Chuyên đề Hóa học 12: Hợp chất của kim loại tác dụng với H2SO4 (Đặc/nóng)

Nội dung text: Chuyên đề Hóa học 12: Hợp chất của kim loại tác dụng với H2SO4 (Đặc/nóng)

1. Hĩa Học Mỗi Ngày – www.hoahocmoingay.com BÀI TỐN HỢP CHẤT CỦA KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI H2SO4 (đặc /nĩng). Con đường tư duy : Để làm tốt loại bài tập này các bạn cần vận dụng tốt các Định luật bảo tồn (BTE , BTNT, BTDT, BTKL) . Các bài tốn hay cần vận dụng linh hoạt tổng hợp các định luật trên. Tận dụng triệt để kỹ thuật “Chia để trị”.Thường hay gặp các trường hợp. Chia Fe Chia Fe Fe,FeO,FexOy  ; Fe,FeS,S,FeS2  O S Fe Chia Chia Cu Fe,FexOy ,FeSx  O ; Cu,CuS,S,Cu2S  S S Chú ý: Nếu đề bài yêu cầu tính tốn số liệu liên quan tới H2SO4 các bạn nên BTNT.S HƯỚNG DẪN VẬN DỤNG Câu 1. Cĩ hỗn hợp bột X gồm Al, Fe 2O3, Fe3O4 (cĩ cùng số mol). Đem nung 41,9 gam hỗn hợp X trong điều kiện khơng cĩ khơng khí thu được hỗn hợp Y. Hịa tan Y trong dung dịch H2SO4 đặc, nĩng, dư thu được V lít khí SO 2 (là sản phẩm khử duy nhất ở đktc). Giá trị V là: A. 5,60 lít. B. 4,48 lít. C. 8,96 lít. D. 11,20 lít. Ta bảo tồn electron cho cả quá trình nhé các bạn(cuối cùng Al và Fe sẽ được đẩy lên tới Al+3 và Fe+3 ). Cĩ ngay: nAl 0,1mol 41,9 n 0,1mol BTE 0,1.3 0,1 2n V B Fe2O3 SO2 n 0,1mol Fe3O4 (FeO.Fe2O3 ) Câu 2. Cho 23,4 gam hỗn hợp X gồm Fe và FeO tác dụng với dung dịch H 2SO4 đặc, đun nĩng và khuấy đều. Sau khi phản ứng xảy ra hồn tồn thu được dung dịch Y chỉ chứa chất tan FeSO4 và 5,04 lít (đktc) khí SO2 (sản phẩm khử duy nhất). Số mol H2SO4 đã phản ứng là: A. 0,4. B. 0,375 C. 0,675. D. 0,6. SƯU TẦM Page 1
2. Hĩa Học Mỗi Ngày – www.hoahocmoingay.com nFe a mol 56a 16b 23,4 23,4 nO b mol 2a 2b 0,45 a 0,375mol BTNT.S 0,45  S a 0,6 mol b 0,15mol 2 Câu 3. Hịa tan hết 16 gam hỗn hợp Fe và C vào dung dịch H 2SO4 đặc nĩng dư thu được V lít khí ở đktc và dung dịch X. Cơ cạn X thu được 40 gam muối. Giá trị của V là: A. 23,64. B. 30,24. C. 33,6. D. 26,88. n 0,2 mol m 40 Fe : 0,2 16 Fe Fe2 (SO4 )3 nC 0,4 mol 0,4CO2 BTE 0,2.3 0,4.4 2n n 1,1 n 1,5 C SO2 SO2  Câu 4. Lấy 22,4 gam hỗn hợp Fe, FeO, Fe 2O3 tác dụng vừa đủ với dung dịch chứa 0,55 mol H2SO4 đặc nĩng thu được khí SO2 (sản phẩm khử duy nhất) và dung dịch X. Cơ cạn X, khối lượng muối thu được là: A. 60 gam. B. 40 gam. C. 84 gam. D. 72 gam. Vừa đủ nghĩa là chất rắn đã tan hết và muối nĩi chung là hỗn hợp muối Fe 2+ và muối Fe3+.Ta sẽ đi tìm khoảng của giá trị khối lượng muối. n a mol nFe a mol FeSO4 TH Chỉ cĩ muối Fe2+ : 22,4 n b mol n 0,55 a O SO2 BTE 56a 16b 22,4 a 0,3545  m 53,88g 2a 2b 2(0,55 a) b 0,159 n 0,5a mol nFe a mol Fe2 (SO4 )3 TH chỉ cĩ muối Fe3+: 22,4 n b n 0,55 1,5a O SO2 BTE 56a 16b 22,4 a 0,325mol  m 65g 2a 2b 2(0,55 1,5a) b 0,2625mol Nhìn vào đáp án ta thấy chỉ cĩ A hợp lý. Câu 5. Hịa tan hồn tồn 19,2 gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe3O4 và Fe2O3 trong 50 ml dung dịch H2SO4 18M (đặc, dư, đun nĩng), thu được V lít khí SO 2 (đktc) là sản phẩm khử duy nhất và dung dịch Y. Cho 450 ml dung dịch NaOH 2M vào dung dịch Y thu được 21,4 gam kết tủa. Giá trị của V là: SƯU TẦM Page 2
3. Hĩa Học Mỗi Ngày – www.hoahocmoingay.com A. 4,48. B. 5,60. C. 6,72. D. 3,36. 21,4 n 0,2 mol Nếu NaOH dư: n 0,2 mol BTNT n 0,2; 19,2 Fe Vơ lý Fe(OH)3 Fe 107 nO 0,5mol Vậy NaOH thiếu: n a mol 19,2 Fe 56a 16b 19,2; n 0,05.18 0,9 mol H2SO4 nO b mol Na : 0,9 3 BTDT 0,9 3a 0,6 0,3 3a Y Fe : a 0,2  n 2 SO4 2 2 SO2 : 4 0,3 3a 0,3 3a BTNT.S n 0,9 BTE 3a 2b 2 0,9 SO2 2 2 a 0,3mol 6a 2b 1,5 V 6,72 lit b 0,15mol Câu 6. Hịa tan hồn tồn hỗn hợp gồm 0,002 mol FeS 2và 0,003 mol FeS vào lượng dư dung dịch H2SO4đặc nĩng thu được Fe2(SO4)3, SO2và H2O. Hấp thụ hết lượng SO2trên bằng 1 lượng vừa đủ dung dịch KMnO 4thu được dung dịch X cĩ pH = 2. Thể tích của dung dịch X là: A.2,00 lit. B.1,50 lit. C.1,14 lit. D.2,28 lit. FeS 15e Fe 3 2S 6 2 BTE 0,002.15 0,003.9 2n 3 6 SO2 FeS 9e Fe S n 0,0285 mol SO2 5SO2 2KMnO4 2H2O K2SO4 2MnSO4 2H2SO4 n 0,022 mol PH 2 H 0,01 V 2,28(lit) H Câu 7. Hịa tan hồn tồn a gam một oxit sắt bằng H2SO4 đặc, nĩng thu được khí SO2 (sản phẩm khử duy nhất). Mặt khác khử hồn tồn a gam oxit đĩ bằng CO ở nhiệt độ cao rồi cho tồn bộ lượng sắt thu được vào dd HNO 3 đặc, nĩng, dư thu được số mol NO2 (sản phẩm khử duy nhất) nhiều gấp 6 lần số mol SO2 ở trên. Oxit sắt đĩ là: A. FeO và Fe3O4 B. Fe2O3 C. Fe3O4 D. FeO Fe : x mol BTE Giả giả trong a gam oxit cĩ:  3x 2y 2nSO O : y mol 2 SƯU TẦM Page 3
4. Hĩa Học Mỗi Ngày – www.hoahocmoingay.com Khi khử hồn tồn oxit : BTE n 3x 6n 3x 2y x x y FeO NO2 SO2 Câu 8. Hỗn hợp X gồm FeS, FeS 2, CuS tan vừa hết trong dung dịch chứa 0,33 mol H2SO4 đặc sinh ra 0,325 mol khí SO2 và dung dịch Y. Nhúng thanh Fe nặng 50 gam vào Y, phản ứng xong thấy thanh Fe nặng 49,48 gam và thu được dung dịch Z. Cho Z phản ứng với HNO 3 đặc, dư sinh ra khí NO 2 duy nhất và cịn lại dung dịch E (khơng + chứa NH4 ). Khối lượng muối dạng khan cĩ trong E là m gam. Giá trị lớn nhất của m là : A. 20,57 B. 18,19 C. 21,33D. 21,41. Bài tốn này là một bài tốn BTNT điển hình và rất hay. Tuy nhiên đề bài cĩ phần chưa chặt chẽ lắm. BTNT.Hidro n 0,33 BTNT.O ntrong muối H2O O 0,33.4 0,325.2 0,33 0,34 0,34 ntrong muối 0,085 mol Z : FeSO : 0,085mol SO2 4 4 4 Vì HNO3 đặc nĩng dư nên khối lượng muối lớn nhất là muối Fe(NO3)3 Câu 9. Cho 10 gam hỗn hợp X gồm FeO,Fe2O3,S,FeS2 và CuS trong đĩ O chiếm 16% khối lượng hỗn hợp X tác dụng vừa đủ với 0,4 mol H2SO4 đặc (đun nĩng) sinh ra 0,31 mol khí SO2 và dung dịch Y.Nhúng thanh Mg dư vào Y sau khi các phản ứng xảy ra hồn tồn lấy thanh Mg ra cân lại thấy tăng 2,8 gam (Giả sử 100% kim loại sinh ra bám vào thanh Mg).Đốt cháy hồn tồn 10 gam X bằng lượng vừa đủ V lít (đktc) hỗn hợp khí A gồm O2 và O3 tỷ lệ mol 1:1.Giá trị của V là? A.1,4336B.1,5232C.1,4784D.1,568 n 0,4mol trong X sauphảnứng H2O Ta cĩ ngay: nO 0,1; 0,4(mol)H2SO4  nSO 0,31mol 2 BTNT.Oxi  0,1 0,4.4 4.n 2 0,31.2 0,4 n 2 0,17 mol SO4 SO4 n a mol Fe3 3a 2b 0,34 a 0,1mol Y n b mol  Mg Cu2 56a 64b 0,17.24 2,8 b 0,02mol n 2 0,17 mol SO4 SƯU TẦM Page 4
5. Hĩa Học Mỗi Ngày – www.hoahocmoingay.com n 0,1mol O n 0,05mol Fe2O3 nFe 0,1mol BTNT X  nCuO 0,02mol nA 0,033.2 0,066mol V 1,4784 . n 0,02mol Cu n 0,0475mol SO2 nS 0,0475mol BÀI TẬP RÈN LUYỆN Câu 1. Hịa tan hồn tồn 0,1 mol mỗi chất Fe, FeS, và FeS 2 trong dung dịch H2SO4 đặc nĩng thu được V lít (đktc) SO2 sản phẩm khử duy nhất.Giá trị của V là: A. 30,24 lít B. 20,24 lít C. 33,26 lít D. 44,38 lít Câu 2. Để khử hồn tồn 3,04 gam hỗn hợp X gồm FeO, Fe3O4, Fe2O3, cần 0,05 mol H2. Mặt khác hịa tan hồn tồn 3,04 gam hỗn hợp X trong dung dịch H 2SO4 đặc nĩng thì thu được thể tích V ml SO2 (đktc)(sản phẩm khử duy nhất). Giá trị V(ml) là: A. 112 ml B. 224 ml C. 336 ml D. 448 ml Câu 3. Hồ tan hồn tồn 49,6 gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe 2O3 và Fe3O4 bằng H2SO4 đặc, nĩng thu được dung dịch Y và 8,96 lít khí SO2(đktc). Thành phần phần trăm về khối lượng của oxi trong hỗn hợp X và khối lượng muối trong dung dịch Y lần lượt là: A. 20,97% và 140 gam. B. 37,50% và 140 gam. C. 20,97% và 180 gam D.37,50% và 120 gam. Câu 4. Nung x mol Fe và 0,15 mol Cu trong khơng khí một thời gian thu được 31,2 gam hỗn hợp chất rắn. Hồ tan hồn tồn hỗn hợp chất rắn trên bằng H2SO4 đặc, nĩng, dư thu được dung dịch Y và 6,72 lít khí SO2(đktc). Giá trị của x mol là: A. 0,7 molB. 0,3mol C. 0,45 molD. 0,8 mol Câu 5, 6. Cho 12,096 gam Fe nung trong khơng khí thu được m1 gam chất rắn X gồm Fe và các oxit của nĩ. Cho m1 gam chất rắn X trên vào dung dịch H2SO4 đặc nĩng thu được 1,792 lít khí SO2 duy nhất (đktc) và dung dịch muối Y. Cơ cạn dung dịch muối Y cân nặng m2 gam chất rắn khan. 5. Giá trị của m1 là: A. 14 gamB. 16 gam. C. 18 gamD. 22,6 gam 6. Giá trị của m2 là: A. 43,6 gam.B. 43,2 gam. C. 42,0 gamD. 46,8 gam SƯU TẦM Page 5
6. Hĩa Học Mỗi Ngày – www.hoahocmoingay.com Câu 7. Nung nĩng 12,6 gam Fe ngồi khơng khí ,sau một thời gian thu được m gam hỗn hợp X gồm Fe,FeO,Fe2O3, Fe3O4 .Hịa tan hồn tồn hỗn hợp này trong dung dịch H2SO4 đặc nĩng dư, thu được 4,2 lít khí SO2 duy nhất (đktc). Giá trị m là: A. 15 B. 15,6 C. 18,2 D. 20 Câu 8. Hịa tan hồn tồn gam hỗn hợp X gồm FeS,Cu,CuS,Cu 2S,S trong dung dịch chứa 1,3 mol H2SO4 đặc nĩng vừa đủ thốt ra 28 lít khí SO 2 duy nhất (đktc) và dung dịchY.Thêm BaCl2 dư vào dung dịch Y thu được m gam kết tủa.Giá trị m gần nhất với: A. 0 gam. B. 50 gam. C. 75 gam. D. 100 gam. Câu 9. (Đề -TSĐH Khối B-2009) Hồ tan hồn tồn 20,88 gam một ơxít sắt bằng dung dịch H2SO4 đặc nĩng thu được dung dịch X và 3,248 lít SO2 ( sản phẩm khử duy nhất,đktc).Cơ cạn dung dịch X thu được m gam muối sunfat khan.Giá trị m là: A. 52,2 B. 48,4 C. 54,0 D. 58,0 Câu 10. Đem nung hỗn hợp A gồm hai kim loại : a mol Fe và 0,15 mol Cu trong khơng khí một thời gian,thu được 63,2 gam hỗn hợp B gồm hai kim loại trên và hỗn hợp các oxit của chúng.Đem hịa tan hết B bằng dung dịch H 2SO4 đặc nĩng dư,thì thu được 0,3 mol SO2. Trị số của x là: A. 0,6 B. 0,4 C. 0,5 D. 0,7 ĐÁP ÁN CHI TIẾT Câu 1. Chọn đáp án A Sử dụng kế “Chia để trị” ta cĩ : n 0,3mol Fe BTE 0,3.3 0,3.6 2n n 1,35mol SO2 SO2 nS 0,3mol V 1,35.22,4 30,24 Câu 2. Chọn đáp án B Ta cĩ: n 0,05mol BTNT.H ntrong X 0,05mol H2 O SƯU TẦM Page 6
7. Hĩa Học Mỗi Ngày – www.hoahocmoingay.com O : 0,05 BTE Chia để trị: 3,04  0,04.3 0,05.2 2nSO Fe : 0,04 2 n 0,01 mol V 0,01.22,4 0,224(lít) SO2 SO2 Câu 3. Chọn đáp án A BTKL nO a mol  16a 56b 49,6 a 0,65mol Chia để trị: 49,6 BTE nFe b mol  3b 2a 0,4.2 b 0,7mol 0,65.16 %O 20,97% 49,6 0,7 BTNT.Fe n 0,35mol m 0,35.400 140g Fe2 (SO4 )3 2 Câu 4. Chọn đáp án B nFe x mol BTKL 56x 16y 31,2 0,15.64 x 0,3mol Ta cĩ: 31,2 n 0,15mol Cu BTE  3x 0,15.2 2y 0,3.2 y 0,3mol nO y mol Câu 5, 6. Chọn đáp án B nFe 0,216 BTE Chia để trị: m1  0,216.3 2a 0,08.2 nO a mol a 0,244 mol m1 12,096 0,244.16 16g 0,216 BTNT.Fe n 0,108mol m 43,2g Fe2 (SO4 )3 2 2 Câu 7. Chọn đáp án A 12,6 n 0,225 mol BTE Chia để trị ta cĩ: m Fe 56  0,225.3 2a 0,1875.2 nO a mol a 0,15mol BTKL m 12,6 0,15.16 15g Câu 8. Chọn đáp án C n a mol Fe n 1,3mol H2SO4 BTNT.S Ta cĩ: X nCu b mol  n 2 c 0,05 n 1,25mol SO4 SO2 nS cmol BTE 3a 2b 2(1,25 3c) c 0,3mol BTNT m 0,3.233 69,9 BTDT   3a 2b 2(c 0,05) SƯU TẦM Page 7
8. Hĩa Học Mỗi Ngày – www.hoahocmoingay.com Chú ý: c mol S sẽ cho 3c mol SO2. Câu 9. Chọn đáp án D Chia để trị ta cĩ : BTE nFe a mol  3.a 2b 0,145.2 a 0,29 mol 20,88 BTKL nO b mol  56a 16b 20,88 b 0,29 mol 0,29 BTNT.Fe n 0,145 BTKL m 0,145.400 58g Fe2 (SO4 )3 2 Câu 10. Chọn đáp án D Chia để trị ta cĩ: nFe a mol BTKL 56a 16b 0,15.64 63,2 a 0,7mol 63,2 n 0,15mol Cu BTE  3a 0,15.2 2b 0,3.2 b 0,9 mol nO b mol SƯU TẦM Page 8