Bài tập kim loại tác dụng với axit Hóa 9 có đáp án
Lớp 9Hóa học

Bài tập kim loại tác dụng với axit Hóa 9 có đáp án

Trả lời nhanh

Kim loại đứng trước hiđro trong dãy hoạt động hoá học mới đẩy được H2 khỏi dung dịch HCl, H2SO4 loãng. Khi giải, hãy đổi dữ kiện ra số mol, viết phương trình, rồi dùng tỉ lệ mol. Nhớ nhanh: nHCl = 2nH2, nH2SO4 = nH2, và khối lượng muối = mkim loại + 71nH2 (muối clorua) hoặc + 96nH2 (muối sunfat).

1. Kiến thức cần nhớ trước khi làm bài

Điều kiện để kim loại phản ứng với axit loãng (HCl, H2SO4 loãng) là kim loại phải đứng trước H trong dãy hoạt động hoá học. Sản phẩm là muối và khí hiđro.

Dãy hoạt động hoá học của kim loại từ K đến Au, hiđro nằm giữa Pb và Cu
Dãy hoạt động hoá học: kim loại đứng trước H mới đẩy được hiđro khỏi dung dịch HCl, H2SO4 loãng.
  • Các kim loại như Mg, Al, Zn, Fe, Pb phản ứng được; Cu, Ag, Au thì không.
  • Fe tác dụng với HCl hoặc H2SO4 loãng chỉ tạo muối sắt(II): FeCl2, FeSO4.
  • K, Na, Ba… phản ứng với nước trước nên không dùng trong dạng bài này ở Hóa 9.
  • H2SO4 đặc nóng và HNO3 có tính chất riêng, không giải phóng H2. Ví dụ: Cu + 2H2SO4 đặc → CuSO4 + SO2↑ + 2H2O (đun nóng). Đừng nhầm với dạng bài này.

2. Các phương trình hay gặp

Kim loại Với HCl Với H2SO4 loãng
Mg Mg + 2HCl → MgCl2 + H2↑ Mg + H2SO4 → MgSO4 + H2↑
Al 2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2↑ 2Al + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3H2↑
Zn Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2↑ Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2↑
Fe Fe + 2HCl → FeCl2 + H2↑ Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2↑

Hiện tượng chung: kim loại tan dần, có bọt khí không màu thoát ra; riêng Zn, Fe phản ứng chậm hơn Mg, Al.

3. Công thức tính nhanh

Gọi n là hoá trị của kim loại M trong muối tạo thành. Từ phương trình tổng quát 2M + 2nH+ → 2Mn+ + nH2 ta có:

  • nH2 = n × nM / 2 (với hỗn hợp: cộng các giá trị n × nM lại rồi chia 2).
  • nHCl phản ứng = 2nH2; nH2SO4 phản ứng = nH2.
  • mmuối clorua = mkim loại + 71 × nH2.
  • mmuối sunfat = mkim loại + 96 × nH2.
  • Khối lượng dung dịch tăng = mkim loại tan − mH2 = mkim loại − 2nH2.
  • VH2 (đktc) = 22,4 × nH2.

Mẹo nhớ: số 71 là khối lượng của 2 nguyên tử Cl (2 × 35,5), số 96 là khối lượng gốc SO4. Mỗi mol H2 sinh ra tương ứng đúng 1 mol “gốc axit” gắn vào kim loại.

4. Ví dụ mẫu có lời giải

Ví dụ 1: Một kim loại, axit dư

Cho 5,6 g Fe vào dung dịch HCl dư. Tính thể tích H2 (đktc) và khối lượng muối.

nFe = 5,6 : 56 = 0,1 mol. Theo phương trình Fe + 2HCl → FeCl2 + H2: nH2 = nFeCl2 = 0,1 mol.

VH2 = 0,1 × 22,4 = 2,24 lít; mFeCl2 = 0,1 × 127 = 12,7 g.

Ví dụ 2: Có chất dư, phải so sánh tỉ lệ

Cho 2,7 g Al vào 200 ml dung dịch H2SO4 0,5M. Tính VH2 và khối lượng chất còn dư.

nAl = 0,1 mol; nH2SO4 = 0,2 × 0,5 = 0,1 mol. Phương trình: 2Al + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3H2.

So sánh: 0,1/2 = 0,05 và 0,1/3 ≈ 0,033. Tỉ số của axit nhỏ hơn nên axit hết, Al dư.

  • nH2 = nH2SO4 = 0,1 mol → V = 2,24 lít.
  • nAl phản ứng = 0,1 × 2/3 ≈ 0,0667 mol; nAl dư = 0,1 − 0,0667 ≈ 0,0333 mol → mAl dư = 0,9 g.

Lỗi hay gặp: tính H2 theo Al (cho 3,36 lít) mà quên kiểm tra axit có đủ không.

Ví dụ 3: Hỗn hợp hai kim loại đều tan

Hoà tan hoàn toàn 8 g hỗn hợp Mg và Fe trong dung dịch HCl dư, thu được 4,48 lít H2 (đktc). Tính phần trăm khối lượng mỗi kim loại và khối lượng muối.

nH2 = 0,2 mol. Đặt nMg = x, nFe = y. Ta có hệ: 24x + 56y = 8 và x + y = 0,2.

Thế y = 0,2 − x: 24x + 11,2 − 56x = 8 → 32x = 3,2 → x = 0,1; y = 0,1.

  • mMg = 2,4 g → 30%; mFe = 5,6 g → 70%.
  • mmuối = 8 + 71 × 0,2 = 22,2 g (kiểm tra: 0,1 × 95 + 0,1 × 127 = 22,2 g).

Ví dụ 4: Hỗn hợp có kim loại không phản ứng

Cho 10 g hỗn hợp Al và Cu vào dung dịch HCl dư, thu 6,72 lít H2 (đktc). Tính % khối lượng mỗi kim loại.

Cu đứng sau H nên không phản ứng, chỉ Al sinh khí. nH2 = 0,3 mol → nAl = 0,3 × 2/3 = 0,2 mol → mAl = 5,4 g.

%Al = 54%; %Cu = 46% (mCu = 4,6 g). Phần chất rắn không tan còn lại chính là Cu.

Ví dụ 5: Tính lượng axit cần dùng

Hoà tan hết 2,7 g Al và 2,4 g Mg bằng dung dịch HCl 1M. Tính thể tích dung dịch HCl tối thiểu và khối lượng muối.

nAl = 0,1 mol; nMg = 0,1 mol. nH2 = 0,1 × 3/2 + 0,1 = 0,25 mol.

  • nHCl = 2 × 0,25 = 0,5 mol → V = 0,5 lít (500 ml).
  • mmuối = 5,1 + 71 × 0,25 = 22,85 g (kiểm tra: 0,1 × 133,5 + 0,1 × 95 = 22,85 g).

Ví dụ 6: Xác định tên kim loại

(a) Hoà tan 4,8 g kim loại M hoá trị II trong H2SO4 loãng dư, thu 4,48 lít H2. Xác định M.

nM = nH2 = 0,2 mol → M = 4,8 : 0,2 = 24 → Mg.

(b) Hoà tan 11,2 g kim loại R (chưa rõ hoá trị) bằng HCl dư, thu 4,48 lít H2. Gọi hoá trị là n: nR = 2 × 0,2 / n = 0,4/n mol, nên R = 11,2 : (0,4/n) = 28n.

n R = 28n Kết luận
1 28 Không có kim loại phù hợp
2 56 Fe (hợp lý, Fe tạo muối hoá trị II)
3 84 Không phù hợp

Vậy R là Fe.

Ví dụ 7: Khối lượng dung dịch thay đổi

Cho 13 g Zn vào dung dịch H2SO4 loãng dư. Dung dịch sau phản ứng tăng hay giảm bao nhiêu gam?

nZn = 0,2 mol → nH2 = 0,2 mol → mH2 = 0,4 g. Dung dịch tăng 13 − 0,4 = 12,6 g, vì kim loại tan vào còn khí thoát ra.

5. Các dạng bài thường gặp và cách nhận biết

  • Cho đủ dữ kiện một chất: tính theo chất đó, không cần so sánh.
  • Cho dữ kiện của cả kim loại và axit: luôn so sánh tỉ lệ mol/hệ số để tìm chất dư.
  • Hỗn hợp kim loại: lập hệ hai ẩn (khối lượng và số mol H2).
  • Có kim loại đứng sau H: loại kim loại đó khỏi phản ứng; phần rắn không tan chính là nó.
  • Tìm kim loại chưa biết: đặt hoá trị n, lập M = k.n rồi biện luận n = 1, 2, 3.

6. Lỗi sai thường gặp

  • Viết Fe + HCl → FeCl3. Đúng phải là FeCl2.
  • Quên cân bằng phương trình của Al (hệ số 2, 6, 2, 3).
  • Dùng 22,4 lít khi đề không nói điều kiện tiêu chuẩn.
  • Nhầm nHCl = nH2; thực tế nHCl = 2nH2.
  • Cộng cả khối lượng Cu vào khối lượng muối.

Một câu hỏi so sánh hay ra: với cùng khối lượng kim loại và axit dư, kim loại nào cho nhiều H2 nhất? Lượng H2 tỉ lệ với (hoá trị / khối lượng mol): Mg = 2/24 ≈ 0,083; Al = 3/27 ≈ 0,111; Zn = 2/65 ≈ 0,031; Fe = 2/56 ≈ 0,036. Vậy Al cho nhiều nhất.

7. Bài luyện tập tự giải

  1. Cho 6,5 g Zn vào dung dịch HCl dư. Tính VH2 (đktc).
  2. Cho 4,05 g Al vào dung dịch H2SO4 loãng dư. Tính VH2 (đktc) và khối lượng Al2(SO4)3.
  3. Cho 11,2 g Fe vào 400 ml dung dịch HCl 0,5M. Tính VH2 (đktc) và khối lượng Fe dư.
  4. Cho 10 g hỗn hợp Zn và Cu vào dung dịch H2SO4 loãng dư thu 2,24 lít H2 (đktc). Tính % khối lượng Zn.
  5. Hoà tan 7,8 g hỗn hợp Mg và Al bằng dung dịch HCl dư thu 8,96 lít H2 (đktc). Tính khối lượng mỗi kim loại.
  6. Hoà tan 9,75 g kim loại M hoá trị II bằng HCl dư thu 3,36 lít H2 (đktc). Xác định M.
  7. Hoà tan 8,1 g kim loại R hoá trị III bằng dung dịch axit loãng dư thu 10,08 lít H2 (đktc). Xác định R.
  8. Cho 5,6 g Fe vào dung dịch H2SO4 loãng dư. Khối lượng dung dịch tăng bao nhiêu gam?
  9. Hoà tan 9,2 g hỗn hợp hai kim loại bằng H2SO4 loãng dư (cả hai đều tan), thu 5,04 lít H2 (đktc). Tính khối lượng muối sunfat.
  10. Hoà tan hết 0,1 mol Al và 0,1 mol Zn trong dung dịch H2SO4 0,5M. Tính thể tích dung dịch axit tối thiểu.
  11. Kim loại nào sau đây không tác dụng với dung dịch HCl: Mg, Zn, Cu, Fe?
  12. Cho 1 mol mỗi kim loại Na, Mg, Al, Fe vào dung dịch HCl dư (coi Na chỉ phản ứng với axit). Kim loại nào cho nhiều H2 nhất?

8. Đáp án và gợi ý

  1. nZn = 0,1 mol → nH2 = 0,1 mol → V = 2,24 lít.
  2. nAl = 0,15 mol → nH2 = 0,225 mol → V = 5,04 lít; nAl2(SO4)3 = 0,075 mol → m = 0,075 × 342 = 25,65 g.
  3. nFe = 0,2 mol; nHCl = 0,4 × 0,5 = 0,2 mol. HCl hết: nH2 = 0,1 mol → V = 2,24 lít; Fe phản ứng 0,1 mol, dư 0,1 mol → 5,6 g.
  4. nZn = nH2 = 0,1 mol → mZn = 6,5 g → %Zn = 65% (Cu chiếm 35%).
  5. Gọi nMg = x, nAl = y: 24x + 27y = 7,8 và x + 1,5y = 0,4 → y = 0,2; x = 0,1. Vậy mMg = 2,4 g; mAl = 5,4 g.
  6. nM = 0,15 mol → M = 9,75 : 0,15 = 65 → Zn.
  7. nH2 = 0,45 mol → nR = 0,45 × 2/3 = 0,3 mol → R = 8,1 : 0,3 = 27 → Al.
  8. nH2 = 0,1 mol → mH2 = 0,2 g; dung dịch tăng 5,6 − 0,2 = 5,4 g.
  9. nH2 = 0,225 mol → mmuối = 9,2 + 96 × 0,225 = 30,8 g.
  10. nH2 = 0,15 + 0,1 = 0,25 mol → nH2SO4 = 0,25 mol → V = 0,25 : 0,5 = 0,5 lít.
  11. Cu, vì đứng sau hiđro trong dãy hoạt động hoá học.
  12. Na: 0,5 mol H2; Mg: 1 mol; Al: 1,5 mol; Fe: 1 mol. Al cho nhiều nhất vì hoá trị cao nhất (III).

9. Cách tự kiểm tra bài làm

Sau khi có đáp số, hãy thử kiểm tra ngược: dùng công thức khối lượng muối hoặc cộng khối lượng từng muối riêng lẻ, hai kết quả phải khớp nhau. Nếu số mol kim loại âm hoặc lớn hơn dữ kiện, hãy xem lại việc cân bằng phương trình và việc chọn chất hết. Luyện đều các dạng trên sẽ giúp bạn làm nhanh phần tính toán trong đề kiểm tra Hóa 9.

Câu hỏi thường gặp

Kim loại nào tác dụng được với dung dịch HCl và H2SO4 loãng?

Những kim loại đứng trước hiđro trong dãy hoạt động hoá học như Mg, Al, Zn, Fe, Pb. Các kim loại sau H như Cu, Ag, Au không phản ứng.

Fe tác dụng với HCl tạo FeCl2 hay FeCl3?

Fe tác dụng với HCl hoặc H2SO4 loãng chỉ tạo muối sắt(II) là FeCl2, FeSO4 cùng khí H2. Muối sắt(III) chỉ tạo khi dùng chất oxi hoá mạnh như Cl2 hay H2SO4 đặc nóng.

Làm sao tính nhanh khối lượng muối khi biết số mol H2?

Muối clorua có khối lượng bằng khối lượng kim loại cộng 71 nhân số mol H2. Muối sunfat có khối lượng bằng khối lượng kim loại cộng 96 nhân số mol H2.

Khi đề cho cả số mol kim loại và số mol axit thì làm thế nào?

Hãy so sánh tỉ lệ số mol với hệ số trong phương trình để tìm chất hết, rồi tính sản phẩm theo chất hết đó. Chất còn lại là chất dư.

Bài học liên quan