5.5. Kim loại tác dụng với nước và cách giải bài tập

 A. Lý thuyết và phương pháp giải

- Nước có thể tác dụng với một số kim loại như K, Na, Ca, Ba… ở nhiệt độ thường tạo ra bazơ tương ứng và khí hiđro.

            Kim loại + H2O $\to$ Bazơ + H2 

- Phương pháp giải:

    + Bước 1: Tính số mol các chất đã cho.

    + Bước 2: Viết phương trình hóa học, cân bằng phản ứng.

    + Bước 3: Xác định chất dư, chất hết (nếu có), tính toán theo chất hết.

    + Bước 4: Tính khối lượng hoặc thể tích các chất theo yêu cầu đề bài.

- Ngoài ra, có thể áp dụng định luật bảo toàn khối lượng: mtham gia = msản phẩm

B. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Thả mẩu Na vào nước thấy có 4,48 lít khí H2 (đktc) bay lên. Khối lượng Na đã tham gia phản ứng là

    A. 9,2g

    B. 4,6g

    C. 2,0g

    D. 9,6g

Hướng dẫn giải

$n_{H_2}=\frac{4,48}{22,4}=0,2mol$

$2Na+2H_{2}O\to 2NaOH+H_2\uparrow 0,4\leftarrow 0,2\mathrm{mol}$

mNa = 0,4.23 = 9,2 gam

Đáp án A

Ví dụ 2: Cho 10 gam một kim loại M, có hóa trị II tác dụng hết với nước thoát ra 5,6 lít khí (đktc). Kim loại M là:

    A. Ba.

    B. Mg.

    C. Ca.

    D. Sr.

Hướng dẫn giải

$n_{H_2}=\frac{5,6}{22,4}=0,25mol$

$M+2H_{2}O\to M{\left(OH\right)}_2+H_2\uparrow 0,25\leftarrow 0,25\mathrm{mol}$

$\Rightarrow M_M=\frac{10}{0,25}=40\Rightarrow MlàCanxi\left(Ca\right).$

Đáp án C

Ví dụ 3: Cho 3,36 gam hỗn hợp gồm K và một kim loại kiềm A vào nước thấy thoát ra 1,792 lít H2. Thành phần phần trăm về khối lượng của A là

    A. 18,75 %.    

    B. 10,09%.   

    C. 13,13%.   

    D. 55,33%.

Hướng dẫn giải

Gọi công thức chung của 2 kim loại kiềm là M

$n_{H_2}=\frac{1,792}{22,4}=0,08\left(mol\right)$

$2M+2H_{2}O\to 2MOH+H_{2}0,16\leftarrow 0,08mol$

$\to M=\frac{3,36}{0,16}=21$

→ Li (7) < M =21 < K (39)

Gọi số mol của K và Li lần lượt là x và y:

Ta có: 

$\{\begin{array}{c}39x+7y=3,36\\ x+y=0,16\end{array}\iff \{\begin{array}{c}x=0,07\\ y=0,09\end{array}$

$\%m_{Li}=\frac{0,09.7}{3,36}.100\%=18,75\%$

Đáp án A

C. Bài tập tự luyện

Câu 1: Thả mẩu Ca vào nước thấy có 4,48 lít khí H2 (đktc) bay lên. Khối lượng Na đã tham gia phản ứng là

    A. 8,0 g

    B. 4,6 g

    C. 16 g

    D. 9,6g

Hướng dẫn giải

$n_{H_2}=\frac{4,48}{22,4}=0,2mol$

$Ca+2H_{2}O\to Ca{\left(OH\right)}_2+H_2\uparrow 0,2\leftarrow 0,2\mathrm{mol}$

mCa = 0,2.40 = 8 gam

Đáp án A

Câu 2: Cho 0,85 g hỗn hợp 2 kim loại Na và K tác dụng hết với nước, sau phản ứng thu được 0,336 lít khí H2 (đktc). Thành phần phần trăm của Na và K trong hỗn hợp lần lượt là

    A. 54,1%; 45,9%

    B. 40%; 60%

    C. 46,7%; 53,3%  

    D. 50%; 50%

Hướng dẫn giải

$2Na+2H_{2}O\to 2NaOH+H_{2}xx\frac{x}{2}mol2K+2H_{2}O\to 2KOH+H_{2}xy\frac{y}{2}mol$

Theo bài ra, ta có hệ phương trình:

$\{\begin{array}{c}23x+39y=0,85\\ \frac{x}{2}+\frac{y}{2}=0,015\end{array}\iff \{\begin{array}{c}x=0,02\\ y=0,01\end{array}$

$\begin{array}{c}\to m_{Na}=0,02.23=0,46g\\ \%m_{Na}=\frac{0,46}{0,85}.100\%=54,1\%\\ \%m_K=100\%-54,1\%=45,9\%\end{array}$

Đáp án A

Câu 3: Cho 8 gam một kim loại M, có hóa trị II tác dụng hết với nước thoát ra 4,48 lít khí (đktc). Kim loại M là

    A. Mg.

    B. Ba.

    C. Ca.

    D. Li.

Hướng dẫn giải

$n_{H_2}=\frac{4,48}{22,4}=0,2molM+2H_{2}O\to M{\left(OH\right)}_2+H_2\uparrow 0,2\leftarrow 0,2\mathrm{mol}\Rightarrow M_M=\frac{8}{0,2}=40\Rightarrow Ml\mathrm{à\; C}a.$

Đáp án C

Câu 4: Cho 5,85 gam một kim loại M, có hóa trị I tác dụng hết với nước thoát ra 1,68 lít khí (đktc). Kim loại M là

    A. Na.

    B. K.

    C. Ca.

    D. Li.

Hướng dẫn giải

$n_{H_2}=\frac{1,68}{22,4}=0,075mol2M+2H_{2}O\to 2MOH+H_2\uparrow 0,15\leftarrow 0,075\mathrm{mol}\Rightarrow M_M=\frac{5,85}{0,15}=39\Rightarrow MlàKali.$

Đáp án B

Câu 5: Cho 1,24 g hỗn hợp Na và K tác dụng hết với nước, sau phản ứng thu được 1,92 gam hỗn hợp 2 bazơ NaOH và KOH. Thể tích khí H2 sinh ra ở đktc là:

    A. 0,224 lít 

    B. 0,48 lít 

    C. 0,336 lít 

    D. 0,448 lít

Hướng dẫn giải

$\begin{array}{c}2Na+2H_{2}O\to 2NaOH+H_2\\ xx\frac{x}{2}mol\\ 2K+2H_{2}O\to 2KOH+H_2\\ xy\frac{y}{2}mol\end{array}$

Theo bài ra, ta có hệ phương trình:

$\{\begin{array}{c}23x+39y=1,24\\ 40x+56y=1,92\end{array}\iff \{\begin{array}{c}x=0,02\\ y=0,02\end{array}$

$\begin{array}{c}\to n_{H_2}=\frac{x}{2}+\frac{y}{2}=0,1+0,1=0,02mol\\ \to V_{H_2}=0,02.22,4=0,448mol\end{array}$

Đáp án B

Câu 6: Cho 1,77g hỗn hợp Ca và Ba tác dụng hết với nước, sau phản ứng thu được 2,45g hỗn hợp 2 bazơ Ca(OH)2 và Ba(OH)2. Thể tích khí H2 sinh ra ở đktc là

    A. 0,224 lít

    B. 0,448 lít

    b. 0,336 lít

    D. 0,48 lít

Hướng dẫn giải

$\begin{array}{c}Ca+2H_{2}O\to Ca{\left(OH\right)}_2+H_2\\ xxxmol\\ Ba+2H_{2}O\to Ba{\left(OH\right)}_2+H_2\\ yyymol\end{array}$

Giải hệ phương trình:

$\{\begin{array}{c}40x+137y=1,77\\ 74x+171y=2,45\end{array}\Rightarrow \{\begin{array}{c}x=0,01\\ y=0,01\end{array}$

$\Rightarrow n_{H_2}=x+y=0,02mol$

$\Rightarrow V_{H_2}=0,02.22,4=0,448lit$

Đáp án B

Câu 7: Cho 2,17 g hỗn hợp 2 kim loại Na và K tác dụng hết với nước, sau phản ứng thu được 0,672 lít khí H2 (đktc). Tổng khối lượng hiđroxit sinh ra là:

    A. 2,61 g

    B. 1,061g

    C. 3,19 g

    D. 2,541g

Hướng dẫn giải

$n_{H_2}=\frac{0,672}{22,4}=0,03\left(mol\right)$

$\begin{array}{c}Ca+2H_{2}O\to Ca{\left(OH\right)}_2+H_2\\ xxxmol\\ Ba+2H_{2}O\to Ba{\left(OH\right)}_2+H_2\\ yyymol\end{array}$

Theo bài ra, ta có hệ phương trình:

$\{\begin{array}{c}40x+137y=2,17\\ x+y=0,03\end{array}\Rightarrow \{\begin{array}{c}x=0,02\\ y=0,01\end{array}$

→ m hiđoxit = 0,02.74 + 0,01.171 = 3,19 gam

Đáp án C

Câu 8: Cho 1,01 g hỗn hợp Na và K tác dụng hết với nước, sau phản ứng thu được 1,52 g hỗn hợp 2 bazơ NaOH và KOH. Thể tích khí H2 sinh ra ở đktc là

A. 0,224 lít

B. 0,448 lít

C. 0,336 lít

D. 0,48 lít

Hướng dẫn giải

$\begin{array}{c}2Na+2H_{2}O\to 2NaOH+H_2\\ xx\frac{x}{2}mol\\ 2K+2H_{2}O\to 2KOH+H_2\\ xy\frac{y}{2}mol\end{array}$

Giải hệ phương trình:

$\{\begin{array}{c}23x+39y=1,01\\ 40x+56y=1,52\end{array}\Rightarrow \{\begin{array}{c}x=0,01\\ y=0,02\end{array}$

$\Rightarrow n_{H_2}=\frac{x}{2}+\frac{y}{2}=0,015mol$

$\Rightarrow V_{H_2}=0,015.22,4=0,336lit$

Đáp án C

Câu 9: Cho 0,85 g hỗn hợp 2 kim loại Ca và Ba tác dụng hết với nước, sau phản ứng thu được 0,336 lít khí H2 (đktc). Tổng khối lượng hiđroxit sinh ra là:

    A. 1,36g

    B. 1,06g

    C. 3,02g

    D. 2,54g

Hướng dẫn giải

$n_{H_2}=\frac{0,336}{22,4}=0,015\left(mol\right)$

$\begin{array}{c}2Na+2H_{2}O\to 2NaOH+H_2\\ xx\frac{x}{2}mol\\ 2K+2H_{2}O\to 2KOH+H_2\\ xy\frac{y}{2}mol\end{array}$

Theo bài ra, ta có hệ phương trình:

$\{\begin{array}{c}23x+39y=0,85\\ \frac{x}{2}+\frac{y}{2}=0,015\end{array}\iff \{\begin{array}{c}x=0,02\\ y=0,01\end{array}$

⇒ mhidoxit = 0,02.40 + 0,01.56 = 1,36 gam

Đáp án A

Câu 10: Khi cho 7,9 gam hỗn hợp gồm K và Ca vào nước thu được dung dịch X và 3,36 lít khí H2. Khối lượng K và Ca có trong hỗn hợp lần lượt là

    A. 4g và 3,9g

    b. 2g và 3,9g

    C. 3g và 5,85g

    D. 4g và 5,85g

Hướng dẫn giải

$n_{H_2}=\frac{3,36}{22,4}=0,15\left(mol\right)$

$\begin{array}{c}2K+2H_{2}O\to 2KOH+H_2\\ a\frac{1}{2}a\\ Ca+2H_{2}O\to Ca{\left(OH\right)}_2+H_2\\ bb\end{array}$

$\{\begin{array}{c}a+\frac{1}{2}b=0,15\\ 39a+40b=7,9\end{array}\iff \{\begin{array}{c}a=0,1\\ b=0,1\end{array}$

mCa = n.M = 0,1.40 = 4g

mK = 7,9 - 4 = 3,9g

Đáp án A