khangvietbook com vn ĐT (08) 39103821 – 0903906848 158 I PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN ELECTRON 1 Nội dung phương pháp bảo toàn electron Cơ sở của phương pháp bảo toàn electron là định luật bảo toàn electron T[.]
khangvietbook.com.vn ĐT: (08) 39103821 – 0903906848 Chuyên đề 4: BẢO TOÀN ELECTRON Chuyên đề gồm 74 trang I PHƯƠNG PHÁP BẢO TỒN ELECTRON Nội dung phương pháp bảo tồn electron - Cơ sở phương pháp bảo toàn electron 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 - Hệ của định luật bảo toàn electron: + Hệ 1: Trong phản ứng oxi hóa – khử, tổng số mol electron mà chất khử nhường tổng số mol electron mà chất oxi hóa nhận + Hệ 2: Đối với tập liên quan đến phản ứng oxi hóa – khử, số mol electron mà chất khử nhường lớn số mol electron mà chất oxi hóa nhận chất khử dư ngược lại - Phương pháp bảo tồn electron phương pháp giải tập hóa học sử dụng hệ định luật bảo toàn electron Ưu điểm phương pháp bảo toàn electron a Xét hướng giải tập sau Ví dụ: Dẫn luồng khí CO qua hỗn hợp gồm CuO Fe2O3 nung nóng, sau thời gian thu chất rắn X khí Y Cho Y hấp thụ hoàn toàn vào dung dịch Ba(OH)2 dư, thu 29,55 gam kết tủa Chất rắn X phản ứng với dung dịch HNO3 dư thu V lít khí NO (sản phẩm khử đktc) Giá trị V là: A 2,24 B 4,48 C 6,72 D 3,36 (Đề thi tuyển sinh đại học khối B năm 2012) Hướng dẫn giải Cách 1: Giải theo phương pháp thơng thường – Tính tốn theo phương trình phản ứng: Chất rắn X gồm chất: Cu, Fe, (Fe2O3 CuO) dư, Y khí CO2 CO dư Gọi số mol CuO Fe2O3 bị khử CO x y mol Các phản ứng xảy ra: 158 khangvietbook.com.vn ĐT: (08) 39103821 – 0903906848 CO + CuO ⎯⎯ → Cu + CO2 (1) x ⎯⎯ → x ⎯⎯ →x 3CO + Fe2 O3 ⎯⎯ → 2Fe + 3CO2 (2) y ⎯⎯ → 2y ⎯⎯ → 3y CuO + 2HNO3 ⎯⎯ → Cu(NO3 )2 + H O (3) Fe2 O3 + 6HNO3 ⎯⎯ → 2Fe(NO3 )3 + 3H O (4) 3Cu + 8HNO3 ⎯⎯ → 3Cu(NO3 )3 + 2NO + 4H O (5) x Fe + 4HNO3 ⎯⎯ → Fe(NO3 )3 + NO + 2H O (6) x 2y ⎯⎯ → ⎯⎯ → 2y CO2 + Ba(OH)2 ⎯⎯ → BaCO3 + H O (7) (x + 3y) ⎯⎯ →(x + 3y) Theo phương trình phản ứng giả thiết, ta có: 29,55 gi¶ thiÕt ⎯⎯⎯→ n CO2 = n BaCO3 = = 0,15 197 n CO2 = x + 3y n CO2 = x + 3y = 0,15 theo phương trình VNO = 2,24 lÝt 2x 2(x + 3y) + 2y n NO = = 0,1 n NO = 3 Cách 2: Sử dụng phương pháp bảo toàn electron Sơ đồ phản ứng: +4 dd Ba(OH)2 C O2 ⎯⎯⎯⎯→ BaCO3 +3 +2 Fe O C O, t o + ⎯⎯⎯ → +5 +2 +2 Fe dd H N O3 → 2+ + N O CuO Y ⎯⎯⎯⎯ Cu BT C ⎯⎯⎯ →nCO ph¶n øng = nCO2 = nBaCO3 = 0,15 mol Sau phản ứng có C N thay đổi số oxi hóa Vậy chất khử CO chất oxi hóa HNO3 Q trình oxi hóa – khử Q trình oxi hóa Quá trình khử +2 +4 +5 +2 C (CO) ⎯⎯ → C (CO2 ) + 2e (1) N(NO3− ) + 3e ⎯⎯ → N(NO) (2) (1) trình oxi hóa, sản phẩm (2) q trình khử, sản phẩm sinh sinh q trình oxi hóa gọi trình khử gọi sản phẩm khử (NO) sản phẩm oxi hóa (CO2) Theo bảo tồn ngun tố C bảo tồn electron, ta có: 159 khangvietbook.com.vn ĐT: (08) 39103821 – 0903906848 n n e nhêng e nhËn =2n CO ph¶n øng = 0,3 mol = 3n NO BT E ⎯⎯⎯ → ne nhêng = ne nhËn nNO = 0,1 mol VNO = 2,24 lÝt b Kết luận So sánh cách giải trên, ta nhận thấy: Phương pháp bảo tồn electron có ưu điểm trình làm tập thay phải viết phương trình phản ứng, học sinh cần lập sơ đồ phản ứng, tính tốn đơn giảnvà cho kết nhanh Như vậy, sử dụng phương pháp bảo tồn electron cách hiệu tăng đáng kể tốc độ làm so với việc sử dụng phương pháp thông thường Đây điều có ý nghĩa em học sinh trình làm thi trắc nghiệm Phạm vi áp dụng Phương pháp bảo tồn electron giải hầu hết tập liên quan đến phản ứng oxi hóa – khử hóa vơ số tập hóa hữu + Một số dạng tập thường dùng phương pháp bảo toàn electron: + Kim loại tác dụng với phi kim, với dung dịch muối, với dung dịch axit + Hỗn hợp Fe oxit tác dụng với dung dịch H2SO4 đặc dung dịch HNO3 + Muối Fe2+, muối Cl− phản ứng với dung dịch KMnO4 / H+, K2Cr2O7 / H+ + Khử oxit kim loại khí CO, H2, phản ứng nhiệt nhơm + Phản ứng điện phân dung dịch chất điện ly Bảng tính nhanh số mol electron cho, nhận (số electron trao đổi) Từ ví dụ trên, ta thấy tính nhanh số mol electron trao đổi sau: + Số mol electron mà chất khử nhường = số electron chất khử nhường số mol chất khử = số electron chất khử nhường số mol sản phẩm oxi hóa + Số mol electron mà chất oxi hóa nhận = số electron chất oxi hóa nhận số mol chất oxi hóa = số electron chất oxi hóa nhận số mol sản phẩm khử Bảng tính nhanh số electron trao đổi số q trình oxi hóa – khử thường gặp Số mol electron Quá trình oxi hóa Q trình khử trao đổi Mo ⎯⎯ → Mn + + ne n.n M Mn + + ne ⎯⎯ → Mo (M kim loại, n số n.nMn+ electron nhường) 2X − ⎯⎯ → X + 2e nX− 2nX2 X + 2e ⎯⎯ → 2X − (X Cl, Br, I) 4nO2 2nO2− 2O2 − ⎯⎯ O2 + 4e ⎯⎯ → O2 + 4e → 2O2 − H ⎯⎯ → 2H + + 2e 2H + + 2e ⎯⎯ → H2 S ⎯⎯ → S + (m − n)e (m, n số oxi hóa n < m) S m + (m − n)e ⎯⎯ →S n n m 160 2nH2 nH+ (m − n)nSn (m − n)nSm khangvietbook.com.vn ĐT: (08) 39103821 – 0903906848 Ví dụ: S +6 ⎯⎯ → S +4 + 2e C n ⎯⎯ → C m + (m − n)e (m, n số oxi hóa n < m) Ví dụ: C +2 ⎯⎯ → C +4 + 2e 2nS+6 2nS+4 (m − n)nCn C m + (m − n)e ⎯⎯ →Cn (m − n)nCm 2nC+2 2nC+4 n Fe3O4 +3 Fe3O ⎯⎯ → 3Fe + 1e 10H + + 2NO3− + 8e ⎯⎯ → N O + 5H O n Fe+3 nNO2 n H + (*) 3n NO n H + (*) 8n N2O 12H + + 2NO3− + 10e ⎯⎯ → N + 6H2 O 10nN2 10H + + NO3− + 8e ⎯⎯ → NH +4 + 3H O 8nNH + 2H + + NO3− + 1e ⎯⎯ → NO2 + H O 4H + + NO3− + 3e ⎯⎯ → NO + 2H O 4H + SO + 2e ⎯⎯ → SO2 + 2H O 2nSO2 n H + (*) 8H + + SO24− + 6e ⎯⎯ → S + 4H O 6nS 10H + + SO24− + 8e ⎯⎯ → H2 S + 4H O 8nH2S Fe3O + 8e ⎯⎯ → 3Fe 8nFe3O4 Fe3O + 2e ⎯⎯ → 3Fe2 + 2nFe3O4 + 2− Mna + (a − b)e ⎯⎯ → Mn b (a, b số oxi hóa Mn, a > b) Ví dụ: +7 Mn + 5e ⎯⎯ → Mn +2 Cr + (a − b)e ⎯⎯ → Cr (a, b số oxi hóa Cr, a > b) Ví dụ: a b (a − b)n Mn (a − b)nMnb 5nMn+7 5nMn+2 (a − b)nCra (a − b)nCrb 3nCr+6 3nCr+3 Cr +6 + 3e ⎯⎯ → Cr +3 (*) cho trường hợp chất khử kim loại Đối với q trình oxi hóa – khử khác ta tính tương tự Bổ sung kiến thức: Viết bán phản ứng oxi hóa – khử mơi trường axit 161 khangvietbook.com.vn ĐT: (08) 39103821 – 0903906848 Ví dụ: Viết trình khử phản ứng sau: Cu + H + + NO3− ⎯⎯ → Cu2 + + NO + H O Cách 1: Bảo toàn nguyên tố N, O H Bước 1: Viết phương trình nhận electron: NO3− + 3e ⎯⎯ → NO (1) Bước 2: Số nguyên tử N hai vế (1) Vế phải thiếu 2O nên thêm 2H2O vào vế phải để bảo toàn O, để bảo tồn H phải thêm 4H+ vàovế trái: 4H + + NO3− + 3e ⎯⎯ → NO + 2H O Cách 2: Bảo tồn N, bảo tồn điện tích bảo tồn H Bước 1: Viết phương trình nhận electron: NO3− + 3e ⎯⎯ → NO (1) Bước 2: Số nguyên tử N hai vế (1) Quan sát thấy vế trái, tổng điện tích – (điện tích ion NO3− – , điện tích 3e – ), tổng điện tích vế phải Để cân điện tích với vế phải, ta thêm 4H+ (ứng với điện tích 4+) vào vế trái Để bảo toàn H ta thêm 2H2O vào vế phải: 4H + + NO3− + 3e ⎯⎯ → NO + 2H O Nếu viết bán phản ứng khử mơi trường kiềm nên sử dụng cách II PHÂN DẠNG BÀI TẬP VÀ CÁC VÍ DỤ MINH HỌA Dạng 1: Tính lượng chất phản ứng oxi hóa – khử Phương pháp giải Bước 1: Lập sơ đồ phản ứng biểu diễn q trình chuyển hóa chất, để thấy rõ chất hóa học toán Bước 2: Nhậndạng nhanh phương pháp giải tập: Khi gặp tập liên quan đến phản ứng oxi hóa – khử mà thơng tin đề cho yêu cầu đề có mối liên hệ với biểu thức: sè e nhêng.sè mol chÊt khư = sè e nhËn.sè mol s¶n phÈm khư ta nên dùng phương pháp bảo tồn electron Bước 3: Dựa vào thay đổi số oxi hóa để xác định chất khử chất oxi hóatrong tồn q trình phản ứng Từ suy số mol electron trao đổi theo số mol chất khử (hoặc sản phẩm oxi hóa), chất oxi hóa (hoặc sản phẩm khử) Bước 4: Thiết lập phương trình bảo tồn electron Ngoài ra, kết hợp với giả thiết khác để lập phương trình tốn học có liên quan Từ suy lượng chất cần tính Lưu ý: + Đối với nguyên tố mà số oxi hóa thay đổi phức tạp (thường Fe, N ) cần quan tâm đến số oxi hóa trạng thái cuối Trong phương pháp bảo toàn electron, xác định sai thiếu chất oxi hóa, chất khử phương pháp bảo tồn electron khơng cịn Các ví dụ minh họa a Phản ứng oxi hóa – khử giai đoạn 162 khangvietbook.com.vn ĐT: (08) 39103821 – 0903906848 Là phản ứng mà chất oxi hóa chất khử tác dụng với kết thúc phản ứng Do đặc điểm nên việc xác định chất khử, chất oxi hóa thay đổi số oxi hóa nhìn chung dễ dàng Vì nhận định dạng tập đơn giản (trừ trường hợp phản ứng tạo muối amoni nitrat) Ví dụ 1: Hịa tan hồn toàn x mol Fe vào dung dịch chứa y mol FeCl3 z mol HCl, thu dung dịch chứa chất tan Biểu thức liên hệ x, y z A x = y – 2z B 2x = y + z C 2x = y + 2z D y = 2x (Đề thi tuyển sinh Đại học khối B năm 2013) Hướng dẫn giải Ở ví dụ này, chúng tơi xin phép trình bày lời giải tập hóa học theo phương pháp bảo toàn electron thật chi tiết, để bạn đọc tiện theo dõi, đặc biệt bạn đọc lần đầu tìm hiểu phương pháp Sau này, hiểu vận dụng tốt phương pháp bảo tồn electron, ta lướt nhanh qua bước 1, 2, để vào bước 4, thời gian giải tập rút ngắn đến mức tối đa Đối với chuyên đề khác, ví dụ chúng tơi trình bày chi tiết Bước 1: Lập sơ đồ phản ứng biểu diễn q trình chuyển hóa chất, để thấy rõ chất hóa học toán Fe + HCl ⎯⎯ → FeCl + H (1) Fe + FeCl3 ⎯⎯ → FeCl (2) +1 +3 Chất khử Fe, chất oxi hóa Fe FeCl3 H HCl Chất tan FeCl2 Bước 2: Nhận dạng nhanh phương pháp giải tập Đây tập liên quan đến phản ứng oxi hóa – khử yêu cầu đề tìm mối liên hệ số mol chất khử số mol chất oxi hóa, tức thông tin đề cho yêu cầu đề có mối liên hệ với biểu thức: sè e nhêng.sè mol chÊt khö = sè e nhËn.sè mol s¶n phÈm khư Vậy dấu hiệu chứng tỏ tập sử dụng phương pháp bảo toàn electron Bước 3: Dựa vào thay đổi số oxi hóa để xác định chất khử chất oxi hóa tồn q trình phản ứng Từ suy số mol electron trao đổi theo số mol chất khử (hoặc sản phẩm oxi hóa), chất oxi hóa (hoặc sản phẩm khử) Hướng 1: Viết đầy đủ q trình oxi hóa – khử, suy số mol electron trao đổi Phản ứng Q trình oxi hóa Quá trình khử +1 Fe + HCl ⎯⎯ → FeCl + H (1) Fe + FeCl3 ⎯⎯ → FeCl (2) H + 2e ⎯⎯ → H2 +2 Fe ⎯⎯ → Fe + 2e z ⎯⎯ →z x ⎯⎯ → Fe + 1e ⎯⎯ → Fe 2x +3 y ⎯⎯ →y 163 +2 khangvietbook.com.vn ĐT: (08) 39103821 – 0903906848 Sè mol electron nhêng lµ 2x mol Sè mol electron nhËn lµ (y + z) mol Hướng 2: Nhẩm nhanh số mol electron trao đổi q trình oxi hóa – khử Chất khử Fe, số oxi hóa Fe thay đổi từ lên +2, tức Fe nhường electron, nên: nFe nhêng = 2nFe = 2x mol Căn q trình oxi hóa – khử, ta thấy: +3 +1 Chất oxi hóa Fe H , số oxi hóa Fe FeCl3 thay đổi từ +3 +2, tức +3 Fe nhận vào electron, nên: ne nhËn = nFe3+ = nFeCl3 = y mol +1 Số oxi hóa H HCl thay đổi từ +1 0, tức H nhận vào electron, nên: ne nhËn = nH+ = nHCl = z mol Như vậy, tổng số mol electron mà chất oxi hóa nhận (y + z) mol Bước 4: Thiết lập phương trình: Tổng số mol electron chất khử nhường tổng số mol electron chất oxi hóa nhận Ngồi ra, kết hợp với giả thiết khác để lập phương trình tốn học có liên quan Giải hệ phương trình để suy số mol chất, từ suy lượng chất cần tìm Theo bảo tồn electron, ta thu được: nelectron nhêng = nelectron nhËn 2x = y + z Lưu ý: Việc nhẩm nhanh số mol electron trao đổi dễ dàng giúp cho việc tính tốn diễn nhanh so với việc phải viết rõ q trình oxi hóa – khử Nó đặc biệt tỏ có hiệu tập có nhiều phản ứng oxi hóa – khử (xem thêm ví dụ 6) Ví dụ 2: Cho m gam bột sắt vào dung dịch hỗn hợp gồm 0,15 mol CuSO4 0,2 mol HCl Sau phản ứng xảy hoàn toàn, thu 0,725m gam hỗn hợp kim loại Giá trị m là: A 16,0 B 18,0 C 16,8 D 11,2 (Đề thi tuyển sinh đại học khối B năm 2012) Hướng dẫn giải Sau phản ứng, thu hỗn hợp kim loại chứng tỏ Fe dư, nên Cu2+ H+ phản ứng hết Sơ đồ phản ứng: Fe + Cu2 + ⎯⎯ → Fe2 + + Cu (1) Fe + H + ⎯⎯ → Fe2 + + H (2) Chất khử Fe, số oxi hóa Fe thay đổi từ lên +2, chất oxi hóa Cu 2+ H+, số oxi hóa Cu thay đổi từ +2 0, số oxi hóa H thay đổi từ +1 Áp dụng bảo toàn electron (với cách thức nhẩm số mol electron trao đổi trên), ta có: 2nFe ph¶n øng = 2nCu2+ + nH+ nFe ph¶n øng = 0,25 mol Khối lượng chất rắn sau phản ứng là: mchÊt r¾n = mFe d + mCu tạo thành = (m 0,25.56) + 0,15.64 = 0,725m m = 16 gam 164 khangvietbook.com.vn ĐT: (08) 39103821 – 0903906848 Ví dụ 3: Cho 2,8 gam bột sắt vào 200 ml dung dịch gồm AgNO3 0,1M Cu(NO3)2 0,5M, phản ứng xảy hoàn toàn thu m gam chất rắn X Giá trị m là: A 4,72 B 4,08 C 4,48 D 3,20 (Đề thi tuyển sinh đại học khối A năm 2012) Hướng dẫn giải Bản chất phản ứng: Fe + Ag + ⎯⎯ → Fe2 + + Ag (1) Fe + Cu2+ ⎯⎯ → Fe2+ + Cu Nếu sau phản ứng mà Ag+ cịn dư thì: Fe2 + + Ag + ⎯⎯ → Fe3+ + Ag (2) (3) 2+ Ta thấy: nAg+ = 0,02 mol 2nFe = 0,1 mol nAg+ + 2Cu = 0,22 Ag+ Fe phản ứng hết, Cu2+ dư, muối sắt tạo thành Fe(NO3)2 Chất rắn Ag Cu Vậy xảy hai phản ứng (1) (2) Theo bảo tồn electron, ta có: 2nFe = nAg+ + 2nCu2+ ph¶nøng 2.0,05 = 0,02 + 2nCu2+ ph¶nøng nCu2+ ph¶nøng = 0,04 mol BT Cu nCu tạo thành = nCu2+ phản ứng = 0,04 mol mchất rắn = mAg tạo thành + mCu tạo thành = 0,02.108 + 0,04.64 = 4,72 gam Lưu ý: Tại nAg+ 2nFe nAg+ + 2nCu2+ suy Ag+và Fe phản ứng hết, Cu2+vẫn cịn dư Trả lời: Ta thấy n Ag+ số mol electron mà Ag+ nhận để tạo Ag, 2nCu2+ số mol electron mà Cu2+ nhận để chuyển thành Cu, 2n Fe số mol electron mà Fe nhường phản ứng Nên nAg+ 2nFe chứng tỏ Ag+ tham gia phản ứng hết, 2nFe nAg+ + 2nCu2+ chứng tỏ Fe phản ứng hết muối cịn dư Vì Ag+ phản ứng hết nên có Cu2+ dư Ví dụ 4: Hịa tan 25 gam hỗn hợp X gồm FeSO4 Fe2(SO4)3 vào nước, thu 150 ml dung dịch Y Thêm H2SO4 (dư) vào 20 ml dung dịch Y chuẩn độ toàn dung dịch dung dịch KMnO4 0,1M dùng hết 30 ml dung dịch chuẩn Phần trăm khối lượng FeSO4 hỗn hợp X là: A.13,68% B 68,4% C 9,12% D 31,6% (Đề thi tuyển sinh đại học khối B năm 2011) Hướng dẫn giải Bản chất phản ứng chuẩn độ dung dịch Y dung dịch KMnO4 nhằm xác định nồng độ mol/lít ion Fe2+: +7 Fe2 + + Mn O−4 + H + ⎯⎯ → Fe3+ + Mn 2+ + H2 O +2 +7 Chất khử Fe FeSO4, chất oxi hóa Mn KMnO4 Áp dụng bảo tồn electron, ta có: nFeSO4 = 5nKMnO4 = 5.0,1.0,03 = 0,015 mol 165 khangvietbook.com.vn ĐT: (08) 39103821 – 0903906848 Phần trăm khối lượng FeSO4 hỗn hợp X là: 0,015.152 %FeSO = 100% = 68,4% 3,333 Lưu ý: Trong 150 ml dung dịch Y có 25 gam hỗn hợp FeSO4 Fe2(SO4)3 20.25 Trong 20 ml dung dịch Y có = 3,333 gam hỗn hợp FeSO4 Fe2(SO4)3 150 Ví dụ 5: Hỗn hợp X gồm Ba Al Cho m gam X vào nước dư, sau phản ứng xảy hồn tồn, thu 8,96 lít khí H2 (đktc) Mặt khác, hịa tan hồn tồn m gam X dung dịch NaOH, thu 15,68 lít khí H2 (đktc) Giá trị m A 29,9 B 24,5 C 19,1 D 16,4 (Đề thi tuyển sinh Đại học khối A năm 2013) Hướng dẫn giải Bản chất phản ứng Ba tác dụng với H2O, Al tác dụng với H2O ion OH− : Ba + H2 O ⎯⎯ →(Ba + + 2OH− ) + H2 Al + H2 O +OH− ⎯⎯ →[Al(OH)4 ]− + H2 Coi phản ứng X với H2O dư thí nghiệm (TN1), phản ứng X với dung dịch NaOH thí nghiệm (TN2) Theo giả thiết ta thấy, TN1 TN2, Ba phản ứng hết Ta thấy: Trong phản ứng với H2O (TN1), nhôm chưa phản ứng hết (vì lượng khí thu X phản ứng với dung dịch NaOH (TN2) lớn lượng khí thu X phản ứng với H2O) Gọi x, y số mol Ba Al ban đầu Ở TN1, Al dư nên dung dịch chứa Ba[Al(OH)4]2: x mol Vậy TN1, số mol Al phản ứng 2x mol Áp dụng bảo toàn electron cho phản ứng TN1 TN2, ta có: TN1 ⎯⎯ ⎯ → 2nBa + 3n Al ph¶n øng = 2n H2 2x + 3.2x = 2.0,4 x = 0,1 mol TN2 2nBa + 3n Al ban đầu = 2n H2 2x + 3n Al ban đầu = 2.0,7 n Al ban đầu = 0,4 mol BTKL ⎯⎯⎯ → mX = mAl + mBa = 0,4.27 + 0,1.137 = 24,5 gam Ví dụ 6: Cho hỗn hợp X dạng bột gồm Al, Fe, Cu Hòa tan 23,4 gam X vào dung dịch H2SO4 đặc, nóng, dư thu 0,675 mol SO2 (là sản phẩm khử nhất) Cho 23,4 gam X vào bình chứa 850 ml dung dịch H2SO4 lỗng 1M (dư) sau phản ứng hồn tồn thu khí Y, dẫn tồn khí Y vào ống đựng bột CuO đun nóng, thấy khối lượng chất rắn ống giảm 7,2 gam so với ban đầu Số mol Al, Fe, Cu hỗn hợp X là: A 0,15 mol, 0,2 mol, 0,2 mol B 0,2 mol, 0,2 mol, 0,15 mol C 0,2 mol, 0,15 mol, 0,15 mol D 0,15 mol, 0,15 mol, 0,15 mol Hướng dẫn giải +6 Phản ứng X với H2SO4 đặc (1), chất khử Al, Fe, Cu, chất oxi hóa S H2SO4 đặc, sản phẩm khử SO2 166 khangvietbook.com.vn ĐT: (08) 39103821 – 0903906848 +1 Phản ứng X với H2SO4 loãng (2), chất khử Fe, Al, chất oxi hóa H H2SO4 loãng, sản phẩm khử H2 Phản ứng H2 với CuO (3), chất khử H2, chất oxi hóa CuO Ở (3) khối lượng chất rắn giảm khối lượng O oxit CuO bị tách để chuyển vào nước → Cu + H O ) ( CuO + H ⎯⎯ 7,2 Suy ra: n CuO ph¶n øng = nO = = 0,45 mol 16 Theo giả thiết áp dụng phương pháp bảo toàn electron cho phản ứng (1), (2), 27n Al + 56n Fe + 64n Cu = 23,4 (4) 3n Al + 3n Fe + 2n Cu = 2n SO2 = 2.0,675 (5) (3), ta thu hệ phương trình: 3n Al + 2n Fe = 2n H2 (6) 2n = 2n = 2.0,45 (7) CuO H2 27n Al + 56n Fe + 64n Cu = 23,4 n Al = 0,2 mol thay (7) vµo (6) ⎯⎯⎯⎯⎯→ 3n Al + 3n Fe + 2n Cu = 1,35 n Fe = 0,15 mol 3n + 2n = 0,9 n = 0,15 mol Fe Al Cu Lưu ý: Việc biểu diễn trực tiếp số mol chất ẩn số hệ phương trình bước đầu gây khó khăn hầu hết bạn đọc tham khảo sách này, bạn đọc thường quen với cách biểu diễn số mol chất theo ẩn x, y, z Vậy lựa chọn cách biểu diễn này, có hai lý do: + Thứ nhất: Chúng ta muốn tăng tốc độ tính tốn điều quan trọng phải nhẩm nhanh số mol electron trao đổi, việc biểu diễn trực tiếp số mol chất nhằm mục đích Ví dụ để thiết lập biểu thức bảo toàn electron cho phản ứng (1), ta làm sau: Viết biểu thức với bên tổng số mol chất khử, bên số mol sản phẩm khử: nAl + nFe + nCu = nSO2 Sau nhẩm nhanh hệ số ẩn: Al Fe nhường electron nên hệ số mol Al Fe 3, Cu +6 nhường electron nên hệ số mol Cu 2, để tạo SO2 S nhận vào +4 electron để tạo S (SO2 ) nên hệ số mol SO2 Như biểu thức bảo toàn electron là: 3nAl + 3nFe + 2nCu = 2nSO2 + Thứ hai: Việc biểu diễn trực tiếp số mol chất ẩn số rõ ràng trực quan (dễ nhìn hơn) so với việc biểu diễn dạng ẩn x, y, z, có điều bạn chưa quen mà Và tin tưởng bạn nhanh chóng quen với cách biểu diễn Ví dụ 7: Cho 19,64 gam hỗn hợp X gồm Fe, Cu, Ag vào dung dịch HCl dư thu 3,136 lít H2 (đktc) Mặt khác cho toàn X vào dung dịch HNO3 lỗng thu V lít NO (sản phẩm khử đktc), dung dịch Y 12,92 gam chất rắn Z Giá trị V là: A 1,792 B 2,24 C 4,48 D 3,36 167 ... điện ly Bảng tính nhanh số mol electron cho, nhận (số electron trao đổi) Từ ví dụ trên, ta thấy tính nhanh số mol electron trao đổi sau: + Số mol electron mà chất khử nhường = số electron chất khử... cần tìm Theo bảo tồn electron, ta thu được: nelectron nhêng = nelectron nhËn 2x = y + z Lưu ý: Việc nhẩm nhanh số mol electron trao đổi dễ dàng giúp cho việc tính tốn diễn nhanh so với việc phải... electron nhêng lµ 2x mol Sè mol electron nhËn lµ (y + z) mol Hướng 2: Nhẩm nhanh số mol electron trao đổi q trình oxi hóa – khử Chất khử Fe, số oxi hóa Fe thay đổi từ lên +2, tức Fe nhường electron,