Cho 2,34 g kim loại M hóa trị n tác dụng H2SO4 đặc nóng dư thu 3,2227 lít SO2

Kim loại M là nhôm (Al, M = 27). Ở điều kiện chuẩn (25 °C, 1 bar; 1 mol khí = 24,79 L), n(SO2) = 3,2227 : 24,79 = 0,13 mol. Bảo toàn electron cho n·(2,34/M) = 2·0,13 = 0,26, suy ra M = 9n. Với n = 3 thì M = 27, đúng là Al.

Cho 2,34 g kim loại M hóa trị n tác dụng H2SO4 đặc

Trả lời nhanh

Kim loại M là nhôm (Al, M = 27). Ở điều kiện chuẩn (25 °C, 1 bar; 1 mol khí = 24,79 L), n(SO₂) = 3,2227 : 24,79 = 0,13 mol. Bảo toàn electron cho n·(2,34/M) = 2·0,13 = 0,26, suy ra M = 9n. Với n = 3 thì M = 27, đúng là Al.

Đề bài

Cho 2,34 g kim loại M (hóa trị n không đổi) tác dụng với dung dịch H₂SO₄ đặc, nóng, dư, thu được 3,2227 lít khí SO₂ (sản phẩm khử duy nhất, đo ở điều kiện chuẩn). Xác định kim loại M.

Lưu ý: số 3,2227 chia hết cho 24,79 (thể tích mol ở 25 °C, 1 bar theo chương trình GDPT 2018). Đây là dấu hiệu cho thấy đề dùng “điều kiện chuẩn” theo nghĩa này, không phải 22,4 L/mol.

Hướng giải: bảo toàn electron

H₂SO₄ đặc nóng là chất oxi hóa mạnh, đưa kim loại lên số oxi hóa cao nhất (+n). Lưu huỳnh trong H₂SO₄ (+6) bị khử thành SO₂ (+4), mỗi nguyên tử S nhận 2 electron.

Quá trình oxi hóa: M → Mⁿ⁺ + ne
Quá trình khử: S⁺⁶ + 2e → S⁺⁴

Lời giải chi tiết

Tính số mol SO₂: n(SO₂) = 3,2227 : 24,79 = 0,13 mol.
Số mol electron nhận: n_e = 2 × 0,13 = 0,26 mol.
Số mol electron nhường: n(M) = 2,34/M nên n_e = n × 2,34/M.
Bảo toàn electron: n × 2,34/M = 0,26 ⇒ M = 2,34n/0,26 = 9n.
Biện luận theo hóa trị:

n	M = 9n	Kết luận
1	9	Không có kim loại hóa trị I nào (Be hóa trị II)
2	18	Không có kim loại phù hợp
3	27	Al – nhận

Vậy M là Al.

Kiểm tra lại kết quả

Phương trình phản ứng:

2Al + 6H₂SO₄ (đặc, nóng) → Al₂(SO₄)₃ + 3SO₂↑ + 6H₂O

n(Al) = 2,34 : 27 ≈ 0,0867 mol. Theo phương trình, n(SO₂) = 1,5 × 0,0867 = 0,13 mol. Con số này khớp với dữ kiện đề bài. Hiện tượng: Al tan dần, có khí mùi hắc (SO₂) thoát ra.

Vì sao không dùng 22,4 L/mol?

Nếu dùng 22,4 thì n(SO₂) = 3,2227 : 22,4 ≈ 0,1439 mol. Khi đó M = 2,34n/0,2878 ≈ 8,13n, không ra nguyên tố nào hợp lý. Vì vậy dữ kiện “điều kiện chuẩn” ở đây là 24,79 L/mol. Nếu đề của bạn ghi rõ đktc (0 °C, 1 atm) thì phải dùng 22,4 và số liệu khí sẽ khác.

Lỗi sai thường gặp

Quên nhân 2 electron cho mỗi mol SO₂, dẫn đến M = 4,5n.
Nhầm hóa trị: với kim loại có nhiều hóa trị (Fe, Cu), phải xét hóa trị cao nhất khi tác dụng với H₂SO₄ đặc nóng (Fe lên +3).
Lẫn thể tích mol 22,4 và 24,79 giữa các điều kiện khác nhau.

Mẹo nhớ: khi sản phẩm khử là SO₂, n_e = 2·n(SO₂). Khi sản phẩm khử là H₂S thì n_e = 8·n(H₂S), còn S thì n_e = 6·n(S).

Bài luyện tập

Hòa tan hoàn toàn 1,92 g Cu trong H₂SO₄ đặc nóng dư. Tính thể tích SO₂ (25 °C, 1 bar).
Đáp án: n(Cu) = 0,03 mol, n_e = 0,06 mol, n(SO₂) = 0,03 mol, V = 0,03 × 24,79 = 0,7437 L.
Cho 5,6 g Fe tác dụng với H₂SO₄ đặc nóng dư. Tính V(SO₂) cùng điều kiện.
Đáp án: Fe → Fe³⁺, n_e = 0,1 × 3 = 0,3 mol, n(SO₂) = 0,15 mol, V = 3,7185 L.
Cho 6,5 g kim loại M (hóa trị n) tác dụng hết với H₂SO₄ đặc nóng, thu 2,479 L SO₂ (25 °C, 1 bar). Tìm M.
Đáp án: n(SO₂) = 0,1 mol, n_e = 0,2 mol ⇒ M = 32,5n; n = 2 cho M = 65, đó là Zn.

Câu hỏi thường gặp

Kim loại M trong bài là kim loại nào?

M là nhôm (Al). Từ n(SO2) = 0,13 mol suy ra n electron = 0,26 mol, nên M = 9n; với n = 3 thì M = 27.

Điều kiện chuẩn dùng thể tích mol bao nhiêu?

Theo chương trình GDPT 2018, điều kiện chuẩn là 25 °C, 1 bar và 1 mol khí chiếm 24,79 L. Còn đktc cũ (0 °C, 1 atm) dùng 22,4 L/mol.

Vì sao mỗi mol SO2 ứng với 2 mol electron?

Vì S trong H2SO4 có số oxi hóa +6, bị khử xuống +4 trong SO2, mỗi nguyên tử S nhận 2 electron.

Viết phương trình phản ứng của Al với H2SO4 đặc nóng?

2Al + 6H2SO4 (đặc, nóng) → Al2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O.