Tài liệu ôn HSG – Chuyên đề cơ sở lý thuyết hóa học và phi kim – THPT Krông Bông 1 CHUYÊN ĐỀ 5 PHẢN ỨNG OXI HÓA – KHỬ VÀ CÁC QUÁ TRÌNH ĐIỆN HÓA CHUYÊN ĐỀ 5 PHẢN ỨNG OXI HÓA – KHỬ VÀ CÁC QUÁ TRÌNH ĐIỆN.
Tài liệu ôn HSG – Chuyên đề sở lý thuyết hóa học phi kim – THPT Krơng Bơng CHUYÊN ĐỀ PHẢN ỨNG OXI HÓA – KHỬ VÀ CÁC Q TRÌNH ĐIỆN HĨA CHUN ĐỀ 5: PHẢN ỨNG OXI HĨA – KHỬ VÀ CÁC Q TRÌNH ĐIỆN HĨA I LÝ THUYẾT CƠ BẢN Pin điện hóa Xét ví dụ pin điện hóa kẽm – đồng (hình 5.1) Hình 5.1 Sơ đồ pin điện hóa Zn – Cu Anot: Zn → Zn 2+ + 2e (xảy trình oxi hóa Zn) Catot: Cu2+ + 2e → Cu (xảy trình khử Cu2+) Phản ứng xảy pin hoạt động: Zn + Cu2+ → Zn 2+ + Cu Các electron chuyển từ điện cực Zn sang điện cực Cu nhờ dây dẫn điện tạo nên dòng điện Một pin điện hóa kí hiệu sau: Vật liệu điện cực | dd điện cực || dd điện cực | Vật liệu điện cực Ví dụ, pin Zn – Cu kí hiệu sau: Zn | Zn2+ || Cu2+ | Cu Một số điện cực thường gặp a Điện cực kim loại Điện cực kim loại gồm kim loại nhúng dung dịch muối Điện cực kim loại điện cực hiđro điện cực loại b Điện cực chuẩn hiđro Điện cực chuẩn hiđro gồm platin, phủ muối platin, nhúng dung dịch axit có pH = 0, có khí hiđro áp suất 1,0 atm lội qua Hình 5.2 Điện cực chuẩn hiđro Vậy, điện cực làm việc với cặp oxi hóa – khử 2H+/H2 Thế điện cực chuẩn hiđro quy ước 0V nhiệt độ + ⎯⎯ → H 2(k) ; E0 + = 0V 2Haq + 2e ⎯ ⎯ 2H /H2 c Điện cực calomen Điện cực calomen điện cực làm việc với cặp oxi hóa – khử: Hg2Cl2/Hg: ⎯⎯ → 2Hg( l ) + 2Cl − ; E = +0,268V Hg2 Cl 2(tt ) + 2e ⎯ ⎯ Điện cực calomen điện cực loại -1- Tài liệu ôn HSG – Chuyên đề sở lý thuyết hóa học phi kim – THPT Krông Bông Hai điện cực loại khác hay dùng điện cực bạc clorua điện cực thủy ngân (I) sunfat: ⎯⎯ → Ag(tt ) + Cl − ; AgCl(tt ) + 1e ⎯ ⎯ E = +0,222V ⎯⎯ → 2Hg( l ) + SO24 − ; E = +0,615V Hg2SO4(tt ) + 2e ⎯ ⎯ Hình 5.3 Điện cực calomen điện cực bạc clorua d Điện cực gồm kim loại trơ nhúng dung dịch chứa cặp oxi hóa – khử Kim loại trơ thường dùng cho loại điện cực platin Ví dụ, kim loại platin nhúng dung dịch chứa cặp oxi hóa – khử Fe3+/Fe2+ Các điện cực kiểu điện cực loại 3 Thế điện cực chuẩn Để so sánh điện cực loại điện cực khác nhau, việc quy định điều kiện chuẩn loại điện cực, phải quy định chiều phản ứng điện cực nhiệt độ Người ta quy ước chiều phản ứng điện cực chiều trình khử: OXH + ne ⎯⎯ → ⎯ ⎯ Điều có nghĩa viết q trình ngược lại: K K ⎯⎯ → ⎯ ⎯ OXH + ne dấu điện cực phải thay đổi (giá trị tuyệt đối nhau) Sức điện động pin Sức điện động pin (Epin) giá trị (trị số tuyệt đối) hiệu số điện lớn hai điện cực pin: E pin = E( + ) - E( −) ; E(+) khử điện cực dương; E(-) khử điện cực âm Nếu pin cấu tạo hai điện cực chuẩn thì: E0pin = E(0+ ) - E(0− ) Các yếu tố ảnh hưởng đến khử Công thức Nernst aOXH + ne Cơng thức Nernst có dạng: E OXH /K = E0OXH /K + ⎯⎯ → ⎯ ⎯ bK RT [OXH]a ln nF [K]b Ở 250C, công thức Nernst có dạng: E OXH /K = E0OXH /K + 0,059 [OXH]a lg n [K]b Một số ví dụ 250C: Cu2 + + 2e → Cu; E Cu2+ /Cu = E0Cu2+ /Cu + (0,059/2)lg[Cu2 + ] ; Cu thể rắn, coi số 2H + + 2e → H ; E 2H+ /H = E 02H+ /H + 2 0,059 [H + ]2 lg Đối với chất khí, dùng áp suất (atm) thay p H2 cho nồng độ mol.L-1 0,059 [MnO−4 ].[H + ]8 2+ ⎯⎯ → MnO + 5e + 8H ⎯ lg ⎯ Mn + 4H2 O( l ) ; E MnO−4 /Mn2+ = E MnO4− /Mn2+ + [Mn + ] Chiều phản ứng oxi hóa – khử dung dịch G = -nFE n: số electron trao đổi chất oxi hóa chất khử phản ứng; F = 96500 C.mol-1 − + -2- Tài liệu ôn HSG – Chuyên đề sở lý thuyết hóa học phi kim – THPT Krông Bông E = EOXH1 /K1 - EOXH2 /K2 ; E OXH1 /K1 khử cặp oxi hóa – khử có dạng oxi hóa (OXH1) vế trái phương trình phản ứng, cịn E OXH2 /K2 khử cặp oxi hóa – khử có dạng oxi hóa ⎯⎯ → K1 + OXH (OXH2) vế trái phương trình phản ứng sau: OXH1 + K ⎯ ⎯ Khi: G < 0, phản ứng xảy theo chiều thuận; G > 0, phản ứng xảy theo chiều nghịch; G = 0, phản ứng trạng thái cân Từ biểu thức G = -nFE ta thấy rằng, cần EOXH1 /K1 > EOXH2 /K2 G < ngược lại, EOXH1 /K1 = EOXH2 /K2 phản ứng trạng thái cân Khi phản ứng điều kiện chuẩn, chiều phản ứng xác định biểu thức sau: G0 = -nFE0 ; E0 = E0OXH1 /K1 - E0OXH2 /K2 Hằng số cân phản ứng oxi hóa – khử dung dịch G = -RTlnK = -nFE E = (RT/F)lnK Ở 250C: lgK = (n E0 )/0,059 II BÀI TẬP CĨ HƯỚNG DẪN GIẢI 2.1 Phản ứng oxi hóa – khử Câu (30/04/2017 lớp 10 – Hiệp Đức): Cân phản ứng sau phương pháp thăng electron: a) Fe3O4 + HNO3 loãng → Fe(NO3)3 + NO + H2O b) Fe3C+ H2SO4 đặc nóng dư → Fe2(SO4)3 + CO2 + SO2 + H2O c) FexSy + HNO3 đặc nóng dư → Fe(NO3)3 + H2SO4 + NO2 + H2O Giải: → a) 3Fe3O4 + 28HNO3 loãng 9Fe(NO3)3 + NO + 14H2O b) 2Fe3C + 22H2SO4 đặc nóng → 3Fe2(SO4)3 + 2CO2 + 13SO2 + 22H2O c) FexSy + (6x + 6y)HNO3 đặc nóng → xFe(NO3)3 + yH2SO4 + (3x + 6y)NO2 + (3x + 2y)H2O Câu (30/04/2017 lớp 10 – Nơng Sơn): Hồn thành cân phản ứng hóa học sau theo phương pháp thăng electron: a) Mg + HNO3 → Mg(NO3)2 + N2O + N2 + NH4NO3 + H2O (biết tỉ lệ mol N2O : N2 : NH4NO3 : : 1) b) M2(CO3)n + HNO3 đặc, nóng → M(NO3)m + NO2 + CO2+ H2O c) CuFeSx + O2 → Cu2O + Fe3O4 + SO2↑ d) Fe3O4 + HNO3 → NxOy + Giải: a) 18Mg + 44HNO3 → 18Mg(NO3)2 + N2O + 2N2 + NH4NO3 + 20H2O b) M2(CO3)n + (4m-2n)HNO3 đặc, nóng → 2M(NO3)m + 2(m-n)NO2 + nCO2+ (2m-n)H2O c) 12 CuFeSx + (11+12x) O2 → 6Cu2O + 4Fe3O4 + 12xSO2 d) (5x-2y) Fe3O4 + (46x-18y)HNO3 → NxOy + (15x-6y)Fe(NO3)3 + (23x-9y)H2O Câu (30/04/2017 lớp 10 – Lê Quý Đôn Quảng Nam): Bổ túc cân phản ứng sau phương pháp thăng electron a) Cr2S3 + Mn(NO3)2 + K2CO3 → K2CrO4 + K2SO4 + K2MnO4 + NO + CO2 b) P + NH4ClO4 → H3PO4 + N2 + Cl2 + … c) FexOy + HNO3 → … + NnOm + H2O Giải: a) Cr2S3 + 15Mn(NO3)2 + 20K2CO3 → 2K2CrO4 + 3K2SO4 +15 K2MnO4 + 30NO + 20CO2 b) 10NH4NO3 + 8P → 8H3PO4 + 5N2 + 5Cl2 + 8H2O c) (5n-m)FexOy + (18nx-6my-2ny)HNO3 → x(5n-2m)Fe(NO3)3 + (3x-2y)NnOm + (9nx-3mx-ny)H2O -3- Tài liệu ôn HSG – Chuyên đề sở lý thuyết hóa học phi kim – THPT Krông Bông Câu (30/04/2017 lớp 10 – Trần Văn Dư): Cân phản ứng sau theo phương pháp thăng electron: a) Zn + HNO3 → Zn(NO3)2 + NH4NO3 + H2O b) H2SO4 + HI → I2 + H2S + H2O c) NaClO + KI + H2SO4 → I2 + NaCl + K2SO4 + H2O d) K2Cr2O7 + HCl → KCl + CrCl3 + Cl2 + H2O Giải: a) 4Zn + 10HNO3 → 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O b) H2SO4 + 8HI → 4I2 + H2S + 4H2O c) NaClO + 2KI + H2SO4 → I2 + NaCl + K2SO4 + H2O d) K2Cr2O7 + 14HCl → 2KCl + 2CrCl3 + 3Cl2 + 7H2O Câu (30/04/2017 lớp 10 – Nguyễn Trãi Quảng Nam): Cân phản ứng oxi hóa khử sau theo phương pháp thăng electron: a) Cu2FeSx + O2 → Cu2O + Fe3O4 + SO2 b) FexOy + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + S + SO2 + H2O ( Biết tỉ lệ mol S SO2 1:1) Giải: a) 6Cu2FeSx + (6x + 7)O2 → 6Cu2O + 2Fe3O4 + 6xSO2 b) 8FexOy + (18x - 4y)H2SO4 → 4xFe2(SO4)3 + (3x – 2y)S + (3x - 2y)SO2 + (18x - 4y)H2O Câu (30/04/2017 lớp 10 – Thái Phiên Quảng Nam): Hoàn thành cân phương trình sau phương pháp thăng ion-electron: a) Al + HNO3 → N2O + 2NO + … b) MnO−4 + H2O2 + H+ → O2 + … Giải: a) 14Al + 54H+ + 12NO3- → 3N2O + 6NO + 14Al3+ + 27H2O 14Al + 54HNO3 → 14Al(NO3)3 + 3N2O + 6NO + 27H2O b) MnO−4 + 5H2O2 + 16H+ → 5O2 + 2Mn2+ + 8H2O Câu (30/04/2017 lớp 10 – Quế Sơn Quảng Nam): Cân phương trình phản ứng sau theo phương pháp thăng ion – electron a) NaNO3 + Zn + KOH → Na ZnO + K ZnO + NH + H O b) KMnO + H 2SO + H O → O + c) Fex Oy + H+ + NO3− → N z Ot + Giải: a) 8Zn + 2NO + 14OH → 8ZnO + 2NH3 + 4H2O − − 2− 2NaNO3 + 8Zn + 14KOH → Na ZnO + 2NH + 7K ZnO + 4H O b) 2MnO−4 + 6H+ + 5H2 O2 → 2Mn2+ + 5O2 + 8H2 O 2KMnO + 3H 2SO + 5H O → 2MnSO + K 2SO + 5O + 8H O c) (5z-2t)Fex Oy + 2(9xz-3xt-yz)HNO3 → (5z-2t)xFe(NO3 )3 + (3x-2y)Nz Ot + (9zx-3xt-yz)H2 O Câu (30/04/2017 lớp 10 – Trần Cao Vân Quảng Nam): Cân phản ứng sau theo phương pháp thăng electron: a) CrI3 + KOH + Cl2 → K2CrO4 + KIO4 + KCl + H2O b) Al + HNO3 → Al(NO3)3 + NO+ N2O + H2O Biết nNO : nN2O = : c) FeCl2 + KMnO4 + H2SO4 → … d) Zn + NaHSO4 + NaNO3 → ZnSO4 + Na2SO4 + NH4NO3 + H2O -4- Tài liệu ôn HSG – Chuyên đề sở lý thuyết hóa học phi kim – THPT Krông Bông Giải: a) 2CrI3 + 64KOH + 27Cl2 → 2K2CrO4 + 6KIO4 + 54KCl + 32H2O b) 19Al + 72HNO3 → 19Al(NO3)3 + 3NO+ 6N2O + 36H2O c) 10 FeCl2 + 6KMnO4 + 24H2SO4 → 5Fe2(SO4)3 +3 K2SO4 + 6MnSO4+ 10Cl2 + 24H2O d) 4Zn + 10NaHSO4 + 2NaNO3 → 4ZnSO4 + 6Na2SO4 + NH4NO3 + 3H2O Câu (30/04/2015 lớp 10 – Đề thức): Cân phản ứng sau phương pháp cân ion-eletron: a) Fe3O4 + CrO27− + H+ → Cr3+ + …… b) Sn2+ + BrO3− + Cl- → Br - + SnCl62− + … c) SO32 − + MnO−4 + H2O → ………………… a) 6Fe3O4 + CrO 2− Giải: + 62H → 2Cr + 18Fe + 31H2O + 3+ 3+ b) 3Sn2+ + BrO3− + 18Cl- + 6H+ → Br - + SnCl62− + 3H2O c) 3SO32− + 2MnO−4 + H2O → 3SO24− + 2MnO2 + 2OHCâu 10 (30/04/2006 lớp 10 – Lê Quý Đôn Quảng Trị): Bổ túc cân phương trình phản ứng sau theo phương pháp thăng electron phương pháp ion electron: a) K2S2O8 + MnSO4 + H2O → K2SO4 + KMnO4 + … b) K2Cr2O7 + Na2SO3 + H2SO4 → … c) Al + NaNO3 + NaOH + … → NH3 + … d) Zn + NaNO3 + NaOH → NH3 + … Giải: 2− 2− 2+ a) 5S O8 + 2Mn + 8H2O → 10SO4 + 2MnO−4 + 16H+ b) 5K2S2O8 + 2MnSO4 + 8H2O → 4K2SO4 + 2KMnO4 + 8H2SO4 CrO27− + 3SO32− + 8H+ → 3SO24− + 2Cr3+ + 4H2O c) K2Cr2O7 + 3Na2SO3 + 4H2SO4 → Cr2(SO4)3 + 3Na2SO4 + K2SO4 + 4H2O 8Al + 3NO3− + 5OH- + 2H2 O → 8AlO2− + 3NH3 d) 8Al + 3NaNO3 + 5NaOH + 2H2 O → 8NaAlO2 + 3NH3 4Zn + NO3− + 7OH- → 4ZnO22 − + NH3 + 2H2O 4Zn + NaNO3 + 7NaOH → 4Na2ZnO2 + NH3 + 2H2O 2.2 Các q trình điện hóa Câu (30/04/2017 lớp 10 – Hiệp Đức): Một pin điện gồm điện cực sợi dây bạc nhúng vào dung dịch AgNO3 điện cực sợi dây platin nhúng vào dung dịch muối Fe2+ Fe3+ a) Viết phương trình phản ứng pin hoạt động b) Tính sức điện động pin điều kiện chuẩn c) Nếu [Ag+] = 0,1M [Fe2+] = [Fe3+] = 1M phản ứng pin xảy nào? Giải: a) Phương trình phản ứng pin hoạt động: 2+ + 3+ Fe(aq) + Ag(aq) → Fe(aq) + Ag(r) (1) b) Thế phản ứng (sđđ pin) điều kiện chuẩn: E0pin = E0Ag+ /Ag - E0Fe3+ /Fe2+ - E 0Fe3+ /Fe2+ = 0,8 - (+0,77) = 0,03 V c) Nếu [Ag+] = 0,1M [Fe2+] = [Fe3+] = 1M sđđ pin là: 0,059 1.10 −1 Epin = 0,03 + lg = - 0,029 V < Phản ứng (1) xảy theo chiều ngược lại: 1 -5- Tài liệu ôn HSG – Chuyên đề sở lý thuyết hóa học phi kim – THPT Krơng Bông + 2+ + Fe3(aq) + Ag(r) → Fe(aq) + Ag(aq) (2) ⎯⎯ → Fe3+ + Ag Câu (30/04/2017 lớp 10 – Nông Sơn): Cho phản ứng sau: Fe2+ + Ag+ ⎯ ⎯ E0Ag+ /Ag = 0,8V; E 0Fe3+ /Fe2+ = 0,77V a) Xác định chiều phản ứng điều kiện chuẩn tính số cân phản ứng 298K b) Xác định chiều phản ứng xảy dung dịch Fe3+ 0,1M; Fe2+ 0,01M Ag+ 0,001M cho bột Ag vào dung dịch trên? Giải: 2+ + 3+ a) Fe(aq) + Ag(aq) → Fe(aq) + Ag(r) E0pin = E0Ag+ /Ag - E0Fe3+ /Fe2+ - E0Fe3+ /Fe2+ = 0,8 - (+0,77) = 0,03 V Phản ứng xảy theo chiều thuận (nE0 /0,059) K = 10 pin = 10(0,03/0,059) = 3,225 b) Áp dụng CT: E = E + (0,059/n)lg([OXH]/[K]) E Ag+ /Ag = E0Ag+ /Ag + 0,059lg([Ag + /Ag]) = 0,8 + 0,059lg(10−3 ) = 0,623V E Fe3+ /Fe2+ = E0Fe3+ /Fe2+ + 0,059lg([Fe3+ /Fe2 + ]) = 0,77 + 0,059lg(10−1 /10−2 ) = 0,829V E = 0,829 – 0,623 = 0,206V Do E > nên phản ứng xảy theo chiều: + 2+ + Fe3(aq) + Ag(r) → Fe(aq) + Ag(aq) Câu (30/04/2017 lớp 10 – Trần Văn Dư): Nếu muốn thực trình sau đây: a) Sn 2+ → Sn 4+ b) Cu + → Cu 2+ c) Mn 2+ → MnO4− d) Fe2+ → Fe3+ Chúng ta dùng nước brom không? Biết: 0 E 0Fe3+ /Fe2+ = +0,77V; E Cu = +0,34V; E 0MnO− /Mn 2+ = +1,51V; ESn = +0,15V; E 0Br /2Br- = +1,07V 2+ 4+ /Cu /Sn 2+ Viết phương trình phản ứng xảy tính số cân phản ứng xảy Giải: Sắp xếp phản ứng theo chiều tăng dần điện cực chuẩn, ta có: ESn = +0,15V Sn 4+ + 2e → Sn 2+ 4+ /Sn 2+ Cu 2+ + e → Cu + E0Cu 2+ /Cu+ = +0,34V Fe3+ + e → Fe2+ E0Fe3+ /Fe2+ = +0,77V Br2 + 2e → 2Br − E 0Br /2Br − = +1,07V − + MnO + 8H + 5e → Mn 2+ + 4H 2O E MnO−4 /Mn 2+ = +1,5V Theo qui tắc α ta thấy thực q trình a), b), d) a) Sn 2+ + Br2 → Sn 4+ + 2Br E = +1,07 – (+0,15) = +0,92V K = 10 – 2.0,92 0,059 = 1,536.1031 2.0,73 b) 2Cu+ + Br2 → 2Cu2+ + 2Br– E0 = +1,07 - (+0,34) = +0,73V K = 10 0,059 = 5,569.1024 2.0,3 d) 2Fe2+ + Br2 → 2Fe3+ + 2Br– E0 = +1,07 - 0,77 = +0,3V K = 10 0,059 = 1, 477.1010 Câu (30/04/2017 lớp 10 – Cao Bá Quát): Cho E0Fe3+ /Fe = -0,037V; E0Fe2+ /Fe = -0,440V E0Au3+ /Au+ = 1,26V a) Lập sơ đồ pin điện hóa,trong xảy oxi hoá ion Fe2+ thành ion Fe3+ ion Au3+ bị khử thành ion Au+ Viết phương trình phản ứng xảy điện cực pin pin hoạt động b) Tính sức điện động chuẩn pin số cân phản ứng xảy pin Giải: a) Anot(-) Pt │ Fe3+; Fe2+ ║ Au3+, Au+ │ Pt (+) Catot -6- Tài liệu ôn HSG – Chuyên đề sở lý thuyết hóa học phi kim – THPT Krơng Bông Fe2+ → Fe3+ + 1e Phản ứng cực âm: K1−1 Phản ứng cực dương: Au3+ + 2e → Au+ Phản ứng pin: Au3+ + 2Fe2+ → 2Fe3+ + Au+ K b) Fe3+ + 3e → Fe E10 = -0,037V Fe2+ + 2e → Fe K2 E 02 = -0,44V Fe3+ + e → Fe2+ E03(Fe3+ /Fe2+ ) = E10 - E 02 = 0,77V K = 102(1,26-0,77)/0,059 = 1016,61; E0pin = E0Au3+ /Au+ - E0Fe3+ /Fe2+ = 0,49V Câu (30/04/2017 lớp 10 – Nguyễn Hiền): Một pin điện hóa thiết lập điện cực Zn nhúng dung dịch Zn(NO3)2 0,25M điện cực Ag nhúng dung dịch AgNO3 0,15M (ở 250C) a) Lập sơ đồ pin, viết phương trình phản ứng xảy điện cực xảy pin b) Tính suất điện động pin c) Tính số cân phản ứng Cho E 0Zn 2+ /Zn = -0,76V; E 0Ag+ /Ag = 0,8V Giải: a) 0,059 0, 059 lg[Zn 2+ ] = − 0, 76 + lg 0, 25 = -0,778V 2 = E + 0,059lg[Ag + ] = 0,8 + 0, 059 lg 0,15 = 0,751V E Zn 2+ /Zn = E + E Ag+ /Ag Sơ đồ pin: (-) Zn | Zn(NO3)2 (0,25M) || AgNO3 (0,15M) | Ag (+) Cực âm: Zn → Zn 2+ + 2e Cực dương: Ag+ + 1e → Ag Phản ứng pin: Zn + 2Ag+ → Zn2+ + 2Ag b) E pin = E Ag+ /Ag - E Zn2+ /Zn = 0,751 - (-0,778) = 1,529V (nE0pin /0,059) = 102(0,8−(0,76))/0,059 = 7,61.1052 Câu (30/04/2017 lớp 10 – Nguyễn Trãi Quảng Nam): Trong mơi trường axit có O2 hịa tan, Cu kim loại bị oxi hóa tạo Cu2+ a) Viết q trình oxi hóa q trình khử, phương trình phản ứng hóa học xảy b) Hãy đánh giá khả hòa tan điều kiện chuẩn Biết: E0Cu2+ /Cu = +0,34V; E0O , H+ /H O = +1,23V c) Hằng số cân bằng: K = 10 a) Q trình oxi hóa: Q trình khử: Phương trình phản ứng: Giải: Cu → Cu + 2e 4H+ + O2 + 4e → 2H2O 2Cu + 4H+ + O2 → 2Cu2+ + 2H2O 2+ ⎯⎯ → 2Cu2+ + 2H2O b) Giả sử phản ứng xảy thuận nghịch: 2Cu + 4H+ + O2 ⎯ ⎯ Hằng số cân K = 10n.∆E/0,059; đktc ∆E0 = 1,23 – 0,34 = 0,89V K = 104*0,89/0,059 = 1060,33 K lớn nên Cu tan tốt dung dịch axit có hịa tan O2 đktc Câu (30/04/2017 lớp 10 – Thái Phiên Quảng Nam): Cho giá trị điện cực: Fe2+ + 2e → Fe E0 = -0,44V Fe3+ + 1e → Fe2+ E0 = -0,77V a) Xác định E0 cặp Fe3+/Fe b) Từ kết thu chứng minh cho sắt kim loại tác dụng với dung dịch HCl 0,1M tạo Fe2+ không tạo Fe3+ -7- Tài liệu ôn HSG – Chuyên đề sở lý thuyết hóa học phi kim – THPT Krông Bông Để chuẩn độ hàm lượng Cl2 nước sinh hoạt người ta dùng dung dịch KI a) Tính G số cân K phản ứng Cl2(k) I-(dd) 298K Biết: E0Cl /2Cl− = 1,36V; E 0I− /3I− = 0,54V b) Khi nước có mặt ion Cu2+, chúng cản trở định lượng Cl2 Hãy giải thích, biết: E0Cu2+ /Cu+ = 0,16V; TCuI = 10-12 Cho 2,033RT/F = 0,0592 Giải: 1a Fe2+ + 2e → Fe Fe3+ + 1e → Fe2+ G10 = -n1E 10 F = -2.(-0,44).F (1) G02 = -n2E 02 F = -1.(0,77).F (2) Fe3+ + 3e → Fe G03 = G10 + G02 (3) G03 = -n3E 30 F = -3E 30 F = [-2 (-0,44) - 1.(0,77)].F → E 03 = -0,036V 1b Trong dung dịch HCl 0,1M → [H+] = 10-1M; E 2H+ /H = E02H+ /H + 0,059lg[H + ] = -0,059V 2 E0Fe2+ /Fe < E 2H+ /H < E0Fe3+ /Fe (-0,44 < -0,059 < -0,036) H+ oxy hóa Fe thành Fe2+ 2a Cl2 + 2e → Cl − G10 = -2FE10 ; E10 = 1,36V − I − → I3 + 2e ⎯⎯ → Cl − + I3− (1) Cl2 + I − ⎯ ⎯ G02 = -2FE02 ; E02 = -0,54V G03 G03 = G10 + G02 = -2F (E10 - E02 ) = - 158260J − G0 − ( −158260) G = -RTlnK = - 158260J → K = e RT = e 8,314 x 298 = 5,5.1027 2b Cu2+ cản trở định lượng Cl2 xảy phản ứng Cu2+ I- Tổ hợp cân bằng: ,16 Cu2+ + 1e → Cu+ Cu+ + I- → CuI(r) K1 = 10 0, 0592 = 102,7 K2 = (Ksp)-1 = 1012 Cu2+ + I- + 1e → CuI(r) (2) K = 1014,7 = 10 0,0592 E0Cu2+ /CuI = 14,7.0,0592 = 0,87V; E 0Cu2+ /CuI > E 0Cl E0 /2Cl − nên phản ứng (2) xảy cạnh tranh với phản ứng (1) Cl2 I- dẫn đến việc định lượng Cl2 khơng xác Câu (30/04/2017 lớp 10 – Sào Nam Quảng Nam): Cho pin Zn | ZnSO4 || Hg2SO4(r), SO24− | Hg(l) Tại 250C sức điện động pin điều kiện tiêu chuẩn E0 = 1,42 V a) Viết phương trình phản ứng xảy pin hoạt động b) Tính G pin Cho F = 96500 C/mol Giải: a) Phản ứng xảy cực pin: Tại cực (+): Hg2SO4 + 2e → 2Hg + SO24− Tại cực (-): Zn → Zn2+ + 2e Phản ứng xảy pin: Hg2SO4 + Zn → 2Hg + ZnSO4 b) G = -n.F.E0 = -2.96500.1,552 = -299536 J/mol = - 299,536 KJ/mol Câu (30/04 lớp 11 – Chuyên Kon Tum): Thế điện cực chuẩn HNO2 mơi trường axit mơi trường kiềm tóm tắt theo sơ đồ sau: - Trong mơi trường axit: -8- Tài liệu ôn HSG – Chuyên đề sở lý thuyết hóa học phi kim – THPT Krơng Bơng - Trong mơi trường kiềm: Từ cho biết ion NO2− bền môi trường nào? Giải: Các phản ứng tự OXH – KH - Trong môi trường axit: HNO2 + H+ + 1e → NO + H2O E10 = +1,0V HNO2 + H2O → NO3− + 3H+ + 2e - E 02 = -0,94V 3HNO2 → HNO3 + 2NO + H2O E0 = 1,06V >0 G0 = - nE0F < phản ứng xảy theo chiều thuận - Trong môi trường kiềm: Tương tự tìm E0’ = -0,97V < G0 = - nE0F > phản ứng xảy theo chiều nghịch Từ biết ion NO2− bền mơi trường kiềm bền môi trường axit ⎯⎯ → 2CuCl(r) Câu 10 (30/04 lớp 11 – Chuyên Lê Hồng Phong): Cho phản ứng: Cu(r) + CuCl2(dd) ⎯ ⎯ a) Ở 250C phản ứng xảy theo chiều nào, người ta trộn dung dịch chứa CuSO4 0,2M; NaCl 0,4M với bột Cu lấy dư? Cho TCuCl = 10-7 , E0Cu2+ /Cu+ = 0,15V; E0Cu2+ /Cu = 0,335V b) Tính số cân K phản ứng 250C Giải: a) Ta có: G1 Cu2+ + 2e → Cu Cu2+ + 1e → Cu+ G Cu+ + 1e → Cu G G3 = G1 - G -1FE0Cu+ /Cu = -2FE0Cu2+ /Cu + 1FE0Cu2+ /Cu+ = 2*0,335 - 0,15 = 0,52V Ta có: E Cu2+ /Cu+ = E0Cu2+ /Cu+ + 0,059lg [Cu2+ ] 0,2 = 0,15 + 0,059lg −7 = 0,498V ([Cu+ ] = TCuCl /[Cl − ]) + [Cu ] (10 /0,4) E Cu+ /Cu = E0Cu+ /Cu + 0,059lg[Cu + ] = 0,52 + 0,059lg(10−7 /0,4) = 0,13V ([Cu + ] = TCuCl /[Cl − ]) b) Khi cân bằng: K1 = 10nE /0,059 = 5,35.10-7; K2 = ( 10-7)-2 = 1014 Vậy: K = K1*K2 = 5,35.107 Câu 11 (30/04 lớp 11 – Chuyên Lương Thế Vinh Đồng Nai): Cho pin: H2(Pt), p H2 = atm H+1M MnO4 −1M, Mn 2+1M, H+1M Pt Biết sđđ pin 25oC 1,5V a) Hãy cho biết phản ứng quy ước, phản ứng thực tế xảy pin xác định E oMnO − / Mn 2+ b) Sức điện động pin thay đổi (xét ảnh hưởng định tính), nếu: - Thêm NaHCO3 vào nửa trái pin? - Thêm FeSO4 vào nửa phải pin? - Thêm CH3COONa vào nửa phải pin? Giải: -9- Tài liệu ôn HSG – Chuyên đề sở lý thuyết hóa học phi kim – THPT Krơng Bơng a) Vì sđđ = E pin = +1,51V > 0, cực Pt (bên phải) catot, cực hiđro (bên trái) anot, phản ứng thực tế xảy pin trùng với phản ứng quy ước Ở Catot xảy trình khử: ⎯⎯ → Mn2+ + 4H2O MnO−4 + 8H+ + 5e ⎯ ⎯ ⎯⎯ → 2H+ + 2e H2 ⎯ ⎯ ⎯⎯ → 2Mn2+ + 8H2O 2MnO−4 + 5H2 + 6H+ ⎯ ⎯ Ở Anot xảy trình oxi hóa: Phản ứng thực tế xảy ra: Vì pin tiêu chuẩn, nên theo quy ước: E0pin = E0+ - E0− = E0MnO− /Mn2+ - E02H+ /H = E0MnO− /Mn2+ Vậy E MnO−4 / Mn 2+ = E pin = 1,51V b) Khi thêm chất vào nửa phải nửa trái pin lúc pin khơng cịn pin tiêu chuẩn - Nếu thêm NaHCO3 vào nửa trái pin xảy phản ứng: HCO3− + H+ → CO2 + H2O Làm [H+] giảm E 2H+ / H = 0,059 [H + ]2 lg giảm E pin = E MnO− /Mn2+ - E 2H+ /H tăng 2 p H2 - Tương tự, thêm FeSO4 vào nửa phải pin xảy phản ứng: MnO−4 + 5Fe2+ + 8H+ → Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O; SO24− + H+ → HSO−4 Làm cho [ MnO−4 ] [H+] giảm; [Mn2+] tăng 0,059 [MnO−4 ][H + ]8 giảm, sđđ pin giảm lg 4 [Mn + ] - Nếu thêm CH3COONa vào nửa phải pin xảy phản ứng: CH3COO- + H+ → CH3COOH Do [H+] giảm, E MnO− /Mn2+ giảm, sđđ pin giảm E MnO− /Mn2+ = E0MnO− /Mn2+ + Câu 12 (30/04 lớp 11 – Chuyên Quảng Bình): Khi cho Co3+, Co2+ vào nước amoniac có xảy hai phản ứng ⎯⎯ → [Co(NH3)6]3+ Co3(aq+ ) + NH3(aq) ⎯ ⎯ K1 = 4,5.1033(mol/l)-6 2+ ⎯⎯ → [Co(NH3)6]2+ Co(aq ⎯ ) + NH3(aq) ⎯ K2 = 2,5.104 (mol/l)-6 Trong dung dịch, nồng độ cân amoniac C NH3 (aq) = 0,1 mol/l tổng nồng độ Co3(aq+ ) 3+ [Co(NH3 )6 ]aq mol/l a) Tính nồng độ Co3(aq+ ) dung dịch b) Trong dung dịch khác mà nồng độ cân amoniăc 0,1 mol/l Tính tỷ lệ C Co2+ /C [Co(NH ) ]2+ aq aq c) Co3(aq+ ) phản ứng với nước giải phóng khí nào? Giải thích? d) Vì khơng giải phóng khí dung dịch Co3(aq+ ) có NH3? Biết: 2+ ⎯⎯ → Co(aq Co3(aq+ ) + e ⎯ ⎯ ) E0 = +1,82V − ⎯⎯ → H2(k) + 2OHaq 2H2O + 2e ⎯ ⎯ E0 = -0,42V pH = + ⎯⎯ → 2H2O O2(k) + 4Haq + 4e ⎯ ⎯ E0 = +0,82V pH = Giải: a) -10- Tài liệu ôn HSG – Chuyên đề sở lý thuyết hóa học phi kim – THPT Krơng Bơng - Thêm vào m gam X lượng kim loại M gấp đơi lượng kim loại M có X, thu hỗn hợp Y Cho Y tan hết dung dịch HCl dư thu 1,736 lít khí H2 (đktc) - Thêm vào m gam X lượng Fe lượng Fe có X, thu hỗn hợp Z Cho Z tác dụng với dung dịch H2SO4 loãng, dư thu dung dịch B chứa 5,605 gam muối a) Tính V b) Xác định kim loại M tính thành phần phần trăm khối lượng hỗn hợp X Giải: a) Ta có: n NaOH = 0,1 mol Khí SO2 sinh tác dụng với dung dịch NaOH xảy phản ứng: SO2 + NaOH → NaHSO3 SO2 + 2NaOH → Na 2SO3 + H O - TH1 tạo muối NaHSO3: n NaHSO3 = 0,1 mol m r¾n = 10,4 gam - TH2 tạo muối Na2SO3: n Na2SO3 = 0,05 mol m r¾n = 6,3 gam Bài ra: m r¾n = 5,725 gam < 6,3 gam NaOH: x mol x + 2y = 0,1 x = 0,025 ChÊt r¾n gåm → 40x + 126y = 5,725 y = 0,0375 Na 2SO3 : y mol BTS: nSO2 = n Na2SO3 = 0,0375 mol VSO2 = 0,84 L Fe: x b) X + H 2SO4 → 0,0375 mol SO2 BTe 3x + ny = 0,075 M: y Fe: x Y + HCl → 0,0775 mol H BTe 2x + ny = 0,155 M: 3y Từ (1) (2): x = 0,01; ny = 0,045 (1) (2) FeSO : 2x Fe: 2x Z + H 2SO → m M = 5,605 = 152*2x + (2M + 96n)*0,5y (*) M: y M (SO )n : y Thay x = 0,01 ny = 0,045 vào (*) ta được: M = 9n → M Nhôm (Al); y = 0,015 (mol) %m Fe = 58,03% Fe: 0,01 mol X X Al 0,015 mol %m Al = 41,97% Câu (Đề THPT QG - 2017): Cho 9,2 gam hỗn hợp X gồm Mg Fe vào dung dịch hỗn hợp AgNO3 Cu(NO3)2, thu chất rắn Y (gồm kim loại) dung dịch Z Hòa tan hết Y dd H2SO4 (đặc, nóng, dư), thu 6,384 lít khí SO2 (sản phẩm khử S6+, đktc) Cho dd NaOH dư vào Z, thu kết tủa T Nung T khơng khí đến khối lượng khơng đổi, thu 8,4 gam hỗn hợp rắn Biết phản ứng xảy hoàn toàn Phần trăm khối lượng Fe X A 79,13% B 28,00% C 70,00% D 60,87% Giải: + 2+ Mg Ag Ag Mg + NaOH t0 + → Y + Z → 8,4 gam 2+ + ⎯⎯⎯→ T ⎯⎯ Fe Cu; Fe d Cu Fe n = x; n Fe p = y; nFe d = z Đặt: Mg mX = mMg + mFe 24x + 56*(y + z) = 9,2 MgO Fe2 O3 (1) 8,4 gam = mMgO + m Fe2O3 40x + 160*(y/2) = 8,4 (2) Bảo toàn e: n Ag + 2*n Cu + 3*n Fe(d) = 2*nSO2 → n Ag + 2*n Cu = 0,285*2 - 3*z B¶o toµn e: 2nMg + 2*n Fe(p) = n Ag + 2*n Cu 2x + 2y = 0,285*2 - 3z Gi¶i hƯ (1); (2); (3) ta cã: x = 0,15; y = 0,03; z = 0,07 → %Fe = 60,87% -84- (3) Tài liệu ôn HSG – Chuyên đề sở lý thuyết hóa học phi kim – THPT Krông Bông Câu (HSG HÀ TĨNH 10 – 2019): Cho m gam hỗn hợp X gồm Fe2O3, CuO, MgO, FeO, Fe3O4 tác dụng với dung dịch H2SO4 đặc, nóng, dư, thu 3,36 lít khí SO2 (đktc) Mặt khác, cho khí CO dư qua m gam hỗn hợp X nung nóng, thu chất rắn Y hỗn hợp khí Z Cho tồn lượng Z vào dung dịch Ca(OH)2 dư, thu 35 gam kết tủa Hịa tan tồn lượng Y dung dịch H2SO4 đặc, nóng, dư, thu V lít khí SO2 (đktc) Các phản ứng xảy hồn tồn Tính V Giải: X + H 2SO 4(®, nãng) → Fe3+ ; Cu2 + ; Mg2 + + SO (0,15 mol) MgO 3+ 2+ 2+ + SO Y Fe ; Y + H 2SO 4(®, nãng) → Fe ; Cu ; Mg t0 X + CO ⎯⎯ → Cu + Ca(OH)2 d Z CO; CO ; Z ⎯⎯⎯⎯⎯ → CaCO3 (0,35 mol) (1) (2) Áp dụng bảo tồn electron ta có: n (2) n (1) e(nhêng) e(nhêng) = n e(nhËn) = 0,3 mol = n e(nhËn)(1) + 2n CO2 = 1,0 mol = 2n SO2 n SO2 = 0,5 mol VSO2 = 11,2 L Câu (Đề TSĐH B - 2013): Hỗn hợp X gồm FeO, Fe2O3 Fe3O4 Cho khí CO qua m gam X nung nóng, sau thời gian thu hỗn hợp chất rắn Y hỗn hợp khí Z Cho tồn Z vào dung dịch Ca(OH)2 dư, đến phản ứng hoàn tồn, thu gam kết tủa Mặt khác, hịa tan hồn tồn Y dung dịch H2SO4 đặc, nóng (dư), thu 1,008 lít khí SO2 (đktc, sản phẩm khử nhất) dung dịch chứa 18 gam muối Giá trị m A 6,80 B 7,12 C 13,52 D 5,68 Giải: + Ca(OH)2 d X + CO → Y + CO2 ⎯⎯⎯⎯⎯ → 0,04 mol CaCO3 → n CO(ph¶n øng) = n CO2 = n CaCO3 = 0,04 mol Y + H2SO4 → 18 gam Fe2 (SO4 )3 (0,045 mol) + 0,045 mol SO2 Quy Y: Fe (x mol) vµ O (y mol) Fe → Fe3+ + 3e S +6 + 2e → SO2 O0 + 2e O Bảo toàn số mol e: 3x = 0,045*2 + 2y (1) Bảo toàn Fe: x = 2n Fe2 (SO4 )3 = 0,09 mol Thay vào (1) y = 0,09 mol Bảo toàn KL: m X = m Y + mCO2 - mCO = 56*0,09 + 16*0,09 + 0,04*44 - 0,04*28 = 7,12 gam Câu (HSG HẢI DƯƠNG 10 – 2016): Nhiệt phân 98 gam KClO3 (có xúc tác MnO2), sau thời gian thu 93,2 gam chất rắn khí A Cho tồn lượng khí A phản ứng hết với hỗn hợp kim loại X gồm Mg, Fe thu hỗn hợp chất rắn Y cân nặng 15,6 gam Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp Y dung dịch H2SO4 đặc, nóng, dư thu 0,56 lít khí SO2 (đktc, sản phẩm khử S+6) Tính thành phần % khối lượng Mg hỗn hợp X Giải: t , MnO → 2KCl + 3O2 A: O2 Phản ứng nhiệt phân: 2KClO3 ⎯⎯⎯⎯ BTKL: mO2 = 98 - 93,2 = 4,8 gam → n O2 = 0,15 mol BTKL: m X + mO2 = m Y → m X(KL) = 15,6 - 4,8 = 10,8 gam + O2 + H2SO4 → Y; Y ⎯⎯⎯→ SO2 Áp dụng BTe ta có q trình: Bài ta có sơ đồ: X ⎯⎯⎯ -85- Tài liệu ôn HSG – Chuyên đề sở lý thuyết hóa học phi kim – THPT Krông Bông Mg → Mg + + 2e x 2x Fe → Fe y 3+ + 3e 3y O2 + 4e → 2O − 0,15 S +6 0,6 + 2e → SO 0,05 24x + 56y = 10,8 x = 0,1 → 2x + 3y = 0,65 y = 0,15 0,025 mMg = 0,1*24 = 2,4 gam → %mMg = 22,22% Câu 10 (Đề TSĐH B - 2009): Hịa tan hồn tồn 20,88 gam oxit sắt dung dịch H2SO4 đặc, nóng thu dung dịch X 3,248 lít khí SO2 (sản phẩm khử nhất, đktc) Cô cạn dung dịch X, thu m gam muối sunfat khan Giá trị m A 52,2 B 54,0 C 58,0 D 48,4 Giải: Fe (x) 56x + 16y = 20,88 x = 0,29 + H2 SO4 Quy X ⎯⎯⎯→ SO2 (0,145) O (y) 3x = 2y + 0,145*2 (BTe) y = 0,29 BT Fe n Fe2 (SO4 )3 = 0,145 → n Fe2 (SO4 )3 = mMuèi = 58 gam Câu 11 (HSG HẢI DƯƠNG 10 – 2016): Cho m gam hỗn hợp X gồm Fe Fe3O4 tác dụng với dung dịch H2SO4 đặc, nóng, thu 2,24 lít khí SO2 (đktc, sản phẩm khử S+6) cịn (7/50)m gam kim loại khơng tan Cho tồn lượng kim loại khơng tan tác dụng hết với dung dịch HCl (lấy dư 10% so với lượng cần phản ứng) dung dịch A Dung dịch A tác dụng hết với dung dịch chứa tối đa 0,064 mol KMnO4 đun nóng (đã axit hóa H2SO4 dư) a) Viết phương trình hóa học phản ứng xảy b) Tính giá trị m thành phần % khối lượng chất hỗn hợp X? Giải: a) Cho hỗn hợp Fe, Fe3O4 tác dụng với dung dịch H2SO4 đặc, nóng, cịn dư kim loại không tan Fe dư Vậy, dung dịch thu sau phản ứng chứa muối FeSO4 PTHH phản ng xy ra: (1) 2Fe + 6H2SO4(đặc, nóng) Fe2 (SO4 )3 + 3SO2 + 6H2O 2Fe3O4 + 10H2SO4(đặc, nóng) → 3Fe2 (SO4 )3 + SO2 + 10H2 O (2) Fe + Fe2 (SO )3 → 3FeSO (3) Fe + 2HCl → FeCl + H (4) 10HCl + 2KMnO + 3H 2SO → K 2SO + 2MnSO + 5Cl + 8H O (5) 10FeCl + 6KMnO + 24H 2SO → 3K 2SO + 6MnSO + 5Fe2 (SO )3 + 10Cl + 24H O (6) Đặt n Fe(dư ) = a, theo (4) nHCl(pø ) = 2a mol; nHCl(d ) = 0,2a Dung dịch A (HCl; FeCl2) thu được, tác dụng với dung dịch KMnO4/H2SO4 Theo (5), (6): n KMnO4 = 0,64a = 0,064 → a = 0,1 m Fe(d ) = 5,6 gam = 7m/50 → m = 40 gam Gọi số mol Fe, Fe3O4 phản ứng (1), (2), (3) x, y Ta có q trình: S +6 + 2e → SO Fe → Fe + + 2e x 2x 0,2 0,l 3Fe +8/3 + 2e → 3Fe +2 3y → 2y 2x = 2y + 0,2 x = 0,2 → 56x +232y = (40 - 5,6) y = 0,1 m Fe(b®) = 0,2*56 + 5,6 = 16,8 gam → %m Fe = 42%; %m Fe3O4 = 58% Câu 12 (HSG HÀ TĨNH 10 – 2015): Hòa tan hết 2m gam kim loại M lượng dư dung dịch H2SO4 đặc, nóng, thu V lít khí SO2 Mặt khác, hòa tan hết m gam hợp chất X (X sunfua kim loại M) lượng dư dung dịch H2SO4 đặc, nóng thu V lít khí SO2 Biết SO2 sản phẩm khử -86- Tài liệu ôn HSG – Chuyên đề sở lý thuyết hóa học phi kim – THPT Krông Bông q trình trên, khí đo điều kiện Xác định kim loại M công thức hợp chất X Giải: PTHH: 2M + 2nH 2SO → M (SO )n + nSO + 2nH O (1) 2MxS y + (2nx + 4y)H2SO4 → xM2 (SO4 )n + (nx + 6y)SO2 + (2nx + 4y)H2 O (2) Từ giả thiết ta lập phương trình: n.x.M + 6.y.M = 2M.x.n + 64y.n Xét giá trị n, x, y từ đến ta nhận thấy nghiệm thích hợp x = 2; y = 1; n = M = 64 Vậy kim loại M Cu hợp chất X Cu2S Câu 13 (Đề TSĐH B - 2013): Cho m gam oxit sắt phản ứng vừa đủ với 0,75 mol H2SO4, thu dung dịch chứa muối 1,68 lít khí SO2 (đktc, sản phẩm khử S+6) Giá trị m A 24,0 B 34,8 C 10,8 D 46,4 Giải: Fex Oy + H2SO4 (0,75) → Fe2 (SO4 )3 + SO2 (0,075) BT S → n Fe2 (SO4 )3 = 0,225 n Fe = 0,45 Do X (Fex Oy ) cã thĨ FeO hc Fe3O4 BT e: n X *1 = 2nSO2 n X = 0,015 BT Fe: x*0,15 = 0,45 x = CT oxit: Fe3O4 m Fe3O4 = 34,8 gam Câu (Đề 30/04 lớp 10 – Thái Phiên Quảng Nam): Cho lượng kim loại R vào dung dịch HCl 0,5M dư vào dung dịch H2SO4 đặc nóng dư thể tích khí SO2 (sản phẩm khử nhất) 1,5 lần thể tích khí H2 đo điều kiện nhiệt độ áp suất Khối lượng muối sunfat 1,575 lần khối lượng muối clorua a) Tìm ngun tử khối kim loại R b) Hịa tan hoàn toàn 2,798 gam kim loại vào axit H2SO4 đặc nóng thu dung dịch chứa muối sunfat sản phẩm khử SO2 Tìm tổng khối lượng muối khan sunfat thu thể tích SO2 thu điều kiện tiêu chuẩn Cho biết số mol kim loại 0,4 lần số mol axit Giải: a) R + nHCl → RCl n + n/2H a na 0,5na 2R + 2mH 2SO → R (SO )m + mSO + 2mH O a 0,5a 0,5ma Ta có: 0,5ma = 1,5*0,5na → m = 1,5n Mặt khác: (2R + 96m)0,5a = 1,575(R + 35,5n)a b) (1) (2) Thay (1) vào (2), chọn n = 2, m = R = 55,957 (Fe) n Fe = 0,05 mol → n H2SO4 = 0,05/0,4 = 0,125 mol → n H+ = 0,25 mol 4H + + SO24− + 2e → SO2 + 2H O 0,25 0,0625 0,0625 VSO2 = 0,0625* 22,4 = 1,4 L m Muèi = m KL + mSO2− = 2,798 + 96*0,0625 = 8,798 gam Câu (Đề 30/04 lớp 10 – Quảng Nam): Hòa tan hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm FeO, Fe2O3 Fe3O4 lượng vừa đủ dung dịch H2SO4 loãng thu 500 ml dung dịch Y Chia Y thành phần nhau: - Cô cạn phần thu 31,6 gam hỗn hợp muối khan - Sục khí clo dư vào phần 2, sau phản ứng xảy hồn tồn, cạn dung dịch thu 33,375 gam hỗn hợp muối khan -87- Tài liệu ôn HSG – Chuyên đề sở lý thuyết hóa học phi kim – THPT Krông Bông a) Viết PTHH phản ứng xảy Tính m nồng độ mol/L chất có dung dịch Y b) Cho hỗn hợp X vào H2SO4 đặc nóng dư thu SO2 (là sản phẩm khử nhất) Khí thu hấp thụ hoàn toàn vào 180 ml dung dịch NaOH 1M Tính khối lượng muối thu dung dịch Giải: a) - Khi hòa A axit H2SO4 loãng FeO + H 2SO → FeSO + H O (1) Fe2 O3 + 3H 2SO → Fe (SO )3 + 3H O (2) Fe3O + 4H 2SO → Fe2 (SO )3 + FeSO + 4H O (3) Sau phản ứng dung dịch có muối (x + z) mol FeSO4 (y + z) mol Fe2(SO4)3 - Khi sục khí Cl2 vào dung dịch sau phản ứng có FeSO4 phản ứng: 6FeSO + 3Cl → 2FeCl + 2Fe (SO )3 Theo ta có hệ phương trình: (I) 72x + 160y + 232z = m/2 (II) 152(x + z) + 400(y + z) = 31,6 187,5(x + z) + 400(y + z) = 33,75 (III) Từ (II), (III) ta có: x + z = 0,05; y + z = 0,06 C FeSO4 = 0,2M; C Fe2 (SO4 )3 = 0,24M Mặt khác từ (I) ta có: m = 2*[72(x + z) + 160(y + z)] = 2*(72*0,05 + 160*0,06) = 26,4 gam b) Do x + z = 0,05 n Fe2+ (X) = 0,1 mol X Fe2 + ; Fe3+ ; O−2 + H 2SO → SO2 BTe n Fe2+ = 2nSO2 → nSO2 = n Fe2+ /2 = 0,05 mol n NaOH = 0,18 mol → T = n OH− /nSO2 = 3,6 t¹o muèi Na 2SO3 BT S n Na2SO3 = nSO2 = 0,05 mol mMuèi = 6,3 gam Bài tập muối sunfua Câu 14 (HSG HẢI DƯƠNG 10 – 2019): Chia 15 gam muối sunfua kim loại R (có hóa trị khơng đổi) làm hai phần Phần tác dụng với dung dịch HCl dư tạo khí A Phần đốt cháy hết oxi vừa đủ thu khí B Trộn hai khí A B với thu 5,76 gam chất rắn màu vàng khí dư Dùng lượng NaOH (trong dung dịch) tối thiểu để hấp thụ vừa hết lượng khí dư thu 6,72 gam muối Hãy xác định tên kim loại R Biết tất phản ứng có hiệu suất 100% Giải: Đặt công thức muối R2Sa (a hóa trị R) - Phần 1: R2Sa + 2aHCl → 2RCla + aH2S (1) - Phần 2: 2R2Sa + 3aO2 → 2R2Oa + 2aSO2 (2) Khí A H2S; khí B SO2 SO2 + 2H 2S → 3S + H O (3) 0,06 0,12 0,18 Khí dư SO2 H2S * Nếu khí dư H2S: -88- Tài liệu ôn HSG – Chuyên đề sở lý thuyết hóa học phi kim – THPT Krông Bông H S + NaOH → NaHS + H O 0,12 0,12 0,12 (vì NaOH tối thiểu) (4) Vậy: n H2S(1) = 0,12 + 0,12 = 0,24 mol; nSO2 (2) = 0,06 mol nS(R2Sa ) = 0,24 + 0,06 = 0,3 mol 0,3 15 → M R2 S a = = 50a = 2R + 32a R = 9a Chọn a = R = 27 (Al) a (0,3 / a) * Nếu khí dư SO2: SO2 + NaOH → NaHSO3 (5) n R2 S a = Theo giả thiết: n NaHSO3 = 0,065 mol nSO2 (2) = 0,06 + 0,065 = 0,125 mol; n H2S(1) = 0,12 mol nS(R2Sa ) = 0,125 + 0,12 = 0,245 → n R2Sa = 0,245/a M R2Sa = 61,22a → MR = 14,6a Trường hợp khơng có nghiệm thỏa mãn Câu 15 (Đề TSĐH B - 2008): Nung hỗn hợp rắn gồm a mol FeCO3 b mol FeS2 bình kín chứa khơng khí (dư) Sau phản ứng xảy hồn tồn, đưa bình nhiệt độ ban đầu, thu chất rắn Fe2O3 hỗn hợp khí Biết áp suất khí bình trước sau phản ứng nhau, mối liên hệ a b (biết sau phản ứng, lưu huỳnh mức oxi hố +4, thể tích chất rắn không đáng kể) A a = 0,5b B a = b C a = 4b D a = 2b Giải: FeCO3 (a) CO (a) + O2 → Fe O3 + FeS (b) SO (2b) Bảo tồn số mol electron ta có: n FeCO3 + 11*n FeS2 = 4*n O2 → n O2 = (a + 11b)/4 Do áp suất khí khơng đổi → n O2 (mÊt ®i) = n CO2 + SO2 (sinh ra) (a + 11b)/4 = (a + 2b) → a = b Câu 16 (Đề TSĐH A - 2011): Nung m gam hỗn hợp X gồm FeS FeS2 bình kín chứa khơng khí (gồm 20% thể tích O2 80% thể tích N2) đến phản ứng xảy hoàn toàn, thu chất rắn hỗn hợp khí Y có thành phần thể tích: 84,8% N2, 14% SO2, cịn lại O2 Phần trăm khối lượng FeS hỗn hợp X A 26,83% B 59,46% C 19,64% D 42,31% Giải: O (2 mol) N (8 mol) FeS (a) + → Fe2 O3 + FeS (b) N (8 mol) SO2 (7/53 mol); O2 d (6/53 mol) Bảo tồn số mol electron ta có: 7* n FeS + 11*n FeS2 = 4*n O2 → 11a + 7b = (2 - 6/53)*4 Bảo toàn số mol S ta có: 2a + b = 7/53 a = 30/53 a = Gi¶i hƯ ta cã: → chän → %FeS = 19,64% b = 10/53 b = Câu 17 (Đề TSĐH B - 2014): Nung nóng hỗn hợp bột X gồm a mol Fe b mol S khí trơ, hiệu suất phản ứng 50%, thu hỗn hợp rắn Y Cho Y vào dung dịch HCl dư, sau phản ứng xảy hồn tồn, thu hỗn hợp khí Z có tỉ khối so với H2 Tỉ lệ a : b A : B : C : D : Giải: H S (x) Fe (a) FeS (x mol); + HCl → ⎯⎯⎯ → Z S (b) Fe d (a - x); S d (b - x) H (a - x) Áp dụng PP đường chéo cho Z: n H2S : n H2 = : → a = 4x H/S(Fe) = (x/4x)*100 = 25% lo¹i → H/S(S) = (x/b)*100 = 50 → b = 2x → a : b = : -89- Tài liệu ôn HSG – Chuyên đề sở lý thuyết hóa học phi kim – THPT Krơng Bơng Câu 18 (Đề TSCĐ - 2008): Trộn 5,6 gam bột sắt với 2,4 gam bột lưu huỳnh nung nóng (trong điều kiện khơng có khơng khí), thu hỗn hợp rắn M Cho M tác dụng với lượng dư dung dịch HCl, giải phóng hỗn hợp khí X cịn lại phần khơng tan G Để đốt cháy hồn tồn X G cần vừa đủ V lít khí O2 (ở đktc) Giá trị V A 2,80 B 3,36 C 4,48 D 3,08 Giải: H 2S FeS; SO2 Fe (0,1) + O2 + HCl → M Fe d; ⎯⎯⎯ → FeCl + X, G H ⎯⎯⎯ → S (0,075) H O S d S Bảo toàn e cho trình: Chất khử: Fe, S; chất oxi hóa: O2 ta có: 2*n Fe + 4*nSO2 = 4*n O2 → n O2 = 0,125 → VO2 = 2,8L Câu 19 (Đề 30/04 lớp 10 – Chuyên Lê Hồng Phong HCM): Nung hỗn hợp A gồm sắt lưu huỳnh sau thời gian hỗn hợp rắn B Cho B tác dụng với dung dịch HCl dư, thu V lít hỗn hợp khí C Tỷ khối C so với hidro 10,6 Nếu đốt cháy hồn tồn B thành Fe2O3 SO2 cần V2 lít khí oxi a) Tìm tương quan giá trị V1 V2 (đo điều kiện) b) Tính hàm lượng phần trăm chất B theo V1 V2 c) Hiệu suất thấp phản ứng nung phần trăm Giải: a) t Fe + S ⎯⎯ → FeS Thành phần B gồm có FeS, Fe có S FeS + 2HCl → FeCl + H 2S Fe + 2HCl → FeCl + H d C /H2 = 10,6 → M TB = 21,2 < 34 C chøa: H2 H 2S PP đường chéo n H2 : n H2S = : Đốt cháy B: t 4FeS + 7O2 ⎯⎯ → 2Fe2 O3 + 4SO2 t 4Fe + 3O2 ⎯⎯ → 2Fe2 O3 t Có thể có phản ứng: S + O2 ⎯⎯ → SO2 VO2 (®èt FeS) = 21V1 /20; VO2 (®èt Fe) = 6V1 /20 VO2 (®èt FeS+Fe) = 27V1 /20; VO2 (®èt S) = V2 - 1,35V1 V2 1,35V1 b) n S = (V2 - 1,35V1 ):V1mol (Với V1 mol thể t ích mol khí điều kiện xét) n FeS = (3V1 / 5):V1mol ; n Fe = (2V1 /5):V1mol %FeS = %Fe = (3V1 /5)*88*100 165V1 = % (3V1 /5)*88 + (2V1 /5)*56 + 32(V2 - 1,35V1 ) V2 + V1 (2V1 /5)*56*100 70V1 32(V2 - 1,35V1 )*100 100V2 - 135V1 = %; %S = = % 32(V2 + V1 ) V2 + V1 32(V2 - V1 ) V2 + V1 - Nếu dư S so với Fe tính hiệu suất phản ứng theo Fe: t Fe + S ⎯⎯ → FeS n 100 (3/5V1 ) H = FeS = *100 = 60% n Fe + n FeS (3/5V1 ) + (2/5V1 ) -90- Tài liệu ôn HSG – Chuyên đề sở lý thuyết hóa học phi kim – THPT Krơng Bơng - Nếu dư Fe so với S tính hiệu suất phản ứng theo S: n 100 (3/5V1 ) H = FeS > *100 = 60% (do nS < n Fe ) n Fe + n FeS (3/5V1 ) + (2/5V1 ) - Vậy hiệu suất thấp phản ứng nung 60% Câu 20 (Đề 30/04 lớp 10 – Chuyên Lê Khiết Quảng Ngãi): Cho hỗn hợp X gồm bột Fe S đun nóng điều kiện khơng có khơng khí, thu hỗn hợp A Cho A tác dụng với lượng dư dung dịch HCl thu sản phẩm khí Y có d Y/H2 = 13 Lấy 2,24 lít (đktc) khí Y đem đốt cháy cho tồn sản phẩm cháy qua 100 ml dung dịch H2O2 5,1% (có khối lượng riêng 1g/ml), sau phản ứng thu dung dịch B Biết phản ứng xảy hoàn toàn a) Viết PTHH phản ứng xảy b) Tính % khối lượng chất X? c) Xác định nồng độ % chất dung dịch B? Giải: a) Viết PTHH phản ứng xảy ra: Fe + S → FeS (1) (2) FeS + 2HCl → FeCl2 + H2S Với M Y = 13*2 = 26 Y: H2 ; H 2S , Fe dư phản ứng với HCl Fed + 2HCl → FeCl2 + H2 (3) 2H 2S + 3O2 → 2SO + 2H O (4) 2H + O → 2H O (5) SO2 + H O2 → H 2SO (6) b) PP ®êng chÐo n H2S : n H2 = : → chän n H2 = n H2S = Tõ (1); (2) n Fe(pø ) = nS = n FeS = n H2S = mol Tõ (3) n Fe(d ) = n H2 = mol n Fe(b®) = mol VËy: %m Fe = 70%; %m S = 30% c) n Y(2,24) = 0,1 mol n H2S = 0,075 mol; n H2 = 0,025 mol; n H2O2 = 0,15 mol Tõ (4); (6) nSO2 = n H2S = 0,075 mol Tõ (6) n H2SO4 = nSO2 = 0,075 mol H2O2 d n H2O2 (pø ) = nSO2 = 0,075 mol n H2O2 (d ) = 0,075 mol Áp dụng BTKL ta có: mddB = mddH2O2 + mSO2 + m H2O = 100*1 + 0,075*64 + 0,1*18 = 106,6 gam C%(H2SO4 ) = 0,075*98 0,075*34 *100 = 6,695%; C%(H2O2 d ) = *100 = 2,392% 106,6 106,6 Câu 21 (Đề 30/04 lớp 10 – Chuyên Lê Quý Đôn Quảng Trị): Nung m gam hỗn hợp A gồm FeS FeS2 bình kín dung tích khơng đổi chứa khơng khí (gồm 20% thể tích O2 80% thể tích N2) đến phản ứng xảy hoàn toàn, thu chất rắn B hỗn hợp khí C có thành phần phần trăm theo thể tích: N2 = 84,77%; SO2 = 10,6%; cịn lại O2 Hoà tan chất rắn B dung dịch H2SO4 vừa đủ, dung dịch thu cho tác dụng với Ba(OH)2 dư Lọc lấy kết tủa làm khô nung nhiệt độ cao tới khối lượng không đổi, thu 12,885 gam chất rắn a) Tính % khối lượng chất A b) Tính m -91- Tài liệu ơn HSG – Chuyên đề sở lý thuyết hóa học phi kim – THPT Krông Bông Giải: a) Đặt x, y số mol FeS FeS2 A; a số mol khí bình trước nung: PTHH: t 4FeS + 7O2 ⎯⎯ → 2Fe2 O3 + 4SO x 1,75x 0,5x x t 4FeS + 11O2 ⎯⎯ → 2Fe O3 + 8SO y 2,75y 0,5y 2y Số mol khí trước nung: n N2 = 0,8a mol; n O2 = 0,2a mol Số mol khí sau nung: n N2 = 0,8a mol; nSO2 = (x + 2y) mol; n O2 (d ) = 0,2a - 1,75x - 2,75y Nên tổng số mol khí sau nung: Ta có: %VN2 = n = a - 0,75(x + y) mol 0,8a 84,77 = a = 13,33(x + y) a - 0,75(x + y) 100 (1) x + 2y 10,6 = a = 10,184x + 16,618y a - 0,75(x + y) 100 %VSO2 = Từ (1) (2) ta có: 13,33(x + y) = 10,184x + 16,618y x : y = : Chọn x = 2; y = %m FeS = (2) (3) *88 *100 = 59,46%; %m FeS2 = 40,54% (2*88 + 1*120) b) Chất rắn B Fe2O3 có số mol: 0,5(x + y) Fe(OH)3 Fe O t0 B Fe2 O3 + H 2SO → dd C Fe (SO )3 ; C + Ba(OH)2 → kÕt tña ⎯⎯ → BaSO BaSO BT SO4 BT Fe ⎯⎯⎯ → n Fe2 (SO4 )3 = 0,5(x + y); ⎯⎯⎯→ n BaSO4 = 1,5(x + y) BT Fe → n Fe2 O3 = 0,5(x + y) ⎯⎯⎯ 160*0,5(x + y) + 233*1,5(x + y) = 12,885 (4) Giải hệ (3) (4) ta có: x = 0,02; y = 0,01 m = m FeS + m FeS2 = 0,02*88 + 0,01*120 = 2,96 gam Câu 22 (Đề 30/04 lớp 10 – Lương Văn Chánh Phú Yên): Đốt cháy hoàn toàn 12 gam muối sunfua kim loại M (hóa trị II), thu chất rắn A khí B Hịa tan hết A lượng vừa đủ dung dịch H2SO4 24,5% thu dung dịch muối có nồng độ 33,33% Làm lạnh dung dịch muối thấy tách 15,625 gam tinh thể muối ngậm nước X, phần dung dịch bão hịa lúc có nồng độ 22,54% Xác định kim loại M công thức hoá học muối tinh thể ngậm nước X Viết PTHH phản ứng xảy khi: a) Đun nóng khí B với nước ống kín 1500C thấy thoát chất rắn màu vàng b) Cho khí B qua nước Brom vừa màu đỏ nâu dung dịch Sau thêm dung dịch BaCl2 vào thấy kết tủa trắng Giải: 1) t 2MS + 3O2 ⎯⎯ → 2MO + 2SO2 t MO + H2SO4 ⎯⎯ → MSO4 + H2 O Chän n H2SO4 = mol mddH2SO4 = 400 gam → n MSO4 = mol mMSO4 = (M + 96) gam Ta có: m dd(sau pø ) = (M + 16) + 400 C%MSO4 = Ta có: n CuS = 0,125 mol = n CuO = n H2SO4 -92- M + 96 *100 = 33,33 → M = 64 (Cu) M+ 16 + 400 Tài liệu ôn HSG – Chuyên đề sở lý thuyết hóa học phi kim – THPT Krơng Bơng mdd b·o hßa = m CuO + m ddH2SO4 - m Muèi(t¸ch ra) = 0,125*80 + 0,125*400 - 15,625 = 44,375 gam 44,375*22,54 10 = 10 gam n CuSO4 (còn lại ddbh) = = 0,0625 mol 100 160 = 0,125 mol → n CuSO4 (t¸ch ra) = 0,125 - 0,0625 = 0,0625 mol m CuSO4 (còn lại ddbh) = nCuSO4 (b®) = n CuS Nếu cơng thức muối ngậm nước CuSO4.nH2O ta có: (160 + 18n)* 0,0625 = 15,625 n = CT muèi: CuSO 5H O 2) 120 C 3SO2 + 2H2 O ⎯⎯⎯ → 2H 2SO4 + S (vµng) SO2 + Br2 + 2H O → H 2SO + 2HBr H2SO4 + BaCl2 → BaSO4 + 2HCl Câu (Đề 30/04 lớp 10 – Trần Quốc Tuấn Quảng Ngãi): Nung a gam hỗn hợp X gồm Fe S điều kiện khơng có khơng khí phản ứng xảy hoàn toàn, thu chất rắn Y Chia Y thành phần Cho phần tác dụng với dung dịch HCl dư thu hỗn hợp khí Z có d Z /H2 = 13 a) Tính phần trăm khối lượng chất X b) Cho phần tác dụng hết với 55 gam dung dịch H2SO4 98%, đun nóng thu V lít khí SO2 (đktc) dung dịch A Cho dung dịch A tác dụng hết với dung dịch BaCl2 dư tạo thành 58,25 gam kết tủa Tính a, V Giải: a) Tính phần trăm khối lượng chất X: t → FeS Nung X: Fe + S ⎯⎯ Chất rắn Y gồm: FeS Fe dư, tác dụng với dung dịch HCl: FeS + 2HCl → FeCl + H 2S (1) (2) x x Fe + 2HCl → FeCl + H y (3) y Ta có: d Z /H2 = 13 → M Z = 26 PP ®êng chÐo: %m Fe = n H2S n H2 = n x x+y 4y = → Fe = = = y nS x 3y 4*56 *100 = 70% → %m S = 30% 4*56 + 3*32 b) Tính a, V: Phần tác dụng với dung dịch H2SO4 đặc nóng có phản ứng: 2FeS + 10H 2SO4 → Fe2 (SO )3 + 9SO2 + 10H 2O x 5x 0,5x (4) 4,5x 2Fe + 6H 2SO4 → Fe2 (SO4 )3 + 3SO2 + 6H O y 3y 0,5y 1,5y Dung dịch A tác dụng với dung dịch BaCl2: H 2SO4(d ) + BaCl → BaSO + 2HCl (5) (6) z z Fe2 (SO4 )3 + 3BaCl → 3BaSO4 + 2FeCl3 (0,5x + 0,5y) (1,5x + 1,5y) Ta có phương trình: x : y = : (7) (I) nBaSO4 = (1,5x + 1,5y) + z = 0,25 (II) -93- Tài liệu ôn HSG – Chuyên đề sở lý thuyết hóa học phi kim – THPT Krông Bông n H2SO4 (pø ) = 5x + 3y + z = 0,55 (III) Giải ra: x = 0,075; y = 0,025; z = 0,1 m X = a = 2(0,075*88 + 0,025*56) = 16 gam VSO2 = 22,4(4,5*0,075 + 1,5*0,025) = 8,4 L Câu (Đề 30/04/2007 lớp 10 – Đề thức): Đốt cháy hồn tồn 4,4 gam sunfua kim loại M (cơng thức MS) oxi dư Chất rắn sau phản ứng đem hòa tan lượng vừa đủ dung dịch HNO 37,8% thấy nồng độ phần trăm muối dung dịch thu 41,72% Khi làm lạnh dung dịch 8,08 gam muối rắn Lọc tách muối rắn thấy nồng độ phần trăm muối dung dịch 34,7% Xác định công thức muối rắn Giải: Vì O2 dư nên M có hóa trị cao oxit t 2MS + (2 + 0,5n)O2 ⎯⎯ → M O n + 2SO2 a 0,5a M O n + 2nHNO3 → 2M(NO ) n + nH O 0,5a m ddHNO3 an a 100 500an = an*63* = gam m dd(sau pø ) = aM + 8an + (500an)/3 37,8 Ta có: C%M(NO3 )n = aM + 62an *100 = 41,72 → M = 18,65n Víi n = → M = 56 (Fe) aM + (524an)/3 Ta có: a(M + 32) = 4,4 → a = 0,05mol m Fe(NO3 )3 = 0,05*242 = 12,1 gam m dd sau kÕt tinh = aM + (524an/3) - 8,08 = 20,92 gam 20,92*34,7 = 7,25924 gam → m Fe(NO3 )3 (kÕt tinh) = 12,1 - 7,25924 = 4,84 gam 100 4,84 Đặt CT muối: Fe(NO3 )3 nH O m Fe(NO3 )3 nH2O = *(242 +18n) = 8,08 → n = 242 CT muèi kÕt tinh: Fe(NO3 )3 9H O m Fe(NO3 )3 (còn lại dd) = Bi tng hp Câu (HSG HẢI DƯƠNG 10 – 2019): Một oleum A chứa 37,869 % lưu huỳnh phân tử a) Hãy xác định công thức A b) Trộn m1 gam A với m2 gam dung dịch H2SO4 83,30% 200 gam oleum B có cơng thức H2SO4.2SO3 Tính m1 m2 Giải: a) Đặt công thức oleum A H2SO4.nSO3 32(1 + n) 37,869 %mS(A) = = n = CT A: H 2SO4 3SO3 98 + 80n 100 b) Theo giả thiết: m1 + m2 = 200 (1) Khối lượng S hỗn hợp chất khối lượng S 200 gam oleum H2SO4.2SO3 m (32 + 32.3) m 83,3.32 200.32.3 Ta có PT: (2) + = 98 + 80.3 98.100 98 + 80.2 Từ (1) (2) m1 = 187,619 gam; m2 = 12,381 gam Câu (Đề 30/04 – Quảng Nam): Axit H2SO4 100% hấp thụ SO3 tạo oleum Hỏi cần gam oleum có hàm lượng SO3 71% pha vào 100 ml dung dịch H2SO4 40% (d = 1,31 g/ml) để tạo oleum có hàm lượng SO3 10% Giải: -94- Tài liệu ôn HSG – Chuyên đề sở lý thuyết hóa học phi kim – THPT Krông Bông 80n *100 = 71 → n = CT: H2SO4 3SO3 98 + 80n = 131 gam m H2SO4 40% = 52,4 gam → m H2O = 18,6 gam n H2O = 4,367 mol Đặt n H2SO4 nSO3 = a; %SO3 = 71% mdd(H2SO4 40%) Phản ứng: SO3 + H O → H SO 4,367 4,367 4,367 (3a - 4,367)*80 Ta có: *100 = 10 → a = 1,7578 m H2SO4 3SO3 = 338*1,7578 = 594 gam 131 + 338a Câu (HSG HÀ TĨNH 10 – 2018): Cho 3,64 gam hỗn hợp gồm oxit, hiđroxit muối cacbonat trung hịa kim loại M có hóa trị II tác dụng vừa đủ với 117,6 gam dung dịch H 2SO4 10% Sau phản ứng thoát 448 ml chất khí (đktc) dung dịch muối có nồng độ 10,876% Biết khối lượng riêng dung dịch muối 1,093 g/ml quy đổi nồng độ mol giá trị 0,545M a) Xác định kim loại M b) Tính % khối lượng chất có hỗn hợp đầu Giải: Đặt số mol MO, M(OH)2, MCO3 tương ứng x, y, z * Nếu tạo muối trung hịa ta có phản ứng: MO + H 2SO → MSO + H O (1) M(OH)2 + H 2SO → MSO + 2H O (2) MCO3 + H 2SO → MSO + CO + H O (3) * Nếu tạo muối axit ta có phản ứng: MO + 2H 2SO → M(HSO )2 + H O (4) M(OH)2 + 2H 2SO → M(HSO )2 + 2H O (5) MCO3 + 2H 2SO → M(HSO )2 + H O + CO (6) Ta có: M Muèi = d.C%.10 1,093 10,876 10 = 218 CM 0,545 - TH1: Nếu muối MSO4: M + 96 = 218 → M = 122 (lo¹i) - TH2: Nếu muối M(HSO4)2: M + 97.2 = 218 → M = 24 (Mg) Vậy xảy phản ứng (4, 5, 6) tạo muối Mg(HSO4)2 Câu (HSG HẢI DƯƠNG 10 – 2016): Cho V lít khí SO2 (đktc) hấp thụ vào 350 ml dung dịch X gồm KOH 2M Ba(OH)2 aM, sau phản ứng thu 86,8 gam kết tủa Mặt khác, hấp thụ 3,25V lít khí SO2 (đktc) vào 350 ml dung dịch X trên, thu 86,8 gam kết tủa Tính giá trị a V? Giải: Các phản ứng xảy ra: (1) SO2 + Ba(OH)2 → BaSO3 + H2O SO2 + 2KOH → K 2SO3 + H O (2) SO2 + K 2SO3 + H O → 2KHSO3 (3) SO2 + BaSO3 + H O → Ba(HSO3 )2 (4) n KOH = 0,7 mol; n Ba(OH)2 = 0,35 mol; n BaSO3 = 0,4 mol Ta thấy: Phản ứng (1) kết tủa tăng dần đến cực đại; phản ứng (2), (3) kết tủa không đổi; phản ứng (4) kết tủa tan dần Vậy có trường hợp xảy TH1: Kết tủa thu giá trị cực đại Ở thí nghiệm: Ba(OH)2 phản ứng hết; chưa có phản ứng (4) Khi xong (1): n SO2 = n Ba(OH)2 = n BaSO3 = 0,4 mol -95- Tài liệu ôn HSG – Chuyên đề sở lý thuyết hóa học phi kim – THPT Krông Bông Khi xong (1), (2), (3): nSO2 = 0,4 + 0,7 = 1,1 mol 0,4 nSO2 1,1 Đặt: nSO2 (V) = x nSO2 (3,25V) = 3,25x 0,4 x 1,1 vµ 0,4 3,25x 1,1 (lo¹i) TH2: Kết tủa thu chưa đạt cực đại Ở thí nghiệm 1: Ba(OH)2 dư, SO2 hết, xảy phản ứng (1) Ở thí nghiệm 2: Cả Ba(OH)2 SO2 hết; xảy phản ứng (1), (2), (3) xong; (4) xảy phần TN1: Theo (1) nSO2 = n BaSO3 = 0,4 mol → VSO2 = 8,96 L TN2 : Theo (1), (2), (3) n SO2 = n Ba(OH)2 + n KOH = 0,7 + 0,35a Theo (4) nSO2 = n BaSO3 (max) - n BaSO3 (thu được) = 0,35a - 0,4 (0,35a + 0,7) + (0,35a - 0,4) = 0,4*3,25 = 1,3 a = 10/7 M Câu 17 (Đề TSĐH B - 2010): Đốt cháy hoàn toàn m gam FeS2 lượng O2 vừa đủ, thu khí X Hấp thụ hết X vào lít dung dịch chứa Ba(OH)2 0,15M KOH 0,1M, thu dung dịch Y 21,7 gam kết tủa Cho Y vào dung dịch NaOH, thấy xuất thêm kết tủa Giá trị m A 23,2 B 12,6 C 18,0 D 24,0 Giải: KOH (0,1) BaSO3 (0,1 mol) FeS + O2 → Fe2 O3 + SO2 ; SO2 + → Y (Y + NaOH t¹o ) − 2+ + Ba(OH)2 (0,15) HSO3 , Ba , K Áp dụng CT: nSO2− = n OH− - nSO2 → n SO2 = 0,3 mol BT S: n FeS2 = 0,15 → m = 18 Câu 18 (Đề TSCĐ - 2013): Hòa tan hết 0,2 mol FeO dung dịch H2SO4 đặc, nóng (dư), thu khí SO2 (sản phẩm khử nhất) Hấp thụ hồn tồn khí SO2 sinh vào dung dịch chứa 0,07 mol KOH 0,06 mol NaOH, thu dung dịch chứa m gam muối Giá trị m A 15,32 B 12,18 C 19,71 D 22,34 Giải: FeO + H2SO4 → SO2 BT sè mol e: n FeO = 2*nSO2 → nSO2 = 0,1 mol n SO32− = n OH− - n SO2 = 0,03 T= = 1,3 → t¹o muèi → n SO2 n HSO3− = n SO2 - n SO32− = 0,07 m Muèi = m Na+ + m K+ + mSO2− + m HSO− = 0,06*23 + 0,07*39 + 0,03*80 + 0,07*81 = 12,18 gam n OH− 3 Câu 19 (Đề TSCĐ - 2007): Khi hòa tan hiđroxit kim loại M(OH)2 lượng vừa đủ dung dịch H2SO4 20% thu dung dịch muối trung hồ có nồng độ 27,21% Kim loại M A Cu B Zn C Fe D Mg Giải: m dd(H2SO4 ) = 490 gam Chän n M(OH)2 = → n H2SO4 = n MSO4 = → m dd(sau p ) = m M(OH)2 + m dd(H2SO4 ) = M + 524 M + 96 C%MSO4 = *100 = 27,21 → M = 64 (Cu) M + 524 Câu 22 (Đề TSĐH B - 2013): Hịa tan hồn tồn 24 gam hỗn hợp X gồm MO, M(OH)2 MCO3 (M kim loại có hóa trị không đổi) 100 gam dung dịch H2SO4 39,2%, thu 1,12 lít khí (đktc) dung dịch Y chứa chất tan có nồng độ 39,41% Kim loại M A Zn B Ca C Mg D Cu Giải: 24 gam (MO; M(OH)2 ; MCO3 ) + 100 gam H 2SO 39,2% → MSO4 + 0,05 mol CO + H O n H2SO4 = 0,4 mol → n MSO4 = 0,4 mol; mdd(sau p) = m dd(H2SO4 ) + 24 - m CO2 = 121,8 gam -96- Tài liệu ôn HSG – Chuyên đề sở lý thuyết hóa học phi kim – THPT Krông Bông C%(MSO4 ) = 0, * (M + 96) *100 = 39,41 → M = 24 (Mg) 121,8 Câu 15 (Đề TN THPT - 2020): Nung nóng m gam hỗn hợp X gồm Mg, Al Cu O2 dư thu 16,2 gam hỗn hợp Y gồm oxit Hòa tan hết Y lượng vừa đủ dung dịch gồm HCl 1M H2SO4 0,5M, thu dung dịch chứa 43,2 gam hỗn hợp muối trung hịa Biết phản ứng xảy hồn toàn Giá trị m A 9,8 B 9,4 C 13,0 D 10,3 Giải: HCl 1M m gam KL m gam X + O2 → 16,2 gam Y; Y + x LÝt → 43,2 gam muèi − 2− H2SO4 0,5M Cl (x) vµ SO4 (0,5x) BTKL: m O(Y) = 16,2 - m n O(Y) = (16,2 - m)/16 n H+ = n HCl + 2n H2SO4 = 2x; Y + hh axit O(oxit ) + 2H (axit ) → H O n H+ = 2n O(oxit ) m + 35,5x + 96*0,5x = 43,2 m = 9,8 gam 2x = 2*[(16,2 - m)/16] Câu 16 (Đề TN THPT - 2020): Nung nóng m gam hỗn hợp X gồm Mg, Al Cu O2 dư, thu 15,8 gam hỗn hợp Y gồm oxit Hòa tan hết Y lượng vừa đủ dung dịch gồm HCl 1M H2SO4 0,5M, thu dung dịch chứa 42,8 gam hỗn hợp muối trung hòa Biết phản ứng xảy hoàn toàn Giá trịcủa m A 10,3 B 8,3 C 12,6 D 9,4 Giải: HCl 1M m gam X + O2 → 15,8 gam Y; Y + x LÝt → 42,8 gam muèi H2SO4 0,5M m gam KL − 2− Cl (x) vµ SO4 (0,5x) BTKL: m O(Y) = 16,2 - m n O(Y) = (15,8 - m)/16 n H+ = n HCl + 2n H2SO4 = 2x; Y + hh axit O(oxit ) + 2H (axit ) → H O n H+ = 2n O(oxit ) m + 35,5x + 96*0,5x = 42,8 m = 9,4 gam 2x = 2*[(15,8 - m)/16] Câu 17 (Đề TN THPT - 2020): Hòa tan hết m gam hỗn hợp X gồm MgO, CuO Fe2O3 dung dịch HCl, thu dung dịch Y Cho toàn Y tác dụng với dung dịch NaOH dư, thu (m + 3,78) gam kết tủa Biết X, nguyên tố oxi chiếm 28% khối lượng Giá trị m A 12,0 B 12,8 C 8,0 D 19,2 Giải: %O(X) = 28 → mO(X) = 0,28m nO(X) = 0,0175m → mKL(X) = 0,72m (gam) n+ n+ R R X + HCl → Y − ; Y + NaOH → + NaCl − Cl OH X + HCl n HCl = 2n O(X) = 0,035m → n Cl− = n HCl Y + NaOH BT§T: n = n = 0,035m − − Cl OH m = (m + 3,78) = 0,72m + 17*0,035m m = 12 gam Câu 18 (Đề TN THPT - 2020): Hòa tan hết m gam hỗn hợp X gồm MgO, CuO Fe2O3 dung dịch HCl, thu dung dịch Y Cho toàn Y tác dụng với dung dịch NaOH dư, thu (m + 5,4) gam kết tủa Biết X, nguyên tố oxi chiếm 25% khối lượng Giá trị m A 9,6 B 12,8 C 24,0 D 19,2 Giải: %O(X) = 25 → mO(X) = 0,25m n O(X) = 0,015625m → m KL(X) = 0,75m (gam) -97- Tài liệu ôn HSG – Chuyên đề sở lý thuyết hóa học phi kim – THPT Krông Bông n+ n+ R R X + HCl → Y − ; Y + NaOH → + NaCl − Cl OH X + HCl n HCl = 2n O(X) = 0,03125m → n Cl− = n HCl (m + 5,4) = 0,75m + 17*0,03125m m = 19,2 gam Y + NaOH BT§T: n Cl− = n OH− = 0,03125m -98- ... ngược lại: 1 -5- Tài liệu ôn HSG – Chuyên đề sở lý thuyết hóa học phi kim – THPT Krông Bông + 2+ + Fe3(aq) + Ag(r) → Fe(aq) + Ag(aq) (2) ⎯⎯ → Fe3+ + Ag Câu (30/04/2017 lớp 10 – Nông Sơn): Cho phản... dịch HCl 0,1M tạo Fe2+ khơng tạo Fe3+ -7- Tài liệu ôn HSG – Chuyên đề sở lý thuyết hóa học phi kim – THPT Krông Bông Để chuẩn độ hàm lượng Cl2 nước sinh hoạt người ta dùng dung dịch KI a) Tính... +0,34V 2 -18- Tài liệu ôn HSG – Chuyên đề sở lý thuyết hóa học phi kim – THPT Krơng Bơng CÂN BẰNG HĨA HỌC CHUN ĐỀ CHUYÊN ĐỀ 6: CÂN BẰNG HÓA HỌC I LÝ THUYẾT CƠ BẢN Cân hóa học Cân hóa học trạng thái