Tiêu đề CHUYÊN ĐỀ 6.6. VÔ CƠ NHÓM A- TOÁN TỔNG HỢP.pdf ✅

CHUYÊN ĐỀ 6.6. TOÁN TỔNG HỢP NGUYÊN TỐ NHÓM A Trang 1/19 LÊ VĂN AN - THPT DIỄN CHÂU 4  0986624642 CHUYÊN ĐỀ: TOÁN TỔNG HỢP NGUYÊN TỐ NHÓM A Câu 1: (HSG Lớp 10 Bà Rịa Vũng Tàu Năm 2022 – 2023) 1. Hòa tan hoàn toàn 3,36 gam một muối carbonate của kim loại M trong m gam dung dịch HCl 10% thu được dung dịch A chứa một chất tan duy nhất có nồng độ 12,34%. Cô cạn dung dịch A thu được 7,40 gam một chất rắn X. Tính m và xác định công thức của X. 2. Trong phòng thí nghiệm, người ta điều chế halogen (X2) theo sơ đồ sau: NaX (khan) + MnO2 + H2SO4 đặc 0 ⎯⎯→t C X2 + ............ a. Viết phương trình phản ứng điều chế khí Cl2. b. Sục từ từ khí Cl2 vào dung dịch KI, hãy cho biết màu sắc dung dịch biến đổi như thế nào? Giải thích. c. Giải thích tại sao phải dùng NaX khan và H2SO4 đặc? Cho biết vai trò của MnO2 trong phản ứng trên. d. Ngoài Cl2, ta có thể điều chế Br2 và I2 bằng cách trên, nhưng không điều chế được F2. Giải thích tại sao? 3. Cho hỗn hợp X gồm Mg và Fe. Hoà tan a gam X trong dung dịch HCl 20% (vừa đủ) thì thu được dung dịch Y có tổng nồng độ phần trăm các chất tan là 26,5716%. Nếu oxi hoá 2a gam X bằng khí chlorine dư thì thu được 35,25 gam muối. Xác định giá trị a. Hướng Dẫn 1. Phương trình phản ứng: M2(CO3)x + 2xHCl → 2MClx + xCO2 + xH2O 1 2x 2 x Xét 1 mol muối phản ứng : Ta có: m ' 2M 71x C% .100% 12,34% 2M 60x (2x *36,5) : 0,1 44x + = = + + − <=> M = 12x → Nghiệm phù hợp: x = 2; M = 24; kim loại là Mg. - Số mol Mg = 3.36/84 = 0,04 mol = số mol MgCl2.nH2O → mdd HCl = 29,2 gam - Mmuối = 7,4/ 0,04 = 185 = > n = 5 => Chất X là MgCl2.5H2O 2. a. Viết phương trình phản ứng điều chế khí Cl2. 2NaCl(khan) + MnO2 + 2H2SO4đặc 0 ⎯⎯→t C Cl2 + MnSO4 + Na2SO4 + 2H2O Hay: 0 t C NaCl H SO HCl NaHSO + ⎯⎯→ + 2 4 dac 4 0 t C 2 2 2 2 4HCl MnO MnCl Cl 2H O + ⎯⎯→ + + b. Dung dịch KI xuất hiện màu đen tím, sau đó dần trở lại không màu: 2 2 2 2 2 3 Cl 2KI 2KCl I 5Cl I 6H O 2HIO 10HCl + ⎯⎯→ + + + ⎯⎯→ + c. Phải dùng NaCl tinh thể và H2SO4 đặc để hạn chế tối đa lượng nước trong ống nghiệm vì MnO2 phản ứng với HCl đậm đặc. Vai trò MnO2 là chất oxi hóa. d. Không thể áp dụng phương pháp trên để điều chế F2 vì hỗn hợp oxi hoá (MnO2 + H2SO4) không đủ mạnh để oxi hoá HF thành F2 (hoặc do F - có tính khử rất yếu). 3. Gọi Mg : xmol Fe : ymol    trong a gam hỗn hợp X *X + dd HCl: 2 2 2 2 Mg 2HCl MgCl H x 2x x x Fe 2HCl FeCl H y 2y y y + ⎯⎯→ + → + ⎯⎯→ + →
CHUYÊN ĐỀ 6.6. TOÁN TỔNG HỢP NGUYÊN TỐ NHÓM A Trang 2/19 LÊ VĂN AN - THPT DIỄN CHÂU 4  0986624642 95x 127y C% .100% 26,5717% (1) 36,5.(2x 2y) 24x 56y 2(x y) 20% +  = = + + + − + *X + Cl2 dư: 2 2 2 3 Mg Cl MgCl 2x 2x 2Fe 3Cl 2FeCl 2y 2y + ⎯⎯→ → + ⎯⎯→ →  + = 95.2x 162,5.2y )35,25 (2 Từ (1) và (2) => x 0,1 a 24.0,1 56.0,05 5,2gam y 0,05  =   = + =  = Câu 2: Cho 12,25 gam KClO3 vào dung dịch HCl đặc, dư. Sau khi kết thúc các phản ứng cho toàn bộ lượng Cl2 tạo ra tác dụng hết với kim loại M, thu được 38,1 gam hỗn hợp chất rắn X. Cho toàn bộ lượng X vào dung dịch AgNO3 dư, thu được 118,5 gam kết tủa. Các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Xác định kim loại M. Hướng dẫn Phương trình phản ứng: KClO3 + 6HCl ⎯⎯→ KCl + 3Cl2 + 3H2O M tác dụng với Cl2 tạo ra hỗn hợp X => X gồm MCln và M dư. Số mol Cl2 = 0,3 mol => số mol AgCl = 0,6 mol => mAgCl = 86,1 gam Theo giả thiết ta có mM = 38,1 – mCl2 = 16,8 gam Giả sử M không tác dụng với AgNO3 thì khối lượng kết tủa là 86,1 + mM (dư) < 86,1 + 16,8 = 102,9 < 118,5 => M có phản ứng với AgNO3 =>khối lượng Ag tạo ra = 118,5 – 86,1 = 32,4 gam => số mol Ag = 0,3 mol =>tổng số mol electron do M cho = 2.nCl2 + nAg = 0,9 mol Ta có: M – n.e → Mn+ Gọi x là số mol M => x.n = 0,9 ; M.x = 16,8 => M = 16,8 . 0,9 n => M = 56 . 3 n Giá trị thích hợp là n = 3 và M = 56 Vậy M là Fe Câu 3: (HSG Lớp 10 Cụm THPT Hà Đông – Hoài Đức Hà Nội Năm 2022 – 2023) 1. Lượng 0,18 gam một đơn chất R tác dụng với lượng dư dung dịch H2SO4 đặc, nóng thu được khí A. Thu toàn bộ khí A vào dung dịch nước vôi trong dư thì thu được 5,1 gam kết tủa. Xác định đơn chất R? 2. Cho m gam kim loại Mg vào dung dịch X chứa 0,2 mol Fe(NO3)3 và 0,1 mol Cu(NO3)2 sau một thời gian, thu được dung dịch Y và 5,60 gam hỗn hợp kim loại. Cho dung dịch NaOH dư vào dung dịch Y đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 31,6 gam kết tủa. Tính giá trị của m? 3. Nung 4,4 gam muối sulfide MS (M là kim loại) trong oxygen dư đến khi phản ứng hoàn toàn, thu được chất rắn X. Hòa tan X bằng một lượng vừa đủ dung dịch HNO3 37,8%, thu được dung dịch Y có nồng độ 41,72%. Làm lạnh dung dịch Y, thu được 8,08 gam muối kết tinh và dung dịch T có nồng độ 34,7%. Xác định công thức muối kết tinh. 4. Cho 3,64 gam hỗn hợp E gồm một oxide, một hydroxide và một muối carbonate trung hòa của một kim loại M có hóa trị II tác dụng vừa đủ với 117,6 gam dung dịch H2SO4 10%. Sau phản ứng, thu được 0,4958 lít khí (25oC, 1 bar) và dung dịch muối duy nhất có nồng độ 10,867% (khối lượng riêng là 1,093 gam/mL); nồng độ mol là 0,545M. a. Xác định kim loại M. b. Tính % khối lượng của các chất có trong hỗn hợp E. Hướng Dẫn 1. TH1: Xét R là kim loại hoặc phi kim không phải carbon hay sulfur:
CHUYÊN ĐỀ 6.6. TOÁN TỔNG HỢP NGUYÊN TỐ NHÓM A Trang 3/19 LÊ VĂN AN - THPT DIỄN CHÂU 4  0986624642 R → R + xe- (1) 0,18 R 0,18 R x S + 2e- → S (2) 0,085 0,0425 SO2 + Ca(OH)2 →CaSO3 + H2O (3) 0,0425 5,1 0,0425 120 = Bảo toàn số electron: 0,18 R x = 0,085 R = 2,112x . Loại. TH2: Xét R là S: Sự oxi hóa: S + 2H2SO4 →3SO2 + 2H2O (4) 0,005625 0,016875 Khối lượng kết tủa: 0,016875.120 = 2,025 g < 5,1 g. Loại TH3: Xét R là carbon: C + 2H2SO4 →CO2 + 2SO2 + 2H2O (5) 0,015 0,015 0,030 SO2 + Ca(OH)2 →CaSO3 + H2O (6) CO2 + Ca(OH)2 →CaCO3 + H2O (7) Khối lượng kết tủa: 0,015.100 + 0,03.120 = 5,1 gam. Phù hợp với đề ra.Vậy R là carbon. 2. Theo bảo toàn điện tích: OH NO3 n n 0,8 mol − − = = m = mKL (Y) + OH m −  mY = 31,6 – 0,8.17 = 18 gam Bảo toàn khối lượng kim loại: m + 0,2.56 + 0,1.64 = 5,6 + 18  m = 6 gam. 3. Vì O2 dư nên M có hoá trị cao nhất trong oxide 2MS + (2 + 2 n )O2 → M2On + 2SO2 a 0,5a (mol) M2On + 2nHNO3 → 2M(NO3)n + n H2O 0,5a an a (mol) Khối lượng dung dịch HNO3 : .63.100 37,8 an = 500 3 an (g) Khối lượng dung dịch Y: aM + 8an + 500 3 an (g) Ta có aM + 62an 524an aM + 3 = 0,4172 Nên M = 18,65n. với n là hóa trị của kim loại Chọn n = 3, M = 56 (Fe) Ta có: a(M+32)= 4,4 Suy ra a = 0,05 khối lượng Fe(NO3)3 là: m= 0,05  242 = 12,1(g) Khối lượng dung dịch T: aM + 524 3 an – 8,08 =20,92 (g) Khối lượng Fe(NO3)3 còn lại trong dung dịch T: 20,92.34,7 100 = 7,25924 (g) Khối lượng Fe(NO3)3 kết tinh : m = 12,1 - 7,25924 = 4,84 (g) Đặt công thức Fe(NO3)3.nH2O => 4, 48 242 (242 + 18n) = 8,08 Suy ra n = 9. Công thức của muối kết tinh: Fe(NO3)3.9H2O 4.
CHUYÊN ĐỀ 6.6. TOÁN TỔNG HỢP NGUYÊN TỐ NHÓM A Trang 4/19 LÊ VĂN AN - THPT DIỄN CHÂU 4  0986624642 a) Đặt số mol của MO, M(OH)2, MCO3 tương ứng là x, y, z. Nếu tạo muối trung hòa ta có các phản ứng: MO + H2SO4 → MSO4 + H2O (1) M(OH)2 + H2SO4 → MSO4 + 2H2O (2) MCO3 + H2SO4 → MSO4 + H2O + CO2  (3) Nếu tạo muối axít ta có các phản ứng: MO + 2H2SO4 → M(HSO4)2 + H2O (4) M(OH)2 + 2H2SO4 → M(HSO4)2 + 2H2O (5) MCO3 + 2H2SO4 → M(HSO4)2 + H2O + CO2  (6) Ta có : MMuối = M D C% 10 1,093 10,867 10 218 C 0,545     =  - TH1: Nếu muối là MSO4  M + 96 = 218  M = 122 (loại) - TH2: Nếu là muối M(HSO4)2  M + 97.2 = 218  M = 24 (Mg) Vậy xảy ra phản ứng (4, 5, 6) tạo muối Mg(HSO4)2 b) Theo (4, 5, 6)  Số mol CO2 = 0,4958/24,79 = 0,02 mol  z = 0,02 (I) Số mol H2SO4 = 117,6.10 0,12 98 = mol  2x + 2y + 2z = 0,12 (II) Đề bài: 40x + 58y + 84z = 3,64 (III) Giải hệ (I, II, III): x = 0,02; y = 0,02; z = 0,02 %MgO = 40.0,02.100/3,64 = 21,98% %Mg(OH)2 = 58.0,02.100/3,64 = 31,87% %MgCO3 = 84.0,02.100/3,64 = 46,15% Câu 4: (Đề Chính Thức HSG Lớp 10 Hà Tĩnh Năm 2022 – 2023) Hợp chất A có thành phần chỉ gồm nitrogen và hydrogen. Chất A được sử dụng làm nhiên liệu cho tên lửa. 1. Xác định công thức phân tử của A. Biết phân tử khối của A là 32. 2. Người ta thực hiện thí nghiệm sau: cho 25,00 mL dung dịch A nồng độ 0,025M vào dung dịch Fe2(SO4)3 dư, đun nóng, thu được dung dịch B và một chất khí X. Để phản ứng hết 1/2 dung dịch B cần vừa đủ 12,40 mL dung dịch KMnO4 trong môi trường acid H2SO4 loãng. Để phản ứng hết 10,00 mL dung dịch H2C2O4 0,05M (trong môi trường acid H2SO4) cần vừa đủ 9,95 mL dung dịch KMnO4 ở trên. Xác định chất X. Hướng Dẫn 1) Gọi công thức của chất A là NxHy. MA = 32 14x + y.1 = 32 → x= 2, y= 4 → chất A là N2H4 2) Tính nồng độ của dung dịch KMnO4: 5 2- C O2 4 + 2 - MnO4 + 16 H+ → 10 CO2 + 2 Mn2+ + 8 H2O M(dd KMnO ) 4 10 . 0,05 . 2 C 5 . 9,95 = = 0,0201 (M) N2H4 + Fe2(SO4)3 → dung dịch B + chất khí X Do N2H4 có tính khử, Fe3+ bị khử về Fe2+ → dung dịch B có chứa Fe2+, chất khí X là một hợp chất chứa N với số oxi hóa là x. Phản ứng của dung dịch B với KMnO4: 5 Fe2+ + - MnO4 + 8 H+ → 5Fe3+ + Mn2+ + 4 H2O - Số mol Fe2+ trong dung dịch B là: 2+ 3 e 12,40.10 . 0,0201 . 5. 2 F n − = = 2,492.10-3 (mol) Số mol N2H4 = 25.10-3 . 0,025= 0,625.10-3 (mol) Trong phản ứng N2H4 + Fe2(SO4)3 → dung dịch B + chất khí X Quá trình nhận electron Quá trình nhường electron Fe3+ + 1e → Fe2+ 2,492.10-3 → 2,492.10-3 2N-2 → 2Nx + 2. (2+x) e 2.0,625.10-3 2.0,625.10-3 .(2+x) Áp dụng bảo toàn electron: trong phản ứng oxi hóa khử số mol e nhận = số mol e nhường