Phương pháp giải bài tập kim loại phản ứng với axit có tính oxi hóa

1. Bài toán: Cho kim loại tác dụng với dung dịch axit HNO3 loãng, dung dịch axit HNO3 đặc nóng cho ra hỗn hợp khí hợp chất của nitơ như NO2, NO, N2O, N2 hoặc NH4NO3

- Kim loại có nhiều số oxi hóa khác nhau khi phản ứng với dung dịch axit HNO3 loãng, dung dịch axit HNO3 đặc nóng sẽ đạt số oxi hóa cao nhất.

- Hầu hết các kim loại phản ứng được với HNO3 đặc nóng (trừ Pt, Au) và HNO3 đặc nguội (trừ Pt, Au, Fe, Al, Cr…), khi đó N+5 trong HNO3 bị khử cho ra hỗn hợp khí hợp chất của nitơ như NO2, NO, N2O, N2 hoặc NH4NO3.

- Các kim loại tác dụng với ion $NO_{3}^{-}$ trong môi trường axit H+ xem như tác dụng với HNO3. Các kim loại Zn, Al tác dụng với ion $NO_{3}^{-}$ trong môi trường kiềm OH-  giải phóng NH3.

- Sử dụng phương pháp bảo toàn e: ∑e nhận (kim loại) = ∑e cho (chất khí) 

* Liên hệ giữa HNO3 và sản phẩm khử:

* Liên hệ giữa HNO3 và sản phẩm khử:

 Với N2: ${{n}_{HN{{O}_{3}}}}=2.{{n}_{{{N}_{2}}}}+2(5-0).{{n}_{{{N}_{2}}}}=12{{n}_{{{N}_{2}}}}$

Với N2O: ${{n}_{HN{{O}_{3}}}}=2.{{n}_{{{N}_{2}}O}}+2.(5-1).{{n}_{{{N}_{2}}O}}=10.{{n}_{{{N}_{2}}O}}$

Với NO: ${{n}_{HN{{O}_{3}}}}={{n}_{NO}}+(5-2).{{n}_{NO}}=4.{{n}_{NO}}$

Với NO2: ${{n}_{HN{{O}_{3}}}}={{n}_{N{{O}_{2}}}}+(5-4).{{n}_{N{{O}_{2}}}}=2.{{n}_{N{{O}_{2}}}}$

Với NH4NO3: ${{n}_{HN{{O}_{3}}}}=2.{{n}_{N{{H}_{4}}N{{O}_{3}}}}+(5+3).n_{N{{H}_{4}}N{{O}_{3}}}^{{}}=10.n_{N{{H}_{4}}N{{O}_{3}}}^{{}}$

* Liên hệ giữa ion NO3- trong muối và sản phẩm khử (không có sản phẩm khử NH4NO3)

${{n}_{N{{O}_{3}}^{-}}}=10.{{n}_{{{N}_{2}}}}+\text{ }8.{{n}_{{{N}_{2}}O}}+3.{{n}_{NO}}+1.{{n}_{N{{O}_{2}}}}$

* Tính khối lượng muối trong dung dịch: mmuối = mkim loại + ${{m}_{N{{O}_{3}}^{-}}}$ = mkim loại + 62.∑e (trao đổi)  

- Cần nhớ một số các bán phản ứng sau:
NO3-   +   e      + 2H+   → NO2  +    H2O
NO3-   +   3e    + 4H+   → NO    +   2H2O
2NO3-  +  8e    + 10H+  →  N2O  +  5H2O
2NO3-  +  10e  + 12H+  →  N2    +  6H2

NO3-   +   8e   + 10H+  →   NH4+ +  3H2O

2. Bài toán: Cho kim loại tác dụng với dung dịch axit H2SO4 đặc nóng cho ra hỗn hợp khí hợp chất của lưu huỳnh như H2S, S, SO2

- Kim loại có nhiều số oxi hóa khác nhau khi phản ứng với dung dịch axit H2SO4 đặc nóng sẽ đạt số oxi hóa cao nhất.

- Hầu hết các kim loại phản ứng được với H2SO4 đặc nóng (trừ Pt, Au) và H2SO4 đặc nguội (trừ Pt, Au, Fe, Al, Cr…), khi đó S+6 trong H2SO4 bị khử về các mức oxi hóa thấp hơn tạo ra các sản phẩm khử như H2S, S, SO2

- Sử dụng phương pháp bảo toàn e: ∑e nhận (kim loại) = ∑e cho (chất khí)

* Ghi nhớ : ${{n}_{SO_{4}^{2-}}}$trong muối = $\frac{{{n}_{e\,\,cho}}}{2}$

* Liên hệ giữa H2SO4 và sản phẩm khử:

Với H2S: ${{n}_{{{H}_{2}}S{{O}_{4}}}}={{n}_{{{H}_{2}}S}}+8.{{n}_{{{H}_{2}}S}}=9{{n}_{{{H}_{2}}S}}$

Với S: ${{n}_{{{H}_{2}}S{{O}_{4}}}}={{n}_{S}}+4.{{n}_{S}}=5.{{n}_{S}}$

Với SO2: ${{n}_{{{H}_{2}}S{{O}_{4}}}}={{n}_{S{{O}_{2}}}}+2.{{n}_{S{{O}_{2}}}}=3.{{n}_{S{{O}_{2}}}}$

* Tính khối lượng muối trong dung dịch: mmuối = mkim loại + ${{m}_{S{{O}_{4}}^{2-}}}$

Luyện bài tập vận dụng tại đây!