(SKKN mới NHẤT) SKKN mở rộng bài tập về phản ứng ooxxi hóa khử trong dung dịch chất điện li

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓA TRƯỜNG THPT TRIỆU SƠN SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM MỞ RỘNG BÀI TẬP VỀ PHẢN ỨNG OXI HÓA - KHỬ TRONG DUNG DỊCH CHẤT ĐIỆN LI Người thực : Nguyễn Thị Hương Chức vụ : Giáo viên SKKN thuộc môn : Hố học THANH HĨA NĂM 2018 download by : skknchat@gmail.com MỤC LỤC Trang A MỞ ĐẦU I Lí chọn đề tài II Mục đích nghiên cứu III Đối tượng nghiên cứu IV Phương pháp nghiên cứu B.NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM I Cơ sơ lí luận sáng kiến kinh nghiệm II.Thực trạng vấn đề 4 III Giải pháp, biện pháp: 1.Mục tiêu giải pháp, biện pháp Nội dung cách thức thực giải pháp, biện pháp IV Hiệu sáng kiến kinh nghiệm 21 C KẾT LUẬN 22 download by : skknchat@gmail.com A – MỞ ĐẦU I LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI Trong học tập hóa học, việc giải tập có ý nghĩa quan trọng Ngoài việc rèn luyện kĩ vận dụng, đào sâu mở rộng kiến thức học cách sinh động, tập hóa học cịn dùng để ôn tập, rèn luyện số kỹ hóa học Thông qua việc giải tập, giúp học sinh rèn luyện tính tích cực, trí thơng minh, sáng tạo, bồi dưỡng hứng thú học tập Trong chương trình hóa học phổ thông dung lượng kiến thức phản ứng oxi hóa khử tương đối lớn, khái niệm về phản ứng oxi hóa - khử được củng cố, hoàn thiện và phát triển qua từng lớp học Ở lớp 10 chúng ta nghiên cứu phản ứng oxi hóa khử sở lý thuyết chủ đạo về cấu tạo nguyên tử, liên kết hóa học Đến lớp 11 khái niệm phản ứng oxi hóa khử được củng cố và mở rộng dung dịch chất điện li qua nghiên cứu nhóm nguyên tố IVA, VA Đến lớp 12 khái niệm phản ứng oxi hóa - khử được phát triển và mở rộng ở phần pin điện hóa và phản ứng điện phân, các nhóm nguyên tố sắt, crom, đồng Ta thấy rằng kiến thức về phản ứng oxi hóa - khử được củng cố và hoàn thiện qua từng lớp học Là giáo viên tham gia giảng dạy môn hóa học ở trường trung học phổ thông, nhận thấy rằng cần có một hệ thống bài tập tốt nhằm mục đích củng cố, phát triển và hoàn thiện kiến thức về phản ứng oxi hóa - khử cho học sinh Vì thế, lựa chọn và triển khai đề tài: MỞ RỘNG BÀI TẬP VỀ PHẢN ỨNG OXI HÓA - KHỬ TRONG DUNG DỊCH CHẤT ĐIỆN LI II MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Bài tập hóa học phần khơng thể thiếu mơn hóa học Làm tập giúp em củng cố khắc sâu thêm kiến thức đồng thời rèn luyện óc tư em Trong quá trình dạy học, nếu giáo viên xây dựng được hệ thống phương pháp luận đúng, sử dụng bài tập phù hợp thì có tác dụng phát huy tích cực, phát triển tư logic cho học sinh sẽ nâng cao chất lượng của quá trình dạy học hóa học, đáp ứng yêu cầu chung của xã hội - Mục đích của đề tài + Nghiên cứu xây dựng, tuyển chọn và sử dụng bài tập về phản ứng oxi hóa - khử xảy dung dịch chất điện li + Nghiên cứu sử dụng hệ thống bài tập nhằm củng cố và phát triển kiến thức cho học sinh về phản ứng oxi hóa - khử dung dịch chất điện li - Nhiệm vụ đề tài: + Khảo sát tập lớp học sinh trường THPT Triệu Sơn I + Thực trạng phân tích thực trạng + Đánh giá rút kinh nghiệm + Đề giải pháp đề xuất nhằm nâng cao hiệu làm tập phản ứng oxi hóa - khử dung dịch chất điện li cho học sinh III ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU download by : skknchat@gmail.com Bài tập oxi hóa - khử dung dịch chất điện li IV GIỚI HẠN PHẠM VI NGHIÊN CỨU Để học sinh học tốt phần tập oxi hóa khử dung dịch chất điện li giới hạn phạm vi nghiên cứu học sinh khối 11,12 trường THPT Triệu Sơn I V PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nghiên cứu tư liệu sản phẩm hoạt động sư phạm Phương pháp quan sát thực tế: quan sát cách làm tập học sinh Phương pháp hỏi đáp: trao đổi trực tiếp với giáo viên, học sinh vấn đề liên quan đến nội dung đề tài Phương pháp thống kê, phân tích số liệu B NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM I CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Ta có thể chia phản ứng hóa học làm hai loại: phản ứng có sự trao đổi electron giữa các nguyên tử và phản ứng không có sự trao đổi electron giữa các nguyên tử * Phản ứng oxi hóa - khử là phản ứng đó có sự trao đổi electron giữa các nguyên tử của các chất tham gia phản ứng đó làm biến đổi số oxi hóa của chúng * Qui tắc tính số oxi hóa + Tổng đại số số oxi hóa của các nguyên tử một phân tử bằng + Tổng đại số số oxi hóa của các nguyên tử một ion bằng điện tích của ion đó + Trong hợp chất thường số oxi hóa của hidro là +1; của oxi là -2, của kim loại là điện tích của ion đơn nguyên tử của kim loại đó Dựa vào sự thay đổi số oxi hóa của nguyên tử phản ứng oxi hóa – khử mà ta xác định được sự cho, nhận electron II THỰC TRẠNG CỦA VẤN ĐỀ - Thuận lợi Trong năm gần đây, vấn đề dạy học mơn hóa học đổi mơn có chuyển biến mạnh mẽ đổi phương pháp dạy học Chương trình Sách giáo khoa hóa học có nhiều đổi mục tiêu, cấu trúc Sự đổi thích hợp cho giáo viên giảng dạy mơn hóa Thơng qua học, học sinh tự hoạt động tích cực, chủ động sáng tạo tìm tòi phát chiếm lĩnh nội dung học Được đồng tình xã hội, bậc cha mẹ học sinh tích cực phối hợp với nhà trường công tác giáo dục đạo đức cho học sinh - Khó khăn: Đối với học sinh trung học chương trình học nặng số môn học với lượng kiến thức khổng lồ Mơn hóa học thế, kiến thức nhiều mà địi hỏi em phải học nhớ kĩ làm dạng tập download by : skknchat@gmail.com Nhiều học sinh phân biệt dạng tập không nhớ phương pháp giải tốn Nhiều học sinh cịn tình trạng lười học, khơng xác định mục đích học tập, dẫn đến gốc từ đầu nên học phần phản ứng oxi hóa – khử cảm thấy vô phức tạp III GIẢI PHÁP, BIỆN PHÁP 1.Mục tiêu giải pháp, biện pháp: Nghiên cứu sử dụng hệ thống bài tập nhằm củng cố và phát triển kiến thức cho học sinh về phản ứng oxi hóa - khử dung dịch chất điện li Nội dung cách thức thực giải pháp, biện pháp: a Các phương pháp lập phương trình hóa học của phản ứng oxi hóa khử Có bốn phương pháp cân bằng phương trình phản ứng oxi hóa- khử, thông thường ta sử dụng chủ yếu hai phương pháp đó là: Phương pháp thăng bằng electron và phương pháp thăng bằng ion - electron + Thông thường lập phương trình oxi hóa - khử ta thực hiện các bước sau: Bước 1: Viết sơ đồ phản ứng: Các chất phản ứng chất tạo thành Bước 2: Chọn hệ số thích hợp đặc trước công thức hóa học của mỗi chất sơ đồ phản ứng thể hiện sự bảo toàn nguyên tử của mỗi nguyên tố hóa học phản ứng hóa học Bước này gọi là cân bằng hóa học Một số phương pháp lập phương trình oxi hóa - khử hay gặp chương trình trung học phổ thông * Phương pháp thăng bằng electron Phương pháp này dựa nguyên tắc: Tổng sô electron chất khử nhường phải đúng bằng tổng số electron mà chất oxi hóa nhận ( ne cho=n e nhận) Ví dụ: Lập phương trình hóa học của phản ứng oxi hóa - khử sau: FeO + HNO3 Fe(NO3)3 + NO + H2O Bước 1: Xác định số oxi hóa của những nguyên tố có số oxi hóa thay đổi Bước 2: Viết quá trình oxi hóa, quá trình khử và cân bằng mỗi quá trình Fe2+ Fe3+ + 1e (1) quá trình oxi hóa +5 +2 N +3e N (2) quá trình khử Bước 3: Tìm hệ số thích hợp cho: ne cho=n e nhận Hệ số của (1) là 3; Hệ số của (2) là Bước 4: Đặt hệ số vừa chọn vào công thức hóa học tương ứng, hoàn thành phương trình hóa học 3FeO + 10HNO3 3Fe(NO3)3 + NO + 5H2O Nhận xét: Phương pháp thăng bằng electron không những thiết lập được mọi phương trình hóa học mà còn chỉ được chất oxi hóa, chất khử, sự oxi hóa, sự khử Từ phương pháp thăng bằng electron ta còn ứng dụng giải bài tập có nhiều phản ứng oxi hóa - khử sở sự bảo toàn electron Tuy nhiên phương pháp thăng bằng electron không phân tích rõ bản chất của phản ứng oxi hóa- khử dung dịch chất điện li download by : skknchat@gmail.com * Phương pháp thăng bằng ion - electron Phương pháp này cũng dựa nguyên tắc: Tổng số e chất khử nhường = Tổng số e chất oxi hóa nhận Ví dụ: Lập phương trình phản ứng hóa học của phản ứng oxi hóa - khử Bước 1: Xác định số oxi hóa của các nguyên tố có số oxi hóa thay đổi Bước 2: Viết quá trình oxi hóa, quá trình khử và cân bằng mỗi quá trình theo nguyên tắc + Viết đúng dạng tồn tại dung dịch của chất oxi hóa, chất khử, sản phẩm bị khử và bị oxi hóa + Xét đến sự tham gia của các chất tạo môi trường bằng cách: thêm vào nửa phương trình khử hoặc nửa phương trình oxi hóa sau: Thêm vào vế Thêm vào vế dư oxi Thiếu oxi + Môi trường axit hoặc sinh axit H H2O Môi trường bazơ hoặc sinh bazơ H2O OHBước 3: Tìm hệ số thích hợp cho: n e cho= n e nhận sau đó cộng quá trình oxi hóa và quá trình khử vào phương trình ion của phản ứng đã cho Nhận xét: Đây là phương pháp khoa học nhất để lập phương trình hóa học của phản ứng oxi hóa khử xảy dung dịch chất điện li Phương pháp này phân tích rõ: + Chất oxi hóa - sự khử; chất khử- sự oxi hóa + Vai trò của môi trường phản ứng oxi hóa - khử + Bản chất của phản ứng oxi hóa - khử dung dịch chất điện li a1 Phát triển kiến thức về phản ứng oxi hóa - khử dung dịch chất điện li chương trình hóa học 11 Ở chương trình lớp 11, sở thuyết điện li và sự nghiên cứu các nhóm nguyên tố: Nhóm nitơ; Nhóm cacbon khái niệm về phản ứng oxi hóa - khử được củng cố và phát triển là chỉ được bản chất của phản ứng oxi hóa – khử xảy dung dịch chất điện li Từ các kiến thức đã được mở rộng, đào sâu của khái niệm phản ứng oxi hóa - khử mà học sinh có thể vận dụng giải quyết những vấn đề học tập như: *Ví dụ 1: Vì kim loại Cu không tan dung dịch HCl hoặc dung dịch NaNO3, lại tan hỗn hợp dung dịch HCl, NaNO3? Phân tích download by : skknchat@gmail.com Cu đứng sau H dãy hoạt động hoá học của kim loại nên Cu không tan HCl hoặc không tác dụng với dd NaNO3 đơn lẻ, hỗn hợp HCl, NaNO3 thì Cu tan tạo dung dịch màu xanh và khí không màu bay lên hoá nâu ngoài không khí là do: NO3- có tính oxi hoá mạnh môi trường axit H + và Cu có tính khử Trong dung dịch các chất điện li đã xảy phản ứng oxi hóa - khử sau: 3Cu + HCl + 2NaNO3 2NO CuCl2 + NaCl + 2NO + H2O + O2 2NO2 (Không màu) ( nâu đỏ) Bản chất của phản ứng là dung dịch các chất phân li thành ion : HCl H+ + Cl- Na+ + NaNO3 3Cu + H+ + Cu2+ + NO + H2O Nhờ có sự tiếp xúc đồng thời của chất khử (Cu) và chất oxi hoá (có NaNO3) cùng với chất tạo môi trường: H+ từ HCl mà phản ứng oxi hóa – khử đã xãy ra, các thành phần khác như: Na+, Cl- thực chất không tham gia vào phản ứng hoá học Như vậy có thể khái quát: muối nitrat có khả oxi hoá được Cu môi trường axit *Ví dụ 2: Thêm dung dịch H2SO4 loãng vào dd Fe(NO3)2 thấy bọt khí không màu thoát và dung dịch không màu đổi thành màu vàng Viết phương trình hoá học dạng ion và xác định vai trò của các chất phản ứng? Phân tích 3Fe2+ + + H+ 3Fe3+ + NO + 2H2O Ta có thể trang bị cho học sinh phương pháp cân bằng ion – electron Vận dụng kiến thức này học sinh có thể hiểu rõ bản chất của quá trình oxi hoá- khử xảy dung dịch chất điện li có ảnh hưởng bởi môi trường, thường gặp là môi trường axit a2 Phát triển kiến thức về phản ứng oxi hóa - khử phản ứng điện phân hóa học lớp 12 * Một số khái niệm về sự điện phân: - Sự điện phân: Là quá trình oxi hóa-khử xảy ở bề mặt các điện cực cho dòng điện một chiều qua hợp chất nóng chảy, hoặc dung dịch chất điện li - Trong thiết bị điện phân : + Anot (A) được nối với cực dương của nguồn điện một chiều,ở xảy sự oxi hóa + Catot (K)được nối với cực âm của nguồn điện một chiều , ở xảy sự khử * Các quá trình điện phân: download by : skknchat@gmail.com a 2.1 Điện phân dung dịch muối: a2.1.1 Điện phân dung dịch muối Kim loại kiềm, kiềm thổ, Nhôm Ở catot (cực âm) Các ion kim loại kiềm, kim loại kiềm thổ ion Nhôm không bị điện phân chúng có tính oxi hóa yếu H2O; H2O bị điện phân theo phương trình: 2H2O + 2e → H2 + 2OH– Ở anot (cực dương): - Nếu S2-, Cl-, Br-, I- chúng bị điện phân trước H2O theo thứ tự tính khử: S2->I- > Br- > Cl- > H2O (F- không bị điện phân ) Phương trình điện phân tổng quát: S2- → S + 2e; 2X- → X2 + 2e Sau hết ion đó, tiếp tục điện phân H2O điện phân theo phương trình: 2H2O → O2 + 4H+ + 4e - Nếu ion: NO3-, SO42-, CO32-, PO43- chúng khơng bị điện phân mà H2O bị điện phân Ví dụ 1:Viết PTHH xảy điện phân dung dịch NaCl : NaCl → Na+ + ClCatot (-) Anot (+) + Na không bị điện phân 2Cl- → Cl2 + 2e 2H2O + 2e → H2 + 2OH→ Phương trình : 2Cl- + 2H2O → Cl2 + H2 + 2OH2NaCl + 2H2O → 2NaOH + Cl2 + H2 * Xảy tương tự điện phân dung dịch : NaCl , CaCl , MgCl2 , BaCl2 , AlCl3 → Không thể điều chế kim loại từ : Na → Al phương pháp điện phân dung dịch Ví dụ : Viết PTHH xảy điện phân dung dịch Na2SO4 : Na2SO4 → 2Na+ + SO42Catot(-):Na+, H2O Anot (+):SO42-, H2O Na+ không bị điện phân SO42-không bị điện phân 2H2O + 2e → H2 + 2OH2H2O → O2 + 4H+ + 4e → Phương trình điện phân: 2H2O→ 2H2 + O2 * Xảy tương tự điện phân dung dịch: NaNO3, K2SO4 , Na2CO3 , MgSO4 , Al2(SO4)3 a2.1.2 Điện phân dung dịch muối kim loại đứng sau Al dãy điện hóa Ở catot (cực âm) Các cation kim loại bị khử theo phương trình: Mn+ + ne → M Sau hết ion đó, tiếp tục điện phân H2O điện phân theo phương trình: 2H2O + 2e → H2 + 2OH– Ở anot (cực dương): (Xảy tương tự mục a2.1.1) Ví dụ : Viết PTHH xảy điện phân dung dịch CuSO4 : CuSO4 → Cu2+ + SO42Catot(-):Cu2+ Anot (+):SO42-, H2O download by : skknchat@gmail.com SO42- không bị điện phân Cu2+ + 2e → Cu 2H2O → 4H+ + O2+ 4e → Phương trình điện phân : Cu2+ + H2O → Cu + 2H+ + ½ O2 CuSO4 + H2O → Cu + H2SO4 + ½ O2 Xảy tương tự điện phân dung dịch muối kim loại từ Zn → Hg với gốc axit NO3- , SO42- : Cu(NO3)2 + H2O → Cu + 2HNO3 + ½ O2 Ví dụ : Viết PTHH xảy điện phân dung dịch ZnCl2 : ZnCl2 → Zn2+ + 2ClCatot (-) Anot (+) 2+ Zn + 2e → Zn 2Cl- → Cl2 + 2e → Phương trình điện phân: ZnCl2 → Zn + Cl2 a2.1.3 Điện phân hỗn hợp dung dịch muối * Ở catot: Các cation kim loại bị khử theo thứ tự dãy điện cực chuẩn (ion có tính oxi hóa mạnh bị khử trước): Mn+ + ne → M * Ở anot : (Xảy tương tự mục a2.1.1) Ví dụ 1: Viết PTHH xảy điện phân dung dịch hỗn hợp NaCl Cu(NO3)2 : NaCl → Na+ + ClCu(NO3)2 → Cu2+ + 2NO3Hướng dẫn giải + 2+ Catot(-):Na , Cu , H2O Anot(+):NO3-, Cl-, H2O Na+ không bị điện phân NO3- không bị điện phân Cu2+ + 2e → Cu 2Cl- → Cl2 + 2e 2H2O + 2e → H2 + 2OH2H 2O → 4H+ + O2 + 4e Phương trình điện phân: 2NaCl + 2H2O → 2NaOH + H2 + Cl2 Cu(NO3)2 + H2O → Cu + ½ O2 + 2HNO3 Phương trình điện phân tổng quát: 2NaCl + Cu(NO3)2 → Cu + Cl2 + 2NaNO3 Ví dụ 2: Điện phân hoàn toàn dung dịch hỗn hợp gồm a mol Cu(NO3)2 b mol NaCl với điện cực trơ , màng ngăn xốp Để dung dịch thu sau điện phân có khả phản ứng với Al2O3 A.b = 2a B.b > 2a C b 2a Hướng dẫn giải Cu(NO3)2 → Cu2+ + 2NO3a a NaCl → Na+ + Clb b download by : skknchat@gmail.com Catot(-) Anot (+) + Na không bị điện phân NO3- không bị điện phân Cu2+ + 2e → Cu 2Cl- → Cl2 + 2e → Phương trình : Cu2+ + 2Cl- → Cu + Cl2 (1) a b 2+ Nếu dư Cu sau (1) : a > b/2 ( 2a > b ) có phản ứng : Cu2+ + 2H2O→ Cu + 4H+ + O2 → Dung dịch thu có axit nên có phản ứng với Al2O3 Nếu dư Cl- sau (1) : a < b/2 ( b > 2a) → có phản ứng : 2H 2O + 2Cl- → 2OH- + H2 + Cl2 → Dung dịch thu có mơi trường bazơ → Có phản ứng với Al2O3 : NaOH + Al2O3 → NaAlO2 + H2O → Chọn đáp án D a2.2 Điện phân dung dịch axit: *Ở catot: Các ion H+ (axit) dễ bị khử ion H+ (H2O): 2H+ + 2e → H2 Khi ion H+ (axit) hết , tiếp tục điện phân H2O điện phân theo phương trình: 2H2O + 2e → H2 + 2OH– * Ở anot: (Xảy tương tự mục a2.1.1) Ví dụ 1: Viết PTHH xảy điện phân dung dich HCl: HCl → H+ + ClCatot(-) Anot (+) + 2H + 2e → H2 2Cl- → Cl2 + 2e Phương trình điện phân: HCl → H2 + Cl2 Ví dụ 2: Viết PTHH xảy điện phân dung dịch H2SO4 H2SO4 → 2H+ + SO42Catot(-) Anot (+) + 2H + 2e → H2 SO42- Không điện phân 2H2O → 4H+ + O2 + 4e → Phương trình điện phân: H2O → H2 + ½ O2 a2.3 Điện phân dung dịch bazơ: * Ở catot: - Nếu tạo ion kim loại từ Li+ → Al3+ H2O bị điện phân : 2H2O+2e→H2+2OH– - Nếu tạo ion kim loại sau Al dãy điện hóa : bazơ không tan → điện li yếu → không xét trình điện phân * Ở anot: ion OH- điện phân theo phương trình sau: 4OH- → 2H2O + O2 + 4e Nếu tiếp tục điện phân H2O điện phân: 2H2O → 4H+ + O2 + 4e download by : skknchat@gmail.com 10 Ví dụ : Viết PTHH xảy điện phân dung dịch NaOH: NaOH → Na+ + OHCatot(-) Anot (+) + Na không bị điện phân 2H2O + 2e → H2 + 2OH– 4OH- → 2H2O + O2 + 4e → Phương trình điện phân: H2O → H2 + ½ O2 Ví dụ 2: Tiến hành điện phân (với điện cực Pt) 200 gam dung dịch NaOH 10 % đến dung dịch NaOH bình có nồng độ 25 % ngừng điện phân Thể tích khí (ở đktc) anot catot là: A.149,3lít 74,7lít                    B.156,8lít 78,4lít C 78,4 lít 156,8 lít                   D 74,7 lít 149,3 lít Hướng dẫn giải: mNaOH (trước điện phân) = 20 gam Điện phân dung dịch NaOH thực chất điện phân nước Phương trình điện phân: : H2O → 1/2 O2 (anot) + H2 (catot) → mNaOH không đổi → mdd sau điện phân = 80 gam → mH2O bị điện phân = 200 – 80 = 120 gam → nH2O điện phân = 20/3 mol → VO2 = 74,7 lít VH2 = 149,3 lít → Chọn đáp án D a2.4 Điện phân hỗn hợp dung dịch điện li ( dd muối, axit, bazơ) * Ở catot: Thứ tự điện phân: ion có tính oxi hóa mạnh bị điện phân trước: * Ở anot: Thứ tự điện phân: S2-> I- > Br- > Cl- > OH- > H2O theo phương trình sau: S2→ S + 2e 2X → X2 + 2e 4OH- → 2H2O + O2 + 4e 2H2O → O2 + 4H+ + 4e Ví dụ 1: Điện phân hỗn hợp dung dịch: HCl, CuCl 2, NaCl với điện cực trơ, có màng ngăn Giá trị pH dung dịch thay đổi trình điện phân: A Tăng B.Giảm C.Tăng giảm D.Giảm tăng → Chọn đáp án A Ví dụ : Điện phân 200 ml dung dịch hỗn hợp gồm HCl 0,1M CuSO 0,5M điện cực trơ Khi catot có 3,2 gam Cu thể tích khí Anot là: A.0,56 lít B.0,84 lít C.0,672 lít D.0,448 lít Hướng dẫn giải download by : skknchat@gmail.com 11 CuSO4 0,1 HCl 0,02 Catot(-) → Cu2+ + SO420,1 → H+ + Cl0,02 Anot (+) SO42- không bị điện phân Cu2+ + 2e → Cu 2Cl- → Cl2 + 2e 0,1 ← 0,05 0,02→ 0,01 + 2H2O → 4H + O2 + 4e 0,02 ← 0,08 mol Khi catot thoát 3,2 gam Cu tức 0,05 mol → Số mol Cu 2+ nhận 0,1 mol , mà Cl- cho tối đa 0,02 mol → 0,08 mol lại H2O cho → Từ sơ đồ điện phân khí anot : Cl2 0,01mol ; O2 0,02 mol → Tổng thể tích : 0,03.22,4 = 0,672 lít → Chọn đáp án C Ví dụ 3: Điện phân 100 ml hỗn hợp dung dịch gồm FeCl 1M , FeCl2 2M , CuCl2 1M HCl 2M với điện cực trơ có màng ngăn xốp cường độ dịng điện 5A 40 phút 50 giây catot thu được: A.5,6 g Fe B.2,8 g Fe C.6,4 g Cu D.4,6 g Cu Hướng dẫn giải Theo : n Fe3+ = 0,1 mol ; n Fe2+ = 0,2 mol ; n Cu2+ = 0,1 mol ; n HCl = 0,2 mol Sắp xếp tính oxi hóa ion theo chiều tăng dần : Fe2+ < H+ < Cu2+ < Fe3+ → Thứ tự bị điện phân catot (-) : Fe3+ + 1e → Fe2+ (1) 0,1 → 0,1→ 0,1 Cu2+ + 2e → Cu (2) 0,1 → 0,2→ 0,1 H+ + 1e → Ho (3) 0,2→ 0,2 Fe2+ + 2e → Fe (4) Theo công thức Faraday số mol e trao đổi hai điện cực : n = It/96500 = 5.9650/96500 = 0,5 mol Vì số mol e trao đổi 0,5 mol → Không có phản ứng (4) , kim loại thu phản ứng (2) → Khối lượng kim loại thu catot : 0,1.64 = 6,4 gam → Chọn đáp án C b Bài tập phản ứng oxi hóa – khử dung dịch chất điện li cách sử dụng tập dạy học hóa học b1 Hệ thống bài tập oxi hóa - khử dung dịch chất điện li b.1.1 Bài tập trắc nghiệm khách quan có lời giải download by : skknchat@gmail.com 12 Bài Hòa tan 5,6 gam bột Fe 300 ml dung dịch HCl 1M, sau phản ứng thu được dung dịch X và khí H2 Cho lượng dư dung dịch AgNO vào dung dịch X thì thu được m gam chất rắn Giá trị m (gam) A 28,7 B.39,5 C 53,85 D 45,75 Phân tích + nFe=0,1 mol; nH = 0,3 mol Phương trình hóa học của phản ứng: Fe + 2HCl FeCl2 +H2 0,1 0,2 0,1 Dung dịch X chứa Khi Cho AgNO3 vào dung dịch X thì ta có phản ứng oxi hóa - khử giữa ion và ion môi trường axit Phương trình hóa học: 3Fe2+ + 4H+ + 3Fe3+ + NO + 2H2O 0,075 0,1 + Ag + ClAgCl 0,3 0,3 0,3 2+ Đến ta thấy Fe dư ( nFe dư= 0,1- 0,075= 0,025) nên Fe2+ tác dụng với Ag+: Fe2+ + Ag+ Fe3+ + Ag 0,025 0,025 Chất rắn thu được là: AgCl và Ag mrắn sau phản ứng = 0,3.143,5 + 0,025.108= 45,75 gam Chọn đáp án D Bài 2: Hòa tan hoàn toàn 1,5 mol Cu và mol Fe bằng dung dịch NaNO có pha thêm dung dịch H2SO4, biết sau phản ứng sinh khí NO2 là sản phẩm khử nhất Số mol NaNO3 tối thiểu cần dùng là A B.10 C.11 D.12 Phân tích Cần chú ý rằng ion có tính oxi hóa môi trường axit tương tự axit nitric HNO3 Chính vì vậy Cu và Fe bị oxi hóa tạo thành Fe3+ và Cu2+ Lượng tối thiếu chỉ để đủ oxi hóa hết Fe và một phần Cu Sau đó lượng Cu dư tan dung dịch Fe3+ Kết quả cuối cùng dung dịch chỉ có chứa Fe2+ và Cu2+ Đến thực hiện các phản ứng bán oxi hóa – khử để giải bài toán này Fe – 2e Fe2+ Cu – 2e Cu2+ 1,5 + 2H+ + e NO2 + H2O 5 Vậy Chọn đáp án A download by : skknchat@gmail.com 13 Bài 3: Tính thể tích (lít) dung dịch HNO3 1M (loãng) tối thiểu để hòa tan hoàn toàn hỗn hợp chứa 0,15 mol Fe và 0,15 mol Cu ( biết NO là sản phẩm khử nhất) là A B 0,6 C.0,8 D 1,2 Phân tích Nhận xét: Tính khử của Fe > Cu nên Fe tham gia phản ứng trước Cu, thể tích dùng HNO3 tối thiểu toàn bộ lượng Cu phản ứng với ion Fe3+ Fe - 2e Fe2+ 0,15 0,3 Cu - 2e Cu2+ 0,15 0,3 + 4H + + 3e NO +2 H2O Vậy: ne nhận = 0,3 + 0,3 = 0,6 nH+= 0,8 Chọn đáp án C Bài 4: Cho 0,03 mol Fe vào dung dịch HCl dư, sau một thời gian thểm KNO3 vào dung dịch sau phản ứng Thể tích khí thu được ( biết N+5 bị khử về N+2) ? A 0,224 B 1,008 C 0,672 D 0,896 Phân tích Phương trình hóa học của phản ứng Fe + 2HCl FeCl2 + H2 0,03 0,06 0,03 0,03 + 2+ Dung dịch thu được chứa H dư, Fe Khi cho thêm dung dịch KNO3 vào dung dịch thì xảy sự oxi hóa ion Fe2+ : 3Fe2+ + 4H+ + 3Fe3+ + NO + 2H2O 0,03 0,01 Chọn đáp án D Bài 5: Hỗn hợp X gồm (Fe, Fe2O3, Fe3O4, FeO) với số mol mỗi chất là 0,1, hòa tan hết vào dung dịch Y gồm (HCl và H2SO4 loãng) dư thu được dung dịch Z Nhỏ từ từ dung dịch Cu(NO3)2 1M vào dung dịch Z cho đến ngừng khí NO thoát Thể tích dung dịch Cu(NO3)2 1M cần dùng và thể tích khí thoát ở (đktc) là A 25ml; 1,12 lít B 0,5ml; 2,24 lít C 50ml; 2,24 lit D 50ml; 1,12 lit Phân tích Quy đổi 0,1 mol Fe2O3 và 0,1 mol FeO thành 0,1 mol Fe3O4 Vậy hỗn hợp X có( 0,2 mol Fe3O4, 0,1 mol Fe) Phương trình hóa học của phản ứng Fe3O4 + 8H+ Fe2+ + 2Fe3+ + 4H2O 0,2 0,2 0,4 Fe + 2HCl FeCl2 + H2 0,1 0,1 2+ 3+ Dung dịch Z: [Fe : 0,3 mol; Fe : 0,4 mol và Cu(NO3)2, H+] 3Fe2+ + + 4H+ 3Fe3+ + NO + 2H2O 0,3 0,1 0,1 download by : skknchat@gmail.com 14 ; ; Chọn đáp án C Bài 6: Dung dịch A chứa 0,01 mol Fe(NO3)3 và 0,15 mol HCl có khả hòa tan tối đa số gam Cu (Biết NO là sản phẩm khử nhất) A 2,88 B 3,92 C 3,2 5,12 Phân tích Nhận xét: Ta thấy Cu tham gia phản ứng với Fe3+ và đồng thời Cu cũng bị oxi hóa bởi ion môi trường axit Ta có phương trình ion thu gọn sau 2Fe3+ + Cu Cu2+ + 2Fe2+ 0,01 0,005 3Cu + 8H+ + 3Cu2+ + 2NO +4H2O 0,045 0,12 0,03 mCu tối đa = (0,045 + 0,005).64 = 3,2 gam Chọn đáp án C Bài 7: Cho 0,87 gam hỗn hợp gồm Fe, Cu, Al bình đựng 300ml H 2SO4 0,1M Sau phản ứng xảy hoàn toàn, thu được 0,32 gam chất rắn và có 448 ml khí (đktc) thoát Thêm tiếp vào bình 0,425 gam NaNO 3, các phản ứng kết thúc thì thể tích khí NO(đktc, sản phẩm khử nhất) tạo thành và khối lượng muối dung dịch là A 0,224 lít và 3,75 gam B 0,112 lít và 3,750 gam C 0,112 lít và 3,865 gam C 0,224 lít và 3,865 gam Phân tích ; + Ta thấy: 2H H2 0,04 0,02 Chứng tỏ axit H2SO4 dư, Al, Fe phản ứng hết, Cu không phản ứng ( mCu = 0,32 gam) Fe – 2e Fe2+ ; Al - 3e Al3+ x 2x 2x y 3y y + 2H + 2e H2 0,04 0,04 0,02 Ta có hệ phương trình: Hỗn hợp sau phản ứng: Khi thêm dung dịch NaNO3 ta có phản ứng 3Fe2+ + 4H+ + 3Fe3+ + NO + 2H2O 0,005 1/150 0,05/3 0,005/3 ; 3Cu + 8H+ + 0,005 1/75 1/300 + Sau phản ứng H và hết 3Cu2+ + 2NO + 4H2O 1/300 download by : skknchat@gmail.com 15 Chọn đáp án C Bài 8: Cho 17,8 gam bột Fe vào 0,8 lít dung dịch hỗn hợp gồm Cu(NO3)2 và H2SO4 0,25M Sau phản ứng xảy hoàn toàn, thu được m gam hỗn hợp bột kim loại và NO( sản phẩm khử nhất, ở đktc) A 16,8 B17,8 C 13,48 D 10,68 Phân tích Đối với bài tập này nhiều học sinh trung bình cho rằng là Fe tác dụng trực tiếp với H2SO4 loãng, giải phóng khí H2 mà không để ý đến vai trò của ion nitrat môi trường axit dẫn đến học sinh mắc phải sai lầm ; Phương trình hóa học của phản ứng 3Fe + 8H+ + 3Fe3+ + NO + 4H2O 0,15 0,4 0,1 2+ Fe + Cu Fe2+ + Cu 0,16 0,16 0,16 m= 17,8 - (0,31.56) +(0,16 64) = 10,68 gam Chọn đáp án D Bài 9: Cho 39,2 gam hỗn hợp M gồm Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3, CuO, Cu( đó oxi chiếm 18,367% về khối lượng) tác dụng vừa đú với 850ml dung dịch HNO3 aM, thu được 0,2 mol NO( sản phẩm khử nhất) Giá trị của a là A 1,5 B 2,0 C 3,0 D 1,0 Phân tích Có thể quy đổi hỗn hợp M thành( Fe, Cu, O) Theo giả thuyết ta có Các bán oxi hóa – khử O + 2H+ + 2e 0,45 0,9 4H+ + + 3e 0,8 H2O NO + 4H2O 0,2 Chọn đáp án B Bài 10: Điện phân ( với điện cực trơ) 200 ml dung dịch CuSO có nồng độ x mol/l, kết thúc điện phân catot bắt đầu có bọt khí Dung dịch sau điện phân có khối lượng giảm 16 gam so với dung dịch ban đầu Giá trị x A 1,25 B 0,5 C D Phân tích Sơ đồ điện phân dung dịch CuSO4 Catot: Anot 2+ + Cu + 2e Cu 2H2O - 4e 4H + O2 download by : skknchat@gmail.com 16 0,2x 0,4x 0,2x 0,4x 0,1x 2+ Khi catot bắt đầu có khí ra, có nghĩa Cu điện phân hết Khối lượng dung dịch giảm khối lượng Cu khỏi dung dịch khí O2 mgiảm = 0,2x.64 + 0,1x.32 = 16 x= Chọn đáp án C b.1.2 Bài tập trắc nghiệm khách quan khơng có lời giải Bài 1: Cho hỗn hợp Fe, Cu vào dung dịch AgNO3 dư sau phản ứng kết thúc dung dịch thu có chất tan A Fe(NO3)2, Cu(NO3)2 B Fe(NO3)3, Cu(NO3)2, AgNO3 C Fe(NO3)3, Cu(NO3)2 D Fe(NO3)2, Cu(NO3)2, AgNO3 Bài 2: Điện phân hỗn hợp dung dịch gồm CuSO 4, Fe2(SO4)3 thu dung dịch chứa hai chất tan Dung dịch gồm A H2SO4 CuSO4 B H2SO4, Fe2(SO4)3 C.H2SO4 FeSO4 D FeSO4, CuSO4 2+ Bài 3: Muối Fe làm màu dung dịch KMnO4 môi trường axit tạo ion Fe3+ Còn ion Fe3+ tác dụng với I- tạo I2 Fe2+ Sắp xếp chất oxi hóa ion Fe3+, I2, MnO4- theo thứ tự mạch dần A MnO4- < Fe3+< I2 B MnO4-