Bài toán về lượng chất dư

Bài toán về lượng chất dư Giả thiết của dạng bài này có đặc điểm là trên một phương trình phản ứng cho biết lượng của hai chất có mặt trên phương trình mà theo lẽ chỉ cần biết lượng của một chất là suy ra lượng chất còn lại. Phân loại: Hỗn hợp kim loại tác dụng với 1 axit: Phải giả định là khối lượng kim loại đã cho chỉ có một kim loại từ đó tính lượng axit dùng cho mỗi trường hợp và suy ra khoảng giới hạn của lượng axit cần. Nếu dữ kiện cho lượng axit lớn hơn khoảng giới hạn thì axit dư và kim loại hết, nếu lượng axit nhỏ hơn khoảng giới hạn thì kim loại dư. Hỗn hợp kim loại tác dụng với hỗn hợp axit: Cũng phải giả định lượng kim loại chỉ có một kim loại còn với axit phải tính số mol nguyên tử hiđro trong axit sau đó cũng xác định khoảng giới hạn như bài trên. Một kim loại tác dụng với 1 dung dịch axit nhưng với lượng khác nhau trong những thí nghiệm khác nhau: So sánh lượng axit của hai thí nghiệm và lượng hiđro giải phóng ở hai thí nghiệm từ đó suy ra có một thí nghiệm dư axit và một thí nghiệm hết axit. Kim loại mạnh đẩy kim loại yếu ra khỏi muối của kim loại yếu: Cần phải chú ý xem kim loại nào tác dụng hết trước. Theo quy luật kim loại mạnh đẩy kim loại yếu ra khỏi muối của kim loại yếu thì kim loại nào mạnh hơn sẽ hết trước và tùy thuộc vào các dữ kiện còn lại ta biện luận. Ví dụ 1: Cho H2SO4 loãng, dư tác dụng với hỗn hợp gồm Mg và Fe thu được 2,016 lít khí ở đktc. Nếu hỗn hợp kim loại này tác dụng với dd FeSO4 dư thì khối lượng hỗn hợp trên tăng lên 1,68 gam. a. Viết phương trình phản ứng hóa học b. Tìm khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp trên Hướng dẫn giải a. Ta có PTHH: Mg + H2SO4 → MgSO4 + H2↑ (1) x mol x mol x mol Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2↑ (2) y mol y mol y mol Cho hỗn hợp kim loại trên vào dd FeSO4 dư thì Mg tác dụng hết (Fe không tác dụng) theo phương trình sau: Mg + FeSO4 → MgSO4 + Fe (3) x mol x mol khối lượng hỗn hợp tăng lên 1,68 gam là khối lượng chênh lệch giữa Fe mới tạo ra và Mg đã phản ứng. b. Ta có số mol của khí H2 là 0,09 mol theo phương trình (1) và (2) ta có hệ phương trình : x + y = 0,09 56y – 24x = 1,68 Giải hệ phương trình trên ta được nghiệm : x = 0,0525; y = 0,0375 Vậy khối lượng của 2 kim loại trên là : mFe = 0,0375. 56 = 2,1 (gam) mMg = 0,0525. 24 = 1,26 (gam) Ví dụ 2: Cho 3,87g hỗn hợp A gồm Mg và Al vào 250ml dung dịch X chứa axit HCl 1M và H2SO4 0,5M được dung dịch B và 4,368 lít H2 (ở đktc). Hãy chứng minh rằng trong dung dịch B vẫn còn dư axit. Hướng dẫn giải Mg + 2HCl → MgCl2 + H2 2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2 Mg + H2SO4 → MgSO4 + H2 2Al + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3H2 4,368 nH2 = = 0,195 mol 22,4 nnguyên tử H = 0,195. 2 = 0,39 mol (1) nHCl = 0,25 mol → nnguyên tử H = 0,25 mol nH2SO4 = 0,25. 0,5 = 0,125 mol → nnguyên tử H = 0,25 mol ∑nnguyên tử H = 0,25 + 0,25 = 0,5 mol (2) So sánh số mol nguyên tử ở (1) và (2) ta thấy axit còn dư. Vì 0,5 mol > 0,39 mol Ví dụ 3: Cho 6,8 gam hỗn hợp Fe và CuO tan trong 100 ml axit HCl thu được dung dịch A và thoát ra 224 ml khí B (ở đktc) và lọc được chất rắn D nặng 2,4 gam. Thêm tiếp HCl dư vào hỗn hợp A + D thì D tan một phần, sau đó thêm tiếp NaOH đến dư và lọc kết tủa tách ra nung nóng trong không khí đến lượng không đổi cân nặng 6,4 gam. Tính thành phần phần trăm khối lượng Fe và CuO trong hỗn hợp ban đầu. Hướng dẫn giải Số mol khí H2 = 0,01 (mol). Chất rắn D tan một phần trong axit HCl dư thì D chứa Cu và Fe: CuO + 2HCl → CuCl2 + H2O Fe + CuCl2 → FeCl2 + Cu↓ Fe + 2HCl → FeCl2 + H2↑ Thêm NaOH : CuCl2 + NaOH → Cu(OH)2 + 2NaCl FeCl2 + 2NaOH → Fe(OH)2 + 2NaCl 4Fe(OH)2 + O2 → 2Fe2O3 + 4H2O (6,4 gam là lượng Fe2O3 + CuO) Cu(OH)2 → CuO + H2O Gọi a, x, y lần lượt là số mol của Cu, Fe, CuO ta có hệ phương trình sau: 56x + 80y = 6,8 56(x – 0,01 – a) + 64a = 2,4 160x + 80(y – a) = 6,4 Giải hệ trên ta được x = 0,05; y = 0,05; a = 0,02 Vậy phần trăm khối lượng các chất trong hỗn hợp ban đầu là : %mFe = [(0,05. 56)/6,8]. 100 = 41,18% %mCuO = [ (0,05. 80)/6,8]. 100 = 58,82% Bài tập vận dụng Bài 1. Hòa tan 2,4 gam Mg và 11,2 gam sắt vào 100 ml dung dịch CuSO4 2M thì tách ra chất rắn A và nhận được dung dịch B. Thêm NaOH dư vào dung dịch B rồi lọc kết tủa tách ra nung đến lượng không đổi trong không khí thu được a gam chất rắn D. Viết phương trình hóa học, tính lượng chất rắn A và lượng chất rắn D. Đáp số : mA = 18,4 gam, mD = 12 gam. Bài 2. Cho 0,411 gam hỗn hợp kim loại sắt và nhôm vào 250 ml dung dịch AgNO3 0,12M. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được chất rắn A cân nặng 3,324 gam và dung dịch B. Cho dung dịch B tác dụng với dung dịch NaOH dư, thu được kết tủa trắng dần dần hóa nâu. a. Viết tất cả các phản ứng có thể xảy ra. b. Tìm khối lượng mỗi kim loại trong 0,411 gam hỗn hợp đầu. Đáp số : mAl = 0,243 gam, mFe = 0,168 gam. Bài 3. 1,36 gam hỗn hợp gồm Mg và Fe được hòa tan trong 100 ml dung dịch CuSO4. Sau phản ứng nhận được dung dịch A và 1,84 gam chất rắn B gồm hai kim loại. Thêm NaOH dư vào A rồi lọc kết tủa tách ra nung nóng trong không khí đến lượng không đổi nhận được chất rắn D gồm MgO và Fe2O3 nặng 1,2 gam. Tính lượng Fe, Mg ban đầu. Đáp số : mFe = 1,12 gam, mMg = 0,24 gam.