Chuyên đề giải toán bằng phương pháp bảo toàn electron; Lý thuyết và phương pháp giải bài toán về HNO3, sử dụng phương pháp bảo toàn electron trong giải toán. Phân tích ví dụ cụ thể và có hệ thống bài tập vận dụng.
MỤC LỤC Trang A Mở đầu B Nội dung I Cơ sở lý thuyết II Một số lưu ý giải toán tập áp dụng III Bài tập tự giải 14 C Kết luận 22 A MỞ ĐẦU Hồn cảnh nảy sinh Trong q trình dạy học mơn Hóa học, tập xếp hệ thống phương pháp giảng dạy (phương pháp luyện tập), phương pháp coi phương pháp quan trọng để nâng cao chất lượng giảng dạy môn Thông qua việc giải tập, giúp học sinh rèn luyện tính tích cực, trí thơng minh, sáng tạo, bồi dưỡng hứng thú học tập Việc lựa chọn phương pháp thích hợp để giải tập lại có ý nghĩa quan trọng Mỗi tập có nhiều phương pháp giải khác Nếu biết lựa chọn phương pháp hợp lý, giúp học sinh nắm vững chất tượng hoá học Qua năm giảng dạy nhận thấy rằng, khả giải tốn Hóa học em học sinh cịn hạn chế, đặc biệt giải tốn Hóa học Vơ tốn mà chất tham gia phản ứng có thay đổi số oxi hoá (các phản ứng oxi hoá khử), toán phức tạp xảy qua nhiều q trình, trí nhiều không xác định dược chất dư chất hết Khi giải tập dạng học sinh thường gặp khó khăn dẫn đến thường giải dài dịng, nặng nề mặt tốn học khơng cần thiết chí khơng giải q nhiều ẩn số Nguyên nhân học sinh chưa tìm hiểu rõ, vững định luật hoá học hệ số cân phản ứng hoá học để đưa phương pháp giải hợp lý Xuất phát từ suy nghĩ muốn giúp học sinh khơng gặp phải khó khăn nhanh chóng tìm đáp án q trình học tập mà dạng tốn đặt Chính tơi đưa đề tài: “Giải tốn phương pháp bảo toàn electron” Điều kiện, thời gian, đối tượng áp dụng Áp dụng phương pháp tốn mà chất tham gia phản ứng có thay đổi số oxi hoá (các phản ứng oxi hoá khử), toán phức tạp xảy qua nhiều q trình Từ đây, phát triển kết hợp số phương pháp giải nhanh khác để giải tốt tốn trắc nghiệm Có thể áp dụng phương pháp đề hướng dẫn học sinh làm lớp, buổi ôn luyện phục vụ kì thi kì thi THPT quốc gia Nội dung Các dạng tốn khơng phân dạng sách giáo khoa, học sinh làm tự mị mẫm cách giải, khơng phải có khả tư tốt Tuy nhiên khơng phải học sinh có khả tự tìm tịi phát vấn đề Vì phương pháp giúp em áp dụng cho toán mà chất tham gia phản ứng có thay đổi số oxi hoá (các phản ứng oxi hoá khử), toán phức tạp xảy qua nhiều trình, trí nhiều khơng xác định dược chất dư chất hết Điều đặc biệt lý thú phương pháp không cần viết phương trình phản ứng nào, khơng cần quan tâm tới giai đoạn trung gian… Kết đạt Học sinh học cách phân dạng tập, rèn luyện sử dụng phương pháp giải toán làm nhanh hơn, tốt hơn, từ tự tin kì thi, kết đạt cao B NỘI DUNG I CƠ SỞ LÝ THUYẾT Nội dung định luật bảo toàn electron : - Trong phản ứng oxi hóa - khử, tổng số electron mà chất khử nhường tổng số electron mà chất oxi hóa nhận � số e nhường = � số e nhận � số mol e nhường = � số mol e nhận => Phạm vi ứng dụng: - Phương pháp cho phép giải nhanh nhiều tốn oxi hóa – khử phức tạp thường gặp : + Trong hỗn hợp chất phản ứng có nhiều chất oxi hóa – khử nhiều chất khử khác nhau, không đủ điều kiện để xác định số lượng thứ tự phản ứng xảy + Phản ứng oxi hóa – khử xảy qua nhiều trạng thái trung gian.Chẳng hạn : +3e 2e Fe ����� � ���� 2e 1e Fe2+ ���� � ���� � 1e Fe3+ -3e Các bước áp dụng: Bước1:Xác định chất khử (nhường e) chất oxi hóa (nhận e), ta dựa vào số oxihoa để xác định Bước 2:Viết cân phương trình nhường nhận e (có gắn số mol tương ứng chất q trình) Bước 3:Từ định luật bảo tồn e ta viết phương trình đại lượng giải phương trình để trả lời u cầu mà tốn đặt Các dạng tập thường gặp: Kim loại (hoặc hỗn hợp kim loại) tác dụng với axit ( hỗn hợp axit) khơng có tính oxi hố (HCl, H2SO4 loãng …) Kim loại (hoặc hỗn hợp kim loại) tác dụng với axit ( hỗn hợp axit) có tính oxi hố (HNO3, H2SO4 đặc, nóng …) tạo khí hỗn hợp khí Oxit kim loại (hoặc hỗn hợp oxit kim loại) tác dụng với axit ( hỗn hợp axit) có tính oxi hố (HNO3, H2SO4 đặc, nóng …) Các tốn liên quan tới sắt (điển hình tốn để sắt ngồi khơng khí) Bài tốn nhúng kim loại vào dung dịch muối Nói chung tốn liên quan tới thay đổi số oxi hoá giải phương pháp II MỘT SỐ LƯU Ý KHI GIẢI TOÁN VÀ BÀI TẬP ÁP DỤNG Dạng 1: Kim loại (hoặc hỗn hợp kim loại) tác dụng với axit ( hỗn hợp axit) khơng có tính oxi hố (HCl, H2SO4 lỗng …) Phương pháp - Chỉ kim loại đứng trước H dãy hoạt động hóa học tác dụng với ion H+ giải phóng H2 M + nH+ → Mn+ + n/2 H2 - Số mol HCl = số mol H2 - Số mol H2SO4 = số mol H2 Ví dụ 1: Hồ tan hồn tồn 1,5 g hỗn hợp gồm Al Mg dung dịch HCl dư thu 1,68 lít khí H2 (đktc) Tính phần trăm khối lượng mội kim loại hỗn hợp ban đầu Hướng dẫn giải: Đặt nAl = x mol; nMg = y mol + Quá trình cho e: Al � Al3+ + 3e Mg � Mg2+ + 2e x 3x y 2y + � H2 +Quá trình nhận e: 2H + 2e 0,15 0, 075 Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có: 3x + 2y = 0,15 (1) Mặt khác, theo ta có PT: 27x + 24y = 1,5 (2) Từ (1) (2) có: x = 1/30, y = 0,025 Do có: % Al = 60%; %Mg = 40% Ví dụ 2: Cho 6,8 gam hỗn hợp X gồm Fe Mg vào dung dịch axit sunfuric lỗng, dư thu 3,36 lit khí bay (đktc) Tính phần trăm khối lượng kim loại hỗn hợp X? Hướng dẫn giải: 3,36 nH 0,15(mol ) 22,4 Số mol : Đặt nMg = x mol; nFe = y mol Áp dụng ĐLBT electron: Quá trình nhường electron: Fe → Fe2+ + 2e Mg →Mg2+ + 2e x x 2x y y 2y Quá trình nhận electron: 2H+ + 2e → H2 0,3 ← 0,15mol → 2x + 2y = 0,3 hay x + y = 0,15 (1) Lại có: 24x + 56y = 20 (2) Từ (1) (2), ta có hệ phương trình sau : 56 x 24 y 6,8 � � �x y 0,15 mFe 0,1.56 5,6( g ) �x 0,1 � � � mMg 0,05.24 1,2( g ) �y 0,05 � Vậy phần trăm khối lượng kim loại hỗn hợp ban đầu : 5,6 % Fe 100% 82,35% 6,8 %Mg = 100% – 82,35%= 17,65% Dạng 2: KIM LOẠI + AXIT CĨ TÍNH OXI HĨA (HNO3, H2SO4 đặc ) Bài toán: Cho kim loại (hoặc hỗn hợp kim loại) tác dụng với dung dịch axit HNO3 loãng, dung dịch acid HNO3 đặc nóng cho hỗn hợp khí hợp chất nitơ NO2, NO, N2O, N2, NH3 (tồn dạng muối NH4NO3 dung dịch); tác dụng với H2SO4 đặc nóng cho sản phẩm khí SO2 (khí mùi sốc), S (kết tủa màu vàng), khí H2S (khí mùi trứng thối) *Lưu ý: - Kim loại có nhiều số oxy hóa khác phản ứng với dung dịch axit H2SO4 đặc,nóng, HNO3 lỗng, dung dịch axit HNO3đặc nóng đạt số oxy hóa cao - Hầu hết kim loại phản ứng với H2SO4, HNO3 đặc nóng (trừ Pt, Au) H2SO4, HNO3 đặc nguội (trừ Pt, Au, Fe, Al, Cr…), S+6 H2SO4, N+5 HNO3 bị khử mức oxy hóa thấp chất khí tương ứng - Các kim loại tác dụng với ion NO3- môi trường axit H+ xem tác dụng với HNO3 Các kim loại Zn, Al tác dụng với ion NO3- mơi trường kiềm OHgiải phóng NH3 Công thức: mmuối = mkim loại phản ứng + mgốc axit Ví dụ 1: Cho 24,8 gam hỗn hợp gồm Fe Mg tác dụng với dung dịch H2SO4 đặc, nóng Sau phản ứng thu 15,67 lít khí SO2 (đktc) sản phẩm khử Xác định % khối lượng kim loại hỗn hợp ban đầu Hướng dẫn giải: nSO2 = 0,7 (mol) Đặt nFe = x (mol); nMg = y (mol) mhỗn hợp = mFe + mMg = 56x + 24y = 24,8 (g) (1) 3 Fe �� � Fe 3e x 3x 6 4 S 2e � S � 1,4 0,7 2 Mg �� � Mg 2e y 2y Theo định luật bảo toàn electron : 3x + 2y = 1,4 (2) Từ (1) (2) x = 0,4 y = 0,1 mFe = 0,4 x 56 = 22,4 (g) % m Fe = x 100% = 90,32% % mMg = 100% - 90,32% = 9,68% Ví dụ Hịa tan hồn tồn 2,4 gam kim loại Mg vào dung dịch HNO3 loãng, giả sử thu V lít khí N2 (đktc) Giá trị V là? Hướng dẫn giải: Đặt nN2 = x mol ; Ta có: Q trình oxi hóa: Mg Mg2+ + 2e 0,1 0,2 - Số mol e nhường 0,2 mol Quá trình khử: N+5 + 10e N20 10x x - số mol e nhận 10x mol Theo định luật bảo toàn electron: 10x = 0,2 x = 0,02 mol V = 0,448l Ví dụ Cho m gam hỗn hợp kim loại gồm Fe Al tan hết dung dịch HNO3 thu 6,72 lít khí NO (ở đktc) dung dịch A Cô cạn dung dịch A thu 68,25 gam hỗn hợp muối khan Tính % khối lượng kim loại m gam hỗn hợp ban đầu ? Hướng dẫn giải: 6,72 nNO = 22, = 0,3 mol Gọi x, y số mol Fe Al hỗn hợp đầu Theo tổng khối lượng muối thu 68,25 g Ta có: 242x + 213y = 68,25 (1) Qúa trình cho e: Qúa trình nhận e: Fe 3 Fe 5 + 3e 3x mol + 3e 3y mol x mol Al 3 Al N 2 + 3e N 0,9 mol 0,3 mol y mol Theo định luật bảo toàn e: ne (KL nhường) = ne (N nhận) = 0,9 mol hay: 3x + 3y = 0,9 (2) Từ (1) (2) ta có x = 0,15; y = 0,15 mFe = 0,15.56 = 8,4 g; mAl = 0,15.27 = 4,05 g mhh KL = 8,4 + 4,05 = 12,45 g %mFe = 67.47% ; %mAl = 32,53% Ví dụ Cho 1,86 gam hỗn hợp kim loại gồm Mg Al tan hết dung dịch HNO3 thu 560 ml khí N2O (ở đktc) dung dịch A Cơ cạn dung dịch A thu lượng muối khan bằng: A 41,26 gam B 14,26 gam C 24,16 gam D 21,46 gam Hướng dẫn giải: Mg, Al + HNO3→ Mg(NO3)2 + Al(NO3)3 + Gọi x , y số mol Mg, Al nNO2 0,56 0, 025mol 22, 2 Quá trình nhường e: Mg � Mg 2e x → 2x 3 Al � Al 3e y → 3y 5 1 N 8e � N Quá trình nhận e: 0,2 ←0,025 ADĐLBT e ta có: 2x + 3y = 0,2 nNO x y 0, mmuối= mhhKL + Đ/A : B mNO = 1,86 + 62.0,2 = 14,26 g Ví dụ 5: Hòa tan 15 gam hỗn hợp X gồm hai kim loại Mg Al vào dung dịch Y gồm HNO3 H2SO4 đặc thu 0,1 mol khí SO2, NO, NO2, N2O Phần trăm khối lượng Al Mg X A 63% 37% B 36% 64% C 50% 50% D 46% 54% Hướng dẫn giải Đặt nMg = x mol ; nAl = y mol Ta có: 24x + 27y = 15 (1) Q trình oxi hóa: Mg → Mg2+ + 2e Al → Al3+ + 3e x 2x y 3y Tổng số mol e nhường = (2x + 3y) Quá trình khử: N+5 + 3e → N+2 2N+5 + 2.4e → 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 Tổng số mol e nhận = 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 � , % A l � 0 % % %Mg = 100% - 36% = 64% Đáp án B Ví dụ 6: Cho m gam bột Fe vào dung dịch HNO3 lấy dư, ta hỗn hợp X gồm hai khí NO2 NO có VX = 8,96 lít (đktc) tỉ khối O2 1,3125 Xác định %NO %NO2 theo thể tích hỗn hợp X khối lượng m Fe dùng? A 25% 75%; 1,12 gam B 25% 75%; 11,2 gam C 35% 65%; 11,2 gam D 45% 55%; 1,12 gam Hướng dẫn giải Ta có: nX = 0,4 mol; MX = 42 Sơ đồ đường chéo: N O :4 01 2 N O :3 64 2 n :n :43 � N O N O � � n n ,4 m o l N O N O � nNO0 ,1m o l � � nNO2 0 ,3m o l � => % V 25% � N O � % V 75% N O � Fe → Fe3+ +3e N+5 + 3e → N+2 x 3x 0,3 0,1 Theo định luật bảo toàn electron: 3x = 0,6 mol => x = 0,2 mol mFe = 0,2.56 = 11,2 gam N+5 + 1e → N+4 0,3 0,3 Đáp áp B Ví dụ Hoà tan hoàn toàn 16,2 gam kim loại M chưa rõ hoá trị dd HNO3 5,6 lit (đktc) hỗn hợp A nặng 7,2 gam gồm NO N2 Xác định tên kim loại M? Hướng dẫn giải: nNO = 0,1mol; nN2 = 0,15 mol Quá trình cho e: M M 16, M M mol n+ Qúa trình nhận e: + 5 N ne 16, 2.n M M mol + 3e 0,3 mol 5 2 N 0,1 mol N + 10e 1,5 N2 0,15 16,2.n Áp dụng ĐLBT mol e M M = 1,8 (mol) MM = 9.n Biện luận MM theo n: N MM (loại) 18 (loại) 27 (Al) Nhận n = ; MM = 27 M kim loại Al Dạng 3: Oxit kim loại (hoặc hỗn hợp oxit kim loại) tác dụng với axit ( hỗn hợp axit) có tính oxi hố (HNO3, H2SO4 đặc, nóng …) Ví dụ 1: Cho 60 gam hỗn hợp gồm Cu CuO tan hết lít dung dịch HNO3 1M(dư) thu 13,44 lít khí NO (ở đktc) Biết thể tích dung dịch thay đổi khơng đáng kể a) Vậy % khối lượng Cu hỗn hợp bằng: A 64% B 32% C 42,67% D 96% b) Nồng độ mol/l muối axit dư dung dịch thu là: A 0,6M 0,6M B 0,3M 0,8M C 0,3M 1,8M D 0,31M 0,18M Hướng dẫn giải: a) Gọi x, y số mol Cu, CuO nNO 13, 44 0, 6mol 22, Quá trình cho nhận e: 2 Cu � Cu 2e x→ 2x 5 2 N 3e � N 1,8 mol ← 0,6mol Áp dụng ĐLBTe: 2x = 1,8 → x = 0,9 mol % Cu 64.0,9 100 96% 60 Đ/A: D b) nCu( NO3 )2 nCu CuO 0, CM (Cu ( NO3 )3 (60 64.0,9) 0,93mol 80 0, 93 0, 31M 10 nHNO3 1.3 3mol nHNO3 ( pu ) 2( nCu CuO nNO ) 2.0,93 0, 2, 46mol nHNO3 (du) 2, 46 0,54mol CM (HNO3 ) 0,54 0,18 M Đ/A : D Ví dụ 2: Hịa tan hồ tồn m gam hỗn hợp FeO, Fe2O3 Fe3O4 dung dịch HNO3 dư thu 4,48 lít khí NO2 (đkc) Cơ cạn dung dịch thu 145,2 gam muối khan Tìm m? Hướng dẫn giải: Quy đổi hỗn hợp Fe O2 nNO2 = 0,2 mol nFe(NO3)3 = 0,6 mol => nFe = 0,6 mol Chất khử 3 Chất oxi hóa Fe � Fe 3e 0,6 1,8 2 O 4e � 2O 2x 5 x 4 N 1e � N 0,2 0,2 Áp dụng ĐL BT electron, ta có: 1,8 = 2x + 0,2 => x = 0,8 mol Ta có: mFeO = mFe + mO = 0,6 56 + 0,8.16 = 46,4 g Dạng 4: Các tốn liên quan tới sắt (điển hình tốn để sắt ngồi khơng khí) Ví dụ 1: Để m gam sắt ngồi khơng khí, sau thời gian thu hỗn hợp B gồm chất rắn : Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4 có khối lượng 12 gam Cho B tác dụng với axit HNO3 thấy giải phóng 2,24 lít khí NO đktc.T ính m? Giải: Bài toán gặp phương pháp “Ghép ẩn”, với phương pháp bạn cần viết đầy đủ phương trình mo tả giai đoạn trình, đồng thời bạn cần có kỹ tính tốn tương đối tốt… Nhưng sử dụng “Định luật bảo tồn electron” tốn đơn giản nhiều Có thể phân tích toán sơ đồ sau: o2 HNO3 Fe �� � Fe,FeO,Fe 2O3 ,Fe3O ��� � Fe NO +NO+H 2O Ta có trình cho nhận electron sau: + Quá trình cho e: + Quá trình nhận e: 3+ Fe � Fe +3e N+5 + 3e � N+2 (NO) 0,3 0,1 11 m 56 O2 + 3m 56 4e � 12-m 32 2O212-m (Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng có: mFe + mO2 = mB � mO2 = mB - mFe = 12 - m � n O2 = 12 - m 32 12 - m 3m Áp dụng định luật bảo tồn electron ta có: + 0,3 = 56 � m= 10,08 gam Ví dụ Nung nóng 12,6 gam Fe ngồi khơng khí sau thời gian thu m gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe2O3 Fe3O4 Hỗn hợp phản ứng hết với dung dịch HNO3 loãng (dư), thu 4,2 lít khí NO (sản phẩm khử nhất, đktc) Tính m? Phân tích đề: Sơ đồ phản ứng �NO � �FeO, Fe3O4 HNO3dn O2 ( kk ) Fe ��� �� ���� � �Fe2 ( SO4 )3 �Fe2O3và Fe du Fe phản ứng với Oxi cho sản phẩm oxit lượng sắt dư, sau hỗn hợp oxit phản ứng với HNO3 đặc nóng đưa lên sắt +3 Trong trình Oxi nhận e để đưa O2- có oxit HNO3(+5) nhận e để đưa NO (+2) Như vậy: + Khối lượng oxit tổng khối lượng sắt oxi + Cả trình chất nhường e Fe chất nhận O HNO3 Giải: Ta có n NO = 0,1875 mol , nFe = 0,225 mol Gọi số mol oxi oxit x ta có: Chất khử Chất oxi hóa Fe � Fe3 3e O 2e � O 2 0,22 N 5 3e � N 2 0,225 2x x 0,1875.3 0,1875 Áp dụng định luật bảo tồn electron ta có: 0,225.3 = 2x + 0,5625 �� � x = 0,05625 mol Mặt khác theo hệ BTKL ta có: m mFe mO 2 nên: m = 12,6 + 0,05625.16 = 13,5(gam) ĐS: 13,5 gam Ví dụ Nung nóng m gam bột sắt ngồi khơng khí, sau phản ứng thu 20 gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe2O3 Fe3O4 Hịa tan hết X dung dịch HNO3 lỗng thu 5,6 lít hỗn hợp khí Y gồm NO NO2 có tỉ khối so với H2 19 Tính m thể tích HNO3 1M dùng? 12 Phân tích đề: �NO2 � FeO , Fe O � � HNO3 O2 ( kk ) Fe ��� �� ��� � �NO � �Fe2O3và Fe du �Fe( NO ) 3 � sơ đồ phản ứng: + Hỗn hợp X gồm Fe O oxit + Xét q trình ta thấy có Fe nhường e, Chất nhận e Oxi HNO3 + HNO3 nhận e NO NO2 + Số mol HNO3 ban đầu số mol HNO3 muối chuyển khí Giải: n nNO 0,125mol Theo đề ta có: NO Gọi số mol Fe O tương ứng X x y ta có: 56x + 16y = 20 (1) Q trình nhường nhận e: chất khử Chất oxi hóa O 2e � O 2 y Fe � Fe3 3e 3x x 2y 5 y 4 N 1e � N O2 5 0,125 0,125 2 N 3e � N O 0,125.3 0,125 Áp dụng định luật bảo tồn electron ta có: 3x = 2y + 0,5 (2) 56 x 16 y 20 � � x y 0, Từ (1) (2) ta có hệ � Giải hệ ta có x = 0,3 y = 0,2 Như nFe = 0,3 mol m = 16,8 gam Theo định luật bảo tồn ngun tố ta có: mi nHNO3 nNO nNKhí 3nFe nNO nNO2 nên nHNO3 0,3.3 0,125 0,125 1,15 VHNO3 mol 1,15 1,15(lít) Vậy (*)Áp dụng cơng thức (1) ta có: 80.số mol Fe = 20 + 8.(0,125.3 + 0,125.1) �� � số mol Fe = 0,3 (mol) �� � mFe = 16,8 g VHNO3 1,15 1,15(lít) Ví dụ Cho luồng khí CO qua ống sứ đựng m gam Fe2O3 nung nóng Sau thời gian thu 10,44 gam chất rắn X gồm Fe, FeO, Fe2O3 Fe3O4 Hòa 13 tan hết X dung dịch HNO3 đặc, nóng thu 4,368 lít NO2 (sản phẩm khử đktc) Tính m ? Phân tích đề: Sơ đồ phản ứng �FeO, Fe3O4 HNO3dn �NO2 � CO Fe2O3 �� ���� �� o �� t �Fe( NO2 ) �Fe2O3 , Fe Trong trường hợp xét trình đầu cuối ta thấy chất nhường e CO, chất nhận e HNO3 Nhưng biết tổng số mol Fe oxit ta biết số mol Fe2O3 Bởi ta dùng kiện tốn hịa tan x HNO3 đề tính tổng số mol Fe Giải: n 0,195mol Theo đề ta có: NO Gọi số mol Fe O tương ứng X x y ta có: 56x + 16y = 10,44 (1) Quá trình nhường nhận e: Chất khử Chất oxi hóa O 2e � O Fe � Fe3 3e x 3x y N 5 2y 4 1e � N O2 0,195 0,195 Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có: 3x = 2y + 0,195 (2) 56 x 16 y 10, 44 � � Từ (1) (2) ta có hệ �3 x y 0,195 Giải hệ ta có x = 0,15 y = 0,1275 � m = 12 gam Như nFe = 0,15 mol nên nFe O 0, 075mol �� III BÀI TẬP TỰ GIẢI Bài tập tự luận Bài Cho 13,5 gam Al tác dụng vừa đủ với 2,0 lít dung dịch HNO3 thu hỗn hợp khí A gồm NO N2 có tỉ khối hiđro 14,75 a) Tính thể tích khí sinh (đktc)? b) Tính nồng độ mol dung dịch HNO3 đem dùng? Đáp số: a) VNO = 0,237 22,4 = 5,3088 (l) VN2 = 0,0789 22,4 = 1,76736 (l) b) CM HNO3 = 0,9475 M Bài Hịa tan hồn tồn hỗn hợp gồm 0,1 mol Fe 0,2 mol Al vào dung dịch HNO3 dư thu hỗn hợp khí X gồm NO NO2 có tỉ lệ mol tương ứng 2:1 Xác định thể tích hỗn hợp khí X (đktc)? Đáp số: 8,64lít 14 Bài Hồ tan hồn tồn 1,35 gam kim loại M dung dịch HNO3 dư đun nóng thu 2,24 lit NO NO2 (đktc) có tỷ khối so với H2 21 ( khơng cịn sản phẩm khử khác) Tìm kim loại M Đáp số: kim loại Al Bài Cho 15,82 gam hỗn hợp gồm Fe Zn tác dụng với dung dịch H2SO4 đặc, nóng Sau phản ứng thu 7,168 lít khí SO2 (đktc) sản phẩm khử Xác định % khối lượng kim loại hỗn hợp ban đầu Bài Cho 7,84 gam hỗn hợp gồm Fe Cu tác dụng với dung dịch H2SO4 đặc, nóng Sau phản ứng thu 3,584lít khí SO2 (đktc) sản phẩm khử Xác định % khối lượng kim loại hỗn hợp ban đầu Bài Cho 11,6 gam hỗn hợp gồm Fe Mg tác dụng với dung dịch H2SO4 đặc, nóng Sau phản ứng thu 8,96 lít khí SO2 (đktc) sản phẩm khử Xác định % khối lượng kim loại hỗn hợp ban đầu Bài tập trắc nghiệm Câu 1: Hịa tan hồn tồn 2,4 gam kim loại Mg vào dung dịch HNO3 loãng, giả sử thu V lít khí N2 (đktc) Giá trị V A 0,672 lít B 6,72lít C 0,448 lít D 4,48 lít Câu 2: Cho m gam Cu phản ứng hết với dung dịch HNO3 thu 8,96 lít (đktc) hỗn hợp khí NO NO2 có tỉ khối H2 19 Giá trị m A 25,6 gam B 16 gam C 2,56 gam D gam Câu 3: Hòa tan 4,59 gam Al dung dịch HNO3 thu hỗn hợp khí NO N2O có tỉ khối hiđro 16,75 Thể tích NO N2O thu đktc là: A 2,24 lít 6,72 lít B 2,016 lít 0,672 lít C 0,672 lít 2,016 lít D 1,972 lít 0,448 lít Câu 4: Cho m gam Al tan hoàn toàn dung dịch HNO3 thấy 11,2 lít (đktc) hỗn hợp khí A gồm khí N2, NO, N2O có tỉ lệ số mol tương ứng 2:1:2 Giá trị m ? A 27 gam B 16,8 gam C 35,1 gam D 53,1 gam Câu 5: Hòa tan hồn tồn 12,42 gam Al dung dịch HNO3 lỗng (dư), thu dung dịch X 1,344 lít (ở đktc) hỗn hợp khí Y gồm hai khí N2O N2 Tỉ khối hỗn hợp khí Y so với khí H2 18 Cơ cạn dung dịch X, thu m gam chất rắn khan Giá trị m là: A 97,98 B 106,38 C 38,34 D 34,08 Câu 6: Chia hỗn hợp gồm Mg MgO thành phần nhau: - Phần 1: Cho tác dụng hết với dung dịch HCl thu 3,136 lít H2 (đktc), dung dịch sau phản ứng chứa 14,25 gam muối - Phần 2: Cho tác dụng hết với dung dịch HNO3 thu dược 0,448 lít khí X nguyên chất (đktc) Cô cạn cẩn thận làm khô dung dịch sau phản ứng thu 23 gam muối Công thức phân tử khí X là: A N2O B NO2 C N2 D NO 15 Câu 7: Cho 3,024 gam kim loại M tan hết dung dịch HNO lỗng, thu 940,8 ml khí (đktc) NxOy (sản phẩm khử nhất) có tỉ khối H 22 Khí NxOy kim loại M A N2O Fe B NO2 Al C N2O Al D NO Mg Câu 8: Hoà tan 62,1 gam kim loại M dung dịch HNO3 loãng thu 16,8 lít hỗn hợp khí X (đktc) gồm khí khơng màu khơng hố nâu khơng khí Tỉ khối X so với H2 17,2 Kim loại M A Mg B Ag C Cu D Al Câu 9: Hịa tan hồn tồn 16,2 gam kim loại hóa trị chưa rõ dung dịch HNO3 5,6 lít (đktc) hỗn hợp A nặng 7,2 gam gồm NO N2 Kim loại cho là: A Fe B Zn C Al D Cu Câu 10: Hoà tan hết 9,6 gam kim loại M dung dịch H2SO4 đặc, nóng, thu SO2 sản phẩm khử Cho toàn lượng SO2 hấp thụ vào 0,5 lít dung dịch NaOH 0,6M, sau phản ứng đem cô cạn dung dịch 18,9 gam chất rắn Kim loại M A Ca B Mg C Fe D Cu Câu 11: Cho 11,2 gam hỗn hợp Cu kim loại M tác dụng với dung dịch HCl dư thu 3,136 lít (đktc) Cũng lượng hỗn hợp cho tác dụng hết với dung dịch HNO3 lỗng thu 3,92 lít khí NO (đktc, sản phẩm khử nhất) Kim loại M A Mg B Fe C Mg Fe D Mg Zn Câu 12: Cho 7,22 gam hỗn hợp X gồm Fe kim loại M có hố trị khơng đổi, chia X thành phần nhau: Phần tác dụng với HCl dư thu 2,128 lít khí (đktc) ; Phần cho tác dụng với dung dịch HNO3 dư thu 1,792 lít NO (đktc) Kim loại M % M hỗn hợp là: A Al với 53,68% B Cu với 25,87% C Zn với 48,12% D Al với 22,44% Câu 13: 1,84 gam hỗn hợp Cu Fe hòa tan hết dung dịch HNO3 tạo thành 0,01 mol NO 0,04 mol NO2 Số mol Fe Cu theo thứ tự A 0,02 0,03 B 0,01 0,02 C 0,01 0,03 D 0,02 0,04 Câu 14: Hoà tan 2,64 gam hỗn hợp Fe Mg dung dịch HNO3 loãng, dư, thu sản phẩm khử 0,896 lít (ở đktc) hỗn hợp khí gồm NO N2, có tỷ khối so với H2 14,75 Thành phần % theo khối lượng sắt hỗn hợp ban đầu A 61,80% B 61,82% C 38,18% D 38,20% Câu 15: Cho 18,4 gam hỗn hợp Mg, Fe phản ứng với dung dịch HNO3 (vừa đủ) 5,824 lít hỗn hợp khí NO, N2 (đktc) Khối lượng hỗn hợp khí 7,68 gam Khối lượng Fe Mg là: 16 A 7,2 gam 11,2 gam B 4,8 gam 16,8 gam C 4,8 gam 3,36 gam D 11,2 gam 7,2 gam Câu 16: Hoà tan hỗn hợp gồm Mg, Al V lít dung dịch HNO3 2M vừa đủ thu 1,68 lít hỗn hợp khí X (đktc) gồm N2O N2 Tỉ khối X so với H2 17,2 Giá trị V A 0,42 B 0,84 C 0,48 D 0,24 Câu 17: Hịa tan hồn tồn 12 gam hỗn hợp Fe, Cu (tỉ lệ mol 1:1) axit HNO3, thu V lít (đktc) hỗn hợp khí X (gồm NO NO2), dung dịch Y (không chứa muối NH4NO3) Tỉ khối X H2 19 Giá trị V A 2,24 B 4,48 C 5,60 D 3,36 Câu 18: Hỗn hợp X gồm Cu Fe có tỉ lệ khối lượng tương ứng 7:3 Lấy m gam X phản ứng hoàn toàn với dung dịch chứa 0,7 mol HNO3 Sau phản ứng lại 0,75m gam chất rắn có 0,25 mol khí Y gồm NO NO2 Giá trị m A 40,5 B 50,4 C 50,2 D 50 Câu 19: Hòa tan 14,8 gam hỗn hợp Fe Cu vào lượng dư dung dịch hỗn hợp HNO3 H2SO4 đặc nóng Sau phản ứng thu 10,08 lít NO2 2,24 lít SO2 (đều đkc) Khối lượng Fe hỗn hợp ban đầu A 5,6 gam B 8,4 gam C 18 gam D 18,2 gam Câu 20: Hoà tan hoàn toàn 8,9 gam hỗn hợp Zn, Mg dung dịch H2SO4 đặc thu 1,12 lít SO2 (ở đktc), 1,6 gam S (là sản phẩm khử nhất) dung dịch X Khối lượng muối khan dung dịch X A 28,1 gam B 18,1 gam C 30,4 gam D 24,8 gam Câu 21: Cho 1,35 gam hỗn hợp gồm Cu, Mg, Al tác dụng với dung dịch HNO3 dư, thu 1,12 lít (đktc) hỗn hợp khí NO NO2 có tỉ khối so với hiđro 20 Tổng khối lượng muối nitrat sinh A 66,75 gam B 33,35 gam C 6,775 gam D 3, 335 gam Câu 22: Hịa tan hồn tồn m gam hỗn hợp kim loại chưa rõ hóa trị dung dịch HNO3 thu V lít hỗn hợp khí A (đktc) gồm NO2 NO (không sinh muối NH4NO3) Tỉ khối A so với H2 18,2 Tổng số gam muối khan tạo thành theo m V là: A m+6,0893V B m+ 3,2147 C m+2,3147V D m+6,1875V Câu 23: Cho hỗn hợp gồm 1,12 gam Fe 1,92 gam Cu vào 400 ml dung dịch chứa hỗn hợp gồm H2SO4 0,5M NaNO3 0,2M Sau phản ứng xảy hoàn toàn, thu dung dịch X chứa m gam muối khí NO (sản phẩm khử nhất) Cho V ml dung dịch NaOH 1M vào dung dịch X lượng kết tủa thu lớn Giá trị tối thiểu V là: A 240 B 120 C 360 D 400 17 Câu 24: Cho 61,2 gam hỗn hợp X gồm Cu Fe3O4 tác dụng với dung dịch HNO3 lỗng, đunnóng khuấy Sau phản ứng xảy hoàn tồn, thu 3,36 lít khí NO (sản phẩm khử nhất, đktc), dung dịch Y lại 2,4 gam kim loại Cô cạn dung dịch Y, thu m gam muối khan Giá trị m là: A 97,5 B 108,9 C 137,1 D.151,5 Câu 25: Cho hỗn hợp gồm 0,01 mol Al 0,02 mol Mg tác dụng với 100 ml dung dịch chứa AgNO3 Cu(NO3)2, sau phản ứng xảy hoàn toàn thu m gam chất rắn X gồm kim loại, X tác dụng hoàn toàn với HNO3 đặc, dư thu V lít NO2 (ở đktc nhất) Giá trị V A 1,232 B 1,456 C 1,904 D 1,568 Câu 26: Chia 10 gam hỗn hợp gồm Mg, Al, Zn thành hai phần Phần đốt cháy hoàn toàn O2 dư thu 21 gam hỗn hợp oxit Phần hai hòa tan HNO3 đặc, nóng dư thu V lít NO2 (sản phẩm khử nhất) đktc Giá trị V là: A 22,4 B 44,8 C 89,6 D 30,8 Câu 27: Cho dung dịch X chứa 0,1 mol FeCl2, 0,2 mol FeSO4 Thể tích dung dịch KMnO4 0,8M H2SO4 lỗng vừa đủ để oxi hóa hết chất X là: A 0,075 lít B 0,125 lít C 0,3 lít D 0,03 lít Câu 28: Hịa tan 5,6 gam Fe dung dịch H2SO4 loãng dư thu dung dịch X Dung dịch X phản ứng vừa đủ với V ml dung dịch KMnO4 0,5M Giá trị V là: A 20 ml B 80 ml C 40 ml D 60 ml Câu 29: Thể tích dung dịch FeSO4 0,5M cần thiết để phản ứng vừa đủ với 100 ml dung dịch chứa KMnO4 0,2M K2Cr2O7 0,1M mơi trường axit là: A 0,16 lít B 0,32 lít C 0,08 lít D 0,64 lít Câu 30: 0,15 mol oxit sắt tác dụng với HNO3 đun nóng, 0,05 mol NO Công thức oxit sắt A FeO B Fe2O3 C Fe3O4 D FeO Fe3O4 Câu 31: Hoà tan hoàn toàn m gam Fe3O4 vào dung dịch HNO3 lỗng dư, tất lượng khí NO thu đem oxi hoá thành NO2 sục vào nước dịng khí O2 để chuyển hết thành HNO3 Cho biết thể tích khí oxi (đktc) tham gia q trình 3,36 lít Khối lượng m Fe3O4 giá trị sau đây? A 139,2 gam B 13,92 gam C 1,392 gam D 1392 gam Câu 32: Hòa tan hoàn toàn y gam oxit sắt H2SO4 đặc, nóng thấy khí SO2 Trong thí nghiệm khác, sau khử hồn tồn y gam oxit CO nhiệt độ cao hịa tan lượng sắt tạo thành H2SO4 đặc, nóng thu lượng khí SO2 nhiều gấp lần lượng khí SO2 thí nghiệm Cơng thức oxit sắt A FeO B Fe2O3 C Fe3O4 D FeCO3 18 Câu 33: Cho 36 gam hỗn hợp Fe, FeO, Fe3O4 tác dụng hoàn toàn với dung dịch H2SO4 đặc, nóng dư thấy 5,6 lít khí SO2 đktc (sản phẩm khử nhất) Tính số mol H2SO4 phản ứng A 0,5 mol B mol C.1,5 mol D 0,75 mol Câu 34: Hoà tan 20,8 gam hỗn hợp bột gồm FeS, FeS2, S dung dịch HNO3 đặc nóng dư thu 53,76 lít NO2 (sản phẩm khử nhất, đkc dung dịch A Cho dung dịch A tác dụng với dung dịch NaOH dư, lọc lấy toàn kết tủa nung khơng khí đến khối lượng khơng đổi khối lượng chất rắn thu A 16 gam B gam C 8,2 gam D 10,7 gam Câu 35: Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp X gồm 0,02 mol FeS2 0,03 mol FeS vào lượng dư H2SO4 đặc nóng thu Fe2(SO4)3, SO2 H2O Hấp thụ hết SO2 lượng vừa đủ dung dịch KMnO4 thu dung dịch Y khơng màu, suốt, có pH = Tính số lít dung dịch (Y A Vdd (Y) = 57 lít B Vdd (Y) = 22,8 lít C Vdd (Y) = 2,27 lít D Vdd (Y) = 28,5 lít Câu 36: Hồ tan hồn tồn m gam FexOy dung dịch H2SO4 đặc nóng thu khí A dung dịch B Cho khí A hấp thụ hoàn toàn dung dịch NaOH dư tạo 12,6 gam muối Mặt khác, cạn dung dịch B thu 120 gam muối khan Công thức sắt oxit FexOy là: A FeO B Fe3O4 C Fe2O3 D Tất sai Câu 37: Trộn 5,6 gam bột sắt với 2,4 gam bột lưu huỳnh nung nóng điều kiện khơng có khơng khí, thu hỗn hợp rắn Y Cho Y tác dụng với lượng dư dung dịch HCl, giải phóng hỗn hợp khí Z cịn lại phần khơng tan G Để đốt cháy hồn tồn Z G cần vừa đủ V lít O2 (ở đktc) Giá trị V A 2,8 B 3,36 C 3,08 D 4,48 Câu 38: Đốt cháy x mol Fe oxi thu 5,04 gam hỗn hợp (A) gồm oxit sắt Hịa tan hồn tồn (A) dung dịch HNO3 thu 0,035 mol hỗn hợp (Y) gồm NO NO2 Tỷ khối Y H2 19 Tính x A 0,06 mol B 0,065 mol C 0,07 mol D 0,075 mol Câu 39: Nung x gam Fe khơng khí thu 104,8 gam hỗn hợp rắn A gồm Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4 Hòa tan A dung dịch HNO3 dư, thu dung dịch B 12,096 lít hỗn hợp khí NO NO2 (đktc) có tỉ khối He 10,167 Khối lượng x gam bao nhiêu? A 74,8 B 87,4 C 47,8 D 78,4 Câu 40: Trộn 0,54 gam bột nhôm với bột Fe2O3 CuO tiến hành phản ứng nhiệt nhôm thu hỗn hợp A Hoà tan hoàn toàn A dung dịch HNO3 hỗn hợp khí gồm NO NO2 có tỉ lệ số mol tương ứng : Thể tích (đktc) khí NO NO2 là: A 0,224 lít 0,672 lít B 0,672 lít 0,224 lít C 2,24 lít 6,72 lít D 6,72 lít 2,24 lít 19 Câu 41: Trộn 10,8 gam Al với hỗn hợp Fe2O3, CuO, Cr2O3 đốt nóng để tiến hành phản ứng nhiệt nhơm thu hỗn hợp X Hịa tan hồn tồn hỗn hợp X dung dịch HNO3 đun nóng thu V lít (đktc) hỗn hợp khí NO, NO2 có tỉ khối so với hiđro 21 V có giá trị là: A 20,16 lít B 17,92 lít C 16,8 lít D 4,48 lít Câu 42: Khử 16 gam Fe2O3 khí CO nhiệt độ cao thu hỗn hợp rắn X, cho hỗn hợp X tác dụng với dung dịch HNO3 dư thu 1,12 lít khí NO (đktc) Thể tích khí CO2 (đktc) tạo khử Fe2O3 A 1,68 lít B 6,72 lít C 3,36 lít D 1,12 lít Câu 43: Cho luồng khí CO qua ống sứ đựng m gam Fe2O3 nung nóng Sau thời gian thu 6,96 gam hỗn hợp rắn X, cho X tác dụng hết với dung dịch HNO3 0,1M vừa đủ thu dung dịch Y 2,24 lít hỗn hợp khí Z gồm NO NO2 có tỉ khối so với hiđro 21,8 m có giá trị là: A gam B 7,5 gam C gam D 8,5 gam Câu 44 Cho kim loại Al, Fe, Cu vào lít dung dịch HNO3 phản ứng vừa đủ thu 1,792 lít khí X (đktc) gồm N2 NO2 có tỉ khối so với He 9,25 Nồng độ mol/lít HNO3 dung dịch đầu A 0,28M B 1,4M C 1,7M D 1,2M Câu 45 Cho 1,35 gam hỗn hợp A gồm Cu, Mg, Al tác dụng với HNO3 dư 1,12 lít NO NO2 (đktc) có khối lượng mol trung bình 42,8 Tổng khối lượng muối nitrat sinh là: A 9,65 gam B 7,28 gam C 4,24 gam D 5,69 gam Câu 46 Cho 1,35 gam hh gồm Mg, Al, Cu tác dụng hết với HNO3 thu hh khí gồm 0,01 mol NO 0,04 mol NO2 Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu hh muối với khối lượng là: A 5,69 gam B 5,5 gam C 4,98 gam D 4,72 gam Câu 47 Hịa tan hồn tồn 11 gam hh gồm Fe Al dd HNO3 dư thu 11,2 lít hh khí X (đktc) gồm NO NO2 có khối lượng 19,8 gam (Biết phản ứng khơng tạo NH4NO3).Vậy Thể tích khí hh X bằng: A.3,36 lít 4,48 lít B 4,48 lít 6,72 lít C 6,72 lít 8,96 lít D 5,72 lít 6,72 lít Câu 48 Cho 1,86 gam hỗn hợp kim loại gồm Mg Al tan hết dung dịch HNO3 thu 560 ml khí N2O (ở đktc) dung dịch A Cô cạn dung dịch A thu lượng muối khan bằng: A 41,26 gam B 14,26 gam C 24,16 gam D 21,46 gam Câu 49 Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp gồm 0,1 mol Fe 0,2 mol Al vào dung dịch HNO3 dư thu hỗn hợp khí X gồm NO NO2 có tỉ lệ mol tương ứng 2:1 Vậy thể tích hỗn hợp khí X (đktc) là: A 86,4 lít B.8,64lít C 19,28 lít D 192,8 lít Câu 50 Hịa tan hồn toàn 12 gam hỗn hợp Fe, Cu (tỉ lệ mol 1:1) axit HNO3, thu V lít (đktc) hỗn hợp khí X (gồm NO NO2) dung dịch Y (chỉ chứa hai muối axit dư) Tỉ khối X H2 19 Giá trị V A 2,24 lít B 4,48 lít C 5,60 lít D 3,36 lít 20 Đáp án tập trắc nghiệm 1C 2A 3B 4C 11C 12D 13B 14C 21C 22A 23C 24D 31A 32C 33B 34A 41B 42A 43A 44A 5B 15D 25D 35B 45D 6C 16A 26B 36B 46A 21 7C 17C 27B 37A 47B 8D 18B 28C 38C 48B 9C 19D 29B 39D 49B 10D 20A 30D 40A 50C C KẾT LUẬN Trong trình thực đề tài nhận thấy, vận dụng phương pháp toán phản ứng oxi hóa – khử nói chung giúp cho trình giảng dạy học tập mơn hố học thuận lợi nhiều trình giải tốn ta khơng cần phải lập phương trình tốn học (vốn điểm yếu học sinh) mà nhanh chóng tìm kết đúng, đặc biệt dạng câu hỏi TNKQ mà dạng toán đặt Ngoài việc vận dụng phương pháp giải học sinh cần có tư hố học cần thiết khác vận dụng nhuần nhuyễn định luật hoá học, biết phân tích hệ số cân phản ứng ứng dụng việc giải nhanh tốn hố học mơí giúp ta dễ dàng đến kết cách ngắn Khi việc kiểm tra, đánh giá học sinh chuyển sang hình thức kiểm tra TNKQ, tơi nhận thấy, q trình tự học, học sinh tự tìm tịi, phát nhiều phương pháp khác giải tập hoá học Giúp cho niềm hứng thú, say mê học tập học sinh phát huy Do thời gian có hạn, đề tài chưa bao quát hết loại, dạng phương pháp, mong đóng góp ý kiến bổ sung cho cho đề tài để thực góp phần giúp học cho việc giảng dạy học tập mơn hố học nhà trường phổ thông ngày tốt Xin chân thành cảm ơn 22 ...A MỞ ĐẦU Hoàn cảnh nảy sinh Trong trình dạy học mơn Hóa học, tập xếp hệ thống phương pháp giảng dạy (phương pháp luyện tập), phương pháp coi phương pháp quan trọng để nâng cao chất... phương pháp giải khác Nếu biết lựa chọn phương pháp hợp lý, giúp học sinh nắm vững chất tượng hố học Qua năm giảng dạy tơi nhận thấy rằng, khả giải tốn Hóa học em học sinh hạn chế, đặc biệt giải. .. đưa phương pháp giải hợp lý Xuất phát từ suy nghĩ muốn giúp học sinh không gặp phải khó khăn nhanh chóng tìm đáp án q trình học tập mà dạng tốn đặt Chính tơi đưa đề tài: ? ?Giải tốn phương pháp bảo