Dạng 1: Hỗn hợp kim loại tác dụng với nước Show
- Gồm: kim loại kiềm và Ba, Ca, Sr + Kim loại kiềm: 2M + 2H2O → 2MOH + H2 + Kim loại kiềm thổ: M + 2H2O → M(OH)2 + H2 - PTTQ: 2M + 2nH2O → 2M(OH)n + nH2 Quá trình phản ứng của nước: 2H2O + 2e → H2 + 2OH- Nhận xét: Dung dịch sinh ra tác dụng với axit: H+ + OH- → H2O
nH+ trung hòa = nOH- = 2nH2 Trung hòa bằng HCl: ${{n}_{HCl}}=\text{ }{{n}_{O{{H}^{-}}}}=2{{n}_{{{H}_{2}}}}$ Trung hòa bằng H2SO4: ${{n}_{{{H}_{2}}S{{O}_{4}}}}=\text{ }{{n}_{{{H}_{2}}}}$
Dạng 2: Hỗn hợp kim loại tác dụng với dung dịch chất điện li (1) Nếu trong dung dịch có H+ thì H+ tác dụng đầu tiên với kim loại: 2H+ + 2e → H2 (2) Khi H+ hết thì kim loại tan trong nước: 2H2O + 2e → H2 + 2OH- (3) Sau đó, kiềm sinh ra phản ứng với muối tạo kết tủa nOH- + Rn+ → R(OH)n M2+ + SO42- → MSO4↓ (với M là Ba hoặc Ca)
Quan hệ số mol - Nếu $2{{n}_{{{H}_{2}}}}<{{n}_{{{H}^{+}}}}$bđầu => H+ dư: nH+ dư = nH+ đầu – 2nH2 - Nếu $2{{n}_{{{H}_{2}}}}\text{= }{{n}_{{{H}^{+}}}}$ bđầu => H+ vừa hết - Nếu $2{{n}_{{{H}_{2}}}}\text{ > }{{n}_{{{H}^{+}}}}$bđầu => kim loại tan trong H+ và trong H2O => dung dịch sau phản ứng có OH- => ${{n}_{O{{H}^{-}}}}=\text{ }2{{n}_{{{H}_{2}}}}\text{ + }{{n}_{{{H}^{+}}}}$bđầu
Xem thêm: Tổng hợp Lý thuyết chương Kim loại kiềm, kim loại kiềm thổ, nhôm Dưới đây là Phương pháp giải Các dạng bài tập chương Kim loại kiềm, kim loại kiềm thổ, nhôm. Bạn vào tên bài hoặc Xem chi tiết để theo dõi các phần Lý thuyết trong chuyên đề Hóa 12 tương ứng.
Bài giảng: Bài tập trọng tâm về kim loại kiềm, kim loại kiềm thổ và nhôm - Cô Nguyễn Thị Thu (Giáo viên VietJack)
Giới thiệu kênh Youtube VietJack
kim-loai-kiem-kim-loai-kiem-tho-nhom.jsp
1. Bài tập về kim loại kiềm, kiềm thổDạng 1: Kim loại kiềm, kiềm thổ phản ứng với phi kim- Trong phản ứng với phi kim, kim loại kiềm thổ thể hiện tính khử mạnh: Kim loại kiềm: M → M+ + e Kim loại kiềm thổ: M → M2+ + 2e - Phi kim phản ứng thể hiện tính oxi hóa: X + ne → Xn- Ví dụ 1: Đốt cháy hoàn toàn 7,2 gam kim loại M (có hoá trị không đổi trong hợp chất) trong hỗn hợp khí Cl2 và O2. Sau phản ứng thu được 23,0 gam chất rắn và thể tích hỗn hợp khí đã phản ứng là 5,6 lít (ở đktc). Kim loại M là A. Mg. B. Ca. C. Be. D. Cu. Hướng dẫn giải Theo giả thiết ta có: số mol khí = 5,6/22,4 = 0,25 mol Sơ đồ phản ứng: 7,2 gam kim loại M + 5,6 lít hỗn hợp Cl2 và O2 → 23,0 gam chất rắn Áp dụng bảo toàn khối lượng ⇒ khối lượng hỗn hợp Cl2 và O2 = 23 – 7,2 = 15,8 gam Gọi x và y lần lượt là số mol của Cl2 và O2 ta có: Tổng số mol x + y = 0,25 và tổng khối lượng 71x + 32y = 15,8 ⇒ x = 0,2; y = 0,05 Quá trình oxi hóa: M → Mn+ + ne Quá trình khử Cl2 + 2e → 2Cl- O2 + 4e → 2O2- Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có : n. nM = 2.nClo + 4.noxi ⇒ (7,2/M).n = 0,2.2 + 0,05.4 ⇒ n = 2; M = 24 (Mg). Đáp án A. Dạng 2: Kim loại kiềm, kiềm thổ phản ứng với nướcKim loại kiềm và kiềm thổ phản ứng mạnh với nước (trừ Be, Mg) và thể hiện tính khử, nước thể hiện tính oxi hóa sinh ra khí H2. Dung dịch thu được có môi trường kiềm. H2O + 2e → OH- + H2↑ Ví dụ 2: Cho 3,9 gam kali vào 101,8 gam nước thu được dung dịch KOH có nồng độ % là bao nhiêu? A. 5,31%. B. 5,20%. C. 5,30%. D. 5,50%. Hướng dẫn giải Theo giả thiết ta có: số mol K = 0,1 mol Phương trình phản ứng: 2K + 2H2O → 2KOH + H2 (1) mol: 0,1 0,1 0,05 Theo (1) và áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có : mdd sau pư = khối lượng K + khối lượng H2O – khối lượng H2 = 105,6 gam Nồng độ phần trăm của dung dịch KOH là (0,1.56)/105,6 = 5,3%. Đáp án C. Ví dụ 3: Cho a gam kim loại M tan hết vào H2O thu được dung dịch có khối lượng lớn hơn khối lượng H2O ban đầu là 0,95a gam. M là A. Na. B. Ba. C. Ca. D. Li. Hướng dẫn giải Gọi số mol M là x, khi đó x = a/M Phương trình phản ứng 2M + 2nH2O → 2M(OH)n + nH2 (1) mol: x (n/2)x ⇒ số mol H2 = (n/2)(a/M) = an/(2M) Khối lượng dung dịch tăng = mM – mH2 = 0,95a ⇒ mH2 = 0,05a ⇒ số mol H2 = (n/2)x = 0,025a (mol) ⇒ x = a/M = 0,025a/(n/2) ⇒ M = 20n (với n =1,2,3 thì nghiệm hợp lí là n = 2, M =40) ⇒ M là Ca ⇒ Đáp án C. Dạng 3: Kim loại kiềm, kiềm thổ tác dụng với dung dịch axitTrường hợp kim loại kiềm, kiềm thổ phản ứng được với nước, khi cho lượng dư vào dung dịch axit, ta coi như phản ứng của kim loại với axit xảy ra trước, sau đó mới xảy ra phản ứng với nước. Kim loại kiềm, kiềm thổ khi tác dụng với H2SO4 đặc hoặc HNO3 có khả năng tạo ra các sản phẩm khử có số oxi hóa thấp (S, N2, N2O, NH4+) Ví dụ 4: X là kim loại thuộc nhóm IIA. Cho 1,7 gam hỗn hợp gồm kim loại X và Zn tác dụng với lượng dư dung dịch HCl, sinh ra 0,672 lít khí H2 (ở đktc). Mặt khác, khi cho 1,9 gam X tác dụng với lượng dư dung dịch H2SO4 loãng, thì thể tích khí hiđro sinh ra chưa đến 1,12 lít (ở đktc). X là kim loại A. magie. B. beri. C. canxi. D. bari. Hướng dẫn giải Gọi là kí hiệu tương đương của hai kim loại X và Zn có hoá trị II + 2HCl → + H2 (1) 0,03 mol 0,03 mol X + H2SO4 → XSO4 + H2 (2) <0,05 <0,05 = 1,7/0,03 = 56,67 vì MZn = 65 nên MX < 56,67 Mặt khác: MX > 1,9/0,05 = 38 ⇒ X là canxi (Ca) Ví dụ 5: Hoà tan hết 2,4gam kim loại M bằng dung dịch HNO3 dư được 0,448lít khí N2 là sản phẩm khử duy nhất đktc. Tìm M? A. Zn B. Mg C. Al D. Ca Hướng dẫn giải Giả sử kim loại M có hóa trị II Quá trình oxi hóa: M → M2+ + 2e Quá trình khử: H+ + NO3- + 10e → N2 + H2O Bảo toàn e có 2nM = ⇒ nM = 0,1 mol ⇒ MM = 24 gam ⇒ Mg Dạng 4: Kim loại kiềm, kiềm thổ phản ứng với dung dịch muốiTrường hợp kim loại kiềm, kiềm thổ có khả năng phản ứng với nước, khi cho vào dung dịch muối sẽ phản ứng trước với nước tạo thành bazơ, sau đó bazơ phản ứng với muối trong dung dịch. Trường hợp Mg phản ứng với dung dịch muối sẽ xảy ra theo quy luật dãy điện hóa. Ví dụ 6: Cho m gam Mg vào dung dịch chứa 0,12 mol FeCl3. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 3,36 gam chất rắn. Giá trị của m là A. 2,88. B. 2,16. C. 4,32. D. 5,04. Hướng dẫn giải Khi cho Mg vào dung dịch muối Fe3+, đầu tiên Mg khử Fe3+ thành Fe2+, sau đó Mg khử Fe2+ về Fe. Vậy phản ứng (1) xảy ra xong sau đó mới đến phản ứng (2). Giả sử tất cả lượng Fe2+ chuyển hết thành Fe thì khối lượng sắt tạo thành là 6,72 gam. Trên thực tế khối lượng chất rắn thu được chỉ là 3,36 gam, suy ra Fe2+ chưa phản ứng hết, Mg đã phản ứng hết, 3,36 gam chất rắn là Fe tạo thành. Phương trình phản ứng Mg + 2Fe3+ → Mg2+ + 2Fe2+ (1) mol: 0,06 0,12 0,06 0,12 Mg + Fe2+ → Mg2+ + Fe (2) mol: 0,06 0,06 0,06 0,06 Căn cứ vào (1) và (2) suy ra : số mol Mg = 0,06+0,06 = 0,12 mol ⇒ khối lượng Mg = 0,12.24 = 2,88 gam ⇒ Đáp án A. 2. Bài tập về hợp chất kim loại kiềm, kiềm thổDạng 1: CO2, SO2 phản ứng với dung dịch kiềm3.1. Nguyên tắc Khi sục từ từ CO2 hoặc SO2 vào dung dịch kiềm, thứ tự phản ứng xảy ra như sau: (1) CO2 + OH- → CO32- (2) CO2 + CO32- + H2O → HCO3- Đặt k = số mol OH-/ số mol CO2 (hoặc k = số mol OH-/ số mol SO2) Với k ≥ 2 : chỉ tạo muối CO32- Với k ≤ 1 : chỉ tạo muối HCO3- Với 1 < k < 2 : tạo cả muối HCO3- và CO32- Trường hợp những bài toán không thể tính k, khi đó ta phải dựa vào những dữ kiện phụ để tìm ra khả năng tạo muối. Ví dụ - Hấp thụ CO2 vào NaOH dư ⇒ chỉ tạo muối Na2CO3. - Hấp thụ CO2 vào NaOH. Sau đó thêm BaCl2 vào thấy kết tủa. Thêm tiếp Ba(OH)2 dư vào thấy xuất hiện thêm kết tủa nữa ⇒ tạo cả 2 muối Na2CO3 và NaHCO3 Trong trường hợp không có các dữ kiện trên thì chia trường hợp để giải. 3.2. Biết lượng kết tủa CaCO3, lượng Ca2+ tính thể tích CO2 - Nếu cho CO2 phản ứng với lượng Ca(OH)2 dư thì chỉ tạo muối CO32- khi đó số mol CO2 = số mol CaCO3. - Nếu số mol CaCO3 < số mol Ca(OH)2 thì có 2 trường hợp (1) Ca(OH)2 dư nên số mol CO2 = số mol CaCO3 và trường hợp này thể tích khí CO2 nhỏ nhất (2) Ca(OH)2 tạo hết kết tủa sau đó kết tủa tan một phần tạo thành Ca(HCO3)2 thì số mol CO2 = 2.số mol OH- - số mol CaCO3 và trường hợp này thể tích khí CO2 lớn nhất. 3.3. Biết lượng CO2, lượng hỗn hợp NaOH và Ca(OH)2 tính lượng kết tủa. Cần xác định được số mol Ca2+, số mol CO32- + Nếu số mol Ca2+ < số mol CO32- thì số mol kết tủa = số mol Ca(OH)2 + Nếu số mol Ca2+ > số mol CO32- thì số mol kết tủa = số mol CO32- Ví dụ 7: Hấp thụ hoàn toàn 2,24 lít khí CO2 (ở đktc) vào dung dịch chứa 8 gam NaOH, thu được dung dịch X. Khối lượng muối tan có trong dung dịch X là A. 10,6 gam. B. 5,3 gam. C. 21,2 gam. D. 15,9 gam. Hướng dẫn giải nCO2 = 0,1 mol nNaOH = 0,2 mol Ta có ⇒ Tạo muối Na2CO3 ⇒ Khối lượng muối tan trong X là mNa2CO3 = 0,1.106 = 10,6 gam Ví dụ 8: Hấp thụ hoàn toàn 2,688 lít khí CO2 (đktc) vào 2,5 lít dung dịch Ba(OH)2 nồng độ a mol/l, thu được 15,76 gam kết tủa. Giá trị của a là A. 0,048. B. 0,032. C. 0,04. D. 0,06. Hướng dẫn giải Theo giả thiết ta có: số mol CO2 = 2,688/22,4 = 0,12 mol Kết tủa là BaCO3 do đó có số mol = 15,76/ 197 = 0,08 mol Phương trình phản ứng: CO2 + Ba(OH)2 → BaCO3 + H2O (1) mol: 0,08 0,08 0,08 ⇒ Số mol CO2 tạo muối axit = 0,12 – 0,08 = 0,04 2CO2 + Ba(OH)2 → Ba(HCO3)2 (2) mol: 0,04 0,02 0,02 Theo (1), (2) ⇒ số mol Ba(OH)2 = 0,08+0,02 =0,1 mol ⇒ CM Ba(OH)2 = 0,1/2,5 = 0,04 mol/lit ⇒ Đáp án C. Ví dụ 9: Hấp thụ hoàn toàn 2,24 lít khí CO2 (đktc) vào 100 ml dung dịch gồm K2CO3 0,2 M và KOH x mol/l, sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được dung dịch Y. Cho toàn bộ Y tác với dung dịch BaCl2 (dư), thu được 11,82 gam kêt tủa. Giá trị của x? A. 1,14 B. 1,24 C. 1,4 D. 1.2 Hướng dẫn giải Ta có sơ đồ phản ứng sau: Ta có = 0,06 mol Áp dụng bảo toàn nguyên tố C ta có Áp dụng bảo toàn nguyên tố K ta có : Dạng 2: Muối cacbonat phản ứng với axit2.1. Cho từ từ H+ vào hỗn hợp CO32- và HCO3- Cho từ từ dung dịch chứa ion H+ (HCl, H2SO4, HNO3) vào dung dịch chứa các ion CO32- và HCO3- thì phản ứng xảy ra theo thứ tự ưu tiên : CO32- + H+ → HCO3- (1) HCO3- + H+ → CO2 + H2O (2) Hiện tượng phản ứng: lúc đầu không có khí, sau đó có khí không màu thoát ra. Bài toán thuộc dạng lượng dư - lượng hết. ⇒ Phương pháp giải : Viết phương trình dạng ion rút gọn, xác định chính xác chất phản ứng hết , chất còn dư, tính theo lượng chất phản ứng hết. 2.2. Cho từ từ H+ vào hỗn hợp CO32- và HCO3- Cho từ từ dung dịch chứa các ion CO32- và HCO3- vào dung dịch chứa ion H+ (HCl, H2SO4, HNO3) thì phản ứng xảy ra đồng thời theo đúng tỉ lệ mol của các ion CO32- và HCO3- có trong dung dịch. Phản ứng (1) và (2) xảy ra đồng thời. Lưu ý: - Trong dạng bài tập này thì lượng H+ mà đề bài cho thường không đủ để chuyển hết các ion CO32- và HCO3- thành CO2 nên cho từ từ dung dịch chứa ion H+ (HCl, H2SO4, HNO3)vào dung dịch chứa các ion CO32- và HCO3- và làm ngược lại thì sẽ thu được lượng CO2 khác nhau. - Trong trường hợp axit dư thì: CO32- + 2H+ → CO2 + H2O (1) HCO3- + H+ → CO2 + H2O (2) Ví dụ 10: Cho từ từ đến hết dung dịch chứa 0,48 mol HCl vào dung dịch X chứa đồng thời x mol Na2CO3 và 0,2 mol NaHCO3. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 4,032 lít CO2 (đktc). Giá trị của x là A. 0,15. B. 0,28. C.0,14. D.0,30. Hướng dẫn giải Thứ tự và lượng chất phản ứng như sau
Ví dụ 11: Hoà tan hoàn toàn 4 gam hỗn hợp MCO3 và M’CO3 vào dung dịch HCl thấy thoát ra V lít khí (đktc). Dung dịch thu được đem cô cạn thu được 5,1 gam muối khan. Giá trị của V là A. 1,12 lít. B. 1,68 lít. C. 2,24 lít. D. 3,36 lít. Hướng dẫn giải Đặt công thức trung bình của hai muối cacbonat là Phương trình phản ứng : + 2HCl → + CO2 + H2O (1) mol: x x x Theo (1) ta thấy sau phản ứng khối lượng muối tăng là do muối clorua sinh ra có khối lượng lớn hơn khối lượng muối cacbonat ban đầu. Ta có : (M + 71)x – (M + 60)x = 5,1 – 4 ⇒ x = 0,1 mol ⇒ VCO2 = 0,1.22,4 = 2,24 lít ⇒ Đáp án C. Ví dụ 12: Thêm từ từ đến hết dung dịch chứa 0,2 mol KHCO3 và 0,1 mol K2CO3 vào dung dịch chứa 0,3 mol HCl. Thể tích khí CO2 (đktc) thu được là A. 4,48 lít. B. 5,04 lít. C. 3,36 lít. D. 6,72 lít. Hướng dẫn giải Để phản ứng hết với các muối KHCO3 và K2CO3 thì lượng HCl cần dùng là 0,02 + 0,1.2= 0,4 mol > 0,3 mol ⇒ HCl thiếu, lượng CO2 tính theo HCl. Theo giả thiết ta có số mol HCO3- : số mol CO32- = 2:1 Do đó ta gọi số mol củacác ion HCO3- và CO32- tham gia phản ứng là 2x và x. Khi cho từ từ dung dịch chứa các ion CO32- và HCO3- vào dung dịch chứa ion H+ thì phản ứng xảy ra đồng thời (1) và (2): CO32- + 2H+ → CO2 + H2O (1) mol: x 2x x HCO3- + H+ → CO2 + H2O (2) mol 2x 2x 2x ⇒ số mol H+ = 4x = 0,3 ⇒ x 0,075 ⇒ VCO2 = 3x.22,4 = 5,04 lit ⇒ Đáp án B. Dạng 3: P2O5, H3PO4 phản ứng với dung dịch kiềm3.1. H3PO4 tác dụng với kiềm Tính tỉ lệ số mol OH- / số mol axit để từ đó xác định sản phẩm sinh ra trong phản ứng. Phương trình phản ứng là một trong các trường hợp sau: + Nếu số mol NaOH- ≤ số mol H3PO4 thì xảy ra NaOH + H3PO4 → NaH2PO4 + 2H2O (1) + Nếu số mol NaOH- = 1/2 số mol H3PO4 thì xảy ra 2NaOH + H3PO4 → Na2HPO4 + 2H2O (2) + Nếu số mol NaOH- ≥ 1/3 số mol H3PO4 thì xảy ra 3NaOH + H3PO4 → Na3PO4 + 3H2O (3) 3.2. P2O5 tác dụng với kiềm Đối với P2O5 thì ta coi như P2O5 + 3H2O → 2H3PO4 sau đó làm như cách trên. Ví dụ 13: Cho 200 ml dung dịch NaOH 1M tác dụng với 200 ml dung dịch H3PO4 0,5M, muối thu được có khối lượng là A. 14,2 gam. B. 15,8 gam. C.16,4 gam. D.11,9 gam. Hướng dẫn giải Ta có: số mol NaOH = 0,2.1 = 0,2 mol số mol H3PO4 = 0,2.05 = 0,1 mol Vì số mol số mol NaOH : số mol H3PO4 = 2:1 nên sản phẩm là Na2HPO4. Phương trình phản ứng 2NaOH + H3PO4 → Na2HPO4 + 2H2O (1) mol: 0,2 → 0,1 → 0,1 Khối lượng muối thu được = 142.0,1 = 14,2 gam ⇒ Đáp án A. Dạng 4: Phản ứng nhiệt phân muối cacbonatCác muối hidrocacbonat dễ bị nhiệt phân: 2HCO3- CO32- + CO2 + H2O Muối cacbonat của Na, K bền, muối cacbonat của kim loại kiềm thổ bị nhiệt phân ở nhiệt độ cao CaCO3 CaO + CO2 Ví dụ 14: X là 1 loại đá vôi chứa 80% CaCO3, phần còn lại là tạp chất trơ. Nung 50 gam X một thời gian, thu được 39 gam chất rắn. % CaCO3 đã bị phân huỷ là A. 50,5%. B. 60%. C. 62,5%. D. 65%. Hướng dẫn giải Giả sử có 100 gam đá vôi thì khối lượng của CaCO3 là 80 gam. Do đó trong 50 gam X có 40 gam CaCO3. Phương trình phản ứng hóa học CaCO3 → CaO + CO2 mol: x x Theo phương trình và theo giả thiết ta có 100x – 56x = 50 – 39 = 11 x = 0,25 Vậy % CaCO3 bị phân hủy là 0,25 : 40 = 0,625 ⇒ Đáp án C. Dạng 5: Các muối chứa ion Ca2+, Ba2+, Mg2+ phản ứng với dung dịch muối CO32- * Phản ứng trong dung dịch tạo kết tủa: Mg2+ + CO32– → MgCO3 Ba2+ + CO32– → BaCO3 Ca2+ + CO32– → CaCO3 Ví dụ 15: Dung dịch A có chứa 5 ion: Mg2+, Ba2+, Ca2+, 0,1 mol Cl– và 0,2 mol NO3–. Thêm dần V lít dung dịch K2CO3 1M vào A đến khi được lượng kết tủa lớn nhất. V có giá trị là A. 150 ml. B. 300 ml. C. 200 ml. D. 250 ml. Hướng dẫn giải Phương trình ion rút gọn : Mg2+ + CO32– → MgCO3 Ba2+ + CO32– → BaCO3 Ca2+ + CO32– → CaCO3 Khi phản ứng kết thúc, các kết tủa tách khỏi dung dịch, phần dung dịch chứa K+, Cl– và NO3–. Theo định luật bảo toàn điện tích thì số mol K+ = số mol Cl– + số mol NO3– = 0,3 mol ⇒ số mol K2CO3 = 1/2.số mol K+ = 0,15 mol ⇒ V = 0,15 lít = 150 ml. ⇒ Đáp án A. |