Title 4. CHUYÊN ĐỀ TOÁN KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI H2SO4 ĐẶC, HNO3.docx ✅

2. Kim loại tác dụng với H2SO4 đặc, nóng, HNO3. VẤN ĐỀ 7: TOÁN KIM LOẠI VÀ OXIT KIM LOẠI TÁC DỤNG DUNG DỊCH AXIT LOẠI 2 (HNO 3 , H 2 SO 4 đặc, nóng). Kiến thức bổ sung giải toán  HNO 3 , H 2 SO 4 đặc nóng tác dụng được với hầu hết các kim loại trừ Au, Pt.  Al, Cr, Fe thụ động trong HNO 3 , H 2 SO 4 đặc nguội.  Kim loại khi tác dụng với HNO 3 , H 2 SO 4 đặc nóng đều thể hiện số oxi hóa cao nhất. DẠNG I: Kim loại tác dụng với dung dịch HNO 3 . 542103 2232432 NO,NO,NO,N,NHNOHO      saûn phaåm khöû Kim loaïi+HNOmuoái +  Một số lưu ý: - Trong dung dịch ion 3NO đóng hai vai trò: tạo sản phẩm khử và tạo muối. - Khí NO 2 có màu nâu đỏ, khí NO hóa nâu trong không khí (vì 2NO + O 2  2NO 2 ). - Khí N 2 O và N 2 không màu và không tác dụng với O 2 ở điều kiện thường. - Xét các bán phản ứng sau: 33222HNO1eNONOHO 2a a a a a   3324HNO3e3NONO2HO 4b 3b 3b b 2b   332210HNO8e8NONO5HO 10c 8c 8c c 5c   332212HNO10e10NON6HO 12d 10d 10d d 6d   3343210HNO8e8NONHNO3HO 10n 8n 8n n 3n   Rút ra: 322243 3 HNONONONONNHNO NO n2n4n10n12n10n nnn    phaûn öùng electron nhaän electron nhöôøng taïo muoái Lưu ý nếu hỗn hợp ban đầu có thêm oxit kim loại tham gia phản ứng thì: 22HO/oxitHO  Khi đó: 322243HNONONONONNHNOn2n4n10n12n10nO/oxit2n phaûn öùng - Khi giải bài toán ta áp dụng các phương pháp bảo toàn khối lượng, bảo toàn electron, bảo toàn nguyên tố, bảo toàn điện tích,…  Bài tập minh họa Ví dụ 1: Hòa tan hết 2,3g hỗn hợp gồm Cu, Zn và Fe vào dung dịch HNO 3 dư thu được 0,6272 lít một sản phảm khử duy nhất NO (đktc) và dung dịch G. Khối lượng muối khan có trong dung dịch G là : A. 7,508 gam. B. 4,036 gam. C. 6,888 gam. D. 5,772 gam.
 Hướng dẫn giải và bình luận 3eNONOnn3n0,084 mol nhaän ︸3KLNO 2,3 0,08462 mmm7,508g   muoái  Đáp án A Ví dụ 2: Khi cho 1,2 gam Mg tác dụng hết với HNO 3 loãng thấy có 7,56 gam HNO 3 phản ứng và có khí X là sản phẩm khử duy nhất bay ra. X là: A. NO 2 . B. NO. C. N 2 . D. N 2 O.  Hướng dẫn giải và bình luận Mg  Mg 2+ + 2e 0,05 0,1 N +5 + xe  N +a 3eNOnn0,1 mol nhöôøng TH 1: Nếu nhóm khí chứa một nguyên tử nitơ (NO, NO 2 ) BTNT N: ︸33XHNONO 0,10,12 nnn0,02 mol  BT e: 0,02x0,1x5 (LOẠI) TH 2: Nếu nhóm khí chứa hai nguyên tử nitơ (N 2 O, N 2 ) BTNT N: 33XHNONO1nnn0,01 mol 2 BT e: 0,01x0,1x10 X là N 2  Đáp án C Ví dụ 3: Cho 11,36 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe 2 O 3 và Fe 3 O 4 phản ứng hết với dung dịch HNO 3 loãng (dư), thu được 1,344 lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc) và dung dịch X. Cô cạn dung dịch X thu được m gam muối khan. Giá trị của m là A. 49,09. B. 34,36. C. 35,50. D. 38,72.  Hướng dẫn giải và bình luận Để thuận lợi trong quá trình giải bài toán thì khi đề bài cho hỗn hợp oxit (FeO, Fe 2 O 3 và Fe 3 O 4 ) sắt, hỗn hợp muối suafua (FeS, CuS, FeS 2 , Cu 2 S , …) , … ta sẽ quy đổi hỗn hợp ban đầu về các nguyên tố thành phần. Cụ thể bài toán trên có thể xử lý như sau: Quy đổi 2334Fe,FeO,FeO,FeOFe (a mol) ; O (b mol) Vì HNO 3 dư nên muối thu được là muối sắt (III) Fe  Fe 3+ + 3e a 3a O + 2e  O 2- b 2b N +5 + 3e  N +2 0,06 0,18 Có hệ: 56a16b11,36a0,16 mol BTe:3a2b0,18b0,15 mol     ︸3FeNO 0,1656 0,16362 mmm38,72g    muoái  Đáp án D Ví dụ 4: Hòa tan 44,56g hỗn hợp H gồm CuO, Fe 3 O 4 , Mg, Cu vào dung dịch HNO 3 dư, thu được hỗn hợp khí X gồm NO, NO 2 (không còn sản phẩm khử khác) và dung dịch Y, cho dung dịch NaOH dư vào Y thu được kết tủa Z, nung Z trong không khí đến khối lượng không đổi thì được 50,8g rắn T. Biết T tác dụng vừa đủ với 500 ml dung dịch HCl 3,32M và tỉ khối của X đối với H 2 bằng 137/7. Số mol HNO 3 phản ứng là
A. 2,08 mol B. 1,2 mol C. 1,66 mol D. 2,86 mol  Hướng dẫn giải và bình luận Quy đổi hỗn hợp H về kim loại và oxi 3 0 2 THNO NaOHt,kkHCl: 1,66 mol2 3 Z50,8g X:NO,NO KL 44,56g OKL.NOKL.OHKL.O      Ta có: 2OH 11,66 nn0,83 mol 22KLm50,80,831637,52g O/oxit 44,5637,52 n0,44 mol 16   ban ñaàu BTĐT: 23NOOn2n0,8321,66 mol Ta lại có: 23eNONOO/oxitNOnn3nn2n nhaän ban ñaàu Có hệ: 2 2 2 2 NONO NO NONO NO NONO 3nn20,441,66 n0,18 mol 30n46n274 n0,24 mol nn7          32HNO NONOO/oxit n4n2n2n2,08 mol phaûn öùngban ñaàu  Đáp án A DẠNG 2: Bài toán kim loại tác dụng với dung dịch chứa ion - 3NO và +H Kiến thức bổ sung giải toán Một số vấn đề chú ý: - Trong môi trường trung tính (H 2 O) ion - 3NO không có tính oxi hóa. - Trong môi trường axit ( H ) ion - 3NO có tính oxi hóa mạnh. - Trong môi trường kiềm (OH) ion có tính oxi hóa yếu, chỉ những kim loại có tính khử mạnh tham gia phản ứng như Al, Zn.  Ở phần này ta chỉ tập trung vào trường hợp kim loại tác dụng với dung dịch chứa 2 ion - 3NO và H . Phương pháp giải cũng tương tự trường hợp kim loại tác dụng với HNO 3 . Các ví dụ: 2 323Cu 8H 2NO3Cu 2NO 4HO  (đại diện cho KL hóa trị II) 3 32Fe 4H NOFe NO 2HO  (đại diện cho KL hóa trị III) 23 323Fe 4H NO3Fe NO 2HO   Bài tập minh họa Ví dụ 1: Cho 9,6g Cu vào 100 ml dung dịch chứa đồng thời 2 muối NaNO 3 1M và Ba(NO 3 ) 2 1M, không thấy hiện tượng gì. Cho thêm vào 500 ml dung dịch HCl 2M thấy thoát ra V lít (đktc) khí NO duy nhất. Giá trị của V là A. 3,36. B. 5,6. C. 4,48. D. 2,24.  Hướng dẫn giải và bình luận Nhận thấy khi cho Cu vào dung dịch chứa ion - 3NO thì không có hiện tượng gì (vì trong môi
trường trung tính ion - 3NO không có tính oxi hóa). Khi cho thêm ion H + vào thì có khí thoát ra. Như vậy trong môi trường axit ion - 3NO đã oxi hóa kim loại Cu. Cách 1: Biểu diễn phương trình 2 323Cu 8H 2NO3Cu 2NO 4HO  Ban đầu: 0,15 1 0,3 Phản ứng: 0,15 0,4 0,1 0,15 0,1 Sau pứ: 0 0,6 0,2 0,15 0,1 NOV2,24 lít  Đáp án D Cách 2: Bảo toàn electron 2 Cu Cu 2e  0,15 0,3 324H NO 3eNO 2HO  0,4 0,1 0,3 0,1 Dư: 0,6 0,2 NOV2,24 lít Ví dụ 2: Cho 39,78 gam hỗn hợp H gồm Mg, Al, Al 2 O 3 , Zn(NO 3 ) 2 tác dụng vừa đủ với dung dịch chứa 1,4 mol HCl, thu được 1,792 lít khí NO (đktc) là sản phẩm khử duy nhất. Cô cạn dung dịch sau phản thu được m gam muối khan. Biết tỉ lệ mol giữa Mg và Al 2 O 3 tương ứng là 1 : 3. Giá trị m và phần trăm số molcủa Zn(NO 3 ) 2 trong H là A. 80,84g và 26,32% B. 75,88g và 26,32% C. 75,88g và 47,51% D. 88,48g và 12,50%  Hướng dẫn giải và bình luận 23322Mg,Al,AlO,Zn(NO)HClOmuoái+NO+H Bảo toàn nguyên tố H: 2HOHCl 1 nn0,7 mol 2 Bảo toàn khối lượng: ︸︸︸ ︸2HHClNOHO 39,781,436,50,0830 0,718 mmmm75,88g    muoáim Ta có: ︸NOO/oxitO/oxitH 0,32 1,4 n4n2nn0,54 mol  phaûn öùng 23AlOn0,18 mol Mgn0,06 mol BT e: ︸︸MgAlNOAl 0,240,12 2n3n3nn0,04 mol 32Zn(NO) 39,780,06240,04270,18102 n0,1 mol 189   32Zn(NO) 0,1 %n100%26,32% 0,060,040,180,1   Đáp án B Ví dụ 3: Hòa tan hoàn toàn m gam hỗn hợp Cu và CuO vào 200 ml dung dịch NaNO 3 1,3M và HCl 3,8M, thu được dung dịch X chỉ chứa muối. Cô cạn dung dịch X được 60,24g muối khan. Biết NO là sản phẩm khử duy nhất của N +5 . Giá trị của m là A. 21,44 B. 16,96 C. 25,04 D. 55,36g  Hướng dẫn giải và bình luận BT e: CuNOn1,5n  3NONOn0,26n taïo muoái (BTNT Nitơ)