Đề thi giữa kì 2 Hóa 12 - Đề 3

Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu

Thí nghiệm cho lá sắt nguyên chất vào dung dịch gồm CuSO₄ và H₂SO₄ loãng xảy ra ăn mòn điện hoá, do thỏa mãn cả 3 điều kiện về ăn mòn điện hóa học: Xuất hiện cặp Fe – Cu, tiếp xúc trực tiếp với nhau và các điện cực cùng tiếp xúc với dung dịch chất điện li.

Cấu hình electron của cation R⁺ có phân lớp ngoài cùng là 2p⁶ ⇒ Cấu hình electron đầy đủ của R là: 1s²2s²2p⁶3s¹

Z = 11 ⇒ Kim loại R là Na.

Kim loại phản ứng mạnh với nước ở nhiệt độ thường là Ca.

Khối lượng Al₂O₃ trong 2,5 tấn quặng là:

m_Al2O3 = 2,5.60% = 1,5 (tấn)

Sơ đồ điều chế:

      2Al₂O₃ 4Al + 3O₂

KL:  2.102          4.27

KL:  1,5      →      m

Do hiệu suất là 70% nên:

Trong tự nhiên, các kim loại kiềm tồn tại ở cả dạng đơn chất và hợp chất.

Đặc điểm chung của kim loại kiềm thổ là đều có tính khử mạnh.

Phản ứng Ca(HCO₃)₂ CaCO₃ + H₂O + CO₂ giải thích sự tạo thành thạch nhũ trong các hang động đá vôi, cặn trong ấm đun nước,..

Cho một mẫu Na vào dung dịch CuSO₄, các phương trình phản ứng xảy ra:

2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂

2NaOH + CuSO₄  → Cu(OH)₂ + Na₂SO₄

⇒ Hiện tượng xảy ra: Có khí H₂ sinh ra và có kết tủa màu xanh trong ống nghiệm.

Nước tự nhiên có hòa tan một số muối như Ca(HCO₃)₂, Mg(HCO₃)₂, CaSO₄, MgSO₄, CaCl₂, MgCl₂. Vì vậy, nước tự nhiên thường có cả tính cứng tạm thời và tính cứng vĩnh cửu.

Chất không bị nhiệt phân là BaO.

Ca(HCO₃)₂, Mg(HCO₃)₂, CaCO₃ bị nhiệt phân:

Ca(HCO₃)₂ CaCO₃ + CO₂­ + H₂O

Mg(HCO₃)₂ MgCO₃ + CO₂­ + H₂O

CaCO₃  CaO + CO₂

Trong quá trình xảy ra ăn mòn điện hóa vật làm bằng hợp kim Zn - Cu, ở điện cực âm (anot), xảy ra quá trình oxi hóa Zn:

Zn → Zn²⁺ + 2e

n_CO2 = 0,1 mol

Gọi chung hai kim loại kiềm là M.

M₂CO₃ + 2HCl 2MCl + CO₂ + H₂O

   0,1                               0,1

M_M = 15,5 (g/mol)

Do hai kim loại kiềm ở hai chu kì liên tiếp nên là Li và Na.

Thực tế người ta dùng Zn vì phải dùng kim loại hoạt động mạnh hơn để hi sinh bên ngoài, bảo vệ kim loại Fe bên trong.

(a) KHSO₄ + Ba(HCO₃)₂ → BaSO₄↓ + K₂SO₄ + CO₂↑ + H₂O

(b) NH₄HCO₃ + Ba(OH)₂ → BaCO₃↓ + NH₃↑ + 2H₂O

(c)

(d) Al + NaOH + H₂O → NaAlO₂ + H₂↑

(e) Na + H₂O → NaOH + H₂↑

     2NaOH + CuSO₄ → Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄

Vậy có 4 thí nghiệm thu được cả kết tủa và chất khí.

Ion gây nên tính cứng của nước là Ca²⁺, Mg²⁺.

Ở trạng thái cơ bản, số electron lớp ngoài cùng của nguyên tử kim loại kiềm thổ là 2.

Khi đun nóng, kim loại Al tác dụng với Cl₂ tạo ra AlCl₃:

2Al + 3Cl₂ 2AlCl₃

X, Y, Z thỏa mãn là: NaHCO₃, Ba(OH)₂, KHSO_4.

2NaHCO₃ + Ba(OH)₂ → BaCO₃↓ + Na₂CO₃ + 2H₂O;

Ba(OH)₂ + 2KHSO₄ → BaSO₄ ↓ + K₂SO₄ + 2H₂O;

2NaHCO₃ + 2KHSO₄ → K₂SO₄ + Na₂SO₄ + 2CO₂ + 2H₂O.

n_Al = 0,24 mol

n_Fe2(SO4)3 = 0,1 mol n_Fe3+ = 0,2 mol

n_ZnSO4 = 0,08 mol n_Zn = 0,08 mol

Al   +   3Fe³⁺ Al³⁺ + 3Fe²⁺          (1)

1/15   0,2               0,2

Sau phản ứng (1): n_{Al dư} = 0,24 – 1/15 = 13/75 mol

2Al    +   3Fe²⁺ 2Al³⁺ + 3Fe         (2)

2/15     0,2                  0,2

Sau phản ứng (2): n_{Al dư} = 13/75 – 2/15 = 0,04 mol

2Al    +    3Zn²⁺       2Al³⁺ + 3Zn     (3)

0,04    0,06                      0,06        

Kim loại Al phản ứng hết.

Hỗn hợp kim loại gồm 0,2 mol Fe và 0,06 mol Zn

m_kl = m_Fe + m_Zn = 0,2.56 + 0,06.65 = 15,1 gam

Lí do chính: Nhiệt độ nóng chảy của Al₂O₃ rất cao (2050^oC), vì vậy phải hòa tan Al₂O₃ trong criolit nóng chảy để hạ nhiệt độ nóng chảy của hỗn hợp xuống 900^oC. Việc làm này vừa tiết kiệm được năng lượng, vừa tạo được chất lỏng có tính dẫn điện tốt hơn Al₂O₃ nóng chảy.

Al₂O₃ là oxit có tính lưỡng tính: vừa tác dụng với acid, vừa tác dụng với base.

Gọi số mol CO phản ứng là x (mol) ⇒ số mol CO₂ sinh cũng là x (mol)

Bảo toàn khối lượng ta có:

m_CO + m_{hỗn hợp oxit} = m_CO2 + m_{rắn C}

⇒ 28x + 15,2 = 44x + 13,6 ⇒ x = 0,1 mol

Kết tủa thu được khi cho B tác dụng với dung dịch Ca(OH)₂ dư là CaCO₃.

⇒ n_CaCO3 = n_CO2 = 0,1 ⇒ m = 10 gam

Ta có hỗn hợp X gồm Ba, BaO, Ba(OH)₂ có cùng số mol nên:

n_H2 = n_Ba = n_BaO = n_Ba(OH)2 ⇒ n_{Ba(OH)2 sau p/ư} = 3a mol

Quan sát trên đồ thị ta thấy: tại thời điểm n_CO2 = 3,6a mol thì n_BaCO3 = 0,192 mol.

⇒ n_Ba(HCO3)2: 3a – 0,192 (mol)

Bảo toàn nguyên tố C ta có:

n_C = n_CO2 = 0,192 + 2.(3a – 0,192) = 3,6a ⇒ a = 0,08 mol

⇒ m = m_Ba + m_BaO + m_Ba(OH)2

        = 0,08.137 + 0,08.153 + 0,08.171

        = 36,88 gam

Gọi số mol của Na₂O, K₂O trong hỗn hợp ban đầu lần lượt là x, y (mol)

Phương trình phản ứng:

        2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂

mol:  0,04       ←         0,04  ← 0,02

      Na₂O + H₂O → 2NaOH

mol:  x       →             2x

      K₂O + H₂O → 2KOH

mol:  y           →       2y

Dung dịch Y thu được có pH = 1 nên sau phản ứng HCl dư:

             NaOH    +   HCl    →    NaCl      +      H₂O

mol: 2x + 0,04 → 2x+ 0,04 → 2x + 0,04

        KOH + HCl → KCl + H₂O

mol:  2y  →   2y   →  2y

Ta có: pH = 1 ⇒ [H⁺] = 0,1 ⇒ n_{HCl dư} = 0,1.0,1 = 0,01 (mol)

⇒ n_{HCl pư} = n_{HCl bđ} – n_{HCl p/ư}

⇒ 2x + 0,04 + 2y = 0,05.3 – 0,01 = 0,14 (mol)          (1)

Khi cô cạn Y, chất rắn khan thu được các chất gồm NaCl và KCl:

m_{rắn khan} = (2x + 0,04).58,5 + 2y.74,5 = 9,15           (2)

Từ (1) và (2) suy ra x = 0,04; y = 0,03

⇒ m = m_Na + m_Na2O + m_K2O = 0,04.23 + 0,02.62 + 0,03.94 = 4,98 (g)

Giá trị gần nhất với m là 5.

Nhôm (Al) là một kim loại nhẹ, màu trắng bạc, được ứng dụng rộng rãi trong đời sống.

Gọi số mol Al₂O₃ sinh ra trong phản ứng với Cr₂O₃ và FeO lần lượt là x, y (mol):

       Cr₂O₃ + 2Al → Al₂O₃ + 2Cr

mol:    x         2x         x          2x

      3FeO + 2Al → Al₂O₃ + 3Fe

mol:  3y       2y         y          3y

Vậy hỗn hợp sau phản ứng gồm: Cr₂O₃ dư: 0,03 – x (mol); FeO dư: 0,04 – 3y (mol); Al dư: a – 2x – 2y (mol); Al₂O₃: x + y (mol); Cr: 2x (mol); Fe: 3y (mol)

Vì là Y được chia thành 2 phần nên ta nhân đôi được 0,08 mol NaOH và 0,1 mol H₂.

- Tác dụng với NaOH: Vì Cr₂O₃ chỉ tác dụng với NaOH đặc, còn NaOH loãng không được nên chỉ có Al và Al₂O₃ phản ứng.

n_NaOH = n_Al + 2n_Al2O3

⇒ a – 2x – 2y + 2(x + y) = 0,08

⇒ a = 0,08

- Tác dụng với HCl:

Bảo toàn electron ta có:

3n_Al + 2n_Fe + 2n_Cr = 2n_H2

⇒ 3(a – 2x – 2y) + 2.2x + 2.3y = 0,2

⇒ 3a – 2x = 0,2

Thay a = 0,08 vào được x = 0,02

Phần trăm Cr₂O₃ phản ứng là:

NaCl là thành phần chính của muối ăn.

n_Ba = 0,08 (mol)

Phương trình phản ứng:

        Ba + 2H₂O → Ba(OH)₂ + H₂

mol: 0,08       →         0,08

       Ba(OH)₂ + MgSO₄ →   Mg(OH)₂↓ + BaSO₄↓

mol: 0,08              →                0,08          0,08

m = m_Mg(OH)2 + m_BaSO4 = 0,08.58 + 0,08.233 = 23,28 (g)

- Phương pháp nhiệt luyện chỉ dùng để điều chế các kim loại có độ hoạt động trung bình như Zn, Fe, Pb, ...

- Mg là kim loại hoạt động mạnh được điều chế bằng phương pháp điện phân nóng chảy.

CaCl₂ + Na₂CO₃ → CaCO₃↓ + 2NaCl.

Trong công nghiệp, nhôm được sản xuất bằng phương pháp điện phân nhôm oxit nóng chảy.

n_CO2 = 0,3 (mol)

Gọi công thức trung bình của hai muối cacbonat của kim loại nhóm IIA là RCO₃

        RCO₃ + 2HCl → RCl₂ + CO₂ + H₂O

mol:   0,3            ←                 0,3

Mà 2 kim loại nhóm IIA thuộc hai chu kì liên tiếp trong bảng tuần hoàn nên hai kim loại đó là Mg (24) và Ca (40).

Hiđro có thể khử các oxit của kim loại đứng sau Al: CuO, Fe₂O₃, Fe₃O₄, ZnO.

Hóa chất được dùng để làm mềm mẫu nước cứng trên là Na₃PO₄.

3Ca²⁺ + 2PO₄³⁻ → Ca₃(PO₄)₂↓

3Mg²⁺ + 2PO₄³⁻ → Mg₃(PO₄)₂↓

Nguyên tắc chung để điều chế kim loại là khử cation kim loại:

Mⁿ⁺ + ne → M

Thạch cao nung dùng trong y tế để bó bột khi gảy xương. Công thức của thạch cao nung là CaSO₄.H₂O.

n_K = 0,2 (mol)

Phương trình phản ứng:

       2K + 2H₂O → 2KOH + H₂ 

mol: 0,2          →                 0,1

⇒ V = 0,1.22,4 = 2,24 (lít)

n_CO2 = 0,3 (mol), n_OH^– = 0,5 (mol)

Ta có:

⇒ Phản ứng tạo thành 2 muối. 

 Phương trình phản ứng:

CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃↓ + H₂O

  x   →      x      →       x

2CO₂ + Ca(OH)₂ → Ca(HCO₃)₂

  y    →      y     →           y

Ta có hệ phương trình:

⇒ m_↓ = m_CaCO3 = 0,1.100 = 10 g

Theo lí thuyết, khối lượng Na thu được sau điện phân là:

Hiệu suất phản ứng là:

Khi để vôi sống trong không khí ẩm một thời gian sẽ có hiện tượng một phần bị chuyển hóa trở lại thành đá vôi. Khí CO₂ là tác nhân gây ra hiện tượng trên:

CO₂ + CaO → CaCO₃