Chuyên đề Bảo toàn mol electron (tiếp)

Trước hết cần nhấn mạnh đây không phải là phương pháp cân bằng phản ứng oxi hóa - khử, mặc dù phương pháp thăng bằng electron dùng để cân bằng phản ứng oxi hóa - khử cũng dựa trên sự bảo toàn electron.

Nguyên tắc của phương pháp như sau: khi có nhiều chất oxi hóa, chất khử trong một hỗn hợp phản ứng (nhiều phản ứng hoặc phản ứng qua nhiều giai đoạn) thì tổng số electron của các chất khử cho phải bằng tổng số electron mà các chất oxi hóa nhận. Ta chỉ cần nhận định đúng trạng thái đầu và trạng thái cuối của các chất oxi hóa hoặc chất khử, thậm chí không cần quan tâm đến việc cân bằng các phương trình phản ứng. Phương pháp này đặc biệt lý thú đối với các bài toán cần phải biện luận nhiều trường hợp có thể xảy ra.

 

doc10 trang | Chia sẻ: maika100 | Ngày: 11/01/2016 | Lượt xem: 383 | Lượt tải: 0download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Chuyên đề Bảo toàn mol electron (tiếp), để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
 mol ® 0,03 mol
Þ	VNO = 0,03´22,4 = 0,672 lít. (Đáp án D)
Nhận xét: Phản ứng nhiệt nhôm chưa biết là hoàn toàn hay không hoàn toàn do đó hỗn hợp A không xác định được chính xác gồm những chất nào nên việc viết phương trình hóa học và cân bằng phương trình phức tạp. Khi hòa tan hoàn toàn hỗn hợp A trong axit HNO3 thì Al0 tạo thành Al+3, nguyên tử Fe và Cu được bảo toàn hóa trị.
Có bạn sẽ thắc mắc lượng khí NO còn được tạo bởi kim loại Fe và Cu trong hỗn hợp A. Thực chất lượng Al phản ứng đã bù lại lượng Fe và Cu tạo thành.
Ví dụ 3: Cho 8,3 gam hỗn hợp X gồm Al, Fe (nAl = nFe) vào 100 ml dung dịch Y gồm Cu(NO3)2 và AgNO3. Sau khi phản ứng kết thúc thu được chất rắn A gồm 3 kim loại. Hòa tan hoàn toàn chất rắn A vào dung dịch HCl dư thấy có 1,12 lít khí thoát ra (đktc) và còn lại 28 gam chất rắn không tan B. Nồng độ CM của Cu(NO3)2 và của AgNO3 lần lượt là
	A. 2M và 1M.	PB. 1M và 2M.
	C. 0,2M và 0,1M.	D. kết quả khác.
Tóm tắt sơ đồ:
 + 100 ml dung dịch Y ® 
	® 
Hướng dẫn giải
Ta có:	nAl = nFe = 
Đặt và 
Þ	X + Y ® Chất rắn A gồm 3 kim loại.
Þ Al hết, Fe chưa phản ứng hoặc còn dư. Hỗn hợp hai muối hết. 
Quá trình oxi hóa:
	Al ® Al3+ + 3e	Fe ® Fe2+ + 2e
	0,1 0,3	0,1 0,2
Þ Tổng số mol e nhường bằng 0,5 mol.
Quá trình khử:
 Ag+ + 1e ® Ag	 Cu2+ + 2e ® Cu 2H+ + 2e ® H2
 x x x	 y 2y y 0,1 0,05
Þ Tổng số e mol nhận bằng (x + 2y + 0,1).
Theo định luật bảo toàn electron, ta có phương trình:
	x + 2y + 0,1 = 0,5 hay x + 2y = 0,4	(1)
Mặt khác, chất rắn B không tan là: Ag: x mol ; Cu: y mol.
Þ	108x + 64y = 28	(2)
Giải hệ (1), (2) ta được:
	x = 0,2 mol ; y = 0,1 mol.
Þ	 = 2M; = 1M. (Đáp án B)
Ví dụ 4: Hòa tan 15 gam hỗn hợp X gồm hai kim loại Mg và Al vào dung dịch Y gồm HNO3 và H2SO4 đặc thu được 0,1 mol mỗi khí SO2, NO, NO2, N2O. Phần trăm khối lượng của Al và Mg trong X lần lượt là
	A. 63% và 37%.	PB. 36% và 64%.
	C. 50% và 50%.	D. 46% và 54%.
Hướng dẫn giải
Đặt nMg = x mol ; nAl = y mol. Ta có: 
	24x + 27y = 15.	(1)
Quá trình oxi hóa:
	Mg ® Mg2+ + 2e	Al ® Al3+ + 3e
	x 2x	y 3y
Þ Tổng số mol e nhường bằng (2x + 3y).
Quá trình khử:
	N+5 + 3e ® N+2	2N+5 + 24e ® 2N+1
	 0,3 0,1	 0,8 0,2
	N+5 + 1e ® N+4	S+6 + 2e ® S+4
	 0,1 0,1	 0,2 0,1
Þ Tổng số mol e nhận bằng 1,4 mol.
Theo định luật bảo toàn electron:
	2x + 3y = 1,4	(2)
Giải hệ (1), (2) ta được: x = 0,4 mol ; y = 0,2 mol.
Þ	
	%Mg = 100% - 36% = 64%. (Đáp án B)
Ví dụ 5: Trộn 60 gam bột Fe với 30 gam bột lưu huỳnh rồi đun nóng (không có không khí) thu được chất rắn A. Hoà tan A bằng dung dịch axit HCl dư được dung dịch B và khí C. Đốt cháy C cần V lít O2 (đktc). Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. V có giá trị là
	A. 11,2 lít.	B. 21 lít.	PC. 33 lít.	D. 49 lít.
Hướng dẫn giải
Vì nên Fe dư và S hết.
Khí C là hỗn hợp H2S và H2. Đốt C thu được SO2 và H2O. Kết quả cuối cùng của quá trình phản ứng là Fe và S nhường e, còn O2 thu e.
Nhường e:	Fe ® Fe2+ + 2e
	 mol
	S ® S+4 + 4e 
	 mol
Thu e: Gọi số mol O2 là x mol.
	O2 + 4e ® 2O-2 
	x mol ® 4x
Ta có: giải ra x = 1,4732 mol.
Þ	lít. (Đáp án C)
Ví dụ 6: Hỗn hợp A gồm 2 kim loại R1, R2 có hoá trị x, y không đổi (R1, R2 không tác dụng với nước và đứng trước Cu trong dãy hoạt động hóa học của kim loại). Cho hỗn hợp A phản ứng hoàn toàn với dung dịch HNO3 dư thu được 1,12 lít khí NO duy nhất ở đktc.
Nếu cho lượng hỗn hợp A trên phản ứng hoàn toàn với dung dịch HNO3 thì thu được bao nhiêu lít N2. Các thể tích khí đo ở đktc.
	A. 0,224 lít.	PB. 0,336 lít.	C. 0,448 lít.	D. 0,672 lít.
Hướng dẫn giải
Trong bài toán này có 2 thí nghiệm:
TN1: R1 và R2 nhường e cho Cu2+ để chuyển thành Cu sau đó Cu lại nhường e cho để thành (NO). Số mol e do R1 và R2 nhường ra là
	 + 3e ® 
	 0,15 
TN2: R1 và R2 trực tiếp nhường e cho để tạo ra N2. Gọi x là số mol N2, thì số mol e thu vào là
	2 + 10e ® 
	 10x ¬ x mol
Ta có: 	10x = 0,15 ® x = 0,015
Þ	= 22,4.0,015 = 0,336 lít. (Đáp án B)
Ví dụ 7: Cho 1,35 gam hỗn hợp gồm Cu, Mg, Al tác dụng hết với dung dịch HNO3 thu được hỗn hợp khí gồm 0,01 mol NO và 0,04 mol NO2. Tính khối lượng muối tạo ra trong dung dịch.
	A. 10,08 gam.	B. 6,59 gam.	PC. 5,69 gam.	D. 5,96 gam.
Hướng dẫn giải
Cách 1: Đặt x, y, z lần lượt là số mol Cu, Mg, Al.
Nhường e: 	Cu = + 2e Mg = + 2e Al = + 3e 
	 x ® x ® 2x y ® y ® 2y z ® z ® 3z
Thu e: 	 + 3e = (NO) + 1e = (NO2)
	 0,03 ¬ 0,01 0,04 ¬ 0,04
Ta có: 	2x + 2y + 3z = 0,03 + 0,04 = 0,07
và 0,07 cũng chính là số mol NO3- 
Khối lượng muối nitrat là: 
	1,35 + 62´0,07 = 5,69 gam. (Đáp án C)
Cách 2: 
Nhận định mới: Khi cho kim loại hoặc hỗn hợp kim loại tác dụng với dung dịch axit HNO3 tạo hỗn hợp 2 khí NO và NO2 thì 
	mol
Þ	mol
Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng:
	1,35 + 0,12´63 = mmuối + 0,01´30 + 0,04´46 + 0,06´18
Þ	mmuối = 5,69 gam.
Ví dụ 8: (Câu 19 - Mã đề 182 - Khối A - TSĐH - 2007)
Hòa tan hoàn toàn 12 gam hỗn hợp Fe, Cu (tỉ lệ mol 1:1) bằng axit HNO3, thu được V lít (ở 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
	A. 2,24 lít. 	B. 4,48 lít. 	PC. 5,60 lít. 	D. 3,36 lít.
Hướng dẫn giải
Đặt nFe = nCu = a mol ® 56a + 64a = 12 ® a = 0,1 mol.
Cho e:	Fe ® Fe3+ + 3e	Cu ® Cu2+ + 2e
	0,1 ® 0,3	0,1 ® 0,2
Nhận e:	N+5 + 3e ® N+2	N+5 + 1e ® N+4
	 3x ¬ x	 y ¬ y
Tổng ne cho bằng tổng ne nhận.
Þ	3x + y = 0,5
Mặt khác:	30x + 46y = 19´2(x + y).
Þ	x = 0,125 ; y = 0,125.
	Vhh khí (đktc) = 0,125´2´22,4 = 5,6 lít. (Đáp án C)
Ví dụ 9: Nung m gam bột sắt trong oxi, thu được 3 gam hỗn hợp chất rắn X. Hòa tan hết hỗn hợp X trong dung dịch HNO3 (dư), thoát ra 0,56 lít (ở đktc) NO (là sản phẩm khử duy nhất). Giá trị của m là
	PA. 2,52 gam. 	B. 2,22 gam. 	C. 2,62 gam. 	D. 2,32 gam.
Hướng dẫn giải
m gam Fe + O2 ® 3 gam hỗn hợp chất rắn X 0,56 lít NO.
Thực chất các quá trình oxi hóa - khử trên là:
Cho e:	Fe ® Fe3+ + 3e 
	 ® mol e
Nhận e:	O2 + 4e ® 2O2-	N+5 + 3e ® N+2
	 ® mol e 0,075 mol ¬ 0,025 mol
	 = + 0,075
Þ	m = 2,52 gam. (Đáp án A)
Ví dụ 10: Hỗn hợp X gồm hai kim loại A và B đứng trước H trong dãy điện hóa và có hóa trị không đổi trong các hợp chất. Chia m gam X thành hai phần bằng nhau:
	- Phần 1: Hòa tan hoàn toàn trong dung dịch chứa axit HCl và H2SO4 loãng tạo ra 3,36 lít khí H2.
	- Phần 2: Tác dụng hoàn toàn với dung dịch HNO3 thu được V lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất).
	Biết các thể tích khí đo ở điều kiện tiêu chuẩn. Giá trị của V là
	PA. 2,24 lít.	B. 3,36 lít.	C. 4,48 lít.	D. 6,72 lít.
Hướng dẫn giải
Đặt hai kim loại A, B là M.
- Phần 1:	M + nH+ ¾® Mn+ + 	(1)
- Phần 2:	3M + 4nH+ + nNO3- ® 3Mn+ + nNO + 2nH2O	(2)
Theo (1): Số mol e của M cho bằng số mol e của 2H+ nhận;
Theo (2): Số mol e của M cho bằng số mol e của N+5 nhận.
Vậy số mol e nhận của 2H+ bằng số mol e nhận của N+5.
	2H+ + 2e ® H2 và N+5 + 3e ® N+2
	 0,3 ¬ 0,15 mol 0,3 ® 0,1 mol
Þ	VNO = 0,1´22,4 = 2,24 lít. (Đáp án A)
Ví dụ 11: Cho m gam bột Fe vào dung dịch HNO3 lấy dư, ta được hỗn hợp gồm hai khí NO2 và NO có VX = 8,96 lít (đktc) và tỉ khối đối với O2 bằng 1,3125. Xác định %NO và %NO2 theo thể tích trong hỗn hợp X và khối lượng m của Fe đã dùng?
	A. 25% và 75%; 1,12 gam.	PB. 25% và 75%; 11,2 gam.
	C. 35% và 65%; 11,2 gam.	D. 45% và 55%; 1,12 gam.
Hướng dẫn giải
Ta có:	nX = 0,4 mol; MX = 42.
Sơ đồ đường chéo:
Þ	
Þ	 ® 
và Fe - 3e ® Fe3+ N+5 + 3e ® N+2 N+5 + 1e ® N+4
 3x ® x 0,3 ¬ 0,1 0,3 ¬ 0,3
Theo định luật bảo toàn electron:
	3x = 0,6 mol ® x = 0,2 mol
Þ 	mFe = 0,2´56 = 11,2 gam. (Đáp áp B).
Ví dụ 12: 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/lít HNO3 trong dung dịch đầu là
	PA. 0,28M.	B. 1,4M.	C. 1,7M.	D. 1,2M.
Hướng dẫn giải
Ta có:	
là trung bình cộng khối lượng phân tử của hai khí N2 và NO2 nên:
và 	NO3- + 10e ® N2 NO3- + 1e ® NO2
	0,08 ¬ 0,4 ¬ 0,04 mol 0,04 ¬ 0,04 ¬ 0,04 mol
 	M ® Mn+ + n.e 
	 0,04 mol
Þ	
Nhận định mới: Kim loại nhường bao nhiêu electron thì cũng nhận bấy nhiêu gốc NO3- để tạo muối.
Þ	
Do đó:	
Þ	 (Đáp án A)
Ví dụ 13: Khi cho 9,6 gam Mg tác dụng hết với dung dịch H2SO4 đậm đặc, thấy có 49 gam H2SO4 tham gia phản ứng, tạo muối MgSO4, H2O và sản phẩm khử X. X là
	A. SO2	B. S	PC. H2S 	D. SO2, H2S 
Hướng dẫn giải
Dung dịch H2SO4 đạm đặc vừa là chất oxi hóa vừa là môi trường.
Gọi a là số oxi hóa của S trong X. 
	Mg ® Mg2+ + 2e	S+6 + (6-a)e ® S a
	0,4 mol 0,8 mol 0,1 mol 0,1(6-a) mol
Tổng số mol H2SO4 đã dùng là : (mol)
Số mol H2SO4 đã dùng để tạo muối bằng số mol Mg = 9,6 : 24 = 0,4 mol.
Số mol H2SO4 đã dùng để oxi hóa Mg là:
	0,5 - 0,4 = 0,1 mol.
Ta có: 0,1´(6 - a) = 0,8 ® x = -2. Vậy X là H2S. (Đáp án C)
Ví dụ 14: Để a gam bột sắt ngoài không khí, sau một thời gian sẽ chuyển thành hỗn hợp A có khối lượng là 75,2 gam gồm Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4. Cho hỗn hợp A phản ứng hết với dung dịch H2SO4 đậm đặc, nóng thu được 6,72 lít khí SO2 (đktc). Khối lượng a gam là:
	P A. 56 gam.	B. 11,2 gam.	C. 22,4 gam.	D. 25,3 gam.
Hướng dẫn giải
Số mol Fe ban đầu trong a gam: mol.
Số mol O2 tham gia phản ứng: mol.
Quá trình oxi hóa: 	(1)
Số mol e nhường: 
Quá trình khử:	O2 + 4e ® 2O-2	(2)
	SO42- + 4H+ + 2e ¾® SO2 + 2H2O	(3)
Từ (2), (3) ® 
Þ	a = 56 gam. (Đáp án A)
Ví dụ 15: Cho 1,35 gam hỗn hợp A gồm Cu, Mg, Al tác dụng với HNO3 dư được 1,12 lít NO và NO2 (đktc) có khối lượng mol trung bình là 42,8. Tổng khối lượng muối nitrat sinh ra là:
	A. 9,65 gam	B. 7,28 gam	C. 4,24 gam	PD. 5,69 gam 
Hướng dẫn giải
Dựa vào sơ đồ đường chéo tính được số mol NO và NO2 lần lượt là 0,01 và 0,04 mol. Ta có các bán phản ứng:
	NO3- + 4H+ + 3e ¾® NO + 2H2O
	NO3- + 2H+ + 1e ¾® NO2 + H2O
Như vậy, tổng electron nhận là 0,07 mol.
Gọi x, y, z lần lượt là số mol Cu, Mg, Al có trong 1,35 gam hỗn hợp kim loại. Ta có các bán phản ứng: 
Cu ® Cu2+ + 2e Mg ® Mg2+ + 2e Al ® Al3+ + 3e
Þ	2x + 2y + 3z = 0,07.
Khối lượng muối nitrat sinh ra là:
	m = + + 
	 = 1,35 + 62(2x + 2y + 3z)
	 = 1,35 + 62 ´ 0,07 = 5,69 gam.
MỘT SỐ BÀI TẬP VẬN DỤNG GIAI THEO PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀM MOL ELECTRON
01. Hoà t

File đính kèm:

  • docBAO TOAN MOL ELECTRON.doc
Giáo án liên quan