SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TỈNH VĨNH PHÚC
PHÒNG GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO HUYỆN BÌNH XUYÊN
CHUYÊN ĐỀ:
KHÁI QUÁT PHÂN LOẠI VÀ MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP VỀ AXIT
HNO3 VÀ H2SO4 (ĐẶC)
Họ và Tên giáo viên: NGUYỄN VIỆT DŨNG
Chức vụ: Giáo viên
Đơn vị: Trường THCS Lý Tự Trọng – huyện Bình Xuyên- Tỉnh Vĩnh Phúc
Đối tượng học sinh bồi dưỡng : Lớp 9
Số tiết bồi dưỡng: 20 tiết
I . ĐÁNH GIÁ CHUNG.
* Qua quá trình theo dõi đề thi HSG cấp huyện, cấp tỉnh lớp 9 hàng năm tôi
thấy hầu hết các đề thi đều có một đến hai bài tập định lượng liên qua đến axit
H2SO4, HNO3.
* Đánh giá khách quan, học sinh thường gặp khó khăn, lúng túng khi giải các
bài tập này do:
1. Về phía học sinh:
- Môn hóa học mới được làm quen ở lớp 8, 9
- Học sinh THCS chỉ được giới thiệu về axit H2SO4 đặc nóng trong chương
trình hóa học 9 (bài 4 Một số axit quan trọng) nên chưa hiểu sâu bản chất về
axit H2SO4 đặc.
- Về axit HNO3 là một axit có tính oxi hóa mạnh, các sản phẩm khử tạo thành
rất phức tạp.
2. Về phía giáo viên
- Thường không chú ý nhiều đến các bài tập về hai axit này do nó ít được đề
cập đến trong hệ thống bài tập SGK, sách bài tập.
- Việc giảng dạy để học sinh viết thành thạo các phản ứng liên quan đế hai
- Vận dụng tốt các phương pháp giải toán như: Bảo toàn KL, bảo toàn (e)..
4. Cơ sở lý thuyết:
* Vì mục tiêu chính của chuyên đề là phân loại một số dạng bài tập cơ bản
thường gặp về axit HNO3 và H2SO4 đặc nên kiến thức về cân bằng phản ứng
oxi hóa- khử và các phương pháp giải toán hóa xin không trình bày.
* Nội dung chuyên đề tôi chỉ đề cập đến phản ứng của các chất với axit HNO3
và H2SO4 đặc.
- Phản ứng tổng quát của các chất đối với hai axit H2SO4 đặc, HNO3.
A
+ HNO3/H2SO4 (đặc) → B(muối) + sản phẩm khử + H2O (*)
( Chất khử)
(chất oxh)
A: thường là chất khử có thể cho các dạng như: kim loại, hỗn hợp kim loại,
hỗn hợp kim loại và oxit kim loại, phi kim, một số muối của kim loại có tính
khử như FeCO3, FeS, Cu2S...
a, Với axit H2SO4 (đặc)
A + H2SO4( đặc) → Muối + SO2 + H2O
H2S
S, H2S.
b, Đối với axit HNO3.
A + HNO3 → Muối + NO2
+ H2O
NO
N2O
N2, NH4NO3.
5. Các dạng bài tập có liên quan đến phản ứng tổng quát (*)
* Dạng 1:Xác định khối lượng chất khử A
* Dạng 2: Tính nồng độ mol/l, C%, khối lượng axit tham gia phản ứng..
* Dạng 3: Tính lượng muối tạo thành.
* Dạng 4: Xác định sản phẩm khử, số mol, thể tích chất khử tạo thành..
ý kiến để cho mỗi dạng có nhiều cách giải hay và phong phú hơn.
a. Dạng 1 : xác định khối lượng chất A.
Ví dụ 1 : Để m gam Fe ngoài không khí, sau một thời gian biến thành hỗn
hợp A có khối lượng 12 gam gồm FeO, Fe2O3, Fe3O4 và Fe. Hòa tan hết A
vào dung dịch HNO3 thu được 2,24 lít khí NO (đo ở đktc). Giá trị m gam là
bao nhiêu?
Giải:
Sơ đồ khái quát: Fe + O2 → FeO
+ HNO3 → NO
Fe2O3
Fe3O4
Fe(dư)
nNO = 2,24/22,4 = 0,1 mol
- Gọi x là số mol Fe; y là tổng số mol nguyên tử O của không khí tham gia
phản ứng
- Ta có: phương trình khối lượng hỗn hợp A: 56x + 16y = 12 (1)
- Trong toàn bộ quá trình phản ứng: ne (Fe cho) = ne(O nhận) + ne (N nhận)
3x = 2y + 3.0,1 => 3x-2y =0,3
(2)
Từ (1) và (2) có được: x = 0,18; y = 0,12
Vậy m= 0,18.56= 10,08 (g)
Ví dụ 2: Cho a mol Cu tác dụng hết với 120 ml dung dịch A gồm HNO3 1 M,
H2SO4 0,5 M thu được V lit NO ở (đktc)
a. Tính V ( biện luận theo a)
b. Nếu Cu dư hoặc vừa đủ thì lượng muối thu được là bao nhiêu?
Giải:
a. Ta thấy H2SO4 loãng có vai trò cung cấp H+, ion NO3- là tác nhân oxi hóa
n HNO = 0,12.1 = 0,12 mol; n H SO = 0,12.0,5 = 0,06 mol n H = 0,12 + 2.0,06
4 H
V = 22,4.0,06 = 13,44 (lit)
b. Khi Cu hết hoặc dư n Cu(NO ) =
3 2
3
.n = 0,09 m Cu(NO3 )2 = 188.0,09 = 16,92
8 H
(gam)
Ví dụ 3. (Đề thi HSG THCS tỉnh VP: 07-08)
1. Viết các phương trình phản ứng khi cho Fe tác dụng với dung dịch axít
H2SO4 đặc, nóng. Rút ra kết luận gì về sản phẩm sau phản ứng.
2. Cho m gam hỗn hợp gồm Cu và Fe (trong đó Cu chiếm 60% về khối lượng) tác
dụng với H2SO4 đặc nóng. Sau phản ứng thu được 2,24 lít khí SO2 (ở đktc),dung
dịch A và 0,75m (g) kim loại.
a. Tính m gam
b. Cô cạn dung dịch A thu được bao nhiêu gam muuôí khan?
Giải:
1,Các phương trình phản ứng có thể xảy ra:
1. Nếu axit đủ hoặc dư
t
2Fe + 6H2SO4 đặc
Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
2. Nếu dư Fe thì
Fe + Fe2(SO4)3 3 FeSO4
Tổng hợp 1 và 2 ta có:
o
2 sản phẩm tạo ra là hỗn hợp FeSO4 và Fe2(SO4)3
2. Theo đầu bài mCu = 0,6m (g); mFe = 0,4m (g); nSO2 = 0,1 (mol)
Theo đầu bài Fe còn dư ; Cu chưa phản ứng
Khối lượng Fe đã phản ứng là: m – 0,75m = 0,25m (g)
Sản phẩm muối cuối cùng là FeSO4
t
2Fe + 6H2SO4 đặc
Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
Fe + Fe2(SO4)3 3FeSO4
o
t
Hay :Fe + 2H2SO4 đặc
FeSO4 + SO2 + 2H2O
o
(1)
(2)
(3)
Từ 3 và đầu bài nFe (pư) = nSO2 = 0.1 (mol)
Ta có phương trình: 0,25m = 0,1. 56 m = 22,4 (g)
Dung dịch A khi cô cạn thu được FeSO4
mFeSO4 = 0,1 . 152 = 15,2 (g)
b.Dạng 2: Tính nồng độ mol/l, C%, khối lượng axit tham gia phản ứng..
Ví dụ 1: (Đề thi HSG THCS tỉnh VP: 08-09)
Cho 10,8(g) hỗn hợp gồm (Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3) phản ứng hoàn toàn với
dung dịch HNO3 dư thu được 1,12 lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất của
nitơ).
3nFe = 2nO + 3nNO
=> 3.
m
10,8 m
4.
3.0, 05
56
32
=> m = 8,4 ( gam)
a) Số mol HNO3 phản ứng = 3.số mol Fe + số mol NO
=> nHNO 3.
3
8, 4
0, 05 0,5(mol )
56
b) khối lượng muối = khối lượng kim loại + khối lượng NO3 –
=> mmuoi 8, 4 62.3.0,15 36,3( gam)
Ví dụ 2: Cho 13,5 gam Al tác dụng vừa đủ với 2,2 lít dung dịch HNO3, sau
phản ứng thu được hỗn hợp khí gồm NO và N2O có tỉ khối so với H2 là 19,2.
Tính nồng độ mol của HNO3 đã dùng.
Giải:
Sơ đồ bài toán:
Al + HNO3 →
Muối + NO↑ + H2O
N + 3e → NO (2)
0,18
?
- Theo bán phương trình (2) ta thấy nếu tất cả số mol e nhường 0,18 mol để
tạo khí NO khi đó số mol NO=
0,18
0,06 (mol). Như theo đề số mol
3
NO=0,04(mol) vậy số (e) chênh lệch = 0,18 – 0,04.3= 0,06 (mol) đã khử N5+
để tạo muối amoni theo pt:
N5+ + 8e → N3- (3)
- Theo (3) số mol muối NH4NO3 tạo thành =
0,06
0,0075 (mol)
8
Vậy khối lượng muối thu được = KL( Mg(NO3)2 )+ Kl (NH4NO3 )
= 0,09. 148 + 0,0075. 80 = 13,92 (g)
Ví dụ 2: Hòa tan hoàn toàn 15,95 gam hỗn hợp Al,Zn,Ag bằng axit H 2SO4
đặc nóng, dư. Sau phản ứng thu được dung dịch X và 7,84 lít khí SO 2(đktc).
Cô cạn dung dịch X thu được bao nhiêu gam muối khan.
Giải:
Sơ đồ: Al
Al2(SO4)3
Zn + H2SO4 (đn) →
Giải:
Sơ đồ bài toán
FeO
H2 +
Fe3O4 → Fe + H2O (*)
0,05
Fe2O3
3,04(g)
FeO
Fe2O3 + H2SO4 → SO2
Fe3O4
V= ?
3,04(g)
- Phản ứng khử tổng quát: H2 + O → H2O
- Theo sơ đồ (*) ta thấy lượng H2 tham ra phản ứng là lượng oxi trong oxit =
0,05 mol = khối lượng O trong oxit = 0,05.16= 0,8 (gam)
Vậy khối lượng Fe trong oxit = 3,04-0,8= 2,24 (gam)
- Số mol Fe =
2,24
0,04 mol. Ta thấy tổng số mol (e)do Fe nhường 0,12 mol
56
cho S và O = áp dụng bảo toàn e cho Fe,O,S.
- Các bán phản ứng: Fe → Fe3+ + 3e (1)
0,04
0,12
O + 2e → O2- (2)
0,01
7. Các bài tập tự giải:
Bài 1. (đề thi HSG THCS tỉnh VP:08-09)
Cho 29,6 g hỗn hợp A gồm kim loại Cu và sắt oxít tác dụng với dung dịch
H2SO4 đặc, nóng, dư. Sau phản ứng thu được dung dịch B và 3,36 lít khí SO2
duy nhất. Cô cạn dung dịch B được 76 g muối khan.
a. Xác định công thức của oxít sắt.
b. Lấy 29,6 g hỗn hợp A ở trên tác dụng với dung dịch HCl vừa đủ
được dung dịch X. Cho tiếp dung dịch AgNO3 đến dư vào dung dịch X thu
được m (g) kết tủa. Tính m ?
Bài 2: (đề thi HSG THCS tỉnh VP:08-09)
X là oxit của kim loại M, trong đó M chiếm 80% khối lượng. Cho dòng khí
H2 qua ống sứ chứa a gam chất X đốt nóng. Sau phản ứng khối lượng chất rắn
trong ống còn lại b gam. Hòa tan hết b gam chất rắn này trong dung dịch
HNO3 loãng thu được dung dịch Y và khí NO duy nhất thoát ra. Cô cạn dung
dịch Y thu được 3,475.a (gam) muối Z. Giả thiết hiệu suất các phản ứng là
100%.
1. Xác định công thức của X, Z.
2. Tính thể tích khí NO (đktc) theo a, b.
Bài 3. Hoà tan hoàn toàn m g bột Cu trong 800 g dung dịch HNO3 được dung
dịch Y và 2,24 lit khí NO (đktc). Y tác dụng vừa đủ với 300 ml dung dịch
NaOH 2 M được kết tủa R. Sau khi nung R đến khối lượng không đổi thu
được 20 g chất rắn.
a. Tính khối lượng Cu ban đầu.
b. Tính khối lượng các chất trong Y và nồng độ % của dung dịch HNO3 đã dùng
Bài 4: Hòa tan hoàn toàn 3,76 gam hỗn hợp H gồm: S, FeS, FeS 2 trong HNO3
dư được 0,48 mol NO2 và dung dịch X. Cho dung dịch Ba(OH)2 dư vào X, lọc
c. Tính nồng độ mol/l của dung dịch H2SO4 dùng.
Bài 10. So sánh thể tích khí NO (duy nhất) thoát ra trong 2 thí nghiệm sau
(các khí đo trong cùng điều kiện):
TN1: Cho 3,84 gam Cu phản ứng với 80 ml dung dịch HNO3 1,0 mol/lít.
TN2: Cho 3,84 gam Cu phản ứng với 80 ml dung dịch chứa HNO 3 1,0
mol/lít và H2SO4 0,5 mol/lít.
Bài 11. Hỗn hợp A gồm ba oxit sắt (FeO, Fe3O4, Fe2O3) có số mol bằng nhau.
Hòa tan hết m gam hỗn hợp A này bằng dung dịch HNO 3 thì thu được hỗn
hợp K gồm hai khí NO2 và NO có thể tích 1,12 lit (đktc) và tỉ khối hỗn hợp K
so với hiđro bằng 19,8. Trị số của m là ?
Bài 12: Cho 12g hỗn hợp hai kim loại Cu, Fe tan hoàn toàn trong H2SO4
đặc,nóng, dư thu được 5,6 lít SO2 sản phẩm khử duy nhất ở đktc và dung dịch
X. Cho KOH dư vào dung dịch X thu được m gam kết tủa, nung kết tủa ngoài
không khí thu được a gam một chất rắn. Tính % theo khối lượng của mỗi kim
loại trong hỗn hợp?Tính giá trị của m và của a?
Bài 13: Cho 5,4g kim loại R tan hoàn toàn trong H2SO4 đặc nóng, phản ứng
kết thúc thu được 6,72 lít SO2 sản phẩm khử duy nhất ở đktc. Tìm kim loại R
và tính khối lượng muối tạo thành sau phản ứng?
Bài 14. Hòa tan hỗn hợp FeS và FeCO3 bằng dd HNO3 đặc, nóng thu được
hỗn hợp khí A gồm hai khí X và Y có tỉ khối so với H2 bằng 22,909.
a) Tính % khối lượng mỗi muối trong hỗn hợp đầu.
b) Làm lạnh hỗn hợp khí A xuống nhiệt độ thấp hơn thu được hỗn hợp B
gồm 3 khí X, Y, Z có tỉ khối so với H2 bằng 31,50. Tính % khí X đã bị đi me
hóa thành Z.
Bài 15. Hòa tan hoàn toàn 49,6 gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4
bằng H2SO4 đặc nóng thu được dd Y và 8,96 lít khí SO2 (đktc).
a) Tính % khối lượng oxi trong hỗn hợp X.
b) Tính khối lượng muối trong dd Y.
Bài 16.Hòa tan hoàn toàn 9,18 g Al nguyên chất cần V lít dd HNO3 0,25M
thu được một khí X và một dd muối Y. Biết trong X số nguyên tử của nguyên