Giải SBT Hóa 9 Bài 22: Luyện tập chương 2: Kim loại

Mục lục Giải SBT Hóa 9 Bài 22: Luyện tập chương 2: Kim loại

Bài 22.1 trang 27 SBT Hóa 9: Kim loại nhôm và kim loại sắt có những tính chất hóa học nào giống nhau và khác nhau ? Dẫn ra những phản ứng hoá học để minh hoạ.

Lời giải:

* Những tính chất hoá học giống nhau: Nhôm, sắt có những tính chất hoá học của kim loại, như:

- Tác dụng với phi kim tạo oxit hoặc muối.

4Al + 3O₂ $\stackrel{t^o}{\to }$ 2Al₂O₃

2Al + 3Cl₂ $\stackrel{t^o}{\to }$ 2AlCl₃

4Fe + 3O₂ $\stackrel{t^o}{\to }$ 2Fe₂O₃

2Fe + 3Cl₂ $\stackrel{t^o}{\to }$ 2FeCl₃

- Tác dụng với axit (HCl, H₂SO₄ loãng) giải phóng khí hiđro, nhưng không tác dụng với H₂SO₄ đặc, nguội và HNO₃ đặc, nguội.

2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂↑

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂↑

- Tác dụng với dung dịch của một số muối.

2Al + 3CuSO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 3Cu↓

Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu↓

* Những tính chất hoá học khác nhau.

- Al tan trong dung dịch kiềm, Fe không tan trong dung dịch kiềm.

2Al + 2NaOH + 2H₂O → 2NaAlO₂ + 3H₂↑

- Al tác dụng với các chất tạo hợp chất trong đó Al có hoá trị duy nhất là III, Fe tác dụng với các chất tạo hợp chất trong đó Fe có hoá trị II hoặc  hoá trị III.

2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂↑

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂↑

Fe + 4HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + NO + 2H₂O

Al + 4HNO₃ → Al(NO₃)₃ + NO + 2H₂O

- Al là kim loại hoạt động hoá học mạnh hơn Fe:

2Al + Fe₂O₃ $\stackrel{t^o}{\to }$ 2Fe + Al₂O₃

Bài 22.2 trang 27 SBT Hóa 9: Có một dung dịch gồm hai muối: Al₂(SO₄)₃ và FeSO₄. Trình bày một phương pháp hoá học để từ dung dịch trên điều chế ra dung dịch Al₂(SO₄)₃. Viết phương trình hoá học.

Lời giải:

Cho một lượng bột Al dư vào dung dịch 2 muối, chỉ có Al tác dụng với dung dịch muối FeSO₄ : 2Al + 3FeSO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 3Fe↓

Tách kết tủa thu được dung dịch Al₂(SO₄)₃.

Bài 22.3 trang 27 SBT Hóa 9: Trong phòng thí nghiệm có các kim loại sau: natri, đồng, sắt, nhôm, bạc. Hãy cho biết những tính chất hoá học của chúng bằng cách đánh dấu (x) vào các ô trong bảng sau :

Lời giải:

Bài 22.4 trang 27 SBT Hóa 9: Một phần dãy hoạt động hoá học của kim loại được viết như sau:

Mg   Zn   Fe   Pb   Cu   Ag

Phát biểu nào sau đây là đúng ?

A. Kim loại magie có thể thế chỗ kim loại kẽm trong dung dịch muối.

B. Kim loại sắt có thể thế chỗ kim loại kẽm trong dung dịch muối.

C. Kim loại chì có thể thế chỗ kim loại sắt trong dung dịch muối.

D. Kim loại bạc có thể thế chỗ kim loại đồng trong dung dịch muối.

Lời giải:

Đáp án A.

Kim loại đứng trước thì có thể thế chỗ của kim loại đứng sau trong dung dịch muối.

→ Đáp án đúng.

Bài 22.5 trang 28 SBT Hóa 9: Có các kim loại: Al, Na, Cu, Ag.

a) Sắp xếp các kim loại trên theo thứ tự mức độ hoạt động hoá học tăng dần.

b) Chọn những phản ứng hoá học thích hợp để chứng minh cho sự sắp xếp các kim loại. Viết các phương trình hoá học.

Lời giải:

a) Sắp xếp theo thứ tự hoạt động hoá học tăng dần: Ag, Cu, Al, Na.

b) Phương trình hoá học chứng minh.

- Na tác dụng mãnh liệt với H₂O còn Al tác dụng chậm :

2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂↑

- Kim loại Al và Na tác dụng với dung dịch HCl, còn Ag và Cu không tác dụng:

2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂↑

2Na + 2HCl → 2NaCl + H₂↑

- Khi cho các kim loại Cu, Ag tác dụng với oxi chỉ có Cu tác dụng, còn Ag không tác dụng :

2Cu + O₂ $\stackrel{t^o}{\to }$ 2CuO

Bài 22.6 trang 28 SBT Hóa 9: Viết phương trình hoá học biểu diễn chuyển đổi hoá học sau:

Fe $\stackrel{\left(1\right)}{\to }$ FeCl₃ $\stackrel{\left(2\right)}{\to }$ Fe(OH)₃ $\stackrel{\left(3\right)}{\to }$ Fe₂O₃$\stackrel{\left(4\right)}{\to }$Fe

Lời giải:

Phương trình hóa học:

(1) 2Fe + 3Cl₂ $\stackrel{t^o}{\to }$2FeCl₃

(2) FeCl₃ + 3NaOH → Fe(OH)₃↓ + 3NaCl

(3) 2Fe(OH)₃ $\stackrel{t^o}{\to }$Fe₂O₃ + 3H₂O

(4) Fe₂O₃ + 3CO $\stackrel{t^o}{\to }$2Fe + 3CO₂↑

Bài 22.7* trang 28 SBT Hóa 9: Cho một lá sắt có khối lượng 5 gam vào 50 ml dung dịch CuSO₄ 15% có khối lượng riêng là 1,12 g/ml. Sau một thời gian phản ứng, người ta lấy lá sắt ra khỏi dung dịch, rửa nhẹ, làm khô, cân nặng 5,16 gam.

a) Viết phương trình hoá học.

b) Tính nồng độ phần trăm các chất còn lại trong dung dịch sau phản ứng.

Lời giải:

a) Phương trình hoá học:

Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu↓

b) Khối lượng dung dịch CuSO₄:

$m_{ddCuS{O}_4} =\mathrm{1,12}.50$= 56 (gam).

Đặt n_Fe = x mol → n_Cu = $n_{FeS{O}_4}$= x mol

Theo bài: m_tăng = 64x – 56x = 5,16 – 5 = 0,16 (gam)

→ x = 0,02 mol.

$m_{CuS{O}_4}$tham gia phản ứng = 0,02 x 160 = 3,2 (gam);

_{$m_{{\text{CuSO}}_4}$ban đầu} =$\frac{m_{\text{dd}}.C\%}{100}=\frac{56.15}{100}=\mathrm{8,4}gam$

→  $m_{CuS{O}_4}$_{còn lại} = 8,4 - 3,2 = 5,2 gam

$m_{FeS{O}_4}$ = 0,02 . 152 = 3,04 gam

m_{dd sau p/u} = 56 - 0,16 = 55,84 gam

Nồng độ phần trăm các chất sau phản ứng là:

$\begin{array}{l}C{\%}_{CuS{O}_4} =\frac{\mathrm{5,2}}{\mathrm{55,84}}.100\%=\mathrm{9,31}\%\\ C{\%}_{FeS{O}_4} =\frac{\mathrm{3,04}}{\mathrm{55,84}}.100\%=\mathrm{5,44}\%\end{array}$

Bài 22.8 trang 28 SBT Hóa 9: Cho 10 gam hỗn hợp bột các kim loại sắt và đồng vào dung dịch CuSO₄ dư. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được chất rắn có khối lượng 11 gam. Thành phần phần trăm theo khối lượng của sắt và đồng trong hỗn hợp đầu là

A. 35% và 65% ;    

B. 40% và 60% ;

C. 70% và 30% ;    

D. 50% và 50%.

Hãy chọn kết quả đúng và chứng minh cho sự lựa chọn.

Lời giải:

Đáp án C.

Phương trình hóa học:

Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu↓

Đặt n_Fe = x mol

Khối lượng Fe phản ứng (cũng là khối lượng sắt trong hỗn hợp đầu) là 56x. Khối lượng Cu sinh ra 64x.

CuSO₄ dư nên chất rắn sau phản ứng là đồng:

10 - 56x + 64x = 11 → x = $\frac{1}{8}$ mol

Khối lượng sắt trong hỗn hợp đầu là:

m_Fe = $56.\frac{1}{8}$ = 7g

Phần trăm theo khối lượng của sắt và đồng trong hỗn hợp đầu là:

$\begin{array}{l}\%m_{Fe} =\frac{7}{10}.100\%=70\%\\ \%m_{Cu} =100\%-70\%=30\%\end{array}$

Bài 22.9 trang 28 SBT Hóa 9: Cho 6,5 gam muối sắt clorua tác dụng với dung dịch AgNO₃ dư thu được 17,22 gam kết tủa. Công thức phân tử của muối sắt clorua là công thức nào dưới đây ? (Hiệu suất phản ứng đạt 100%).

A. FeCl₂ ;            

B. FeCl₃ ;

C. FeCl ;              

D. FeCl₄.

Lời giải:

Đáp án B.

Đặt công thức muối sắt clorua là FeCl_n

Giả sử chỉ có kết tủa AgCl.

Phương trình hóa học:

FeCl_n + nAgNO₃ → nAgCl↓ + Fe(NO₃)_n

Ta có phương trình: n_AgCl = n. n_muối

→$\frac{\mathrm{17,22}}{\mathrm{143,5}}=n.\frac{\mathrm{6,5}}{56+\mathrm{35,5}n}$

→ n = 3 (thỏa mãn)

→  Vậy công thức muối sắt clorua là FeCl₃.

Bài 22.10 trang 28 SBT Hóa 9: Người ta dùng quặng boxit để sản xuất Al. Hàm lượng Al₂O₃ trong quặng là 40%. Để có được 4 tấn nhôm nguyên chất cần bao nhiêu tấn quặng ? Biết rằng hiệu suất của quá trình sản xuất là 90%.

Lời giải:

Thực tế do một số nguyên nhân, chất tham gia phản ứng không tác dụng hết, nghĩa là hiệu suất dưới 100%. Người ta có thể tính hiệu suất phản ứng như sau:

1. Dựa vào một trong các chất tham gia phản ứng, công thức tính:

2. Dựa vào một trong các chất tạo thành, công thức tính:

2Al₂O₃ $\stackrel{t^o}{\to }$ 4Al + 3O₂↑

Dựa vào phương trình ta có:

Cứ 204g Al₂O₃ thì tạo ra 108g Al

⇒ Để tạo ra 4 tấn Al thì khối lượng Al₂O₃ cần = $\frac{4.204}{108}$ = 7,55g

Hiệu suất phản ứng là 90%, có nghĩa là 7,55 tấn Al₂O₃ chỉ chiếm 90% khối lượng phải dùng.

Khối lượng oxit phải dùng:  = 8,39 tấn

Khối lượng quặng boxit: = 20,972 tấn

Bài 22.11 trang 28 SBT Hóa 9: Người ta dùng 200 tấn quặng hematit hàm lượng Fe₂O₃ là 30% để luyện gang. Loại gang này chứa 95% Fe. Tính lượng gang thu được, biết hiệu suất của quá trình sản xuất là 96%.

Lời giải:

Khối lượng Fe₂O₃ trong quặng:

$\frac{200.30}{100}$ = 60 tấn

Khối lượng Fe₂O₃ tham gia phản ứng:

$\frac{60.96}{100}$ = 57,6 tấn

Phương trình của phản ứng luyện gang :

Fe₂O₃ + 3CO $\stackrel{t^o}{\to }$ 2Fe + 3CO₂↑

Đặt m_Fe = x gam

Theo phương trình ta có:

Cứ 160 gam Fe₂O₃ thì tạo ra 112g Fe

⇒ 57,6 tấn Fe₂O₃ thì tạo ra $\frac{\mathrm{57,6.112}}{160}=\mathrm{40,32}$ tấn

Lượng sắt này hoà tan một số phụ gia (C, Si, P, S...) tạo ra gang. Khối lượng sắt chiếm 95% gang.

Vậy khối lượng gang là:

$\frac{\mathrm{40,32}.100}{95}$ = 42,442 tấn

Bài 22.12 trang 28 SBT Hóa 9: Khi hoà tan 6 gam hợp kim gồm Cu, Fe và Al trong axit clohiđric dư thì tạo thành 3,024 lít H₂ (đktc) và còn lại 1,86 gam kim loại không tan.

a) Viết các phương trình hoá học.

b) Xác định thành phần phần trăm khối lượng các kim loại.

Lời giải:

a) Khi hoà tan hợp kim gồm 3 kim loại Fe, Cu và Al trong dung dịch HCl dư thì Cu không tác dụng, khối lượng 1,86 gam là khối lượng Cu. Gọi số mol Fe là x mol, Al là y mol.

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂↑

2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂↑

$n_{H_2}=\frac{\mathrm{3,024}}{\mathrm{22,4}}=\mathrm{0,135}mol$

Theo phương trình:$\sum n_{H_2}=x+\frac{3}{2}y\left(mol\right)$

Ta có hệ phương trình:

$$\begin{gathered} \left\{\begin{array}{l}56x+27y=6-\mathrm{1,86}=\mathrm{4,14}\\ x+\frac{3}{2}y=\mathrm{0,135}\end{array}\right. \\ \Rightarrow \left\{\begin{array}{l}x=\mathrm{0,045}\\ y=\mathrm{0,06}\end{array}\right.\left(mol\right) \end{gathered}$$

$\left\{\begin{array}{l}{m}_{Al }=\mathrm{0,06.}27=\mathrm{1,62}gam\\ m_{Fe} =\mathrm{0,045}.56=\mathrm{2,52}gam\end{array}\right.$

Phần trăm  về khối lượng các kim loại trong hợp kim là:

$\begin{array}{l}\%m_{Al}=\frac{\mathrm{1,62}}{6}.100\%=27\%\\ \%m_{Fe}=\frac{\mathrm{2,52}}{6}.100\%=42\%\\ \%m_{Cu}=100\%-27\%-42\%=31\%\end{array}$

Bài 22.13 trang 29 SBT Hóa 9: Đốt 6,7 gam hỗn hợp X gồm các kim loại Fe, Al, Cu và Ag trong không khí. Sau phản ứng thu được 8,7 gam hỗn hợp chất rắn Y. Hoà tan Y bằng dung dịch HCl dư thấy còn lại 2,7 gam một chất rắn.

a) Viết các phương trình hoá học.

b) Tính thể tích dung dịch HCl 2M vừa đủ để hoà tan Y.

Lời giải:

a) Phương trình hoá học của phản ứng:

Ag không tác dụng với oxi, không tác dụng với dung dịch HCl nên 2,7 gam chất rắn không tan là Ag.

Hỗn hợp kim loại với oxi.

4Al + 3O₂ $\stackrel{t^o}{\to }$ 2Al₂O₃

3Fe + 2O₂ $\stackrel{t^o}{\to }$ Fe₃O₄

2Cu + O₂ $\stackrel{t^o}{\to }$ 2CuO

Hỗn hợp chất rắn Y với dung dịch HCl

Al₂O₃ + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂O

Fe₃O₄ + 8HCl → FeCl₂ + 2FeCl₃ + 4H₂O

CuO + 2HCl → CuCl₂ + H₂O

So sánh các phản ứng của hỗn hợp X với oxi và hỗn hợp Y với dung dịch HCl, ta thấy :

n_HCl = 2n _{O trong oxit} ;

$n_{O_2} =\frac{\mathrm{8,7}-\mathrm{6,7}}{32}=\mathrm{0,0625}mol$

→ n_{O (trong oxit)} = $2n_{O_2}$= 0,125 mol;

n_HCl = 0,25 mol

Thể tích dung dịch HCl 2M vừa đủ để hòa tan Y là:

V_HCl = $\frac{\mathrm{0,25}}{2}$ = 0,125 lít

Bài 22.14 trang 29 SBT Hóa 9: Để hoà tan 1,95 gam kim loại X cần dùng V ml dung dịch HCl và thu được 0,672 lít khí H₂ (ở đktc). Mặt khác nếu hoà tan 1,6 gam oxit của kim loại Y cũng cần dùng V ml dung dịch HCl ở trên. Xác định hai kim loại X và Y.

Lời giải:

Thể tích dung dịch HCl dùng cho cả 2 phản ứng bằng nhau, nên có cùng số mol. Kí hiệu X, Y là khối lượng mol nguyên tử của 2 kim loại.

Phương trình hoá học của phản ứng:

2X + 2nHCl → 2XCl_n + nH₂ ↑

$n_{H_2}=\frac{\mathrm{0,672}}{\mathrm{22,4}}=\mathrm{0,03}mol$; 

$n_X=\frac{2}{n}{n}_{H_2}=\frac{\mathrm{0,06}}{n}mol$;

$n_{HCl}=2n_{H_2}=\mathrm{0,06}mol$

Theo đề bài:

$\frac{\mathrm{0,06}}{n}.X=\mathrm{1,95}\to X=\mathrm{32,5}n$

Kẻ bảng:

Vậy X là Zn

Gọi công thức của oxit Y có dạng Y₂O_m.

Y₂O_m + 2mHCl → 2YCl_m + mH₂O

Theo phương trình:

$n_{\text{ox}it}=\frac{n_{HCl}}{2m}=\frac{\mathrm{0,06}}{2m}=\frac{\mathrm{0,03}}{m}mol$

Theo đề bài, ta có:

$\frac{\mathrm{0,03}}{m}.$(2Y + 16m) = 1,6 → Y =$\frac{56}{3}m$

Kẻ bảng:

Vậy Y là Fe.

Bài 22.15* trang 29 SBT Hóa 9: Hoà tan hoàn toàn 57,6 gam hỗn hợp X gồm Fe₃O₄, Fe₂O₃, FeO và Fe trong dung dịch HCl thì cần dùng 360 gam dung dịch HCl 18,25% để tác dụng vừa đủ. Sau phản ứng thu được V lít khí H₂ và dung dịch Y.

Cho toàn bộ H₂ sinh ra tác dụng hết với CuO dư ở nhiệt độ cao, sau phản ứng thu được hỗn hợp rắn gồm Cu và CuO có khối lượng nhỏ hơn khối lượng CuO ban đầu là 3,2 gam. Nếu cô cạn dung dịch Y thì thu được bao nhiêu gam muối khan ?

Lời giải:

n_HCl = $\frac{360\mathrm{.18,25}}{100.\mathrm{36,5}}$= 1,8 mol

Phương trình hóa học khi cho H₂ tác dụng với CuO:

H₂ + CuO $\stackrel{t^o}{\to }$ Cu + H₂O

Đặt n_CuO = x mol

→$n_{Cu}=n_{H_2}=n_{CuO}=xmol$

Theo đề bài

m_{CuO (dư)} + m_Cu = m_{CuO (dư)} + m_{CuO p/u} - 3,2

m_Cu = m_{CuO p/u} - 3,2 → 64x = 80x - 3,2

→ x = 0,2 mol → $m_{H_2}$ = 0,4 gam

- Phương trình hóa học khi hòa tan X bằng HCl:

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂

Fe₃O₄ + 8HCl → 2FeCl₃ + FeCl₂ + 4H₂O (1)

Fe₂O₃ + 6HCl → 2FeCl₃ + 3H₂O (2)

FeO + 2HCl → FeCl₂ + H₂O (3)

Số mol HCl tác dụng với Fe₃O₄, Fe₂O₃, FeO là:

$\sum n_{HCl}-2n_{H_2}=$ 1,8 - 0,2.2 = 1,4 mol

Qua các phản ứng (1), (2), (3) ta nhận thấy:

$n_{H_{2}O} =\frac{1}{2}{n}_{HCl} =\frac{\mathrm{1,4}}{2}=\mathrm{0,7}mol$

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng, ta có:

m_{hỗn hợp} + m_HCl = m_muối +$m_{H_{2}O}+m_{H_2}$

57,6 + 1,8 . 36,5 = m_muối + 0,7 . 18 + 0,4

m_muối = 57,6 + 65,7 - 12,6 - 0,4 = 110,3 (gam)

Bài 22.16* trang 29 SBT Hóa 9: Cho một lá sắt vào 160 gam dung dịch CuSO₄  10% . Sau khi Cu bị đẩy hết ra khỏi dung dịch CuSO₄ và bám hết vào lá sắt, thì khối lượng lá sắt tăng lên 4%. Xác định khối lượng lá sắt ban đầu.

Lời giải:

$n_{{\text{CuSO}}_4}=\frac{160.10}{100.160}$= 0,1 mol

Phương trình hóa học của phản ứng:

Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu↓

Khối lượng Fe phản ứng: 0,1. 56 = 5,6 gam

Khối lượng Cu sinh ra: 0,1. 64 = 6,4 gam

Gọi x là khối lượng lá sắt ban đầu

Khối lượng lá sắt khi nhúng vào dung dịch CuSO₄ tăng lên là: 4x/100 = 0,04x (gam)

Khối lượng lá sắt tăng lên = m_Cu sinh ra - m_Fe phản ứng

→  0,04x = 6,4 -5,6 = 0,8

→ x = 20 gam

Xem thêm lời giải sách bài tập Hóa học lớp 9 hay, chi tiết khác:

Bài 15, 16 và 17: Tính chất của kim loại và dãy hoạt động của kim loại 

Bài 18: Nhôm

Bài 19: Sắt 

Bài 20: Hợp kim sắt: Gang, thép 

Bài 21: Sự ăn mòn kim loại và bảo vệ kim loại không bị ăn mòn

Xem thêm lời giải sách bài tập Hóa học lớp 9 hay, chi tiết khác:

Lý thuyết Luyện tập chương 2: Kim loại

Trắc nghiệm Luyện tập chương 2: Kim loại có đáp án