Giải bài tập SGK Hóa 12 Bài 23: Luyện tập: Điều chế kim loại và sự ăn mòn kim loại

Bằng phương pháp nào có thể điều chế được Ag từ dung dịch AgNO₃, điều chế Mg từ dung dịch MgCl₂? Viết các phương trình hoá học.

Phương pháp giải

Để điều chế các kim loại trên cần ghi nhớ

+ Cách điều chế kim loại Ag: phương pháp thủy luyện, phương pháp nhiệt luyện, phương pháp điện phân dung dịch

+ Cách điều chế kim loại Mg: điện phân nóng chảy muối clorua

=> Viết được PTHH xảy ra.

Hướng dẫn giải

- Từ dung dịch AgNO₃ có 3 cách để điều chế Ag:

• Phương pháp thủy luyện: dùng kim loại có tính khử mạnh hơn để khử ion Ag⁺.

Cu + 2AgNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2Ag

• Phương pháp điện phân dung dịch AgNO₃:

• Cô cạn dung dịch rồi nhiệt phân AgNO₃:

- Từ dung dịch MgCl₂ điều chế Mg: chỉ có một cách là cô cạn dung dịch để lấy MgCl₂ khan rồi điện phân nóng chảy:

Ngâm một vật bằng đồng có khối lượng 10 gam trong 250 gam dung dịch AgNO₃ 4%. Khi lấy vật ra thì khối lượng AgNO₃ trong dung dịch giảm 17%.

a) Viết phương trình hoá học của phản ứng và cho biết vai trò các chất tham gia phản ứng.

b) Xác định khối lượng của vật sau phản ứng.

Phương pháp giải

Để trả lời các câu hỏi trên ta cần lưu ý:

a) Viết PTHH: Cu + 2AgNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2Ag

Xác định chất nào có số oxi hóa tăng sau phản ứng thì chất đó đóng vai trò là chất khử

Chất nào có số oxi hóa giảm sau phản ứng chất đó đóng vai trò là chất oxi hóa

b)Tính n_AgNO3  phản ứng

Dựa vào PTHH, tính được mol Cu phản ứng và Ag tạo thành theo số mol của n_AgNO3

=> m _sau = m_Cu dư + m_Ag

Hướng dẫn giải

Câu a: Phương trình hoá học của phản ứng

 2AgNO₃ + Cu → Cu(NO₃)₂ + 2Ag

Phương trình ion thu gọn: Cu + 2Ag⁺ → Cu²⁺ + 2Ag↓

Cu đóng vai trò là chất khử (vì số oxi hóa tăng sau pư)

AgNO₃ đóng vai trò là chất oxi hóa (vì số oxi hóa giảm sau phản ứng)

Câu b: Khối lượng của vật sau phản ứng

\({{m_{AgN{O_3}}} = \frac{{250,4}}{{100}} = 10\;(gam)}\)

\({ \Rightarrow {n_{AgN{O_{{3_{}}}}}} = \frac{{10}}{{170}} = 1/17\;mol}\)

Vì khối lượng AgNO₃ trong dung dịch giảm 17% nên lượng AgNO₃ phản ứng bằng 17% lượng AgNO₃ ban đầu

→ \({n_{AgN{O_3}\,(pu)}} = \frac{1}{{17}}.\frac{{17}}{{100}} = 0,01\) mol

Cu    +    2AgNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2Ag

0,005          0,01                            0,01

Khối lượng của vật sau phản ứng là:

m _sau = m _{Cu dư} + m_Ag = (10 – 64.0,005) + 108.0,01 = 10,76 (gam)

Để khử hoàn toàn 23,2 gam một oxit kim loại, cần dùng 8,96 lít H₂ (đktc). Kim loại đó là:

A. Mg.

B. Cu.

C. Fe.

D. Cr.

Phương pháp giải

Để xác định kim loại ta thực hiện các bước:

• Bước 1; Gọi CTTQ của oxit kim loại là MxOy
• Bước 2: PTHH: MxOy + yH2 → xM + yH2O       
• Bước 3: n_MxOy = 1/yn_H2=0,4/y(mol)

=>M_MxOy= m_oxit/n_oxit=23,2:(0,4/y) = 58y =>Mx + 16y = 58y =>Mx=42y

• Bước 4:  Biện luận tìm x,y, M

Hướng dẫn giải

Gọi CTTQ của oxit kim loại là M_xO_y

Ta có phương trình hóa học như sau:

M_xO_y + yH₂ → xM + yH₂O (1)

Ta có: \({n_{{H_2}}} = \frac{{8,96}}{{22,4}} = 0,4{\mkern 1mu} mol\)

Theo (1) ta lại có:

\(\begin{array}{*{20}{l}} {{n_{{M_x}{O_y}}} = \frac{1}{y}.{n_{{H_2}}} = \frac{{0,4}}{y}{\mkern 1mu} mol}\\ { \to {M_{{M_x}{O_y}}} = \frac{{{m_{oxit}}}}{{{n_{oxit}}}} = \frac{{23,2}}{{\frac{{0,4}}{y}}} = 58y} \end{array}\)

→ M_x + 16y = 58y

→ M_x = 42y

Biện luận tìm x, y và M

Với M = 56, x = 3 và y = 4 (thỏa mãn)

Vậy kim loại cần tìm là Fe.

→ Chọn C.

Cho 9,6 gam bột kim loại M vào 500 ml dung dịch HCl 1M, khi phản ứng kết thúc thu được 5,376 lít H₂ (đktc). Kim loại M là:

A. Mg.                

B. Ca.                

C. Fe.                    

D. Ba.

Phương pháp giải

Để xác định kim loại M ta thực hiện các bước:

• Bước 1: Gọi hóa trị của kim loại là n
• Bước 2: Viết PTHH xảy ra, tính số mol của kim loại M theo số mol của H2

2M + 2nHCl → 2MCl_n + nH₂   

• Bước 3: Biện luận tìm M.

Hướng dẫn giải

Gọi hoá trị của kim loại M là n:

2M + 2nHCl → 2MCl_n + nH₂ (1)

\(\\ n_{H_{2}} = \frac{5,376}{22,4} = 0,24\)

Ta thấy n_HCl = 0,5 > 2n_H2 = 0,48 ⇒ HCl dư, kim loại phản ứng hết

Từ (1) \(\Rightarrow n_{M} = \frac{0,24.2}{n} = \frac{0,48}{n} \ (mol)\)

Ta có: 

\(\frac{0,48}{n} .M = 96 \Rightarrow M = \frac{9,6n}{0,48}\)

Biên luận:

n = 1 → M = 20 (loại)

n = 2 →  M = 40 (Ca)

n = 3 →  M = 60 (loại)

Vậy kim loại cần tìm là Ca → Đáp án B.

Điện phân nóng chảy muối clorua M. Ở catot thu được 6 gam kim loại và ở anot có 3,36 lít khí (đktc) thoát ra. Muối clorua đó là:

A. NaCl.

B. KCl.

C. BaCl₂.

D. CaCl_2.

Phương pháp giải

Để xác định muối clorua ta thực hiện các bước:

• Bước 1: Viết phương trình hóa học:

2MCl_n \(\xrightarrow{{dpnc}}\) 2M + nCl₂     

Tính n_Cl2 => n_M = ?

• Bước 2: Ta có: M_M = m : n_M => tìm được mối quan hệ giữa M và n.
• Bước 3: Biên luận tìm được M.

Hướng dẫn giải

Phương trình hóa học của phản ứng như sau:

2MCl_n → 2M + nCl₂

Dựa vào PTHH và đề bài ta có:

\(\begin{array}{l}
{n_{C{l_2}}} = \frac{{3,36}}{{22,4}} = 0,15\;mol\\
 \Rightarrow {n_M} = \frac{{0,15.2}}{n} = \frac{{0,3}}{n}\;(mol)
\end{array}\)

Ta có:

\(\frac{0,3}{n.M} = 6\) 

Chỉ có n = 2 và M = 40 là phù hợp

 ⇒ M là Ca

Vậy muối đó là CaCl_2.

⇒ Chọn D.