Chuyên đề: Bài tập về hỗn hợp kim loại

Chuyên đề: Bài tập về hỗn hợp kim loại

HỖN HỢP KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI AXIT

Bài 1: Cho 10g hỗn hợp gồm Zn và Cu tác dụng với dung dịch axit H₂SO₄ loãng thì thu được 2,24 lit H₂ (đktc). Tính thành phần % về khối lượng của mỗi kim loại trong hỗn hợp ban đầu.

Đáp số:

Bài 2: Hoà tan 5,2g hỗn hợp gồm Mg và Fe bằng dung dịch axit HCl 1M, thì thu dược 3,36 lit H₂ (đktc).

a/ Tính thành phần % theo khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp.

b/ Tính thể tích dung dịch axit HCl đã dùng.

Đáp số:

Bài 3: Cho một lượng hỗn hợp gồm Ag và Zn tác dụng với lượng dư dung dịch axit H₂SO₄, thu được 5,6 lit khí H₂ (đktc). Sau phản ứng thấy còn 6,25g một chất rắn không tan. Tính thành phần % về khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp.

Đáp số:

Bài 4: Hoà tan hoàn toàn 15,3g hỗn hợp gồm Mg và Zn bằng dung dịch axit HCl 1M thì thu được 6,72 lit H₂ (đktc).

a/ Xác định khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp đầu.

b/ Tính thể tích dung dịch axit HCl cần dùng.

Đáp số:

a/ m_Mg = 2,46g và m_Zn = 12,84g và b/ V_{dd HCl 1M} = 0,6 lit.

Bài 5: A là hỗn hợp gồm: Ba, Al, Mg.

Lấy m gam A cho tác dụng với nước tới khi hết phản ứng thấy thoát ra 3,36 lit H₂ (đktc).

Lấy m gam A cho vào dung dịch xút dư tới khi hết phản ứng thấy thoát ra 6,72 lít H₂ (đktc). Lấy m gam A hoà tan bằng một lượng vừa đủ dung dịch axit HCl thì thu được một dung dịch và 8,96 lit H₂ (đktc).

Hãy tính m gam và thành phần % theo khối lượng của mỗi kim loại trong hỗn hợp.

Đáp số:

m = 24,65g trong đó m_Ba = 19,55g, m_Al = 2,7g, m_Mg = 2,4g.

Bài 6: Hoà tan hỗn hợp gồm Fe, Zn trong 500ml dung dịch HCl 0,4M được dung dịch A và 10,52g muối khan.

a/ Tính thành phần % theo khối lượng mỗi kim loại.

b/ Tính thể tích dung dịch B gồm NaOH 0,02M và Ba(OH)₂ cần dùng để trung hoà dung dịch A.

Đáp số:

a/ %Fe = 46,28% và %Zn = 53,72%

b/ V_{dd B} = 1(lit)

Bài 7: Hoà tan hết 12g hỗn hợp A gồm Fe và kim loại M (hoá trị II không đổi) vào 200ml dung dịch HCl 3,5M thu được 6,72 lit khí (đktc). Mặt khác lấy 3,6g kim loại M tan hết vào 400ml dung dịch H₂SO₄ nồng độ 1M thì H₂SO₄ còn dư.

a/ Xác định kim loại M.

b/ Tính thành phần % theo khối lượng của Fe, M trong hỗn hợp.

Đáp số:

a/ M là Mg.

b/ %Mg = 30% và %Fe = 70%.

Bài 8: Hoà tan hết 11,3g hỗn hợp A gồm Fe và kim loại R (hoá trị II không đổi) vào 300ml dung dịch HCl 2,5M thu được 6,72 lit khí (đktc). Mặt khác lấy 4,8g kim loại M tan hết vào 200ml dung dịch H₂SO₄ nồng độ 2M thì H₂SO₄ còn dư.

a/ Xác định kim loại R.

b/ Tính thành phần % theo khối lượng của Fe, R trong hỗn hợp.

Đáp số:

a/ và b/

Bài 9: Hoà tan hết 12,1g hỗn hợp A gồm Fe và kim loại M (hoá trị II không đổi) vào 150ml dung dịch HCl 3M thì thu được 4,48 lit khí (đktc). Mặt khác muốn hoà tan hết 4,875g kim loại M thì cần phải dùng 100ml dung dịch H₂SO₄ 0,75M, dung dịch thu được không làm đổi màu giấy quỳ.

Bài 10: Hỗn hợp A gồm Mg và kim loại M hoá trị III, đứng trước hiđrô trong dãy hoạt động hoá học. Hoà tan hoàn toàn 1,275 g A vào 125ml dd B chứa đồng thời HCl nồng độ C₁(M) và H₂SO₄ nồng độ C₂(M). Thấy thoát ra 1400 ml khí H₂ (ở đktc) và dd D. Để trung hoà hoàn toàn lượng a xít dư trong D cần dùng 50ml dd Ba(OH)₂ 1M. Sau khi trung hoà dd D còn thu được 0,0375mol một chất rắn không hoà tan trong HCl.

a/ Viết các PTPƯ xảy ra.

b/ Tính C₁ và C₂ của dd B.

c/ Tìm NTK của kim loại M (A_M) và khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp A đem thí nghiệm.

Biết rằng để hoà tan 1,35g M cần dùng không quá 200ml dd HCl 1M.

Hướng dẫn giải:

a/ các PTHH xảy ra.

Mg + 2H⁺ -> Mg²⁺ + H₂ (1)

2M + 6H⁺ -> 2M³⁺ + 3H₂ (2)

Trong dd D có các Ion: H⁺dư , Cl^- , SO₄^2- , Mg²⁺, M³⁺.

Trung hoà dd D bằng Ba(OH)₂.

H⁺ + OH^- -> H₂O (3)

Ba²⁺ + SO₄^2- -> BaSO₄ (4)

Theo bài ra ta có:

Số mol OH^- = 2 số mol Ba(OH)₂ = 0,05 . 1 . 2 = 0,1 mol

Số mol Ba²⁺ = số mol Ba(OH)₂ = 0,05 mol.

b/ Số mol H⁺ trong dd B = 0,125C₁ + 2 . 0,125C₂

số mol H⁺ tham gia các phản ứng (1,2,3) là: 0,0625 . 2 + 0,1 = 0,225 mol

( Vì số mol của H₂ thoát ra = 0,0625 mol )

Ta có: 0,125C₁ + 2 . 0,125C₂ = 0,225 (*)

Mặt khác , số mol Ba²⁺ = 0,05 mol > số mol của BaSO₄ = 0,0375 mol.

Như vậy chứng tỏ SO₄^2- đã phản ứng hết và Ba²⁺ còn dư.

Do đó số mol của SO₄^2- = số mol của BaSO₄ = 0,0375 mol.

Nên ta có nồng độ mol/ lit của dd H₂SO₄ là: C₂ = 0,0375 : 0,125 = 0,3M

Vì số mol của H₂SO₄ = số mol của SO₄^2- = 0,0375 (mol)

Thay và ( * ) ta được: C₁ = 1,2 M

c/ PTPƯ hoà tan M trong HCl.

2M + 6HCl -? 2MCl₃ + 3H₂ (5)

Số mol HCl = 0,2 x 1 = 0,2 mol

Theo (5): Số mol của kim loại M 0,2 : 3 (Vì theo bài ra M bị hoà tan hết)

Do đó NTK của M là: A_M 1,35 : ( 0,2 : 3 ) = 20,25

Vì M là kim loại hoá trị III nên M phải là: Al (nhôm)

Gọi x, y lần lượt là số mol của Mg và Al trong 1,275 g hỗn hợp A

Ta có: 24x + 27y = 1,275 (I)

Theo PT (1, 2): x + 1,5 y = 0,0625 (II)

Giải hệ pt (I) và (II) ta được: x = y = 0,025.

Vậy khối lượng của các chất trong hỗn hơp là: m_Mg = 0,6 g và m_Al = 0,675 g.

Bài 11: Cho 9,86g hỗn hợp gồm Mg và Zn vào 1 cốc chứa 430ml dung dịch H₂SO₄ 1M loãng. Sau khi phản ứng hoàn toàn, thêm tiếp vào cốc 1,2 lit dung dịch hỗn hợp gồm Ba(OH)₂ 0,05M và NaOH 0,7M, khuấy đều cho phản ứng hoàn toàn, rồi lọc lấy kết tủa và nung nóng đến khối lượng không đổi thì thu được 26,08g chất rắn. Tính khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp đầu.

Hướng dẫn;

Đặt số mol Mg và Zn là x và y.

Ta có: 24x + 65y = 9,86 (I)

Số mol H₂SO₄ = 043.1= 0,43 mol

Đặt HX là công thức tương đương của H₂SO₄ ---> n_HX = 2n_HSO= 0,43.2 = 0,86 mol

Số mol Ba(OH)₂ = 1,2 . 0,05 = 0,06 mol

Số mol NaOH = 0,7 . 1,2 = 0,84 mol

Đặt ROH là công thức tưng đương cho 2 bazơ đã cho.

Ta có: n_ROH = 2n_Ba(OH)+ n_NaOH = 0,06.2 + 0,84 = 0,96 mol

PTHH xảy ra

Giả sử hỗn hợp chỉ chứa mình Zn ---> x = 0.

Vậy y = 9,86 : 65 = 0,1517 mol

Giả sử hỗn hợp chỉ Mg ---> y = 0

Vậy x = 9,86 : 24 = 0,4108 mol

0,1517 < n_{hh kim loại} < 0,4108

Vì x > 0 và y > 0 nên số mol axit tham gia phản ứng với kim loại là:

0,3034 < 2x + 2y < 0,8216 nhận thấy lượng axit đã dùng < 0,86 mol.

Vậy axit dư --> Do đó Zn và Mg đã phản ứng hết.

Sau khi hoà tan hết trong dung dịch có.

x mol MgX₂ ; y mol ZnX₂ ; 0,86 – 2(x + y) mol HX và 0,43 mol SO₄.

Cho dung dịch tác dụng với dung dịch bazơ.

HX + ROH ---> RX + H₂O.

0,86 – 2(x + y) 0,86 – 2(x + y) mol

MgX₂ + 2ROH ----> Mg(OH)₂ + 2RX

x 2x x mol

ZnX₂ + 2ROH ----> Zn(OH)₂ + 2RX

y 2y y mol

Ta có n_{ROH đã phản ứng} = 0,86 – 2(x + y) + 2x + 2y = 0,86 mol

Vậy n_{ROH dư} = 0,96 – 0,86 = 0,1mol

Tiếp tục có phản ứng xảy ra:

Zn(OH)₂ + 2ROH ----> R₂ZnO₂ + 2H₂O

bđ: y 0,1 mol

Pứ: y₁ 2y₁ mol

còn: y – y₁ 0,1 – 2y₁ mol

( Điều kiện: y y₁)

Phản ứng tạo kết tủa.

Ba(OH)₂ + H₂SO₄ ---> BaSO₄ + 2H₂O

bđ: 0,06 0,43 0 mol

pứ: 0,06 0,06 0,06 mol

còn: 0 0,43 – 0,06 0,06 mol

Nung kết tủa.

Mg(OH)₂ -----> MgO + H₂O

x x mol

Zn(OH)₂ -------> ZnO + H₂O

y – y₁ y – y₁ mol

BaSO₄ ----> không bị nhiệt phân huỷ.

0,06 mol

Ta có: 40x + 81(y – y₁) + 233.0,06 = 26,08

---> 40x + 81(y – y₁) = 12,1 (II)

Khi y – y₁ = 0 ---> y = y₁ ta thấy 0,1 – 2y₁ 0 ---> y₁ 0,05

Vậy 40x = 12,1 ---> x = 12,1 : 40 = 0,3025 mol

Thay vào (I) ta được y = 0,04 ( y = y₁ 0,05) phù hợp

Vậy m_Mg = 24 . 0,3025 = 7,26g và m_Zn = 65 . 0,04 = 2,6g

Khi y – y₁ > 0 --> y > y₁ ta có 0,1 – 2y₁ = 0 (vì n_ROH phản ứng hết)

----> y₁ = 0,05 mol, thay vào (II) ta được: 40x + 81y = 16,15.

Giải hệ phương trình (I, II) ---> x = 0,38275 và y = 0,01036

Kết quả y < y₁ (không phù hợp với điều kiện y y₁ ) ---> loại.

HỖN HỢP KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI NƯỚC VÀ BAZƠ

Bài 1: Hoà tan hoàn toàn 17,2g hỗn hợp gồm kim loại kiềm A và oxit của nó vào 1600g nước được dung dịch B. Cô cạn dung dịch B được 22,4g hiđroxit kim loại khan.

a/ Tìm kim loại và thành phần % theo khối lượng mỗi chất trong hỗn hợp.

b/ Tính thể tích dung dịch H₂SO₄ 0,5M cần dùng để trung hoà dung dịc B.

Hướng dẫn:

Gọi công thức của 2 chất đã cho là A và A₂O.

a, b lần lượt là số mol của A và A₂O

Viết PTHH:

Theo phương trình phản ứng ta có:

a.M_A + b(2M_A + 16) = 17,2 (I)

(a + 2b)(M_A + 17) = 22,4 (II)

Lấy (II) – (I): 17a + 18b = 5,2 (*)

Khối lượng trung bình của hỗn hợp:

M_TB = 17,2 : (a + b)

Tương đương: M_TB= 18.17,2 : 18(a + b).

Nhận thấy: 18.17,2 : 18(a + b) < 18.17,2 : 17a + 18b = 18.17,2 : 5,2

---> M_TB < 59,5

Ta có: M_A < 59,5 < 2M_A + 16 ---> 21,75 < M_A < 59,5.

Vậy A có thể là: Na(23) hoặc K(39).

Giải hệ PT toán học và tính toán theo yêu cầu của đề bài.

Đáp số:

Với A là Na thì %Na = 2,67% và %Na₂O = 97,33%

Với A là K thì %K = 45,3% và %K₂O = 54,7%

TH: A là Na ----> V_{dd axit} = 0,56 lit

TH: A là K -----> V_{dd axit} = 0,4 lit.

Bài 2: Hoà tan hoàn toàn 3,1g hỗn hợp 2 kim loại kiềm trong nước thu được dung dịch A. Để trung hoà dung dịch A phải dùng 50ml dung dịch HCl 2M, sau phản ứng thu được dung dịch B.

a/ Nếu cô cạn dung dịch B thì sẽ thu được bao nhiêu gam hỗn hợp muối khan?

b/ Xác định 2 kim loại kiềm trên, biết rằng tỉ lệ số mol của chúng trong hỗn hợp là 1 : 1.

Đáp số:

a/ m_Muối= 6,65g

b/ 2 kim loại đó là: Na và K.

Bài 3: Cho 6,2g hỗn hợp 2 kim loại kiềm thuộc 2 chu kỳ liên tiếp trong bảng tuần hoàn phản ứng với H₂O dư, thu được 2,24 lit khí (đktc) và dung dịch A.

a/ Tính thành phần % về khối lượng từng kim loại trong hỗn hợp ban đầu.

b/ Sục CO₂ vào dung dịch A thu được dung dịch B. Cho B phản ứng với BaCl₂ dư thu được 19,7g kết tủa. Tính thể tích khí CO₂ đã bị hấp thụ.

Hướng dẫn:

a/ Đặt R là KHHH chung cho 2 kim loại kiềm đã cho

M_R là khối lượng trung bình của 2 kim loại kiềm A và B, giả sử M_A < M_B

---.> M_A < M_R < M_B .

Viết PTHH xảy ra:

Theo phương trình phản ứng:

n_R = 2n_H= 0,2 mol. ----> M_R = 6,2 : 0,2 = 31

Theo đề ra: 2 kim loại này thuộc 2 chu kì liên tiếp, nên 2 kim loại đó là:

A là Na(23) và B là K(39)

b/ Ta có: n_ROH= n_R = 0,2 mol

PTHH xảy ra:

CO₂ + 2ROH ----> R₂CO₃ + H₂O

CO₂ + ROH ---> RHCO₃

Theo bài ra khi cho BaCl₂ vào dung dịch B thì có kết tủa. Như vậy trong B phải có R₂CO₃ vì trong 2 loại muối trên thì BaCl₂ chỉ phản ứng với R₂CO₃ mà không phản ứng với RHCO₃.

BaCl₂ + R₂CO₃ ----> BaCO₃ + RCl

---> n_CO = n_RCO= n_BaCO= 19,7 : 197 = 0,1 mol ----> V_CO= 2,24 lít.

Bài 4: Hai kim loại kiềm A và B có khối lượng bằng nhau. Cho 17,94g hỗn hợp A và B tan hoàn toàn trong 500g H₂O thu được 500ml dung dịch C(d = 1,03464g/ml). Tìm A và B.

Bài 5: Một hỗn hợp X gồm 2 kim loại A, B thuộc 2 chu kì liên tiếp trong bảng tuần hoàn, có khối lượng là 8,5g. Cho X phản ứng hết với nước cho ra 3,36 lit khí H₂(đktc)

a/ Xác định 2 kim loại và tính khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp đầu.

b/ Thêm vào 8,5g hỗn hợp X trên, 1 kim loại kiềm thổ D được hỗn hợp Y, cho Y tác dụng với nước thu được dung dịch E và 4,48 lit khí H₂ (đktc). Cô cạn dung dịch E ta được chất rắn Z có khối lượng là 22,15g. Xác định D và khối lượng của D.

Đáp số:

a/ m_Na = 4,6g và m_K = 3,9g.

b/ kim loại D là Ba. --> m_Ba = 6,85g.

Bài 6: Hoà tan 23g một hỗn hợp gồm Ba và 2 kim loại kiềm A, B thuộc 2 chu kỳ kế tiếp nhau trong bảng tuần hoàn vào nước thu được dung dịch D và 5,6 lit H₂ (đktc).

Nếu thêm 180ml dung dịch Na₂SO₄ 0,5M vào dung dịch D thì chưa kết tủa hết được Ba(OH)₂. Nếu thêm 210ml dung dịch Na₂SO₄ 0,5M vào dung dịch D thì dung dịch sau phản ứng còn dư Na₂SO₄. Xác định 2 kim loại kiềm ở trên.

Đáp số: 2 kim loại kiềm là Na và K.

HỖN HỢP KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI DUNG DỊCH MUỐI.

Thí dụ 1: Ngâm thanh sắt vào hỗn hợp dung dịch gồm AgNO₃ và Cu(NO₃)₂

Phản ứng xảy ra theo thứ tự như sau:

* Muối của kim loại có tính oxi hoá mạnh hơn sẽ ( Ag> Cu) tham gia phản ứng trước với kim loại ( hoặc nói cách khác là muối của kim loại hoạt động hoá học yếu hơn sẽ tham gia phản ứng trước ).

Fe + 2AgNO₃ -> Fe(NO₃)₂ + 2Ag

Fe + Cu(NO₃)₂ -> Fe(NO₃)₂ + Cu

Bài tập áp dung:

1/ Có 200ml hỗn hợp dung dịch gồm AgNO₃ 0,1M và Cu(NO₃)₂ 0,5M. Thêm 2,24g bột Fe kim loại vào dung dịch đó khuấy đều tới phản ứng hoàn toàn thu được chất rắn A và dung dịch B.

a/ Tính số gam chất rắn A.

b/Tính nồng độ mol/lit của các muối trong dung dịch B, biết rằng thể tích dung dịch không đổi.

Hướng dẫn giải

Fe + 2AgNO₃ -> Fe(NO₃)₂ + 2Ag ( 1 )

Fe + Cu(NO₃)₂ -> Fe(NO₃)₂ + Cu ( 2 )

Số mol của các chất là: ⁿFe = 0,04 mol ; ⁿAgNO₃ = 0,02 mol ; ⁿCu(NO₃)₂ = 0,1 mol

Vì Ag hoạt động hoá học yếu hơn Cu nên muối của kim loại Ag sẽ tham gia phản ứng với Fe trước.

Theo pứ ( 1 ): ⁿFe ( pứ ) = 0,01 mol ; Vậy sau phản ứng ( 1 ) thì ⁿFe còn lại = 0,03 mol.

Theo (pứ ( 2 ): ta có ⁿCu(NO₃)₂ pứ = ⁿFe còn dư = 0,03 mol.

Vậy sau pứ ( 2 ): ⁿCu(NO₃)₂ còn dư là = 0,1 – 0,03 = 0,07 mol

Chất rắn A gồm Ag và Cu

m_A = 0,02 x 108 + 0,03 x 64 = 4,08g

dung dịch B gồm: 0,04 mol Fe(NO₃)₂ và 0,07 mol Cu(NO₃)₂còn dư.

Thể tích dung dịch không thay đổi V = 0,2 lit

Vậy nồng độ mol/lit của dung dịch sau cùng là:

C_{M [ Cu(NO)] dư}= 0,35M ; C_{M [ Fe (NO)]}= 0,2M

2/ Cho 1,68 g Fe vào 200ml hỗn hợp dung dịch gồm Cu(NO₃)₂ 0,15M và AgNO₃ 0,1M. Sau khi phản ứng kết thúc thu được chất rắn A và dung dịch B.

a/ Tính khối lượng chất rắn A.

b/ Tính nồng độ mol/lit của dung dịch B. Giả sử thể tích dung dịch không thay đổi.

Đ/S: a/ m_A= 3,44g

b/ C_{M [ Cu(NO)] dư}= 0,05M và C_{M [ Fe (NO)]}= 0,15M

Thí dụ 2: Cho hỗn hợp gồm bột sắt và kẽm vào trong cùng 1 ống nghiệm ( 1 lọ ) chứa dung dịch AgNO₃.

Phản ứng xảy ra theo thứ tự như sau:

Kim loại có tính khử mạnh hơn sẽ tham gia phản ứng trước với muối.

Zn + 2AgNO₃ -> Zn(NO₃)₂ + 2Ag

Fe + 2AgNO₃ _dư -> Fe(NO₃)₂ + 2Ag

Bài tập áp dụng:

Nhúng 2 miếng kim loại Zn và Fe cùng vào một ống nghiệm đựng dung dịch CuSO₄, sau một thời gian lấy 2 miếng kim loại ra thì trong dung dịch nhận được biết nồng độ của muối Zn gấp 2,5 lần muối Fe. Đồng thời khối lượng dung dịch sau phản ứng giảm so với trước phản ứng 0,11g. Giả thiết Cu giải phóng đều bám hết vào các thanh kim loại. Hãy tính khối lượng Cu bám trên mỗi thanh.

Hướng dẫn giải:

- Nếu khối lượng thanh kim loại tăng = m_{kim lo ại giai phong} - m_{kim lo ai tan}

- Nếu khối lượng thanh kim loại tăng = m_{kim lo ại tan} - m_{kim lo ai giai phong}

Vì Zn hoạt động hoá học mạnh hơn Fe. Nên Zn tham gia phản ứng với muối trước.

Zn + CuSO₄ -> ZnSO₄ + Cu (1)

x x x x (mol)

Fe + CuSO₄ -> FeSO₄ + Cu (2)

y y y y (mol)

Vì khối lượng dung dịch giảm 0,11 g. Tức là khối lượng 2 thanh kim loại tăng 0,11 g

Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có: (160y – 152y) + (160x – 161x) = 0,11

Hay 8y – x = 0,11 (I)

Mặt khác: nồng độ muối Zn = 2,5 lần nồng độ muối Fe