Chuyên đề Kim loại hay ion Fe tác dụng với dung dịch chứa đồng thời H và NO

1 Nguyễn Quốc Oai (st và giải)

CHUYÊN ĐỀ DẠNG TOÁN: KIM LOẠI HAY ION Fe2+ TÁC DỤNG VỚI DUNG DỊCH CHỨA ĐỒNG THỜI H+ VÀ NO3-.

Để giải quyết dạng toán này trước hết cần phải lập được sơ đồ bài toán. Căn cứ vào sơ đồ đã lập, sử dụng các định luật bảo toàn nguyên tố, bảo toàn khối lượng, bảo toàn electron để lập các phương trình đại số. Lưu ý: Khi cho kim loại hoặc ion Fe2+ tác dụng với dung dịch có ion H+ và ion NO3- thì thường có sản phẩm muối amoni (NH4+) sinh ra, trong đó cần chú ý do hỗn hợp (H+ và NO3-) có tính oxi hóa mạnh hơn so với ion H+ nên khi thu được hỗn hợp khí có mặt H2 thì ion NO3- phải hết, tức không thu được muối NH4NO3 mà thu được muối NH4+ của axit đã dùng trong thí nghiệm.

+ Theo thứ tự dãy điện hóa: ....

2+ Mg

Mg

3+ Al

Al

2+ Zn

Zn .....

+

2

2H

H

2+ Cu

Cu

3+ Fe

Fe

+ Ag

Ag ..

Thì khi thu được khí H2, toàn bộ Fe3+ phải bị khử hết thành Fe2+. Vậy khi thu được hỗn hợp khí có mặt H2 thì hỗn hợp muối thu được không có muối Fe3+.

II. MỘT SỐ VÍ DỤ MINH HỌA

Câu 1. Cho 3,48 gam bột Mg tan hết trong dung dịch hỗn hợp gồm HCl (dư) và KNO3, thu được dung dịch X chứa m gam muối và 0,56 lít (đktc) hỗn hợp khí Y gồm N2 và H2 có tỉ khối hơi so với H2 bằng 11,4. Giá trị của là

Giải. Sơ đồ 0,025 (mol) hh Y dY/H2 = 11,4.

Mg + dd

Hỏi giá trị: m = ?

Dựa vào hỗn hợp khí Y: x + y = 0,25 (1)

2x + 28y = 11,4 (x + y).2 (2)  x= 0,005 ; y = 0,02.

Ta nhận thấy : Mg 2e   Mg2+ ; 2N+5 (NO3-) 10e  N2 (y = 0,02) (0,145) N+5 (NO3-) 8e  NH4+ (z mol) 2H+ 2e   H2 (x=0,005) Áp dụng định luật bảo toàn electron:

0,145.2 = 10.0,02 + 8.z + 0,005.2  z = 0,01

Bảo toàn mol nguyên tử N để tìm số mol của gốc NO3- ban đầu

- + 2 3 4 N NO NH n = 2.n + n = 0,05 (mol)

Mà: + - 3 3 KNO K NO n = n = n = 0,05 .

Áp dụng định luật bảo toàn điện tích:

t = 0,145.2 + 0,01 + 0,05 = 0,35 (mol)

Dễ dàng tìm được tổng khối lượng muối trong dung dịch X????

0,145 (mol)

H+ (dư) Cl-

K+

NO3- (bmol)

H2 (x mol) N2 (y mol)

dd X (mg)

Cl-

K+

Mg2+

NH4+

Vậy dd X (mg)

Cl- (t mol) K+ (0,05) Mg2+ (0,145) NH4+ (0,01)

ThuVienDeThi.com

2 Nguyễn Quốc Oai (st và giải)

Câu 2. Nhiệt phân hỗn hợp X gồm Mg và 0,35 mol Cu(NO3)2 trong bình kín không chứa khí, sau một thời gian thu được rắn Y và 10,08 lít (đktc) hỗn hợp khí Z gồm NO2 và O2. Y tác dụng vừa đủ với dung dịch chứa 2,8 mol HCl thu được dung dịch A chỉ chứa m gam các muối clorua và 8,96 lít (đktc) hỗn hợp B gồm NO và H2 có tỉ khối so với H2 bằng 8. Giá trị của m là?

Sơ đồ

(mgam)

Câu 3. Cho một lượng dư Mg vào 100ml dung dịch gồm H2SO4 2M; NaNO3 0,1M và KNO3 0,5M. Sau khi các phản ứng kết thúc thu được Mg dư, dung dịch Y chứa m gam muối và hỗn hợp khí Z gồm hai khí không màu, trong đó có một khí hóa nâu trong không khí. Tỉ khối hơi của Z so với H2 là 8. Giá trị của m là

Giải

Theo đề bài hỗn hợp khí Z gồm NO và H2. Do có khí H2 nên ion NO3- phải hết và dung dịch Y gồm các muối sunfat.

Sơ đồ

Mg (dư) + dd

Dễ dàng suy ra: x = .....,

a = b = ......

NO2 (a) 0,45 (mol) hh Z (a + b = 0,45) O2 (b)

rắn Y + 2,8 (mol) HCl

(du) 

Mg

0t  Cu(NO3)2 (0,35 mol) Hh X

MgCl2 ( c mol) CuCl2: 0,35 (mol) NH4Cl (d mol) H2O (e mol)

ddA

NO (x)

H2 (y) hh B: 0,4 (mol)

x + y = 0,4

dB = 30.x + 2.y = 8 (x + y).2  x = y = 0,2

Giải Bảo toàn mol O cho H2O ta có:

e + x + 2a +2b = 0,35.6  e = 1 (mol) Bảo toàn H cho NH4Cl ta có:

4.d + 2.e + 2y = 2,8  d = 0,1 (mol) Bảo toàn mol Cl cho MgCl2 ta có : 2c+ 2.0,35 + d = 2,8  c = 1 (mol)

 Vậy dễ dàng tìm được giá trị m trong dd A???

H2SO4 (0,2 mol) NaNO3 (0,01 mol) KNO3 (0,05 mol)

dd Y

MgSO4 (0,2 - (0,03 + x)) = 0,17 - x (mol) Na2SO4 (0,005) K2SO4 (0,025) (NH4)2SO4 (x)

H2O : 0,4 - 2b - 8x

2 = 0,2 - (b+4x) (mol)

- Áp dụng định luật bảo toàn mol electron.

Mg 2e  Mg2+ ;

+5 - 3 ( NO ) 3e  

+2 NO (a)

2H+ 2e  H2 (b);

+5 - 3 ( NO ) 8e  

-3

4 ( N H ) (2x) (0,17 - x).2 = 3.a + 2b + 8.2x (1) - Bảo toàn mol nguyên tố O ta có: 3.0,01 + 3.0,05 = a + 0,2 - (b + 4x) (2)

NO (a)

H2 (b)

d = 30a + 2b = 16 a = b (a + …