Ví dụ kim loại tác dụng với phi kim

Table of Contents

Kim loại và phi kim là hai loại đơn chất cực kỳ quan trọng và phổ biến trong chương trình hóa học trung học. Trái ngược với kim loại là những nguyên tố cho e, phi kim là những nguyên tố hóa học nhận e khi tham gia phản ứng hóa học nên nó thường mang điện tích âm trong hợp chất.

Ở điều kiện thường, phi kim tồn tại ở cả 3 trạng thái: rắn [I2, S, P, ...]; lỏng [chỉ có Br2]; khí [O2, Cl2, H2, N2,...].

Hầu hết các nguyên tố phi kim không có ánh kim, dẫn nhiệt kém, nhiệt độ nóng chảy thấp. Phần lớn các phi kim không dẫn điện; một số thì có sự biến tính, ví dụ như cacbon: dạng thù hình than chì có thể dẫn điện, còn dạng thù hình kim cương thì không dẫn điện. 

Phân loại các nguyên tố phi kim

Phi kim gồm có các loại sau:

Khí hiếm: Heli, Neon, Argon, Krypton,Xenon, Radon, Oganesson

Halogen: Flo, Clo, Brom, Iot, Astatin

Á kim: boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] và polonium [Po]

Các phi kim còn lại: ôxy, lưu huỳnh, selen, nitơ, phốtpho, cacbon, hiđrô

Tính chất hóa học của phi kim

1. Tác dụng với kim loại

Phi kim tác dụng với kim loại tạo muối hoặc oxit

2Na  +  Cl2 →  2NaCl [Natri clorua]

Fe  +  S → FeS [Sắt [II] sunfua]

2Na   +   H2   →    2NaH [Natri hidrua]

2Cu    +   O2   → 2CuO [Đồng II oxit]

3Fe +2O2 → Fe3O4 [Sắt [II] [III] oxit]

2. Tác dụng với hiđro:

Các phi kim tác dụng với hidro đa số đều tạo thành hợp chất khí, có thể hòa tan trong nước tạo thành axit.

H2   +   Cl2   → 2HCl

H2 + S → H2S

 H2 + Br2 → 2HBr

 2H2   +   O2  →   2H2O

3. Tác dụng với oxi:

Một số phi kim tác dụng với oxi tạo thành oxit axit
S  + O2  →  SO2

C + O2 → CO2

4P +  5O2  → 2P2O5

4. Một số tính chất riêng của phi kim

Một số phi kim tác dụng với dung dịch axit sunfuric, axit nitric đặc nóng

S + 2H2SO4  →  3SO2↑ + 2H2O

C + 4HNO3    →    2H2O    +    4NO2    +    CO2

2P + 5H2SO4 →  2H3PO4  +  5SO2↑  +  2H2O

Phi kim halogen tác dụng với NaOH

Tùy vào độ mạnh yếu của phi kim halogen mà tạo ra những sản phẩm khác nhau ở những điều kiện khác nhau:

F> Cl > Br > I

Flo phản ứng với NaOH loãng nồng độ 2% lạnh:

2F2 + 2NaOH → OF2 + 2NaF + H2O

Cl2   +    2NaOH    →    H2O    +    NaCl    +    NaClO

3Cl2    +    6NaOH       3H2O    +    5NaCl    +    NaClO3

Br2   +    2NaOH đậm đặc, lạnh          →    H2O    +    NaBrO    +    NaBr

3Br2    +    6NaOH đậm đặc, nóng   →    3H2O    +    NaBrO3    +    5NaBr

I2   +   2NaOHđậm đặc, lạnh      →   H2O   +   NaI   +   NaIO                

5. Mức độ hoạt động hóa học của phi kim:

Mức độ hoạt động hóa học của phi kim thường được xét dựa vào khả năng và mức độ phản ứng của phi kim đó với kim loại và hiđro.

Flo, oxi, clo là những phi kim hoạt động mạnh [flo là phi kim hoạt động mạnh nhất vì có độ âm điện cao nhất: 3,98].

Lưu huỳnh, photpho, cacbon, silic là những phi kim hoạt động yếu hơn

Bài tập về phi kim

Bài 1:

Nung hỗn hợp gồm 5,6g sắt và 1,6g lưu huỳnh trong môi trường không có không khí thu được hỗn hợp chất rắn A. Cho dung dịch HCl 1M phản ứng vừa đủ với A thu được hỗn hợp khí B.
Viết các phương trình hóa học và tính thể tích dung dịch HCl 1M đã tham gia phản ứng.

Hướng dẫn giải:

= 0,1 mol; = 0,05 mol

Phương trình phản ứng:

Fe + S → FeS [1]

Theo phương trình: = = 0,05 mol ⇒ = 0,1 – 0,05 = 0,05 mol

= = 0,05 mol

Nên hỗn hợp chất rắn A có Fe dư và FeS

Dựa vào phương trình phản ứng [2] và [3], ta có:

= 2. + 2. = 2. 0,05 + 2. 0,05 = 0,2 mol

= 0,2 /1 = 0,2 lít.

Bài 2

Đốt bột 13g Zn trong không khí, sau khi kết thúc phản ứng, người ta cho vào hỗn hợp một lượng dư dung dịch HCl thì thấy có khí 3,36l thoát ra [đktc]. Tính hiệu suất đốt

Dựa vào phương trình [1][ 2][ 3] ta thấy số mol hidro thoát ra bằng số mol kẽm không phản ứng cháy. Vậy hiệu suất cháy:

Bài 3

Cho dung dịch chứa 0,4 mol HCl tác dụng với dư thu được khí clo. Khí clo tạo ra phản ứng hết với Al

Tính khối lượng thu được

= 0,1 mol => = 0,2/3 mol

=> Khối lượng = 0,2x133,5/3 = 8,9 gam

Bài 4

Một hỗn hợp gồm và có thể tích 4,48 lít [đktc] khi cho sục vào dung dịch NaOH dư. Tính khối lượng tạo ra. Biết trong hỗn hợp đầu, thể tích và bằng nhau 

Do NaOH dư, nên chỉ có phản ứng:

= = 0,1 mol

=> = 0,1 mol

Khối lượng = 106 x 0,1 = 10,6 gam

Vậy là chúng ta đã tìm hiểu xong về tính chất hóa học của phi kim, hi vọng những kiến thức này giúp ích được bạn trong việc học. Các bạn nên làm các đề bài mình ra trước khi xem đáp án để đạt hiệu quả tốt nhất.

Bạn đang xem nội dung tài liệu Kim loại tác dụng với phi kim, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

I. Cơ sở lý thuyết 1. Tác dụng với oxi Xét trên dãy điện hóa của kim loại : 2 Ph¶n øng kh«ng cÇn ®iÒu kiÖn Kh«ng ph¶n øngPh¶n øng khi nung K,Na,Mg,Al Zn,Fe,Ni,Pb[H ]Cu,HgAg,Pt,Hg Phương trình tổng quát :  0t 2 2 x 4M + xO 2M O [1]  Các phương pháp thường áp dụng :  Phương pháp bảo toàn khối lượng : m + m = m kim loaïi [chaát raén ñaàu] O oxit [chaát raén sau]  Phương pháp bảo toàn mol nguyên tố [O] O [O O 2- 2] 2 O [oxit] n = 2n = n  Phương pháp bảo toàn mol electron n 2 2 e cho : M M ne [M laø kim loaïi, n soá e cho] e nhaän: O 4e 2O         M O 2 n.n 4.n  Cần chú ý thêm dạng :  Oxit kim loại tác dụng với dung dịch HCl, H2SO4 loãng  Phương trình tổng quát : Vấn đề 1: KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI PHI KIM   0 nt x y 2 M O + 2yH xM + yH O [2] [2] ta có : O [oxit] H n = 2.n  => HCl[pöù] O [oxit] H O 2 n = 2.n = 2n và H SO [pöù] O [oxit] H O 2 4 2 n = n = n  Phương pháp tăng giảm khối lượng : - Cứ 1mol 2O  thay bằng 2mol Cl tăng 71 – 16 = 51 gam. - Cứ 1mol 2O  thay bằng 2mol 2 4 SO  tăng 96 – 16 = 80 gam.  Sơ đồ phản ứng : 2 oxit KL + axit muoái + H O[3]  Phương pháp bảo toàn khối lượng : 2 oxit KL axit muoái H O m + m m + m   Hỗn hợp sau phản ứng gồm oxit hay hỗn hợp kim loại và oxit tác dụng với HNO3 hoặc H2SO4 đặc. Chú ý trạng thái đầu và trạng thái cuối. Có thể dùng phương pháp bảo toàn mol electron kết hợp với các phương pháp nêu trên. Ví dụ 1 : Cho 2,81 gam hỗn hợp các oxit Fe3O4, Fe2O3, MgO, CuO tác dụng vừa đủ với 300ml dung dịch H2SO4 loãng 0,1M. Cô cạn dung dịch sau phản ứng số gam muối khan thu được là A. 4,50. B. 3,45. C. 5,21. D. 5,12. Hướng dẫn giải 2 4 2 H SO H O n n 0,3.0,1 0,03mol   Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: mmuối =2,81+ 98.0,03-18.0,03 = 5,21[gam] [Đáp án C] Ví dụ 2 : Để hòa tan hoàn toàn 2,32 gam hỗn hợp gồm FeO, Fe3O4 và Fe2O3 [trong đó số mol FeO bằng số mol Fe2O3], cần dùng vừa đủ V lít dung dịch HCl 1M. Giá trị của V là A. 0,23. B. 0,08. C. 0,18. D. 0,16. Hướng dẫn giải Do 2 3 FeO Fe O n n hỗn hợp trên coi như gồm một chất Fe3O4. n 0, 01[mol] n 0, 04[mol] 2Fe O O3 4    n 2.n 0, 04 0, 08[mol] 2 H O     0, 08 V 0, 08[l] 1 HCl   [Đáp án B] Ví dụ 3 : Cho 3,2 gam hỗn hợp CuO và Fe2O3 tác dụng vừa đủ với V ml dung dịch HCl 1M thu được 2 muối có tỷ lệ mol 1:1. Giá trị của V là A. 50 ml. B. 150 ml. C. 200 ml. D. 100 ml. Hướng dẫn giải Viết phương trình phản ứng tìm số mol của từng oxit số mol HCltính V. CuO +2HClCuCl2 +H2O x mol  x mol Fe2O3+ 6HCl2FeCl3+3H2O x 2 mol  x mol 80.x + 160. x 2 = 3,2x = 0,02[mol] 2 3 O CuO Fe O n = n + 3.n = 0,02 + 0,03 = 0,05 mol HCl O n = 2n = 2.0,05= 0,1 mol HCl 0,1 V = 0,1[l] 100[ml] 1   [Đáp án D] Ví dụ 4 : Đốt cháy hoàn toàn 4,04 gam một hỗn hợp kim loại gồm Cu, Al, Fe thu được 5,96 gam hỗn hợp 3 oxit. Để hòa tan hết hỗn hợp 3 oxit này cần V lít dung dịch HCl 1M. Giá trị của V là A. 0,12. B. 0,24. C. 0,10. D. 0,14. Hướng dẫn giải O m 5,96 - 4,04 = 1,92 gam HCl O 1,92 n = 2.n = 2. = 0,24mol 16 ddHCl 0,24 v 0,24 lít 1   [Đáp án B] Ví dụ 5 : Để m gam phôi bào sắt [A] ngoài không khí sau một thời gian biến thành hỗn hợp B có khối lượng 12 gam gồm sắt và các oxit FeO, Fe3O4, Fe2O3. Cho B tác dụng hoàn toàn với dung dịch axit nitric giải phóng 2,24 lít khí duy nhất NO [đkc].Tính m. A. 10,08. B. 8,4. C. 11,2. D. 20,18. Hướng dẫn giải Ta xem xét giai đoạn đầu và giai đoạn cuối. Fe là chất khử chuyển hết thành Fe3+ qua 2 giai đoạn: [1] cần chất oxi hóa là O2, [2] cần chất oxi hóa HNO3. Áp dụng phương pháp bảo toàn mol electron. 2 raén sau KL ñaàu O m - m 12 - m n = [mol] 32 32  NO 2,24 n = 0,1 [mol] 22,4  Fe O NO 2 3.n 4.n 3.n  => m 12 - m 3. 4. + 3.0,1 56 32  => Fe m 10,08 [gam] [Đáp án A] Ví dụ 6 : Để 2,52 gam bột sắt trong không khí, sau một thời gian thu được hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4. Để hòa tan hết hỗn hợp X cần 500ml dung dịch HNO3 a [M] thấy sinh ra 0,56 lít NO là sản phẩm khử duy nhất [đktc]. Giá trị của a là A. 0,32. B. 0,20. C. 0,42. D. 0,30. Hướng dẫn giải Từ số mol Fe suy ra số mol Fe[NO3]3sử dụng định luật bảo toàn nguyên tố tính số mol HNO3[ số N có trong HNO3= số N có trong Fe[NO3]3+ số N có trong NO]. 3 3 Fe Fe[NO ] n 0,045 [mol] = n NO 0,56 n = 0,025 [mol] 22,4  HNO Fe[NO ] NO 3 3 3 n 3.n n  HNO 3 n 3.0,045 0,025 0,16 mol   0,16 a = 0,32 [M] 0,5  [Đáp án A] 2. Tác dụng với lưu huỳnh Kim loại tác dụng với lưu huỳnh khi đun nóng [trừ Hg tác dụng ở điều kiện bình thường] tạo ra các sunfua kim loại. Ví dụ 7 : Trộn 4,48 gam bột sắt với 1,92 gam bột lưu huỳnh rồi đun nóng [trong điều kiện không có không khí] thu được hỗn hợp rắn M. Cho M tác dụng với lượng dư dung dịch HCl, giải phóng hỗn hợp khí X và còn lại một phần không tan G. Để đốt cháy hoàn toàn X và G cần vừa đủ V lít O2 [đktc]. Giá trị của V là: A. 2,24 B. 1,12. C. 5,60. D. 3,36. Hướng dẫn giải  0t HCl 2 2 FeS HFe M Fe khí X + G S S H S S       Khi đốt cháy X và G bằng O2 chính là đốt cháy hỗn hợp Fe và S ban đầu. Fe n 0,08mol S n 0,06mol Áp dụng phương pháp bảo toàn mol electron. O Fe S 2 4.n 2.n 2.n  2 O 2.0,08 2.0,06 n 0,1mol 4    2 O V 0,1.22,4 2,24[l]  [Đáp án A] 3. Tác dụng với clo Tất cả các kim loại đều tác dụng được với clo tạo ra muối clorua, trong đó kim loại có số oxi hoá cao nhất. Phương trình tổng quát :  0t 2 x 2M + xCl 2MCl Ví dụ 8 : Cho V lít [đktc] hỗn hợp khí X gồm clo và oxi tác dụng vừa hết với hỗn hợp gồm 4,8 gam Mg và 8,1 gam Altạo ra 37,05 gam hỗn hợp các muối và oxit của hai kim loại. Giá trị của V là: A. 6,72. B. 13,44. C. 8,96. D. 10,08. Hướng dẫn giải Mg n 0,2mol Al n 0,3mol Bảo toàn khối lượng: 2 2 O Cl [raén sau] [raén ñaàu] m m m 37,05 [4,8 8,1] 24,15gam        => 32. 2 2 O Cl 32.n 71.n = 24,1 ]5 [1 Bảo toàn mol electron O Cl Mg Al 2 2 4.n 2.n 2.n 3.n   O Cl 2 2 4.n 2.n 2.0,2 3.0,3 0,13m 2] [ol    Giải hệ [1] và [2] ta được O Cl 2 2 n 0,2 mol vaø n 0,25 mol  V 0,45.22,4 10,08[l]  [Đáp án D] II. Vận dụng Bài 1. Cho hỗn hợp A gồm Al, Zn, Mg. Đem oxi hoá hoàn toàn 28,6 gam A bằng oxi dư thu được 44,6 gam hỗn hợp oxit B. Hoà tan hết B trong dung dịch HCl thu được dung dịch D. Cô cạn dung dịch D được hỗn hợp muối khan là A. 99,6 gam. B. 49,8 gam. C. 74,7 gam. D. 100,8 gam. Hướng dẫn Tính khối lượng nguyên tử Osuy ra số mol O2- suy ra số mol H+tính V. Bài 2. Cho 2,13 gam hỗn hợp X gồm ba kim loại Mg, Cu và Al ở dạng bột tác dụng hoàn toàn với oxi thu được hỗn hợp Y gồm các oxit có khối lượng 3,33 gam. Thể tích dung dịch HCl 2M vừa đủ để phản ứng hết với Y là A. 57 ml. B. 50 ml. C. 75 ml. D. 90 ml. Hướng dẫn Tính khối lượng nguyên tử Osuy ra số mol O2- suy ra số mol H+tính V. Bài 3. Hoà tan hoàn toàn 2,81 gam hỗn hợp gồm Fe2O3, MgO, ZnO trong 500 ml axit H2SO4 0,1M [vừa đủ]. Sau phản ứng, cô cạn dung dịch lượng muối khan thu được là A. 3,81 gam. B. 4,81 gam. C. 5,81 gam. D. 6,81 gam. Hướng dẫn Từ số mol H2SO4 dựa vào định luật bảo toàn nguyên tố suy ra số mol H2O dùng định luật bảo toàn khối lượng tính khối lượng muối khan. Bài 4. Để a gam bột sắt ngoài không khí, sau một thời gian sẽ chuyển thành hỗn hợp X có khối lượng là 75,2 gam gồm Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4. Cho hỗn hợp X phản ứng hết với dung dịch H2SO4 đậm đặc, nóng thu được 6,72 lít khí SO2 [ở đktc]. Khối lượng a gam là A. 56,0 gam. B. 11,2 gam. C. 22,4 gam. D. 25,3 gam. Hướng dẫn Ta xem xét giai đoạn đầu và giai đoạn cuối. Fe là chất khử chuyển hết thành Fe3+ qua 2 giai đoạn: [1] cần chất oxi hóa là O2, [2] cần chất oxi hóa HNO3. Áp dụng phương pháp bảo toàn mol electron. Bài 5. Trộn 5,6 gam bột sắt với 2,4 gam bột lưu huỳnh rồi nung nóng [trong điều kiện không cókhông khí], thu được hỗn hợp rắn M. Cho M tác dụng với lượng dư dung dịch HCl, giải phóng hỗnhợp khí X và còn lại một phần không tan G. Để đốt cháy hoàn toàn X và G cần vừa đủ V lít khí O2 [ở đktc]. Giá trị của V là A.2,80. B.3,36. C.3,08. D.4,48. Hướng dẫn Sử đụng định luật bảo toàn e để tính số mol O2[ Fe, S : là những chất khử ; O2: là chất oxi hóa]tính giá trị của V. Bài 6. Cho 11,2 lít [đktc] hỗn hợp khí X gồm clo và oxi tác dụng vừa hết với 16,98 gam hỗn hợp Y gồm Mg và Al tạo ra 42,34 gam hỗn hợp các muối và oxit của hai kim loại. Số gam Al có trong hỗn hợp Y là: A. 3,57. B. 7,35. C. 4,05. D. 3,44.