axit nitric loãng khi tác dụng với kim loại có tính khử mạnh như Mg, Al , Zn... thì sản phẩm khử tạo thành có thể NO, N2O, N2, NH4NO3.

M + HNO3 → M(NO3)n + (NO2; NO; N2O; N2; NH4NO3) + H2O

Tùy điều kiện phản ứng mà sản phẩm tạo thành có thể là một khí hoặc nhiều khí (đặc biệt khi giải bài tập cần lưu ý đến NH4NO3).

- Kim loại tác dụng với HNO3 dù trong bất kì điều kiện nào cũng không tạo ra khí H2.

- Với kim loại có nhiều hóa trị (như Fe, Cr), nếu dùng dư axit sẽ tạo muối hóa trị 3 của kim loại (Fe3+, Cr3+); nếu axit dùng thiếu, dư kim loại sẽ tạo muối hóa trị 2 (Fe2+, Cr2+), hoặc có thể tạo đồng thời 2 loại muối.

2. Phương pháp giải bài tập

a. 1 kim loại + HNO3 → 1 sản phẩm khử (NO2; NO; N2O; N2; NH4NO3)

* Nhận xét: Với dạng bài tập này khá đơn giản thì chúng ta dùng phương trình phân tử hoặc bán phương trình đều được.

Ví dụ: Hoà tan hoàn toàn m g bột Cu trong 800 g dung dịch HNO3 dư thu được dung dịch 2,24 lit khí NO (đktc). Tìm m?

Gợi ý

Số mol NO = 0,1 mol

Phương trình hóa học

3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O

x = 0,1.3/2 = 0,15 mol

→ m = 0,15 .64 = 9,6g

* Lưu ý: Fe và Cr khi tác dụng với dung dịch HNO3 nếu có thêm từ dung dịch axit tối thiểu hoặc có kim loại dư thì sản phẩm tạo thành là Fe (II) và Cr (II).

Ví dụ: Cho mg Fe vào dung dịch HNO3 thu được 3,36 lit khí NO (là sản phẩm khử duy nhất ở đktc). Tìm m (Biết HNO3 cần dùng với một lượng tối thiểu)

* Nhận xét: Fe tác dụng với HNO3 tạo ra Fe(III) sau đó tác dụng lại với Fe dư tạo thành Fe(II).

Gợi ý

Số mol NO = 0,15 mol

3Fe + 8HNO3 → 3Fe(NO3)2 + 2NO + 4H2O

x = 0,15.3/2 = 0,225 mol

→ m = 0,225 .56 = 12,6g

b. 2 hay nhiều kim loại + HNO3 → 1 sản phẩm khử (NO2; NO; N2O; N2; NH4NO3)

* Nhận xét: Với dạng bài tập này chúng ta nên viết bán phương trình sẽ tiện hơn nhiều so với phương trình phân tử. Sau đó, dựa vào ĐLBT electron:

Tổng e cho = tổng e nhận

Ví dụ: Cho 11 g hỗn hợp hai kim loại Al và Fe vào dung dịch HNO3 loãng dư, thu được 6,72 lit khí NO (đktc) duy nhất. Tính khối lượng (g) của Al và Fe trong hỗn hợp đầu?

Gợi ý

nNO = 6,72/22,4 = 0,3 mol

Gọi x, y lần lượt là số mol Al và Fe trong hỗn hợp đầu

Ta có: 27x + 56y = 11 (1)

Al → Al+3 + 3e

x 3x mol

Fe → Fe+3 + 3e

y 3y mol

N+5 + 3e → N+2

0,9 0,3 mol

Theo định luật bảo toàn e: ne (KL nhường) = ne (N nhận) = 0,9 mol

hay: 3x + 3y = 0,9 (2)

Từ (1) và (2) ta có:

→ x = 0,2 mol và y = 0,1

→ mAl = 5,4g và mFe = 5,6g

c. 1 kim loại + HNO3 → 2 sản phẩm khử (NO2; NO; N2O; N2; NH4NO3)

* Nhận xét: Với dạng bài tập này chúng ta nên viết bán phương trình sẽ tiện hơn nhiều so với phương trình phân tử. Sau đó, dựa vào ĐLBT electron:

Tổng e cho = tổng e nhận

Ví dụ: Cho 16g Cu vào dung dịch HNO3 sau phản ứng thu được 6,72 lit hỗn hợp khí X(gồm NO và NO2) (đktc). Tính % thể tích mỗi khí trong hỗn hợp X?

Gợi ý

Số mol X = 0,3 mol

Số mol Cu = 0,25 mol

Gọi x, y là số mol của NO2 và NO

Ta có: x + y = 0,3 (1)

Cu → Cu+2 + 2e

0,25 0,5 mol

N+5 + 1e → N+4

x x mol

N+5 + 3e → N+2

3y y mol

Theo ĐLBT e:

x + 3y = 0,5 (2)

Từ (1) và (2) ta có:

→ x = 0,2 mol và y = 0,1mol

%VNO2 = 66,7% và %VNO = 33,3%

* Lưu ý: Đối với Mg, Al, Zn khi tác dụng với HNO3. Nếu không có sản phẩm khử duy nhất hãy cẩn thận có muối NH4NO3 tạo thành.

Ví dụ: Cho 37,8g Al vào dung dịch axit HNO3 loãng dư thu được dung dịch X và V lit khí N2 (đktc). Sau khi cô cạn dung dịch X thu được 310,2g chất rắn khan. Tìm V

Gợi ý

Số mol Al = 1,4 mol

Nhận xét: Nếu muối khan chỉ chứa Al(NO3)3 = 310,2/213 = 1,45 > 1,4 mol (loại)

→ có muối NH4NO3 tạo thành với khối lượng mNH4NO3 = 310,2 - 1,4.213 = 12g (ứng với 0,15 mol)

Al → Al+3 + 3e

1,4 4,2 mol

2N+5 + 10e → N2

10x x mol

N+5 + 8e → N-3

1,2 0,15 mol

Theo ĐLBT e: 10x + 1,2 = 4,2 → x = 0,3 mol

→ V = 6,72 lit

* Lưu ý: Khi kim loại tác dụng với hỗn hợp axit HNO3 với HCl (hoặc H2SO4 loãng)

→ tổng số mol H+ = số mol HCl + số mol HNO3

= 2 số mol H2SO4 + số mol HNO3

Phương trình

M → M+n + ne

NO3- + 3e + 4H+ → NO + 2H2O

Ví dụ: Cho 5,76g Cu tác dụng hết với 120 ml dung dịch A gồm HNO3 1 M, H2SO4 0,5 M thu được V lit NO (ở đktc). Tìm V?

Gợi ý

nHNO3 = 0,12.1 = 0,12 mol

nH2SO4 = 0,12.0,5 = 0,06 mol

Tổng số mol H+ = 0,12 + 2.0,06 = 0,24 mol

nCu = 0,09 mol

Phương trình:

3Cu + 8H+ + 2NO3- → 3Cu+2 + 2NO + 4H2O

0,09 0,24 x = 0,09.2/3 = 0,06 mol

→ VNO = 1,344 lit

* Nhận xét: Khi sử dụng bán phương trình thì tổng số mol H+ được tính bằng

nH+ = 2nNO2 + 4nNO + 10nN2O + 12nN2 + 8nNH4NO3

II. BÀI TẬP VẬN DỤNG

Câu 1: Hoà tan hoàn toàn 0,9 g kim loại X vào dung dịch HNO3 thu được 0,28 lít khí N2O (đktc). Vậy X có thể là

A. Cu

B. Fe

C. Zn

D. Al

Câu 2: Hoà tan m gam Fe vào dung dịch HNO3 loãng, dư thu được 0,448 lit khí NO duy nhất (đktc). Giá trị của m là:

A. 1,12 gam.

B. 11,2 gam.

C. 0,56 gam.

D. 5,6 gam.

Câu 3: Hòa tan hoàn toàn 12,42 gam Al bằng dung dịch HNO3 loãng (dư), thu được dung dịch X và 1,344 lít (ở đktc) hỗn hợp khí Y gồm hai khí là N2O và N2. Tỉ khối của hỗn hợp khí Y so với H2 là 18. Cô cạn dung dịch X, thu được m gam chất rắn khan. Giá trị của m là:

A. 97,98.

B. 106,38.

C. 38,34.

D. 34,08.

Câu 4: Hoà tan hoàn toàn 0,1 mol Fe và 0,2 mol Al vào dung dịch HNO3 dư thu được hỗn hợp khí A gồm NO và NO2 có tỉ lệ mol tương ứng là 2:1. Thể tích của hỗn hợp khí A (ở đktc) là

A. 86,4 lít

B. 8,64 lít

C. 19,28 lít

D. 192,8 lít

Câu 5: Hoà tan hoàn toàn a gam Al trong dung dịch HNO3 loãng thấy thoát ra 44,8 lít hỗn hợp 3 khí NO, N2O và N2 có tỉ lệ mol tương ứng là 1:2:2. Giá trị của a là

A. 140,4 gam

B. 70,2 gam

C. 35,1 gam

D. 45,3 gam

Câu 6: Hoà tan hoàn toàn 12,8 gam Cu trong dung dịch HNO3 thấy thoát ra V lít hỗn hợp khí A gồm NO, NO2 (đktc). Biết tỉ khối hơi của A so với H2 là 19. Giá trị của V là

A. 4,48 lít

B. 2,24 lít

C. 0,448 lít

D. Kết quả khác

Câu 7: Cho 8 gam Cu tác dụng với 120 ml dung dịch X gồm HNO3 1 M và H2SO4 0,5 M thu được V lit khi NO (đkc). Tính V?

A. 1,244 lit

B. 1,68 lit

C. 1,344 lit

D. 1,12 lit

Câu 8: Cho 1,86 gam hợp kim Mg và Al vào dung dịch HNO3 loãng dư thu được 560 ml (đktc) khí N2O duy nhất khối lượng của Mg trong hỗn hợp là:

A. 1,62 gam

B. 0,22 gam

C. 1,64 gam

D. 0,24 gam.

Trung tâm luyện thi, gia sư - dạy kèm tại nhà NTIC Đà Nẵng

LIÊN HỆ NGAY VỚI CHÚNG TÔI ĐỂ BIẾT THÊM THÔNG TIN CHI TIẾT

ĐÀO TẠO NTIC

Địa chỉ: Đường nguyễn lương bằng, P.Hoà Khánh Bắc, Q.Liêu Chiểu, Tp.Đà Nẵng Hotline: 0905540067 - 0778494857

Email: daotaontic@gmail.com