Dạng bài: Kim loại tác dụng với axit (HCl, H2SO4 loãng)

Phản ứng kim loại tác dụng với axit là phản ứng quan trọng, xuất hiện nhiều trong các đề kiểm tra, đề thi của chương trình hóa học lớp 9. KhoaHoc gửi tới các bạn dạng bài : Kim loại tác dụng với axit. Mong muốn của chúng tôi là giúp các bạn hoàn thiện, nâng cao kiến thức để hoàn thành được mục tiêu của mình.

A. Tổng quan kiến thức và phương pháp giải bài tập

Kim loại + Axit loại → Muối + H₂

Điều kiện:

• Kim loại là kim loại đứng trước H trong dãy hoạt động hoá học
• Dãy hoạt động hoá học

K, Na, Ba, Ca, Mg, Al, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb, H, Cu, Hg, Ag, Pt, Au

Ví dụ:

Mg + HCl →MgCl₂ + H₂
Fe + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂

1. Axit tác dụng vừa đủ với axit

Dữ kiện cho: Cho số mol kim loại hoặc số mol của axit.

Phương pháp giải:

• Bước 1: Đổi dữ kiện của đề bài đã cho ra số mol.
• Bước 2: Viết PTHH xảy ra.
• Bước 3: Tìm tỉ lệ số mol của các chất tham gia, các chất tạo thành.
• Bước 4: Từ tỉ lệ số mol theo PTHH tìm số mol có liên quan, rồi tính toán theo yêu cầu của đề bài và kết luận.

Ví dụ 1: Cho m g Fe tác dụng vừa đủ với 200ml dung dịch HCl 1M thấy khí H₂ thoát ra. Tính giá trị của m.

Ta có: n_HCl = V.C_M = 0,2.1 = 0,2 (mol)

PTHH: Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂

Tỉ lệ 1 2 1 1

P/ư 0,1<- 0,2

Từ PTHH => n_Fe= 0,1 (mol)

=> m = n_Fe. M_Fe = 0,1 .56 = 5,6 (g)

2. Kim loại dư hoặc axit dư

Dữ kiện cho: Cho số mol của kim loại và axit.

Phương pháp giải:

• Bước 1: Đổi dữ kiện của đề bài đã cho ra số mol.
• Bước 2: Viết PTHH xảy ra.
• Bước 3: Tìm tỉ lệ số mol của các chất tham gia, các chất tạo thành. Từ đó xác định chất dư, chất phản ứng hết.
• Bước 4: Tìm số mol có liên quan theo số mol chất phản ứng hết, rồi tính toán theo yêu cầu của đề bài và kết luận.

Ví dụ 2: Cho 2,6 g Zn tác dụng với 50 g dung dịch H₂SO₄ 9,8%. Thấy V lít khí H₂ thoát ra. Tính giá trị của V.

Ta có: n_Zn = (mol)

m_H2SO4 = C%. m_{dd H2SO4} = => n_H2SO4 = (mol)

PTHH: Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂

Tỉ lệ 1 1 1 1

Có 0,04 0,05

P/ư 0,04 ->0,04 ->0, 04

Ta thấy H₂SO₄ dư => nH₂ = nZn = 0,04 (mol)

=> V= V_H2 = 0,04 . 22,4 = 0,896 (l)

3. Hỗn hợp 2 kim loại tác dụng với axit.

Dữ kiện cho: Cho khối lượng hỗn hợp kim loại, số mol axit phản ứng.

Phương pháp giải:

• Bước 1: Đổi dữ kiện của đề bài đã cho ra số mol.
• Bước 2: Viết PTHH xảy ra.
• Bước 3: Đặt số mol của từng kim loại lần lượt là x, y => Khối lượng hỗn hợp kim loại theo x, y. => pt (*)
• Bước 4: Từ tỉ lệ số mol theo PTHH tìm số mol của axit theo x, y. => pt (**)
• Bước 5: Giải hệ pt (*) (**) => tìm được x, y. Rồi tính toán theo yêu cầu của đề bài và kết luận.

Ví dụ 3: Cho 13,9 gam hỗn hợp Fe, Al tác dụng vừa đủ mới 700ml dung dịch H₂SO₄ loãng 0,5 M. Tính thành phần phần trăm của hỗn hợp kim loại ban đầu?

Ta có: nH₂SO₄ = V. C_M = 0,7. 0,5 = 0,35 (mol)

Gọi số mol của Fe, Al trong hỗn hợp ban đầu lần lượt là x, y (mol)

PTHH:

Fe + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂ (1)

Tỉ lệ : 1 1 1 1

P/ư: x x x

2Al + 3H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 3H₂ (2)

Tỉ lệ : 2 3 1 3

P/ư: 2y 3y y 3y

Ta có : m_{hh Kl} = m_Fe + m_Al = 56x + 27y = 13,9 (g) (*)

nH₂SO₄ = nH₂SO_{4 (1)} + nH₂SO_{4 (2)} = x + y = 0,35 (mol) (**)

Giải hệ phương trình (3) và (4) => x = 0,2 ; y = 0,1

Trong hỗn hợp ban đầu:

mFe = 0,2. 56 = 11,2 (g)

mAl = 13,9 – 11,2 = 2,7 (g)

%Fe = .100% = 80,58(%)

%Fe = 100% - 80,568 = 19,42%

4. Hỗn hợp 3 kim loại trở lên tác dụng với axit.

Dữ kiện cho: Cho khối lượng muối khan hoặc khối lượng kim loại. Số mol axit hoặc số mol H₂ sinh ra.

Phương pháp giải

• Bước 1: Đổi dữ kiện của đề bài đã cho ra số mol.
• Bước 2: Viết PTHH xảy ra.
• Bước 3: Tính khối lượng các chất có thể tính. Biết :

nH₂SO₄ = nH₂ ; nHCl = ½ nH₂

• Bước 4: Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng, rồi tính toán theo yêu cầu đề bài và kết luận.

m_KL + m_axit = m_muối + m_hidro

Ví dụ 4: Hòa tan hoàn toàn 33,1g hỗn hợp Mg, Fe, Zn vào trong dung dịch H₂SO₄ loãng dư thấy có 13,44 lít khí (đktc) và dung dịch X. Cô cạn dung dịch X được m gam muối khan. Tính giá trị của m.

Ta có : n_H2 = (mol)

Mg + H₂SO₄ → MgSO₄ + H₂

Fe + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂

Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂

Theo PTHH ta thấy: nH₂SO₄ ­p/ư= nH₂ = 0,6 (mol)

=> mH₂SO_{4 p/ư­} = 0,6. 98 = 58,8 (g ) ; mH₂ = 0,6.2 = 1,2 (g)

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng:

m_KL + m_axit = m_muối + m_hidro

=> m_muối = m_KL + m_axit - m_hidro = 33,1 + 58,8 – 1,2 = 90,7 (g)

5. Xác định công thức kim loại

Dữ kiện cho: Khối lượng của kim loại; số mol axit phản ứng. Xác định CT oxit.

Phương pháp giải:

• Bước 1: Gọi hóa trị của kim loại trong muối (n) .Tính số mol các chất đã biết.
• Bước 2: Viết PTHH.
• Bước 3: Tìm tỉ lệ số mol của các chất tham gia, các chất tạo thành. Từ đó tính số mol kim loại.
• Bước 4. Tìm khối lượng mol của kim loại theo n => M_KL => Tên kim loại.

Ví dụ 5 : Hoà tan hoàn toàn 6,5g một kim loại A chưa rõ hoá trị vào dung dịch axit HCl, thì thu được 2,24 lit H₂ (đktc). Xác định kim loại A.

Ta có: n_H2 = (mol)
PTHH: 2A + 2nHCl → 2ACl_n + nH₂

Tỉ lệ 2 2n 2 1

P/ư

Ta có : M_A = = 32,5n

Ta có bảng sau:

Vậy khi n = 2 thì M_A = 65 => A là kim loại kẽm (Zn)