3 3 bài toán kim loại tác dụng với H2SO4 đặc, nóng

3.1. Bài toán kim loại tác dụng với H2SO4 đặc, nóng.
A. Định hướng tư duy
+ Với bài toán này cần nhớ các bán phản ứng quan trọng sau:
→ SO 42− + SO 2 + H 2O
1. 2H 2SO 4 + 2e 
→ 3SO 24− + S + 4H 2O
2. 4H 2SO 4 + 6e 
→ 4SO 24− + H 2S + 4H 2O
3. 5H 2SO 4 + 8e 
+ Chú ý vận dụng các định luật bảo toàn (đặc biệt là BTE)
B. Ví dụ minh họa
Câu 1: Hòa tan a mol Fe trong dung dịch H2 SO4 thu được dung dịch X và 12,32 lít SO 2 (đktc) là sản
phẩm khử duy nhất. Cô cạn dung dịch X thu được 75,2 gam muối khan. Giá trị của a là:
A. 0,4

B. 0,6

C. 0,3

D. 0,5

Định hướng tư duy giải:
BTE
Trong muoi
→ n SO
= 0,55
2−
Ta có: n SO2 = 0,55 
4
BTKL


→ n Fe = a =

75, 2 − 0,55.96
= 0, 4 ( mol )
56

→ SO 42− + SO 2 + H 2 O
Bạn nào chưa thạo BTE có thể dựa vào 2H 2SO 4 + 2e 
Giải thích tư duy:
Bài toàn này đề không nói axit dư nên không thể cho Fe nhảy hết lên Fe3+ được. Ta phải dùng đổi e lấy
2−
2−
điện tích âm SO 4 rồi lấy khối lượng muối – khối lượng SO4

Câu 2: Hòa tan hết hỗn hợp X chứa Cu và Fe trong dung dịch H 2 SO4 đặc, nóng. Sau phản ứng thu được
khí và dung dịch Y chứa m gam muối (trong đó S chiếm 22,472% về khối lượng). Mặt khác, đổ dung dịch
NaOH dư vào Y thấy có 40,2 gam kết tủa xuất hiện. Giá trị của m là :
A. 74,2

B. 68,8

C. 71,2

D. 66,8

Định hướng tư duy giải:
BTNT.S
Trong Y
= a 
→

Trong Y n SO24− = a → n S

32a
= 0, 22472 ( 1)
m X + 96a

BTDT
Trong ↓
n SO2− = a 
→ n OH
= 2a 
→ 40, 2 = m X + 2a.17 ( 2 )
−
4

 m + 34a = 40, 2
 m = 23, 2
( 1) + ( 2)

→ X

→ X
a = 0,5
0, 22472m X − 10, 42688a = 0
BTKL

→ m = 23, 2 + 0,5.96 = 71, 2 ( gam )

Giải thích tư duy:
Bài toán này đề không nói axit dư nên không thể cho Fe nhảy hết lên Fe3+ được. Chuyển dịch điện tích

1SO 24− lấy 2OH −


Câu 3: Cho Fe tác dụng hết vói dung dịch H2SO4 đặc nóng thu được khí SO2 (sản phẩm khử duy nhất) và
dung dịch X chứa 8,28 gam muối. Cho Ba(OH)2 dư vào X thì thu được 18,54 gam kết tủa. Số mol H2SO4
đã phản ứng là?
A. 0,15

B. 0,12

C. 0,20

D. 0,30

Định hướng tư duy giải:
Fe : m ( gam )
BTKL
→ 8, 28  2−

→ m + 96a = 8, 28
Ta có: 
SO 4 : a ( mol )

→18,54 = m
17.2
14+2
43a + 233a
Fe ( OH ) n

m = 2,52


→

→ n H 2SO4 = 0,12
→ n SO2 = 0, 06
a = 0, 06 
Giải thích tư duy:
2−
Bài toán này đề không nói axit dư nên không thể cho Fe nhảy hết lên Fe3+ được. Muối gồm sắt và SO 4
2−
còn kết tủa là các hidroxit của sắt và BaSO4. Dùng chuyển dịch điện tích từ SO 4 thành 2OH −


BÀI TẬP VẬN DỤNG
Câu 1: Hòa tan hoàn toàn a gam Fe bằng dung dịch HCl loãng dư thu được m gam muối. Cũng lượng sắt
trên cho tác dụng với dung dịch H2SO4 đặc nóng dư thu được (m + 14,6) gam một muối sunfat. Giá trị a
là:
A. 11,2 g

B. 2,8 g.

C. 12,7 g

D. 5,6 g

Câu 2: Hòa tan hoàn toàn 4,8 gam Mg vào 49 gam dung dịch H2SO4 80% chỉ thu được dung dịch X và
khí. Cho X tác dụng hoàn toàn vói 700 ml dung dịch KOH 1M, sau đó lọc bỏ kết tủa được dung dịch Y.
Cô cạn Y được chất rắn Z nặng 58,575 gam . Tính C% của MgSO4 trong X
A. 48,66

B. 44,61

C. 49,79

D. 46,24

Câu 3: Cho hỗn hợp A gồm x mol Fe và 0,2x mol Cu tan hoàn toàn trong dung dịch chứa y mol H2SO4 (tỉ
lệ x : y = 1 : 3), thu được một sản phẩm khử duy nhất SO2 và dung dịch B. Số mol khí SO2 thoát ra là
A. x

B. l,7x

C. 0,5y

D. y

Câu 4: Cho 12 gam hỗn hợp hai kim loại Cu, Fe tan hoàn toàn trong H2SO4 đặc, nóng, dư thu được 5,6 lít
SO2 sản phẩm khử duy nhất ở. Tính % theo khối lượng của Cu trong hỗn hợp là
A. 53,33%

B. 33,33%

C. 43,33%

D. 50,00%

Câu 5: Cho 4,5 gam một kim loại R tan hoàn toàn trong H2SO4 đặc nóng dư thu được 2,24 lít hỗn hợp hai
khí SO2 và H2 S (đktc) có tỉ khối so với H2 là 24,5 và dung dịch X. Tìm kim loại R và khối lượng muối
tạo thành trong dung dịch sau phản ứng
A. Al, 28,5 gam

B. Al, 34,2 gam

C. Fe, 28,5 gam

D. Cu, 32,0 gam

Câu 6: Hòa tan 30 gam hỗn hợp một số kim loại vào dung dịch H2SO4 đặc nóng dư thu được dung dịch X
và 0,15 mol SO2, 0,1 mol S và 0,005 mol H2S. Khối lượng muối tạo thành sau phản ứng là :
A. 78 g

B. 120,24g

C. 44,4g

D. 75,12g

Câu 7: Cho m gam Zn vào dung dịch H2SO4 đặc nóng thu được 6,72 lít hỗn hợp hai khí SO2 và H2S
(đktc) có tỉ khối so với H2 là 24,5. Tổng giá trị của m và lượng muối tạo thành trong dung dịch sau phản
ứng là :
A. 196,5 gam

B. 169,5 gam

C. 128,5 gam

D. 116,12 gam

Câu 8: Hòa tan 23,4 gam hỗn hợp gồm Al, Fe, Cu bằng một lượng vừa đủ dung dịch H 2 SO4 , thu được
15,12 lít khí SO2 (đktc) và dung dịch chứa m gam muối. Giá trị của m là:

A. 153,0

B. 95,8

C. 88,2

D. 75,8

Câu 9: Thổi một luồng CO qua hỗn hợp Fe và Fe 2O3 nung nóng được chất khí B và rắn D. Cho B lội qua
dung dịch nước vôi trong dư thấy tạo 6 gam kết tủa. Hòa tan D bằng H2 SO4 đặc, nóng thấy tạo ra 0,18
mol SO2 còn dung dịch E. Cô cạn E thu được 24g muối khan. Xác định thành phần % của Fe:
A. 58,33%

B. 41,67%

C. 50%

D. 40%

Câu 10: Cho Fe tác dụng hết vói dung dịch H 2 SO4 đặc nóng thu được khí SO 2 (sản phẩm khử duy nhất)
và 8,28 gam muối. Biết số mol Fe bằng 37,5% số mol H2 SO4 phản ứng. Khối lượng Fe đã tham gia phản
ứng là


A. 1,68 gam

B. 1,12 gam

C. 1,08 gam

D. 2,52 gam

Câu 11: Hòa tan 0,1 mol Al và 0,2 mol Cu trong dung dịch H2SO4 đặc dư thu được V lít SO2 (ở 0°C, 1
atm). Giá trị của V là:
A. 3,36

B. 4,48

C. 7,84

D. 5,6

Câu 12: Cho 5,94g Al tác dụng vừa đủ với dung dịch H2SO4 đặc nóng thu được 1,848 lít sản phẩm (X) có
lưu huỳnh (đktc), muối sunfat và nước. Cho biết (X) là khí gì trong hai khí SO2, H2S?
A. H2S

B. SO2

C. Cả hai khí

D. S

Câu 13: Hỗn hợp X gồm Fe và C có tỉ lệ mol tương ứng là 1 : 2. Cho 8 gam hỗn hợp X tác dụng với dung
dịch H2SO4 đặc, nóng dư thì thu được V lít khí ở đktc. Giá trị của V là
A. 16,8 lít.

B. 17,92 lít

C. 6,72 lít.

D. 20,16 lít

Câu 14: Hòa tan hoàn toàn 16,3 gam hỗn hợp X gồm Mg, Al và Fe trong dung dịch H2SO4 đặc nóng thu
được 0,55 mol SO2. Mặt khác, đốt cháy hoàn toàn lượng kim loại trên thu được m gam oxit. Giá trị của m
là:
A. 22,9 gam

B. 25,1 gam

C. 55,2 gam

D. 51,8 gam


ĐÁP ÁN VÀ LỜI GIẢI BÀI TẬP VẬN DỤNG
Câu 1: Định hướng tư duy giải
a
 HCl
→ m = ( 56 + 35,5.2 )

 m = 25, 4
a

56
→
→
Ta có: n Fe =
a
56  H2SO4 ( d/n )
a = 11, 2

→ m + 14, 6 =
2.56 + 96.3)
(

2.56
Câu 2: Định hướng tư duy giải
Ta có: n KOH = 0, 7
BTNT K
→ 2a + b = 0, 7 a = 0,3125
 K 2SO 4 : a 
Z
→
→
 b = 0, 075
 KOH : b
174a + 56b = 58,575

SO : x
BTNT S
→
n S↑ = 0, 4 − a = 0, 0875 →  2
 H 2S : y
BTE

→ 2x + 8y = 0, 2.2  x = 0, 05
n Mg = 0, 2 
→
→
 y = 0, 0375
 x + y = 0, 0875

→ %MgSO 4 =

0, 2. ( 24 + 96 )
= 48, 66%
4,8 + 49 − 0, 05.64 − 0, 0375.34

Câu 3: Định hướng tư duy giải
+ Nhận thấy dung dịch B có chứa Fe 2+ vì nếu Fe bị đẩy hết lên Fe3+ thì số mol H2SO4 phải là 3,4x mol.
→ SO 42− + SO 2 + H 2O
Nên H2SO4 hết và 2H 2SO 4 + 2e 
Vậy n SO2 =

1
n H SO = 0,5y ( mol )
2 2 4

Câu 4: Định hướng tư duy giải
→ SO 42− + SO 2 + H 2 O
Ta sẽ sử dụng phương trình: 2H 2SO 4 + 2e 
Cu : a CDLBT 64a + 56b = 12
a = 0,1
→ 
→
Ta có ngay: 12 
 Fe : b
 2a + 3b = 0, 25.2 b = 0,1
→ %Cu =

0,1.64

= 53,33%
12

Câu 5: Định hướng tư duy giải
a + b = 0,1
SO 2 : a 
a = 0, 05
→  64a + 34b
→
→ n e = 0,5
Ta có ngay 0,1 
= 2.24,5 b = 0, 05
H 2S : b  0,1

BTKL

→ 4,5 =

0,5.R
→ R = 9n = 9.3 = 27 → Al
n

BTKL

→ m muoi = Σm ( KL,SO 42− ) = 4,5 + 0, 25.96 = 28,5

Câu 6: Định hướng tư duy giải


SO2 : 0,15


→ n e = 0,15.2 + 0,1.6 + 0, 005.8 = 0,94 → n SO2− = 0, 47
Ta có: S : 0,1
4
 H S : 0, 005
 2
BTKL

→ mmuoi = Σm( KL, SO42− ) = 30 + 0, 47.96 = 75,12( gam)

Câu 7: Định hướng tư duy giải
Ta sự dụng:

2H2SO4 + 2e → SO24− + SO2 + H2O
5H2SO4 + 8e → 4SO24− + H2S + 4H2O

a+ b = 0,3
nSO2 = a 
a = 0,15
→ 0,3
→  64a+ 34b
→
→ ne = 1,5
nH2S = b  0,3 = 24,5.2 b = 0,15
BTE


→ nZn = 0,75 → mZn = 0,75.65 = 48,75
BTNT.Zn


→ mZnSO4 = 0,75(65+ 96) = 120,75

Câu 8: Định hướng tư duy giải
2−
Sử dụng phương trình: 2H2SO4 + 2e → SO4 + SO2 + H2O
BTKL

→ m = Σm(Kim loai,SO 24− ) = 23, 4 + 0, 675.96 = 88, 2

Câu 9: Định hướng tư duy giải
BTNT.Fe
→ nFe = 2nFe2 (SO4 )3 = 2.
Cô cạn E thu được 24g muối khan 

24
= 0,12
400

 Fe:0,12 BTNT(O+C)
Fe:0,12

→ D
Hỗn hợp đầu: 
O :a
O :a − 0,06
BTE


→ 0,12.3 = 2.(a− 0,06) + 0,18.2 → a = 0,06

Fe O :0,02 BTKL
0,08.56
BTNT(Fe+ O)

→ 2 3

→ %Fe =
= 58,33%
0,12.56 + 0,06.16
Fe:0,08
Câu 10: Định hướng tư duy giải
2−
Ta có sử dụng: 2H2SO4 + 2e → SO4 + SO2 + H2O

SO2− :a
 H2SO4 :2a

→ nSO2 = a 
→

→ 8,28 4
→ nFe = 0,375.2a
Fe:0,75a
 

→ a = 0,06 
→ nFe = 0,045
→ mFe = 2,52(gam)
Câu 11: Định hướng tư duy giải
 nAl = 0,1 BTE

0,1.3+ 0,2.2

→ nSO2 =
= 0,35 → V = 7,84
Ta có: 
2
 nCu = 0,2
Câu 12: Định hướng tư duy giải


 nAl = 0,22
BTE


→ 0,22.3 = 0,0825.8 → X : H2S
Ta có: 
 nX = 0,0825
Câu 13: Định hướng tư duy giải
0,1.3+ 0,2.4

= 0,55
Fe:0,1 BTE+ BTNT SO2 :
8
→ 
→ V = 0,75.22,4 = 16,8
2
C :0,2
CO2 :0,2
Câu 14: Định hướng tư duy giải
trong oxit

= 0,55(mol)
Ta có: nSO2 = 0,55 → ne = 0,55.2 → nO
BTKL

→ m = 16,3+ 0,55.16 = 25,1(gam)