Các bài toán giải bằng phương pháp bảo toàn electron
|
Câu 1: Nung m gam bột Fe trong ôxi thu được 3 gam hỗn hợp chất rắn X. Hoà tan hết hỗn hợp X bằng HNO3 dư, thu được 0,56 lít khí NO (đktc) là sản phẩm khử duy nhất. Giá trị m gam là:
Câu 2: Hoà tan hoàn toàn 12 gam hỗn hợp Fe và Cu ( tỉ lệ mol 1:1) bằng HNO3 thu được V lít hỗn hợp khí X gồm NO và NO2 (đktc) và dung dịch Y ( chỉ chứa 2 muối và axit dư). Tỉ khối của X so với H2 bằng 19. Giá trị V lít là:
Câu 3: Cho m gam Al tan hoàn toàn dung dịch HNO3 nóng dư thu được 11,2 lít (đktc) hỗn hợp khí A gồm: N2, NO, N2O có tỉ lệ về số mol tương ứng là 2:1:2. Giá trị m gam là:
Câu 4: Để m gam bột sắt ngoài không khí 1 thời gian thu được 11,8 gam hỗn hợp các chất rắn FeO,Fe2O3 , Fe, Fe3O4 . Hoà tan hoàn toàn hỗnhợp đó bằng dung dịch HNO3 loãng thu được 2,24 lít khí NO duy nhất (đktc). Giá trị m gam là:
Câu 5: Hoà tan hoàn toàn 43,2 gam kim loại Cu vào dung dịch HNO3 loãng dư, tất cả khí NO thu được đem ôxi hoá thành NO2 rồi sục vào nước có dòng oxi để chuyển hết thành dung dịch HNO3 . V lít khí O2 đktc tham gia vào quá trình trên là:
Bài tập tự áp dụng Bài 1:Cho 3 kim loại Al, Fe, Cu vào 2 lít dung dịch HNO3 phản ứng vừa đủ thu được 1,792 lít khí X (đktc) gồm N2 và NO2 có tỉ khối hơi so với He bằng 9,25. Nồng độ mol của HNO3 trong dung dịch đầu là:
Bài 2: Hoà tan hoàn toàn 1,08 gam Al bằng dung dịch HNO3 dư, sản phẩm ứng thu được 0,336 lít khí X (sản phẩm khử duy nhất ở đktc). Côngthức phân tử của X là
Bài 3: Hòa tan hoàn toàn 12 gam hỗn hợp Fe, Cu (tỉ lệ mol 1:1) bằng axit HNO3 , thu được V lít (đktc) hỗn hợp khí X (gồm NO và NO2 ) và dung dịch Y (chỉ chứa hai muối và axit dư). Tỉ khối của X đối với H2 bằng 19. Giá trị của V là
Bài 4: Nung 1,92 gam hỗn hợp X gồm Fe và S trong bình kín không có không khí, sau một thời gian được chất rắn Y. Hòa tan hết Y trong dung dịch HNO3 đặc, nóng dư thu được dung dịch Z và V lít khí thoát ra(đktc). Cho Z tác dụng với dung dịch BaCl2 được 5,825 gam kết tủa. Giá trị của V là:
Bài 5: Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp 7,32 gam gồm 5,4 gam Ag và còn lại là Cu và dung dịch HNO3 thu đựơc hỗn hợp khí X gồm NO và NO2 có tỷ lệ số mol tương ứng là 2:3. Thể tích hỗn hợp khí X ở đktc là: Trong phản ứng oxi hoá - khử, số mol electron mà chất khử cho bằng số mol electron mà chất oxi hoá nhận. ∑ne cho = ∑ne nhận Sử dụng tính chất này để thiết lập các phương trình liên hệ, giải các bài toán theo phương pháp bảo toàn electron. * Nguyên tắc Viết 2 sơ đồ: sơ đồ chất khử nhường e- và sơ đồ chất oxi hoá nhận e-. * Một số chú ý - Chủ yếu áp dụng cho bài toán oxi hóa khử các chất vô cơ - Có thể áp dụng bảo toàn electron cho một phương trình, nhiều phương trình hoặc toàn bộ quá trình. - Xác định chính xác chất nhường và nhận electron. Nếu xét cho một quá trình, chỉ cần xác định trạng thái đầu và trạng thái cuối số oxi hóa của nguyên tố, thường không quan tâm đến trạng thái trung gian số oxi hóa của nguyên tố. - Khi áp dụng PP bảo toàn electron thường sử dụng kèm các PP bảo toàn khác (bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố). - Khi cho KL tác dụng với dung dịch HNO3 và dung dịch sau phản ứng không chứa muối amoni: nNO3- = tổng số mol e nhường (hoặc nhận). Ví dụ minh họaVí dụ 1. Cho 15,8 gam KMnO4 tác dụng với dung dịch HCl đậm đặc. Thể tích khí clo thu được ở điều kiện tiêu chuẩn là:
Hướng dẫn: Ta có: Mn+7 nhường 5 e (Mn+2),Cl- thu 2.e (Cl2) Áp dụng định luật bảo toàn e ta có : 5.nKMnO4 = 2.nCl2 ⇒ nCl2 = 5/2 nKMnO4 =0.25 mol⇒ VCl2 = 0,25 . 22,4 = 0,56 lít Ví dụ 2. Cho hỗn hợp chứa 0,05 mol Fe và 0,03 mol Al tác dụng với 100ml dd Y gồm AgNO3 và Cu(NO3)2 cùng nồng độ mol. Sau phản ứng được chất rắn Z gồm 3 kim loại. Cho Z tác dụng với dd HCl dư thu được 0,35mol khí.Nồng độ mol mỗi muối trong Y là? Hướng dẫn: 3 kim loại trong chất rắn Z là Ag, Cu và Fe dư ⇒ Al và 2 muối trong Y hết Z + HCl: Bài tập tự luyệnCâu 1. Cho m gam bột Cu vào 400 ml dung dịch AgNO3 0,2M, sau một thời gian phản ứng thu được 7,76 gam hỗn hợp chất rắn X và dung dịch Y. Lọc tách X, rồi thêm 5,85 gam bột Zn và Y, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 10,53 gam chất rắn Z. Giá trị của m là? Lời giải: Đáp án: Ta có: nAgNO3 = 0,08 mol; nZn = 0,09 mol Dựa vào sơ đồ (quan tâm đến trạng thái đầu và trạng thái cuối) ⇒ Ag+ là chất nhận e và Zn là chất nhường e Ag+ + 1e → Ag 0,08 0,08 0,08 Zn – 2e → Zn2+ x 2x Bảo toàn e ⇒ 2x = 0,08 ⇒ x = 0,04 nZn dư = 0,09 – 0,04 = 0,05 mol Ta thấy: hỗn hợp rắn X và hỗn hợp rắn Z gồm 3 kim loại Ag, Cu, Zn dư với ∑mkl = 7,76 + 10,53 = 18,29g mCu = 18,29 – (mAg + mZn dư) = 18,29 – (0,08.108 + 0,05.65) = 6,4g Câu 2. Hòa tan hết 7,44 gam hỗn hợp Al, Mg trong thể tích vừa đủ là 500 ml dung dịch HNO3 loãng thu được dung dịch A và 3,136 lít (đktc) hỗn hợp hai khí đẳng mol có khối lượng 5,18 gam, trong đó có một khí bị hóa nâu trong không khí. Tính thành phần phần trăm theo khối lượng của mỗi kim loại trong hỗn hợp. Lời giải: Đáp án: nhh = 3,136/22,4 = 0,14; (M- khí ) = 5,18/0,14 = 37 NO (M = 30) → Khí 2: N2O (M = 44) nNO = nNO2 = 0,14/2 = 0,07 mol Al – 3e → Al3+ x mol Mg – 2e → Mg2+ y mol N+5 + 3e → N+2 (NO) 3a a 2N+5 + 8e → 2N+1 (N2O) 8a a Theo định luật bảo toàn e ⇒ 3x + 2y = 3a + 8a = 0,77 Lại có : 27x + 24y = 7,44 → x = 0,2; y = 0,085 %mMg = 27,42%; %mAl = 72,85% Câu 3. Hòa tan 19,2 gam kim loại M trong H2SO4 đặc dư thu được khí SO2. Cho khí này hấp thụ hoàn toàn trong 1 lít dung dịch NaOH 0,6M, sau phản ứng đem cô cạn dung dịch thu được 37,8 gam chất rắn. Xác định M. Lời giải: Đáp án: nNaOH = 0,6 mol Nếu chất rắn là NaHSO3 thì: nNaHSO3 = 0,3635 mol Nếu chất rắn là Na2SO3 thì: nNa2SO3 = 0,3 mol Nhận thấy: nNaOH = 2nNa2SO3 nên phản ứng giữa SO2 với NaOH là: SO2 + 2NaOH → Na2SO3 + H2O 0,3 0,6 0,3 Ta có: M – ne → Mn+ S+6 + 2e → S+4 (SO2) 0,6 0,3 Áp dụng định luật bảo toàn e ta có: nM = 0,6/n → M = 19,2/(0,6/n) = 32n Chọn n = 2 → M = 64 (Cu) Câu 4. Cho 19,2g Cu tác dụng hết với dung dịch HNO3. Tất cả lượng khí NO sinh ra đem oxi hóa thành NO2 rồi sục vào nước cùng với dòng khí oxi để chuyển hết thành HNO3. Tính thể tích Oxi (đktc) đã tham gia vào quá trình trên. Lời giải: Đáp án: Phương pháp bảo toàn e Cu – 2e → Cu+2 0,3 0,6 O2 + 4e → 2O-2 x 4x → 4x = 0,6 → x = 0,15 → VO2 = 0,15 × 22,4 = 3,36l Câu 5. Cho a gam hỗn hợp A gồm FeO, CuO, Fe3O4, (có số mol bằng nhau) tác dụng vừa đủ với 250ml dung dịch HNO3 thu được dung dịch B và 3,136 lít hỗn hợp NO2 và NO có tỉ khối 90 với hidro là 20,143. Tính a và CM của HNO3. Lời giải: Đáp án: Số mol e cho = số mol e nhận ⇒ 0,09 + (0,05 × 3) = 0,24 (mol) → Số mol Fe+2 = 0,24 mặt khác nFeO = nFe3O4 = 0,12 (mol) a = 0,12(80 + 72 + 232) = 46,08 nHNO3 = nNO + nNO2 + 3nFe + 2nCu = 0,14 + 3(0,12 × 4) + 2 × 0,12 = 1,82 (mol) Vậy CMHNO3 = 1,82 : 0,25 = 7,28M Câu 6. Để m g phoi bào sắt (A) ngoài không khí sau một thời gian biến thành hỗn hợp (B) có khối lượng 30g gồm Fe và các oxit FeO, Fe3O4, Fe2O3. Cho B tác dụng hoàn toàn axit nitric thấy giải phóng ra 5,6 lít khí NO duy nhất (đktc). Tính m? Lời giải: Đáp án: Fe + 1/2 O2 → FeO (1) 3Fe + 2 O2 → Fe3O4 (2) 2Fe + 3/2 O2 → Fe2O3 (3) Fe + 4 HNO3 → Fe(NO3)3 + NO↑ + 2H2O (4) 3FeO + 10 HNO3 → 3Fe(NO3)3 + NO↑ + 5H2O (5) 3Fe3O4 + 28HNO3 → 9Fe(NO3)3 + NO↑ + 14H2O (6) Fe2O3 + 6HNO3 → 2Fe(NO3)3 + 3H2O (7) 7 phương trình phản ứng trên được biểu diễn bằng các quá trình oxi hóa khử sau: Fe - 3e → Fe+3 O (O2) + 2e → O-2 N+5 + 3e → N+2 Vậy nNO = 0,25 (theo giả thiết), số mol Fe là x và số mol nguyên tử oxi là y Theo quy tắc bảo toàn e ta có: 3x = 2y + 0,75 (I) Mặt khác B chỉ gồm Fe và O nên ta còn có 56x + 16y = 30 (II) Giải hệ ta được: x = 0,45 và m = 0,45 × 56 = 25,2g Câu 7: Trong phản ứng dưới đây, vai trò của H2S là: 2FeCl3 + H2S → 2FeCl2 + S + 2HCl
Lời giải: Đáp án B. Câu 8: Phát biểu nào dưới đây không đúng ?
|
