Các dạng bài toán Oxi, Lưu huỳnh phản ứng với kim loại | Lý thuyết, công thức, các dạng bài tập và cách giải

Các dạng bài toán Oxi, Lưu huỳnh phản ứng với kim loại

A. Phương pháp giải

-  Oxi tác dụng với kim loại (trừ Au, Ag, Pt) tạo thành oxit

$2M+x{O}_2 \stackrel{t^0}{\to }2M_2{O}_x$

$n_{O\left(trongoxit\right)}=2n_{O_2}$

$m_{oxit} =m_{KL}+m_O$

Đặc biệt: 3Fe + 2O₂ $\stackrel{t^o}{\to }$ Fe₃O₄ (sắt từ oxit)

- Lưu huỳnh tác dụng với kim loại tạo thành muối sunfua

$2M+xS\stackrel{t^0}{\to }{M}_2{S}_x$

m _muối = m _KL + m_S

n_{S (trong muối)} = n _{S (đơn chất)}

Lưu ý: Lưu huỳnh phản ứng đưa kim loại lên số oxi hóa thấp hơn.

-  Phương pháp: Tính theo phương trình hoặc áp dụng định luật bảo toàn khối lượng, bảo toàn electron, bảo toàn nguyên tố.

B. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Trộn 2,8 gam bột Fe với bột lưu huỳnh dư. Đốt nóng cho phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được m gam muối sunfua tương ứng. Xác định giá trị của m?

A. 7,6 gam

B. 6,0 gam

C. 4,4 gam

D. 5,5 gam

Hướng dẫn giải

$\begin{array}{l}{n}_{Fe}=\frac{2,8}{56}=0,05\left(mol\right)\\ \begin{array}{l}Fe+S\stackrel{t^0}{\to }FeS\\ 0,05 \to 0,05 \left(mol\right)\\ m_{FeS}=0,05.\left(56+32\right)=4,4\left(gam\right)\end{array}\end{array}$

Đáp án C

Ví dụ 2: Đốt cháy 5,64 gam hỗn hợp gồm Mg, Al thu được 14,6 gam hỗn hợp chất rắn Y. Thể tích khí O₂ (đktc) đã phản ứng là

A. 3,136 lít.

B. 4,928 lít.

C. 12,544 lít.

D. 6,272 lít.

Hướng dẫn giải:

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:

$\begin{array}{l}{m}_{KL} +m_{O_2} = m_Y \\ \to m_{O_2}=14,6-5,64=8,96\left(g\right)\\ \to n_{O_2}=\frac{8,96}{32}=0,28\left(mol\right)\\ \to V_{O_2}=0,28.22,4=6,272\left(l\right)\end{array}$

Đáp án D

Ví dụ 3: Trộn 60 gam bột Fe với 30 gam bột lưu huỳnh rồi đun nóng (không có không khí), sau phản ứng hoàn toàn thu được chất rắn E. Hòa tan E bằng dung dịch HCl dư thu được khí X. Đốt cháy X cần V lít O₂ (đktc). Giá trị V là?

A. 0,33 lít.            

B. 3,3 lít.  

C. 33 lít.   

D. 32,3 lít.

Hướng dẫn giải

$\begin{array}{l}n{ }_{Fe} =\frac{60}{56} \\ n{ }_S =\frac{30}{32}\end{array}$

$\begin{array}{l}Fe+S\to FeS\\ \frac{60}{56} > \frac{30}{32} \end{array}$

→ Fe dư       

$\begin{array}{l}Fe\to \stackrel{+2}{Fe} +\text{ 2}e\\ \frac{60}{56}\to 2.\frac{60}{56}mol\\ \text{S }\to \stackrel{+4}{S} +\text{ 4}e\\ \frac{30}{32}\to 4.\frac{30}{32}mol\end{array}$

$\begin{array}{l}\stackrel{0}{O_2} +\text{ 4}e\to \text{ 2}\stackrel{-2}{O}\\ x \to 4xmol\end{array}$

Bảo toàn electron ta có:

$2.\frac{60}{56}+4.\frac{30}{32}=4x\to x=\frac{165}{112}$

$\to V=\frac{165}{112}.22,4=33\left(l\right)$ 

Đáp án C

C. Bài tập tự luyện

Câu 1: Cho 11 gam hỗn hợp bột sắt và bột nhôm tác dụng với bột lưu huỳnh trong điều kiện không có không khí) thấy có 12,8 gam lưu huỳnh tham gia phản ứng. Khối lượng sắt có trong 11 gam hỗn hợp đầu là:

A. 5,6 gam.

B. 11,2 gam.

C. 2,8 gam.

D. 8,4 gam.

Hướng dẫn giải

$n_S =\frac{12,8}{32}=0,4\left(mol\right)$

m_hh =56x + 27y     (1)

$\begin{array}{l}Fe\to \stackrel{+2}{Fe} +\text{ 2}e\\ x\to 2.xmol\\ \text{Al }\to \stackrel{+4}{Al} +\text{ 3}e\\ y\to 3.ymol\end{array}$

$\begin{array}{l}\stackrel{0}{S} +\text{ 2}e\to \stackrel{-2}{S}\\ 0,4 \to 0,8mol\end{array}$

Bảo toàn electron: 2x + 3y = 0,8  (2)

Từ (1) và (2) → n_Fe = 0,1; n_Al = 0,2

→ m_Fe = 0,1.56 = 5,6 (gam)

Đáp án A

Câu 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 giải

$Mg,Cu,Al +O_2 \to Oxit$

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:

$\begin{array}{l}\begin{array}{l}{m}_{O_2} =m_{oxit} -m_{KL} =3,33–2,13=1,2gam \\ \to n_{O_2} =0,0375mol\end{array}\\ \to n_O =2.n_{O_2} =0,075mol\end{array}$

Khi cho các oxit kim loại phản ứng với HCl thì

$O^{2-} +2H^{ +} \to H_{2}O$

Ta có:

$\begin{array}{l}{n}_{H+} =2.n_{O^{2-}} =2.0,075=0,15mol =n_{HCl} \\ \to V_{dd} =\frac{0,15}{2}=0,075lít=75ml\end{array}$

Đáp án C

Câu 3: Cho m gam hỗn hợp 3 kim loại Fe, Al, Cu vào một bình kín chứa 0,9 mol O₂. Nung nóng bình một thời gian cho đến khi trong bình số mol O₂ chỉ còn 0,865 mol và chất rắn trong bình có khối lượng 2,12 gam. Xác định giá trị của m?

A. 1.  

B. 1,5.  

C. 1,8.      

D. 2,2.  

Hướng dẫn giải

Áp dụng bảo toàn khối lượng ta có:

$\begin{array}{l}m+m_{O_2} =m_{oxit} \\ \to m=2,12-32.\left(0,9-0,865\right)=1gam.\end{array}$

Đáp án A

Câu 4: Nung 11,2 gam Fe và 26 gam Zn với một lượng S dư. Khối lượng sản phẩm thu được sau phản ứng là

A. 56,4 gam

B. 17,6 gam

C. 38,8 gam

D. 24,08 gam

Hướng dẫn giải

$\begin{array}{l}n{ }_{Fe} =\frac{11,2}{56}=0,2mol\\ n{ }_{Zn} =\frac{26}{65}=0,4mol\end{array}$

Fe + S → FeS

0,2  →      0,2       mol

Zn + S → ZnS

0,4 →        0,4      mol

m = 0,2.(56 + 32) + 0,4.(65 + 32) = 56,4 gam

Đán án A

Câu 5: Cho 7,8 gam hỗn hợp X gồm Mg và Al tác dựng vừa đủ với 5,6 lít hỗn hợp khí Y (đktc) gồm Cl₂ và O₂ thu được 19,7 gam hỗn hợp Z gồm 4 chất. Phần trăm khối lượng của Al trong X là

A. 30,77%              

B. 69,23% 

C. 34,62%   

D. 65,38%

Hướng dẫn giải

$X\left\{\begin{array}{c}Mg\\ Al\end{array}\right.+Y\left\{\begin{array}{c}C{l}_2\\ O_2\end{array}\right.\to Z$

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:

$m_{C{l}_2} +m_{O_2}=m_Z–m_X =19,7–7,8=11,9gam$

Theo đề bài ta có hệ phương trình:

$\left\{\begin{array}{c}{n}_{C{l}_2}+n_{O_2}=\frac{5,6}{22,4}=0,25\\ 71.n_{C{l}_2}+32n_{O_2}=11,9\end{array}\right.\iff \left\{\begin{array}{c}{n}_{C{l}_2}=0,1\\ n_{O_2}=0,15\end{array}\right.$

Gọi số mol của Mg và Al lần lượt là x và y (mol)

Bảo toàn electron: $2n_{Mg} +3n_{Al} =2n_{C{l}_2} +4n_{O_2}$

→ 2x + 3y = 0,1.2 + 0,15.4

→ 2x + 3y = 0,8 (1)

Mà: 24x + 27y = 7,8 (2)

Từ (1) và (2) → $\left\{\begin{array}{c}x=0,1\\ y=0,2\end{array}\right.$

$\to \%m_{Al} =\frac{0,2.27}{7,8}\text{.100\% }=69,23\%$

Đáp án B

Câu 6: Hỗn hợp khí A gồm clo và oxi. A phản ứng vừa hết với một hỗn hợp gồm 4,8 gam Mg và 8,1 gam Al tạo ra 37,05 gam hỗn hợp các muối clorua và oxit của hai kim loại. Phần trăm theo thể tích của clo trong hỗn hợp ban đầu là:

A. 44,44%.     

B. 55,56%.   

C. 26,50%.   

D. 73,50%.

Hướng dẫn giải

$\begin{array}{l}{n}_{Mg} =\frac{4,8}{24}=0,2mol\\ n_{Al }=\frac{8,1}{27}=0,3mol\end{array}$

Áp dụng định luật toàn khối lượng ta có:

$\begin{array}{l}{m}_{Al }+m_{Mg }+m_{C{l}_2} +m_{O_2} =m_{muoi }+m_{oxit}\\ \iff 8,1+4,8+71.n_{C{l}_2} +32.n_{O_2 }=37,05\left(1\right)\end{array}$

Các hợp chất sau phản ứng gồm: MgCl₂ ; MgO ; Al₂O₃ ; AlCl₃

Bảo toàn electron:

$2n_{C{l}_2} +4n_{O_2} =2n_{Mg}+3n_{Al} =\text{ 2.0,2+3.0,3=}1,3 \left(2\right)$

Giải (1) và (2) $\to \left\{\begin{array}{c}{n}_{C{l}_2} =0,25mol\\ n_{O_2} =0,2mol\end{array}\right.$

$\to \%V_{C{l}_2} =\frac{0,25}{0,25+0,2}\text{.100\%= }55,56\%$

Đáp án B

Câu 7: Để cháy hoàn toàn hỗn hợp X gồm 3,84 gam Mg và 4,32 gam Al cần 5,824 lít hỗn hợp khí Y (đktc) gồm O₂ và Cl₂. Tính % thể tích O₂ trong hỗn hợp Y?

A. 46,15%

B. 56,36%

C. 43,64%

D. 53,85%

Hướng dẫn giải

$\begin{array}{l}\begin{array}{l}{n}_{Mg}=\frac{3,84}{24}=0,16\left(mol\right)\\ n_{Al}=\frac{4,32}{27}=0,16\left(mol\right)\end{array}\\ n_Y=\frac{5,824}{22,4}=0,26\left(mol\right)\end{array}$

Đặt x, y là số mol của Cl₂, O₂

→ x + y = 0,26     (1)

Bảo toàn electron: $2.n_{Mg}+3.n_{Al}=2.n_{C{l}_2}+4.n_{O_2}$

→ 2x + 4y = 0,16.2 + 0,16.3 = 0,8    (2)

Từ (1) và (2) →$\left\{\begin{array}{c}x=0,12\\ y=0,14\end{array}\right.$

$\to \%V_{O_2}=\frac{0,14}{0,26}.100\%=53,85\%$

Đáp án D

Câu 8: Đốt cháy hỗn hợp X gồm 3 kim loại Mg, Zn, Cu thu được 34,5 gam hỗn hợp rắn Y gồm các oxit kim loại. Để hòa tan hết hỗn hợp Y cần dùng vừa đủ dung dịch chứa 0,8 mol HCl. Khối lượng hỗn hợp X là

A. 31,3g

B. 24,9g

C. 21,7g

D. 28,1g

Hướng dẫn giải

$\left\{\begin{array}{c}Mg\\ Zn\\ Cu\end{array}\right.+O_2\to \left\{\begin{array}{c}MgO\\ ZnO\\ CuO\end{array}\right.\stackrel{+HCl}{\to }\left\{\begin{array}{c}MgC{l}_2\\ ZnC{l}_2\\ CuC{l}_2\end{array}\right.$

Bảo toàn O: $n_O=n_{H_{2}O}=\frac{1}{2}{n}_{HCl}=\frac{1}{2}.0,8=0,4\left(mol\right)$

Bảo toàn khối lượng:  m_KL = m_oxit – m_O = 34,5 – 0,4.16 = 28,1g

Đáp án D

Câu 9: Trộn 5,6 gam bột sắt với 2,4 gam bột lưu huỳnh rồi nung 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 khí O₂ (ở đktc). Giá trị của V là:

A. 2,80

B. 3,36

C. 3,08

D. 4,48.

Hướng dẫn giải

$\begin{array}{l}n{ }_{Fe} =\frac{5,6}{56}\text{=0,1(mol) } \\ n{ }_S =\frac{2,4}{32}=0,075\left(mol\right)\end{array}$

$\begin{array}{l}Fe+S\to M (FeS, Fe, S)\stackrel{+HCl}{\to }\left\{\begin{array}{c}F{e}^{2+}\\ X(H_{2}S,H_2)\\ G\left(S\right)\end{array}\right.\\ \left\{\begin{array}{c}X\\ G\end{array}\right.\stackrel{+O_2}{\to }{H}_{2}O,S{O}_2\end{array}$

→ Có 3 chất thay đổi số oxi hóa là Fe, S và O
Bảo toàn e: $4n_{O_2} =2nFe+4n_{S{O}_2} =2.0,1+4.0,75=0,5mol$

$n_{O{}_2} =0,125mol\to V_{O_2}=0,125.22,4=2,8lít$

Đáp án A

Câu 10: Nung nóng hỗn hợp bột X gồm a mol Fe và b mol S trong khí trơ, hiệu suất phản ứng bằng 50% thu được hỗn hợp rắn Y. Cho Y vào dung dịch HCl dư, sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được hỗn hợp khí Z có tỉ khối so với H₂ bằng 5. Tỉ lệ a:b bằng:

A. 2 : 1  

B. 1 : 1 

C. 3 : 1

D. 3 : 2

Hướng dẫn giải

Fe + S → FeS

→ Hỗn hợp rắn Y gồm: Fe, S, FeS.

FeS + 2HCl → FeCl₂ + H₂S

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂

Z gồm$\left\{\begin{array}{c}{H}_{2}S:x\left(mol\right)\\ H_2:y\left(mol\right)\end{array}\right.$

$\to \left\{\begin{array}{c}x+y=1\\ \frac{34x+2y}{x+y}=5.2\end{array}\right.\iff \left\{\begin{array}{c}x+y=1\\ 32x+2y=10\end{array}\iff \left\{\begin{array}{c}x=0,25\\ y=0,75\end{array}\right.\right.$

Do đó:

$\begin{array}{l}{n}_{Fe}=n_{H_2}=0,75mol\\ n_{FeS}=n_{H_{2}S}=0,25mol\end{array}$

Nhận thấy, H=50%  mà n _{Fe dư}  > n _{S dư} → Fe dư, tính hiệu suất theo S

$\begin{array}{l}{n}_{Spu}=n_{FeS}=0,25mol\to n_{Sbđ}=0,25.\frac{100}{50}=0,5\left(mol\right)\\ \to \frac{a}{b}=\frac{n_{Fe}}{n_S}=\frac{1}{0,5}=2\end{array}$

Đáp án A

Xem thêm các dạng bài tập và công thức Hoá học lớp 10 hay, chi tiết khác:

50 bài tập điều chế oxi

Các dạng bài toán H2S và SO2 tác dụng với dung dịch kiềm

50 bài tập về kết tủa của muối sunfua, muối sunfat

50 bài tập về Oleum

50 bài tập về dung dịch H2SO4 loãng