Kim loại tác dụng với axit
Lý thuyết về Kim loại tác dụng với axit
Kim loại tác dụng với axit
a. Với các dung dịch axit $HCl,{{H}_{2}}S{{O}_{4}}$ loãng, ${{H}_{3}}P{{O}_{4}}...\left( {{H}^{+}} \right)$
Điều kiện: KL đứng trước H trong dãy điện hóa, phản ứng thu được muối của kim loại hóa trị thấp và ${{H}_{2}}$
VD: $Fe+{{H}_{2}}S{{O}_{4}}$ loãng $\to FeS{{O}_{4}}+{{H}_{2}}$
Chú ý: - Na, K, Ba, Ca… khi cho vào dung dịch axit thì phản ứng với ${{H}^{+}}$ trước, nếu dư thì phản ứng với ${{H}_{2}}O$. Pb đứng trước nhưng không tác dụng với HCl và ${{H}_{2}}S{{O}_{4}}$ loãng do tạo muối khó tan bám trên mặt cản trở phản ứng.
- ${{n}_{HCl}}=2.{{n}_{{{H}_{2}}}},\,\,{{n}_{{{H}_{2}}S{{O}_{4}}}}={{n}_{{{H}_{2}}}}$ . ${{m}_{muối}}={{m}_{Kl}}+{{m}_{Cl}}+{{m}_{SO_{4}^{2-}}}$
b. Tác dụng với dung dịch các axit có tính oxi hóa mạnh $HN{{O}_{3}},\,{{H}_{2}}S{{O}_{4}}$ . đặc nóng
- Hầu hết các kim loại đều có phản ứng (trừ Au, Pt), phản ứng thu được muối của KL có hóa trị cao nhất) và sản phẩm khử ${{N}^{+4}}(N{{O}_{2}}), $ ${N^{ + 2}}(NO), {\mkern 1mu} $${N^{ + 1}}({N_2}O), {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} $$N_2^0, $${N^{ - 3}}(NH_4^ + ), {\mkern 1mu} $${S^{ + 4}}(S{O_2}), {\mkern 1mu} $${S^o}, {\mkern 1mu} $ ${S^{ - 2}}({H_2}S)$
- Al, Fe, Cr thụ động với ${{H}_{2}}S{{O}_{4}}$ đặc nguội và $HN{{O}_{3}}$ đặc nguội. Do những axit này đã oxi hóa bề mặt kim loại tạo thành một màng oxit có tính trơ
VD: $2Al+6{{H}_{2}}S{{O}_{4}}_{(đặc)}\xrightarrow{{{t}^{o}}}A{{l}_{2}}{{(S{{O}_{4}})}_{3}}+3S{{O}_{2}}+6{{H}_{2}}O$
$Fe\,+\,\,\,4HN{{O}_{3(l)}}\to Fe{{(N{{O}_{3}})}_{3}}+NO\,\,+\,\,2{{H}_{2}}O$
Phương pháp giải bài tập kim loại tác dụng với axit.
- Tính toán theo phương trình hóa học
- Áp dụng định luật bảo toàn e.
$\sum{{{n}_{e}}}$nhường = $\sum{{{n}_{e}}}$nhận
- Bảo toàn khối lượng
${{m}_{Kl}}+{{\operatorname{m}}_{axit}}={{m}_{muối}}+{{m}_{sp}}$khử + ${m_{{H_2}O}}$
${{m}_{muối}}={{m}_{Kl}}+$ ${m_{NO_3^ - }}$ trong muối + ${{m}_{N{{H}_{4}}^{+}}}$(nếu có muối $N{{H}_{4}}N{{O}_{3}}$)
- Phương pháp ion
$2{{H}^{+}}+NO_{3}^{-}+1e\to N{{O}_{2}}+{{H}_{2}}O$
$4{{H}^{+}}+NO_{3}^{-}+3e\to NO+2{{H}_{2}}O$
$10{{H}^{+}}+2NO_{3}^{-}+8e\to {{N}_{2}}O+5{{H}_{2}}O$
$10{{H}^{+}}+2NO_{3}^{-}+10e\to {{N}_{2}}+5{{H}_{2}}O$
$10{{H}^{+}}+NO_{3}^{-}+8e\to NH_{4}^{+}+3{{H}_{2}}O$
$4{{H}^{+}}+\,\,SO_{4}^{2-}+2e\to 2{{H}_{2}}O\,\,+\,\,S{{O}_{2}}$
- Kim loại phản ứng với muối nitrat trong môi trường axit loãng (VD: $NaN{{O}_{3}}$ và HCl, $HN{{O}_{3}}$ và $HCl$...) thì phản ứng diễn ra cũng giống như axit $HN{{O}_{3}}$
VD: Fe tác dụng với hỗn hợp dung dịch chứa $NaN{{O}_{3}}$ và HCl
$Fe+4{{H}^{+}}+NO_{3}^{-}\to F{{e}^{3+}}+NO+2{{H}_{2}}O$
Bài tập tự luyện có đáp án
Câu 1: Cho các chất: Cu, Mg, $FeC{{l}_{2}}$, $F{{e}_{3}}{{O}_{4}}$. Có bao nhiêu chất tác dụng được với dung dịch chứa $Mg{{\left( N{{O}_{3}} \right)}_{2}}$ và ${{H}_{2}}S{{O}_{4}}$?
- A
- B
- C
- D
Cả 4 chất đều có khả năng phản ứng theo phản ứng oxi hóa khử
\[4{H^ + } + NO_3^ - + 3e \to NO + 2{H_2}O.\]
Ngoài ra tùy từng điều kiện cho ra các sản phẩm khử khác nhau.
Câu 2: Cho 5,6 gam Fe tác dụng với dung dịch axit clohidric HCl tạo ra 12,7 gam sắt (II) Clorua \(FeC{l_2}\) và 0,2 gam \({H_2}\). Khối lượng HCl đã dùng là
- A
- B
- C
- D
Bảo toàn khối lượng:
\[{m_{HCl}} = {m_{FeC{l_2}}} + {m_{{H_2}}} - {m_{Fe}} = 12,7 + 0,2 - 5,6 = 73,\,gam.\]
Câu 3: Cặp chất nào sau đây không xảy ra phản ứng hóa học?
- A
- B
- C
- D
Phương trình hóa học xảy ra:
\[\begin{gathered}
A:\,Fe + 2HCl \to FeC{l_2} + {H_2}\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\, \hfill \\
B:\,Cu + 2FeC{l_3} \to CuC{l_2} + 2FeC{l_2} \hfill \\
C:\,\,\, \times \,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\, \hfill \\
D:\,Fe + 2FeC{l_3} \to 3FeC{l_2}\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\, \hfill \\
\end{gathered} \]
Câu 4: Cho 6,5 gam Zn vào bình đựng nước dung dịch có chứa 0,25 mol HCl. Thể tích ${H_2}$ thu được (ở đktc) là
- A
- B
- C
- D
\[\begin{gathered}
{n_{Zn}} = 0,1\,mol;\,{n_{HCl}} = 0,25\,mol \hfill \\
Zn + 2HCl \to ZnC{l_2} + {H_2}\,\,\,\,\,\,\,\, \hfill \\
0,1\,\,\,\,\,\,0,2\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,0,1\,\,\,\,\,\,\,\, \hfill \\
\to {V_{{H_2}}} = 0,1.22,4 = 2,24\,lit.\,\,\,\,\, \hfill \\
\end{gathered} \]
Câu 5: Các kim loại Al, Fe, Cr không tan trong dung dịch ${H_2}S{O_4}$ đặc, nguội là do nguyên nhân nào sau đây?
- A
- B
- C
- D
Al, Fe, Cr không phản ứng với ${{H}_{2}}S{{O}_{4}},\text{ }HN{{O}_{3}}$ đặc nguội chúng bị thụ động là do kim loại tạo lớp oxit bền vững.
Câu 6: Cho dãy các kim loại sau: Al, Cu, Fe, Au. Số kim loại trong dãy phản ứng được với dung dịch \({H_2}S{O_4}\) đặc, nóng là
- A
- B
- C
- D
Các kim loại tác dụng với \[{H_2}S{O_4}\] đặc nóng là Al, Cu, Fe.
Câu 7: Có 11,2 lít (đktc) khí thoát ra khi cho 56 gam sắt tác dụng với một lượng axit clohidric. Số mol axit clohidric cần thêm tiếp để hòa tan hết lượng sắt dư là
- A
- B
- C
- D
\[\begin{gathered}
{n_{Fe}} = 1\,mol;\,{n_{{H_2}}} = 0,5\,mol \hfill \\
Fe + 2HCl \to FeC{l_2} + {H_2} \hfill \\
0,5\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,0,5 \hfill \\
{n_{Fe\,du}} = 1 - 0,5 = 0,5\,mol\,\, \hfill \\
Fe + 2HCl \to FeC{l_2} + {H_2} \hfill \\
0,5\,\,\,\,\,\,\,1\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\, \hfill \\
{n_{HCl\,them}} = 1\,mol.\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\, \hfill \\
\end{gathered} \]
Câu 8: Dãy nào sau đây chỉ gồm các chất vừa tác dụng được với dung dịch HCl, vừa tác dụng được với dung dịch $AgN{O_3}$?
- A
- B
- C
- D
Đáp án B, C có Cu và Hg không tác dụng với HCl
Đáp án D có CuO không tác dụng với \[AgN{O_3}\]
\[ \to \] chọn A.
Câu 9: Nhóm kim loại nào sau đây đều tác dụng với dung dịch HCl và \({H_2}S{O_4}\) loãng:
- A
- B
- C
- D
Các phương trình hóa học:
\[\begin{array}{*{20}{l}}
{Mg{\text{ }} + {\text{ }}2HCl\;{\text{ }} \to \;MgC{l_2} + {\text{ }}{H_2}} \\
{Mg{\text{ }} + {\text{ }}{H_2}S{O_4}\; \to {\text{ }}\;{\text{ }}MgS{O_4} + {\text{ }}{H_2}} \\
{Sn{\text{ }} + {\text{ }}2HCl\;{\text{ }} \to \;SnC{l_2} + {\text{ }}{H_2}} \\
{Sn{\text{ }} + {\text{ }}{H_2}S{O_4}\; \to {\text{ }}\;SnS{O_4} + {\text{ }}{H_2}} \\
{Ni{\text{ }} + {\text{ }}2HCl\; \to {\text{ }}NiC{l_2} + {\text{ }}{H_2}} \\
{Ni{\text{ }} + {\text{ }}{H_2}S{O_4}\; \to {\text{ }}\;NiS{O_4}\;{\text{ }} + {\text{ }}{H_2}}
\end{array}\]
Câu 10: Các kim loại chỉ tác dụng với dung dịch \({H_2}S{O_4}\) loãng mà không tác dụng với dung dịch \({H_2}S{O_4}\) đặc nguội là
- A
- B
- C
- D
Fe và Al đứng trước H trong dãy hoạt động hóa học nên tác dụng với \[{H_2}S{O_4}\] loãng, nhưng thụ động hóa trong \[{H_2}S{O_4}\] đặc nguội.
Câu 11: Cho hỗn hợp X gồm Al, Fe, Cu. Dung dịch nào sau đây khi lấy dư không thể hòa tan hết X?
- A
- B
- C
- D
Cu không tác dụng với dung dịch \[{H_2}S{O_4}\] loãng.
Câu 12: Phản ứng nào sau đây không xảy ra?
- A
- B
- C
- D
Phương trình phản ứng
$\begin{array}{*{20}{l}}{Zn{\rm{ }} + {\rm{ }}CuS{O_4}{\rm{ }} \to ZnS{O_4}{\rm{ }} + {\rm{ }}Cu}\\{Al{\rm{ }} + {\rm{ }}{H_2}S{O_4}}\end{array}$ đặc nguội → không phản ứng
$\begin{array}{*{20}{l}}{Cu{\rm{ }} + {\rm{ }}NaN{O_3}{\rm{ }} + {\rm{ }}HCl{\rm{ }} \to {\rm{ }}CuC{l_2}{\rm{ }} + {\rm{ }}NaCl{\rm{ }} + {\rm{ }}NO{\rm{ }} + {\rm{ }}{H_2}O}\\{Cu{\rm{ }} + {\rm{ }}Fe{{\left( {N{O_3}} \right)}_3}{\rm{ }} \to {\rm{ }}Cu{{\left( {N{O_3}} \right)}_2}{\rm{ }} + {\rm{ }}Fe{{\left( {N{O_3}} \right)}_2}}\end{array}$
Câu 13: Dung dịch \({H_2}S{O_4}\) loãng phản ứng được với kim loại nào sau đây?
- A
- B
- C
- D
Cu, Ag, Au đứng sau H trong dãy hoạt động hóa học của kim loại nên không tác dụng với dung dịch ${H_2}S{O_4}$ loãng
\[Fe + {H_2}S{O_4} \to FeS{O_4} + {H_2}.\]
Câu 14: Dãy gồm các kim loại đều tác dụng được với dung dịch HCl nhưng không tác dụng với dung dịch $HN{O_3}$ đặc, nguội là
- A
- B
- C
- D
Fe, Al, Cr đứng trước H trong dãy hoạt động hóa học nên có thể tác dụng với HCl, nhưng thụ động hóa trong \[{H_2}S{O_4}\] đặc nguội.
Câu 15: Cho m gam hỗn hợp X gồm Cu và Fe vào dung dịch \({H_2}S{O_4}\) loãng (dư), kết thúc phản ứng thu được 2,24 lít khí \({H_2}\) (đktc). Khối lượng của Fe trong 2m gam X là
- A
- B
- C
- D
\[{n_{{H_2}}} = {n_{Fe}} = 0,1\,mol\]\[ \to \] trong m gam có \[{m_{Fe}} = 5,6\,gam.\]
Trong 2m gam hỗn hợp sẽ có 2.5,6=11,2gam Fe.
Câu 16: Cho 25,2 gam Fe tác dụng với \(HN{O_3}\) loãng đun nóng thu được khí NO là sản phẩm khử duy nhất và một dung dịch Z, còn lại 1,4 gam kim loại không tan. Khối lượng muối trong dung dịch Z là
- A
- B
- C
- D
\[{n_{Fe}} = \frac{{25,2 - 1,4}}{{56}} = 0,425\,mol.\]
Vì còn Fe dư nên sẽ chỉ tạo muối \[Fe{(N{O_3})_2} \to {n_{Fe{{(N{O_3})}_2}}} = 0,425\,mol.\]
\[{m_{Fe{{(N{O_3})}_2}}} = 0,425.180 = 76,5\,gam.\]
Câu 17: Phản ứng nào sau đây không xảy ra?
- A
- B
- C
- D
\[\begin{array}{*{20}{l}}
{\text{ }} \\
{{\text{Zn}} + {\text{CuS}}{{\text{O}}_4} \to {\text{ZnS}}{{\text{O}}_4} + {\text{Cu}}} \\
{{\text{Al}} + {{\text{H}}_2}{\text{S}}{{\text{O}}_4}{\text{ dac}}\,{\text{nguoi }} \to {\text{ khong}}\,{\text{phan}}\,{\text{ung }}} \\
{{\text{Cu}} + {\text{NaN}}{{\text{O}}_3} + 4{\text{HCl}} \to {\text{CuC}}{{\text{l}}_2} + 2{\text{NaCl}} + {\text{NO}} + 2{{\text{H}}_2}{\text{O}}} \\
{{\text{Cu}} + 2{\text{Fe}}{{\left( {{\text{N}}{{\text{O}}_3}} \right)}_3} \to {\text{Cu}}{{\left( {{\text{N}}{{\text{O}}_3}} \right)}_2} + 2{\text{Fe}}{{\left( {{\text{N}}{{\text{O}}_3}} \right)}_2}}
\end{array}\]