OXI – LƯU HUỲNH Dạng Đơn chất Oxi, lưu huỳnh tác dụng với kim loại Phương pháp giải + Với Oxi phản ứng đưa kim loại lên số oxi hóa cao thấp, cịn với S phản ứng đưa kim loại lên số oxi hóa thấp + Phương trình phản ứng tổng quát: 2M + xO2 → 2M2Ox 2M + xS → M2Sx + Phương pháp giải: áp dụng định luật bảo toàn khối lượng, bảo toàn electron, bảo tồn ngun tố m chÊt = m c¸c thành phần = m nguyên tố Ví dụ: m H2SO4 = m H + n S + m O Bảo tồn khối lượng : m tr íc ph ¶ n øng = m sau ph ¶ n øng t VÝ dô: Al + O2 ⎯⎯ → Al O3 BTKL m Al + m O2 = m Al2 O3 sè electron cho sè mol Bảo toàn electron: = sè electron cho sè e cho sè mol electron nhËn = sè mol chÊt Cho electron nhËn = sè electron nhËn sè mol chÊt NhËn t VÝ dô: Al + O2 ⎯⎯ → Al O3 B ¶ o toàn electron 3.n Al = 4.n O2 Trong phản ứng hóa học, nguyên tố bảo toàn (không đổi) khối lượng nguyên tố không đổi; số mol nguyên tố không đổi Bo ton nguyờn t: (Sè nguyªn tư sè mol chÊt) VÝ dơ: tríc = (Sè nguyªn tư sè mol chÊt) sau t FeO + O2 ⎯⎯ → Fe3O B ả o toàn nguyên tố O 1.n FeO + 2.n O2 = 4.n Fe3O4 PS : Các toán xây dựng dựa nhiều phản ứng oxi hóa khử, ta không nên giải theo phương pháp truyền thống mà nên ưu tiên phương pháp bảo toàn bảo toàn khối lượng, bảo toàn electron, bảo toàn nguyên tố ► Các ví dụ minh họa ◄ Ví dụ 1: Oxi hố hồn tồn m gam hỗn hợp X gồm Cu Al có tỉ lệ mol 1:1 thu 13,1 gam hỗn hợp Y gồm oxit Giá trị m là: A 7,4 gam B 8,7 gam C 9,1 gam Hướng dẫn giải: D 10 gam Cách 1: Thông thường Gọi a số mol kim loại Cu, Al hn hp X Phương trình phản ứng: 2Cu + O2 ⎯⎯ → 2CuO a a 4Al + 3O2 ⎯⎯ → 2Al O3 a a/2 Ta có: moxit = mCuO + mAl2O3 = 80a + 102a/2 = 13,1 a = 0,1 mol m X = 64.0,1 + 27.0,1 = 9,1 gam Đáp án C Cách 2: Dùng bảo toàn nguyên tố bảo toàn khối lượng Cách khơng cần viết cân phương trình phản ứng Gọi a số mol kim loại Cu, Al hỗn hợp X n CuO = n Cu = a; n CuO = a Bảo toàn nguyên tố Cu nguyên tố Al 2n Al2O3 =n Al =a n Al2O3 = 0,5a Bảo toàn khối lượng mY = mCuO + mAl2O3 = 80a + 51a = 13,1 a = 0,1 mol m X = 64.0,1 + 27.0,1 = 9,1 gam Đáp án C Ví dụ 2: Nung hỗn hợp gồm 4,8 gam bột Magie 3,2 gam bột lưu huỳnh ống nghiệm đậy kín Khối lương chất rắn thu sau phản ứng : A 8,0 gam B 11,2 gam C 5,6 gam D 4,8 gam Hướng dẫn giải: Cách 1: Ta có: nS = 3,2 4,8 = 0,1 mol; n Mg = = 0,2 mol; 32 24 Phương trình phản ứng: Ta có: n Mg = 0,2 Mg + S ⎯⎯ → MgS; nS = 0,1 Mg d R¾n MgS : 0,1 mol m R¾ n = 56.0,1 + 24.0,1 = 8gam Mg d: 0,1 mol Đáp án A Cách 2: Nếu Mg dư, S dư hay hai dư tất chất sau phản ứng chất rắn Về nguyên tắc định luật bảo toàn khối lượng tổng khối lượng tổng khối lượng chất trước phản ứng, ta không cần biết sau phản ứng chứa chất với lượng Bảo toàn khối lượng mRắn = mMg + mS = 4,8 + 3,2 = 8,0 gam Đáp án A Ví dụ 3: Đốt cháy hồn tồn 13 gam kim loại hóa trị II oxi dư đến khối lượng không đổi thu 16,2 gam chất rắn X Kim loại là: A Zn B Fe C Cu Hướng dẫn giải: Cách 1: Gọi kim loại cần tìm M t Phương trình phản ứng: 2M + O2 ⎯⎯ → 2MO; D Ca Ta có: n M = n MO 13 16,2 = M = 65 (Zn) Đáp án A M M + 16 Cách 2: Chúng ta khơng cần viết phương trình phản ứng, mà áp dụng định luật bảo toàn Bảo toàn khối lượng mO2 = m r¾n X - mM n O2 = 16,2 − 13 = 0,1 mol; 32 Bảo toàn electron 2n M = 4n O2 n M = 2.0,1 = 0,2 M = 13 = 65 (Zn) Đáp án A 0,2 Ví dụ 4: Cho 7,2 gam kim loại M , có hố trị khơng đổi hợp chất, phản ứng hồn tồn với hỗn hợp khí X gồm Cl2 O2 Sau phản ứng thu 23,0 gam chất rắn Y thể tích hỗn hợp khí phản ứng 5,6 lít (ở đktc) Kim loại M là: A Cu B Ca C Ba D Mg Hướng dẫn giải: Cl t0 MCl x ⎯⎯ → 23 gam R¾n Y Sơ đồ toán: 7,2 gam M + 5,6 lit khÝ X O M O x Cách 1: Gọi x hóa trị kim loại M; a, b số mol Cl2 O2 hỗn hợp X 2M + xCl ⎯⎯ → 2MCl x 2a 2a ⎯ ⎯ a mol ⎯⎯ → x x 4M + xO ⎯⎯ → 2M 2O x 4b 2b ⎯ ⎯ b mol ⎯⎯ → x x 2a 4b m M = ( x + x ).M = 7,2 x = 5,6 = 0,25 M = 12.x Đáp án D Ta có: n khÝ = a + b = 22,4 M = 24 (Mg) 2a 2b m R¾ n = (M + 35,5x) + (2M + 16x) = 23 x x Cách 2: Dùng bảo toàn khối lượng bảo toàn electron 5,6 n Cl2 = 0,2 = 0,25 n X = n Cl2 + n O2 = 22,4 Ta có: BTKL → m X = m Y − m M = 23 − 7,2 = 71.n Cl + 32.n O n O2 = 0,05 2 Bảo toàn electron Hóa trị n M =2 nCl2 + n O2 n M = M= 2.0,2 + 4.0,05 0,6 = x x x = 7,2 Đáp án D .x = 12.x 0,6 M = 24 (Mg) Nhận xét: Cách 1: Hầu hết học sinh quen hơn, nhiên việc viết phương trình phản ứng, cân bằng, gọi ẩn lập hệ phương trình ẩn sau biện luận khó khăn Cách 2: Chỉ sử dụng định luật bảo tồn hóa học mà khơng cần viết phương trình hóa học, dễ dàng cho việc giải tốn Vì cách chưa quen nên ban đầu bỡ ngỡ, khó hiểu, thành thạo cách tối ưu Chúng ta nên sử dụng cách Dạng Hỗn hợp khí Phản ứng ozon phân Phương pháp giải + Để định lượng (mol, khối lượng, thể tích ) chất hỗn hợp khí khơng phản ứng với phương pháp sơ đồ đường chéo qđược sử dụng tương đối hiệu + Phản ứng ozon hóa: tia lưa ®iƯn 3O2 ⎯⎯⎯⎯→ 2O3; + Phản ứng ozon phân: → 3O2; 2O3 ⎯⎯ ► Các ví dụ minh họa ◄ Ví dụ 1: Hỗn hợp khí X gồm ozon oxi có tỉ khối hiđro 18 Phần trăm theo thể tích khí hỗn hợp X là: A 25% 75% B 30% 70% C 35% 65% D 40% 60% Hướng dẫn giải: VO3 lit O3 (M=48) (36 - 32) M = 18.2 = 36 Sơ đồ đường chéo: VO2 lit O2 (M=32) VO3 VO2 (48 - 36) %V = 100 = 25% 36 - 32 O3 + = = Đáp án A 48 - 36 %V = 100 = 75% O2 + Ví dụ 2: Hỗn hợp X gồm SO2 O2 có tỉ khối H2 24 Cần thêm V lít O2 vào 20 lít hỗn hợp X để thu hỗn hợp Y có tỉ khối so với H2 22,4 Biết thể tích khí đo điều kiện nhiệt độ áp suất A 2,5 lít B 7,5 lít C lít D lít Hướng dẫn giải: Ta có: Khối lượng mol trung bình hỗn hợp X là: M X = 24.2 = 48 V lit O2 (M=32) (48 - 44,8) M Y = 22,4.2 = 44,8 Sơ đồ đường chéo: 20 lit X (M X =48) (44,8 - 32) V 48 - 44,8 20 = = V= = 5lit Đáp án D 20 44,8 - 32 4 Ví dụ 3: Cho V lít hỗn hợp khí X gồm O2 O3 Thực phản ứng ozon phân hoàn toàn, sau thời gian thu khí Y thể tích khí tăng lên 30% so với thể tích ban đầu , biết thể tích khí đo điều kiện nhiệt độ áp suất Phần trăm thể tích O2 hỗn hợp đầu là: A 25% B 40% C 50% D 57,14% Hướng dẫn giải: O O → Y , cã V=30% Sơ đồ bi toỏn: V lit hỗn hợp X O O Ozon ph©n Phương trình phản ứng: 2O3 ⎯⎯⎯⎯ → 3O2 a lit 1,5a lit Không tính tổng quát, ta chọn hỗn hợp X ban đầu tích VX = 100 lit VY = 130 lit O3 a lit O 1,5a lit ozon ph©n ⎯⎯⎯⎯ →Y Ta có: O (100-a) lit O (100-a) lit Hay VY = 1,5a + (100 - a) = 130 a = 60 VO2 = 100 − 60 = 40 lit hay40% Đáp án B Ví dụ 4: Phóng điện qua O2 hỗn hợp khí có khối lượng mol trung bình 33 g/mol Hiệu suất phản ứng ozon hóa A 7,09% B 9,09% C 11,09% D 13,09% Hướng dẫn giải: O tia lưa ®iƯn t0 O V lit Hỗn hợp S bi toỏn: V lit ⎯⎯⎯⎯⎯ M = 33 O O (d) tia lưa ®iƯn → 2O3 Phương trình phản ứng: 3O ⎯⎯⎯⎯ VO3 lit O3 (M=48) (33 - 32) M = 33 Sơ đồ đường chéo: VO2 (d) lit O2 (M=32) VO3 VO2 (d) = (48 - 33) VO (ph ¶ n øng) 33 - 32 3 1,5 = VO2 (ph ¶ n øng) = VO3 = = 1,5 H = 100 = 100 = 9,09% 48 - 33 15 2 VO2 (ban đầu) 1,5 + 15 ỏp án B Câu 5: Một bình cầu dung tích 0,336 lit nạp đầy oxi cân m1 gam Phóng điện để ozon hố, sau nạp thêm cho đầy oxi cân, thu khối lượng m2 Khối lượng m1 m2 chênh lệch 0,04 gam Biết thể tích nạp điều kiện tiêu chuẩn Thành phần phần trăm thể tích ozon hỗn hợp sau phản ứng gần với giá trị sau đây? A 9% B 10% C 18% D 17% Hướng dẫn giải: O tia lưa ®iƯn t Hỗn hợp S bi toỏn: 0,336 lit ⎯⎯⎯⎯⎯ O O O + O2 ⎯⎯⎯⎯⎯ → m = 0,04gam O (d) O Sử dụng phương pháp tăng giảm khối lượng: Cứ mol O3 tạo thành có khối lượng nhiều mol O2 là: 48-32 = 16 gam Vậy x mol O3 tạo thành có khối lượng nhiều x mol O2 0,04 gam n O3 = x = 0,04 0,056 = 0,0025 mol VO3 = 0,0025.22,4 = 0,056 lit %VO3 = 100 = 16,67% 17% 16 0,336 Đáp án D Ví dụ 6: Hỗn hợp X gồm O2 O3 có tỉ khối so với H2 20 Để đốt cháy hoàn tồn 4,48 lít khí CH4 cần V lít hỗn hợp khí X Các khí đo điều kiện tiêu chuẩn Gía trị V là: A 3,584 lit B 4,480 lit C 8,960 lit D 7,168 lit Hướng dẫn giải: Sơ đồ toán: X dX / H2 = 20 O t0 + mol C H ⎯⎯→ CO + H O O a mol O3 (M=48) (40 - 32) M = 20.2 = 40 Sơ đồ đường chéo: b mol O (M=32) (48 - 40) a = n O2 = n O3 = a mol; b Cách 1: Thông thường + 2O2 CH t ⎯⎯ → CO + 2H O CH a ⎯ ⎯ a mol + O3 t ⎯⎯ → CO + 2H O 3a ⎯ ⎯ a mol a 3a 4,48 Ta có: n CH4 = ( + ) = = 0,2 mol a = 0,16 mol VX = 0,16.2.22,4 = 7,168 lit Đáp án D 22,4 Cách 2: Sử dụng định luật bảo toàn 1.n CO2 = 1.n CH4 = 0,2 mol; Bảo toàn nguyên tố C H 2.n H2 O = 4.n CH4 n H2 O = 0,4 mol; Bảo toàn nguyên tố O 2.nO2 + 3.nO3 = 2.nCO2 + 1.nH2O 2a + 3a = 2.0,2 + 0,4 a = 0,16 mol; VX = 0,16.2.22,4 = 7,168 lit Đáp án D Nhận xét: Cách 1: Phải viết phương trình phản ứng, cân lập phương trình tốn học Cách thường hạn chế gặp toán phúc tạp gồm nhiều chất, nhiều phản ứng hóa học Cách 2: Khơng cần viết cân phản ứng hóa học mà ta cần viết toán dạng sơ đồ hóa Sau sử dụng định luật bảo tồn để giải Nó áp dụng dễ dàng cho toán gồm nhiều chất, qua nhiều giai đoạn nhiều phản ứng hóa học Chúng ta nên làm quen sử dụng cách cho toán sau Dạng Tính oxi hóa mạnh Ozon Phương pháp giải + Ozon có tính oxi hóa mạnh, mạnh oxi, oxi hóa nhiều đơn chất hợp chất + Ví dụ: O3 + 2KI + H2O ⎯⎯ → O2 + 2KOH + I2 O3 + 2g ⎯⎯ → Ag2O + O2 ► Các ví dụ minh họa ◄ Ví dụ: Dẫn 1,12 lit (đktc) hỗn hợp khí X gồm O2 O3 qua dung dịch KI dư, sau phản ứng thu 6,35 gam chất rắn màu tím đen Phần trăm thể tích ozon X là: A 50% B 25% C 75% D 80% Hướng dẫn giải: Phương trình phản ứng: O3 + 2KI + H2O ⎯⎯ → O2 + 2KOH + I2 6,35 0,025.22,4 = 0,025 mol %VO3 = 100 = 50% Đáp án A 254 1,12 Ta có: n O3 = n I2 = Dạng Điều chế oxi - phản ứng nhiệt phân Phương pháp giải + Ngun tắc để điều chế oxi phịng thí nghiệm nhiệt phân hợp chất giàu oxi, bền nhiệt + Ví dụ: t KMnO4 ⎯⎯ → K2MnO4 + MnO2 + O2 t KClO3 ⎯⎯ → 2KCl + 3O2 + Để giải dạng viết phương trình hóa học sử dụng định luật bảo toàn electron, bảo toàn nguyên tố ► Các ví dụ minh họa ◄ Ví dụ: Nhiệt phân 55,3 gam KMnO4 sau thời gian phản ứng thu V lít khí O2 (đktc) Gía trị lớn V là: A 7,84 lit B 3,36 lit C 3,92 lit D 6,72 lit Hướng dẫn giải: t Phương trình phản ứng: KMnO4 ⎯⎯ → K2MnO4 + MnO2 + O2 Để V đạt giá trị lớn phản ứng phải xảy hồn tồn, suy ra: Ta có: n O2 = n KMnO4 = 55,3 = 0,175 mol VO2 = 0,175.22,4 = 3,92 lit Đáp án C 158.2 Dạng Phản ứng tạo kết tủa ion sunfua ( S − ), sunfat ( SO24− ) Phương pháp giải + Một số muối sunfua( Na2S, K2S, BaS, CaS ) tan nước Hầu hết muối sunfua không tan nước - Một số muối sunfua không tan nước, tan dung dịch axit FeS, ZnS, MgS - Một số muối sunfua không tan nước không tan dung dịch axit (HCl, H2SO4 loãng, HNO3 loãng ) CuS, PbS + Hầu hết muối sunfat tan nước Một số muối sunfat không tan nước không tan axit mạnh (HCl, HNO3 ) BaSO4, SrSO4, PbSO4 + Khi giải tập nên áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố, bảo toàn khối lượng ► Các ví dụ minh họa ◄ Ví dụ 1: Hấp thụ 7,84 lít (đktc) khí H2S vào 64 gam dung dịch CuSO4 10%, sau phản ứng hoàn toàn thu m gam kết tủa đen Gía trị m là: A 33,6 gam B 38,4 gam C 3,36 gam D 3,84 gam Hướng dẫn giải: Phương trình phản ứng: H2S + CuSO4 ⎯⎯ → CuS + H2SO4 Ta có: n H2S = 7,84 64 10 = 0,35 n CuSO4 = = 0,04 H2S dư CuSO4 hết 22,4 160 100 nCuS = nCuSO4 = 0,04 mCuS = 0,04.96 = 3,84gam Đáp án D Ví dụ 2: Hịa tan hồn tồn m gam hỗn hợp X gồm Fe FeS dung dịch HCl dư thu dung dịch Y thoát 4,928 lít hỗn hợp khí Z Cho hỗn hợp khí Z qua dung dịch Pb(NO3)2 dư thu 47,8 gam kết tủa đen Thành phần phần trăm khối lượng FeS hỗn hợp X gần với giá trị sau đây? A 94% B 6% C 60% D 40% Hướng dẫn giải: Sơ đồ toán: H FeCl Fe + Pb(NO3 )2 + HCl d m gam X ⎯⎯⎯⎯ →Y + 4,928lit KhÝ Z ⎯⎯⎯⎯→ 47,8 gam PbS FeS H S HCl d Cách 1: Thông thường Gọi x, y số mol Fe, FeS hỗn hợp X Phương trình phản ứng: Fe + 2HCl ⎯⎯ → FeCl2 + H ; mol x → x FeS + 2HCl ⎯⎯ → FeCl2 + H S; mol y → y H S + Pb(NO3 )2 ⎯⎯ → PbS + 2HNO3 mol y Ta có: y = n PbS = %m FeS = → y 47,8 4,928 = 0,2 mol; n H2 = x + y = = 0,22 mol x = 0,02 mol 239 22,4 0,2.88 100 = 94,017% 94% Đáp án A 0,2.88 + 0,02.56 Cách 2: Dùng định luật bảo toàn Bảo toàn nguyên tố S n FeS = n H2S = n PbS = 47,8 = 0,2 mol 239 Ta có: n Z = n H2 + n H2S = 4,928 = 0,22 n H2 = 0,22 − 0,2 = 0,02 mol 22,4 Bảo toàn electron nFe = nH2 = 0,02 mol %m FeS = 0,2.88 100 = 94,017% 94% Đáp án A 0,2.88 + 0,02.56 Ví dụ 3: Nung 5,6 gam bột sắt 13 gam kẽm với lượng dư bột lưu huỳnh, sau phản ứng thu rắn X Hịa tan hồn tồn X dung dịch axit clohidric thu khí Y Dẫn khí Y vào V lit dung dịch CuSO dư, sau phản ứng hoàn toàn thu m gam kết tủa Gía trị m là: A 9,6 gam B 19,2 gam C 18,6 gam D 28,8 gam Hướng dẫn giải: FeS 5,6 gam Fe + CuSO4 t0 + HCl Sơ đồ tốn: + S ⎯⎯ → R¾n X ZnS ⎯⎯⎯ → KhÝ Y (H2 S) ⎯⎯⎯ ⎯ → m gam CuS 13 gam Zn S d Cách 1: Phương trình phản ứng: t Fe + S ⎯⎯ → FeS t Zn + S ⎯⎯ → ZnS FeS + 2HCl ⎯⎯ → FeCl2 + H2S ZnS + 2HCl ⎯⎯ → ZnCl2 + H2S H2S + CuSO4 ⎯⎯ → CuS + H2SO4 Ta có: nCuS = n H2S = n FeS + n ZnS = n Fe + n Zn = 5,6 13 + = 0,3 mCuS = 0,3.96 = 28,8 Đáp án D 56 65 Cách 2: Dùng định luật bảo toàn Cả sơ đồ toán ta thấy Fe Zn nhường electron S nhận electron Bảo tồn electron, ta có: 2nS = 2n Fe + 2n Zn nS = 5,6 13 + = 0,3 mol 56 65 Bảo toàn nguyên tố lưu huỳnh: n CuS = n S = 0,3 mol m CuS = 0,3.96 = 28,8 gam Đáp án D Ví dụ 4: Thêm từ từ dung dịch BaCl2 vào 300ml dung dịch Na2SO4 1M khối lượng kết tủa bắt đầu khơng đổi dừng lại, thấy hết 500 ml Nồng độ mol/l dung dịch BaCl2 là: A 0,3 M B 0,6M C 0,5M Hướng dẫn giải: Phương trình phản ứng: Na2SO4 + BaCl2 ⎯⎯ → BaSO4 (trắng) + 2NaCl Phản ứng đến kết tủa không đổi, tức Na2SO4 hết Ta có: n BaCl2 = n Na2SO4 = 0,3.1 = 0,3 mol C M (BaCl2 ) = 0,3 = 0,6M Đáp án B 0,5 Dạng H2S, SO2 tác dụng với dung dịch bazo Phương pháp giải D 0,15M + H2S, SO2 tác dụng với dung dịch bazo tạo muối axit, muối trung hòa phụ thuộc vào số mol chúng với số mol OH- Ta chia trường hợp bảng sau: + Khi giải tập nên áp dụng định luật bảo tồn ngun tố, bảo tồn khối lượng ► Các ví dụ minh họa ◄ Ví dụ 1: Cho 2,24 lit (đktc) khí H2S hấp thụ hết vào 85 ml dung dịch NaOH 2M, sau phản ứng thu dung dịch X Dung dịch X chứa chất tan gồm: A NaHS Na2S B NaHS C Na2S D Na2S NaOH Hướng dẫn giải: 2,24 n − 0,17 = 0,1 mol; n H2S = OH = = 1,7 Muối 22,4 Ta có: n H2S 0,1 n NaOH = 0,085.2 = 0,17 mol HS1− NaHS Đáp án A − hay S Na S Ví dụ 2: Cho 2,24 lít SO2 (đktc) hấp thụ hết vào 150 ml dung dịch NaOH 1M thu dung dịch Y Khối lượng muối có dung dịch Y là: A 11,5 gam B 12,6 gam C 10,4 gam D 9,64 gam Hướng dẫn giải: 2,24 n − 0,15 = 0,1 mol; n SO2 = OH = = 1,5 Muối 22,4 Ta có: n SO2 0,1 n = 0,15.1 = 0,15 mol NaOH NaHSO3 HSO13− − hay Na SO3 SO3 Cách 1: Viết phương trình, gọi ẩn, lập hệ NaOH + SO2 ⎯⎯ → NaHSO3 x ⎯ ⎯ x ⎯ ⎯ x mol 2NaOH + SO2 ⎯⎯ → Na SO3 + H O 2y ⎯ ⎯ y ⎯ ⎯ y mol n NaOH = x + 2y = 0,15 x = 0,05 Ta có: m muèi = 0,05.104 + 0,05.126 = 11,5gam Đáp án A y = 0,05 nSO2 = x + y = 0,1 Cách 2: Bảo toàn nguyên tố Bảo toàn nguyên tố S 1nNaHSO3 + 1nNa2SO3 = 1nSO2 = 0,1 (1); Bảo toàn nguyên tố Na 1nNaHSO3 + 2nNa2SO3 = 1nNaOH = 0,15 (2); mmuèi sunfat = m KL + mSO2− = m KL + 96.n H2 = 0,78 + 96.0,04 = 4,62gam Đáp án B Ví dụ 3: Hịa tan hết gam hỗn hợp X gồm Fe Mg dung dịch H2SO4 lỗng, dư thu 4,48 lít khí H2 đktc Phần trăm khối lượng Fe hỗn hợp X là: A 30% B 70% C 56% D 44% (Đề thi thử THPT Quốc Gia lần – THPT Ngô Gia Tự - Vĩnh Phúc, năm 2016) Hướng dẫn giải: Cách 1: Phương trình phản ứng: Fe mol + H 2SO ⎯⎯ → FeSO + H x → x Mg + H 2SO ⎯⎯ → MgSO + H mol y → y m KL = 56.x + 24.y = x = 0,1 0,1.56 %m Fe = 100 = 70% Đáp án B Ta có: 4,48 n H2 = x + y = 22,4 = 0,2 y = 0,1 Cỏch 2: Gia nhanh B ả o toàn khèi lỵng m X =56.n Fe +24.n Mg = B ả o toàn electron 2.n Fe + 2.n Mg = 2.n H2 0,1.56 n Fe = 0,1 %m Fe = 100 = 70% 4,48 n = 0,1 = = 0,4 Mg 22,4 Đáp án B Ví dụ 4: Hịa tan hồn tồn 36,4 gam hỗn hợp X gồm kẽm sắt, có khối lượng dung dịch axit sunfuaric loãng, dư, sau phản ứng thu dung dịch Y V lít khí (đktc) Gía trị V gần với? A 12,55 lít B 14,55 lít C 13,44 lít D 11,22 lít Hướng dẫn giải: Ta có: m Zn = m Fe = 36,4 18,2 =18,2 gam n Zn = = 0,28 mol; 65 n Fe = 18,2 = 0,325 mol 56 Bảo toàn electron 2.nH = 2.nZn + 2.nFe nH2 = 0,28 + 0,325 = 0,605 mol VH2 = 13,552 lit 13,44 Đáp án D Ví dụ 5: Hồ tan hồn tồn 6,48 gam hỗn hợp X gồm Mg kim loại M, có khối lượng nhau, dung dịch H2SO4 loãng dư thu dung dịch Y 7,056 lit H2 (đktc) Kim loại M là: A Ca B Al C Fe D Cu Hướng dẫn giải: Gọi k hóa trị kim loại M mMg = m M = 6,48 3,24 = 3,24gam n Mg = = 0,135mol; 24 Bảo toàn electron 2.nMg + k.nM = 2.nH2 n H2 = 7,056 = 0,315mol 22,4 nM = k = 2.0,315 − 2.0,135 0,36 3,24 = M= = 9k k k 0,36 / k M = 27 (Al) Đáp án B Ví dụ 6: Hồ tan 13,44 gam kim loại M có hóa trị khơng đổi dung dịch H2SO4 lỗng dư, thu dung dịch Y V lit khí H2 (đktc) Cô cạn dung dịch Y thu 36,48 gam muối sunfat khan Kim loại M là: A Mg B Al C Fe D Zn Hướng dẫn giải: Gọi k hóa trị kim loại M Ta có: m muèi sunfat = m KL + mSO2− = m KL + 96.n H2 n H2 = Bảo toàn electron k.n M = 2.n H2 = nM = 36,48 − 13,44 = 0,24 mol 96 5,376 = 0,48 22,4 k = 0,48 13,44 Đáp án C mol M = = 28k k 0,48 / k M = 56(Fe) 9.2 Tác dụng với bazo, oxit kim loại Ví dụ 7: Hịa tan hết m gam hiđroxit kim loại M có hóa trị khơng đổi cần dùng vừa đủ 10m gam dung dịch H2SO4 10% Kim loại M là: A Al B Zn C Mg D Cu Hướng dẫn giải: Cách 1: Thông thường Gọi x hóa trị kim loại M Phương trình phản ứng: mol Ta có: n H2SO4 = 2M ( OH )x + m (M + 17x) → xH 2SO ⎯⎯ → M (SO )x + 2xH O x.m 2(M + 17x) x = 10m.10 m x.m Đáp án D = mol = M = 32.x 100.98 98 2(M + 17x) M = 64(Cu) Cách 2: Dựa vào đáp án ta thấy có trường hợp kim loại hóa trị II có kim loại hóa trị III Vậy ta giả sử kim loại ta cần tìm có hóa trị II m H2SO4 = 10m.10 m = m gam n H2SO4 = mol 100 98 nM(OH)2 = n H2SO4 m m = M = 64(Cu) Đáp án D M + 34 98 Ví dụ 8: Cho 35,3 gam hỗn hợp X gồm CuO Al2O3 tan hồn tồn dung dịch H2SO4 lỗng, thu dung dịch chứa 91,3 gam muối Phần trăm khối lượng Al2O3 X là: A 72,24% B 43,34% C 27,76% Hướng dẫn giải: Cách 1: Gọi x, y số mol CuO, Al2O3 D 56,66% Phương trình phản ứng: CuO mol + H 2SO ⎯⎯ → CuSO + H 2O x → x Al O3 + H 2SO ⎯⎯ → Al (SO )3 + H O mol y → y m X = 80.x + 102.y = 35,3 x = 0,25 0,15.102 %m Al2O3 = 100 = 43,34% Đáp án B Ta có: m = 160.x + 342.y = 91,3 y = 0,15 35,3 muèi Cách 2: Sử dụng định luật bảo toàn Bảo toàn nguyên tố Cu Al nCuSO4 = nCuO ; nAl2 (SO4 )3 = nAl2O3 Bảo toàn khối lượng n CuO = 0,25 0,15.102 m X = 80.n CuO + 102.n Al2O3 = 35,3 %m Al2 O3 = 100 = 43,34% 35,3 n Al2 O3 = 0,15 m muèi = 160.n CuO + 342.n Al2O3 = 91,3 Đáp án B Ví dụ 9: Hồ tan hồn tồn 46,1 gam hỗn hợp gồm Fe2O3, MgO, ZnO 1,7 lit dung dịch axit H2SO4 0,5M vừa đủ, sau phản ứng thu dung dịch Y Cô cạn dung dịch Y thu m gam hỗn hợp muối sunfat khan Gía trị m là: A 114,1 gam B 113,1 gam C 112,1 gam D 111,1 gam Hướng dẫn giải: MgSO4 MgO → muèi ZnSO + H2O Sơ đồ phản ứng: 46,1gam ZnO + 1,7lit H 2SO 0,5M ⎯⎯ Fe O Fe (SO ) Cách 1: Sử dụng định luật bảo toàn Bảo toàn nguyên tố H nH2O = nH2SO4 = 1,7.0,5 = 0,85 mol Bảo toàn khối lượng mOxit + mH2SO4 = mMuèi + mH2O mmuèi = 46,1 + 0,85.98 − 0,85.18 = 114,1 gam Đáp án A Cách 2: Sử dụng phương pháp tăng giảm khối lượng Ta có: nO(oxit) = nSO2− (muèi) = n H2SO4 = 1,7.0,5 = 0,85mol Muối sunfat oxit kim loại khác ion SO24− (M = 96) ion O2− (M = 16) nên: mol muối sunfat nhiều mol oxit kim loại (96-16) = 80 gam mmuèi sunfat = moxit + (96 − 16).nH2SO4 = 46,1 + 80.0,85 = 114,1 gam Đáp án A Đáp án B Ví dụ 10: Cho 25,2 gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe3O4 Fe2O3 tác dụng với dung dịch H2SO4 15% dư, thu dung dịch Y thấy có 7,84 lít khí (đktc) Thành phần phần trăm khối lượng Fe hỗn hợp X gần với gía trị sau đây? A 55,55% B 88,88% C 66,66% D 77,77% Hướng dẫn giải: Hỗn hợp X cho vào dung dịch axit sunfuric lỗng tất chất phản ứng có Fe phản ứng tạo khí H2 Bảo tồn electron 2.n Fe = 2.n H2 n Fe = 7,84 0,35.56 = 0,35 mol %m Fe = 100 = 77,77% 22,4 25,2 Đáp án D Ví dụ 11: Cho 855 gam dung dịch Ba(OH)2 10% vào 200 gam dung dịch H2SO4 thu kết tủa dung dịch X Để trung hoà dung dịch X người ta phải dùng 125ml dung dịch NaOH 25% (d= 1,28) Nồng độ phần trăm dung dịch H2SO4 là: A 98% B 25% C 49% D 50% Hướng dẫn giải: Phương trình phản ứng: → BaSO4 + 2H2O Ba(OH)2 + H2SO4 ⎯⎯ → Na2SO4 + 2H2O 2NaOH + H2SO4 ⎯⎯ Ta có: n H2SO4 = 1.nBa(OH)2 + C%H2SO4 = n NaOH 855.10 125.25.1,28 = + = mol; 171.100 2.100.40 1.98 100 = 49% Đáp án C 200 9.3 Tác dụng với muối Ví dụ 12: Hồ tan hồn tồn m gam hỗn hợp X gồm MgCO3, K2CO3, Na2CO3 dung dịch H2SO4 loãng, dư thu dung dịch Y 7,84 lít khí bay (đkc) Khi cạn dung dịch Y thu 38,2 muối khan Gía trị m là: A 25,6 gam B 50,8 gam C 51,2 gam D 25,4 gam Hướng dẫn giải: Sơ đồ phản ứng: MgCO3 MgSO4 m gam K CO3 + H 2SO 0,5M ⎯⎯ → 38,2gam muèi sunfat K 2SO + H O + 7,84lit CO2 Na CO Na SO Cách 1: Sử dụng định luật bảo toàn Bảo toàn nguyên tố H n H2SO4 = n H2O = n CO2 = 7,84 = 0,35 mol 22,4 Bảo toàn khối lượng mmuèi cacbonat + mH2SO4 = mmuèi sunfat + mH2O + mCO2 m muèi cacbonat = 38,2 + 0,35.18 + 0,35.44 − 0,35.98 = 25,6 gam Đáp án A Cách 2: Sử dụng phương pháp tăng giảm khối lượng Muối sunfat muối cacbonat khác ion SO24− (M = 96) ion CO32− (M = 60) nên: mol muối sunfat nhiều mol muối cacbonat (96-60) = 36 gam m muèi cacbonat = m muèi sunfat − (96 − 60).nCO2 = 38,2 − 36 7,84 = 25,6 gam Đáp án A 22,4 Ví dụ 13: Hịa tan 32,2 gam hỗn hợp X gồm muối MgCO3 CaCO3, K2CO3 dung dịch H2SO4 lỗng dư, sau phản ứng hồn tồn, thu V lít khí (đktc) dung dịch Y chứa 43 gam muối sunfat Gía trị V là: A 5,60 lit B 6,72 lit C 4,48 lit D 8,96 lit Hướng dẫn giải: Sơ đồ phản ứng: MgCO3 32,2 gam K CO3 + H 2SO ⎯⎯ → 43 gam CaCO MgSO K 2SO + H O + V lit CO2 CaSO Cách 1: Sử dụng định luật bảo toàn Bảo toàn nguyên tố H nCO2 = nH2O = nH2SO4 = a mol Bảo toàn khối lượng mmuèi cacbonat + mH2SO4 = mmuèi sunfat + mH2O + mCO2 32,2 + 98.a = 43 + 18.a + 44.a a = 0,3mol VCO2 = 0,3.22,4 = 6,72lit Đáp án B Cách 2: Sử dụng phương pháp tăng giảm khối lượng m muèi cacbonat = mmuèi sunfat − (96 − 60).nCO2 nCO2 = 43 − 32,2 = 0,3mol VCO2 = 6,72lit Đáp án B 36 Dạng 10 Tính oxi hóa mạnh dung dịch H2SO4 đặc Phương pháp giải + H2SO4 đặc có tính oxi hóa mạnh, oxi hóa hầu hết kim loại (trừ Au, Pt ), nhiều phi kim C, P, S , +6 nhiều hợp chất FeO, C12H22O11, H2S Trong phản ứng đó, nguyên tử S bị khử số oxi hóa thấp +4 −2 S , S , S Ví dụ: t Cu + 2H2SO4 đặc ⎯⎯ → CuSO4 + SO2 + 2H2O; t C + 2H2SO4 đặc ⎯⎯ → CO2 + 2SO2 + 2H2O; t 2FeO + 4H2SO4 đặc ⎯⎯ → Fe2(SO4)3+ SO2 + 4H2O; t H2S + 3H2SO4 đặc ⎯⎯ → 4SO2 + 4H2O; + Phương pháp: Khi giải tập phần ta nên áp dụng linh hoạt định luật bảo toàn electron, khối lượng, nguyên tố t Ví dụ: Kim loại M + H2SO4 đặc ⎯⎯ → muối sunfat M2(SO4)x + sản phẩm khử (SO2, S, H2S) + H2O (1) x.n M = 2.n SO2 + 6.n S + 8.n H2S (2) nSO2− (trong muèi sunfat) = n electron nhêng = 1.n SO2 + 3.n S + 4.n H2S (3) m muèi sunfat = m Kim lo¹i + mSO2− = m Kimlo¹i + 96.(1.n SO2 + 3.n S + 4.n H2S ) PS: Một số kim loại Cr, Al, Fe tác dụng với dung dịch H2SO4 đặc nóng, thụ động H2SO4 đặc nguội ► Các ví dụ minh họa ◄ Ví dụ 1: Cho 2,8 gam Fe kim loại tác dụng hoàn toàn với dung dịch H2SO4 đặc nóng dư, thu dung dịch X V lít SO2 đktc (sản phẩm khử S+6) Giá trị V là: A 2,24 B 1,008 C 1,12 D 1,68 (Đề thi thử THPT Quốc Gia lần – THPT Quỳnh Lưu - Nghệ An, năm 2016) Hướng dẫn giải: Cách 1: t Phương trình phản ứng: 2Fe + 6H2SO4 đặc ⎯⎯ → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O Ta có: n Fe = 2,8 = 0,05 mol nSO2 = 0,05 = 0,075 mol VSO2 = 0,075.22,4 = 1,68lit Đáp án D 56 Cách 2: Sử dụng định luật bảo toàn Bảo toàn electron 3.n Fe = 2nSO2 nSO2 = 2,8 56 = 0,075 mol V = 0,075.22,4 = 1,68 lit SO2 Đáp án D Ví dụ 2: Hồ tan hoàn toàn 0,8125 gam kim loại M vào dung dịch H2SO4 đặc nóng thu 0,28 kít khí SO2 (đktc) Kim loại dùng là: A Mg B Cu C Zn D Fe Hướng dẫn giải: Cách 1: t Phương trình phản ứng: 2M + 2xH2SO4 đặc ⎯⎯ → M2(SO4)x + xSO2 + 2xH2O Ta có: nSO2 = x = 0,28 0,025 0,8125 65 = 0,0125 mol n M = 0,0125 = mol M = = x 22,4 x x 0,025 / x M = 65 (Zn) Đáp án C Cách 2: Sử dụng định luật bảo toàn Bảo toàn electron x.n M = 2nSO2 nSO2 = M= 0,28 22,4 0,025 = mol x x x = 0,8125 65 Đáp án C = x 0,025 / x M = 65 (Zn) Ví dụ 3: Hồ tan hồn tồn 14,6 gam hỗn hợp kim loại X gồm Al, Zn dung dịch H 2SO4 đặc nóng thu dung dịch Y 12,32 lit khí SO2 (đktc), sản phẩm khử Cô cạn cẩn thận dung dịch Y thu m gam muối sunfat khan Gía trị m là: A 118,7 gam B 53,0 gam C 100,6 gam D 67,4 gam Hướng dẫn giải: Cách 1: t Phương trình phản ứng: 2Al + 6H2SO4 đặc ⎯⎯ → Al2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O t Zn + 2H2SO4 đặc ⎯⎯ → ZnSO4 + SO2 + 2H2O Gọi x, y số mol Al2(SO4)3 , ZnSO4 m X = m Al + m Zn = 27.2x + 65.y = 14,6 x = 0,15 Ta có: BTKL → 12,32 y = 0,1 n SO2 = 3x + y = 22,4 = 0,55 mmuèi = mAl2 (SO4 )3 + mZnSO4 = 0,15.342 + 0,1.161 = 67,4 gam Đáp án D Cách 2: Sử dụng định luật bảo toàn 12,32 = 1,1 n Al = 0,3 22,4 n Zn = 0,1 + 65.n Zn = 14,6 B ả o toàn electron 3n Al + 2n Zn = 2n SO2 = B ả o toàn khối lượng m X = 27.n Al B ả o toàn nguyên tố Al 2.n Al2SO4 = n Al = 0,3 0,3 342 + 0,1.161 = 67,4 gam Đáp án D m muèi = Bảo toàn nguyên tố Zn n ZnSO4 = n Zn = 0,1 Cách 3: Sử dụng cơng thức giải nhanh m mi sunfat = m Kimlo¹i + mSO2− = m Kim lo¹i + 96.nSO2 = 14,6 + 96 12,32 = 67,4 gam Đáp án D 22,4 Ví dụ 4: Hồ tan hồn tồn 17,4 gam hỗn hợp kim loại X gồm Mg, Al, Cu dung dịch H2SO4 đặc nóng thu dung dịch Y 12,32 lit khí SO2 (đktc), sản phẩm khử Cô cạn cẩn thận dung dịch Y thu m gam muối sunfat khan Gía trị m là: A 52,6 gam B 70,2 gam C 71,3 gam D 67,4 gam Hướng dẫn giải: Ta nhận thấy sau phản ứng có muối, tức có ẩn mà có kiện số liệu để lập phương trình tốn học Vậy nên ta khơng thể giải tốn theo cách thơng thường Bài tốn giải theo cơng thức giải nhanh (Công thức thiết lập dựa định luật bảo toàn electron , bảo toàn khối lượng định luật bảo tồn điện tích) m mi sunfat = m Kim lo¹i + mSO2− = m Kim lo¹i + 96.nSO2 = 17,4 + 96 12,32 = 70,2 gam Đáp án B 22,4 Ví dụ 5: Hịa tan 18,4 gam hỗn hợp X gồm Fe Cu dung dịch H2SO4 đặc, nóng dư thu 7,84 lít SO2 (đktc) dung dịch Y Phần trăm khối lượng Fe hỗn hợp X là: A 60,87% B 45,65% C 53,26% D 30,43% Hướng dẫn giải: Cách 1: t Phương trình phản ứng: 2Fe + 6H2SO4 đặc ⎯⎯ → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O t Cu + 2H2SO4 đặc ⎯⎯ → CuSO4 + SO2 + 2H2O Gọi x, y số mol Fe, Cu Suy số mol SO2 (3x/2 + y) m X = 56.x + 64.y = 18,4 x = 0,1 0,1.56 Ta có: %m Fe = 100 = 30,43% Đáp án D 7,84 n = x + y = = 0,35 y = 0,2 18,4 SO2 22,4 Cách 2: Sử dụng định luật bảo tồn B ¶ o toàn khối lượng m X = 56.n Fe + 64.n Cu = 18,4 0,1.56 n Fe = 0,1 %m Fe = 100 = 30,43% 7,84 Bảo toàn electron 3.n Fe + 2.n Cu = 2.n SO2 = 18,4 n Cu = 0,2 22,4 Đáp án D Ví dụ 6: Khi cho 7,2 gam Al tác dụng hết với dung dịch H2SO4 đậm đặc, thấy có 49 gam H2SO4 tham gia phản ứng, tạo muối Al2(SO4 )3, H2O sản phẩm khử X Vậy X là: A SO2 B S C H2S D SO2, H2S (Đề thi thử THPT Cẩm Khê - Phú Thọ, lần năm 2016) Hướng dẫn giải: Vì sản phẩm khử H2SO4 đặc có nhiều dạng SO2, S, H2S nên tốn sử dụng cách truyền thống (viết phương trình, cân đặt ẩn) khơng khả thi Vì sử dụng định luật bảo tồn cách hợp lí Gọi sản phẩm khử X k số electron mà H2SO4 nhận để tạo X t Sơ đồ phản ứng: Al + H2SO4 đặc ⎯⎯ → Al2(SO4)3 + X + H2O ; Bảo toàn nguyên tố Al 1.n Al = 2.n Al2 (SO4 )3 n Al2 (SO4 )3 7,2 = 27 = mol; 15 Bảo toàn nguyên tố S 1.n H2SO4 = 3.n Al2 (SO4 )3 + n X n X = Bảo toàn electron 3.n Al 49 − = 0,1mol; 98 15 = k.n X k = 15 = X lµ H S Đáp án C 0,1 Dạng 11 Điều chế hợp chất chứa lưu huỳnh - Hiệu suất phản ứng Phương pháp giải + Để sản xuất axit sunfuric người ta chủ yếu sử dụng quặng pirit sắt (FeS2), qua giai đoạn sau: + H2O + O2 ,t + O2 ,t ,V2 O5 → H2SO4 FeS2 ⎯⎯⎯⎯ → SO2 ⎯⎯⎯⎯⎯ → SO3 ⎯⎯⎯ (3) (1) (2) 0 + Trong thực tế, trình sản xuất ln có hiệu suất H = a% < 100% Khi toán cho hiệu suất yêu cầu xác định lượng chất ta tính tốn bình thường, sau lấy kết nhân cho H 100 (nếu chất cần tính phía sau phản ứng), nhân cho (nếu chất cần tính phía trước phản ứng) 100 H ► Các ví dụ minh họa ◄ Ví dụ 1: Nung hỗn hợp X gồm SO2 O2 có tỉ khối so với O2 1,6 với xúc tác V2O5 thu hỗn hợp Y Biết tỉ khối X so với Y 0,8 Tính hiệu suất phản ứng tổng hợp SO3 ? A 66,7% B 50% C 75% D 80% Hướng dẫn giải: Sơ bi toỏn: SO3 SO2 t0 , V2O5 Hỗn hợp X Hỗn hợpY SO2 dư H =? O dX /O2 =1,6 dX / Y =0,8 O d a mol SO2 (M=64) (51,2 - 32) 1,6.32 = 51,2 Sơ đồ đường chéo: b mol O2 (M=32) (64 - 51,2) a 19,2 = = a = 1,5b b 12,8 Phương trỡnh phn ng: + 2SO2 ban đầu: 1,5b phản ứng: x V2 O5 ,t O2 ⎯⎯⎯⎯ → 2SO3 b → 0,5x → sau ph¶n øng: (1,5b-x) → (b-0,5x) → Ta có: M Y = x x mol mol mol m 64(1,5b − x) + 32(b − 0,5x) + 80x 51,2 = = = 64 x = b n (1,5b − x) + (b − 0,5x) + x 0,8 Hiệu suất phản ứng: H = n SO2 ph ả n ứng nSO2 ban đầu 100 = x 100 = 100 = 66.67% Đáp án A 1,5b 1,5 Ví dụ 2: Trong cơng nghiệp người ta sản xuất axít sunfuric theo sơ đồ sau: FeS2 → SO2 → SO3 → H2SO4 Người ta sử dụng 15 quặng pirit sắt (chứa 80% FeS2) để sản xuất 39,2 dung dịch H2SO4 40% Vậy hiệu suất chung cho q trình sản xuất axít sunfuric từ quặng là: A 40% B 60% C 80% D 62,5% Hướng dẫn giải: Ta có: m FeS2 = 15 80 12 = 12tÊn n FeS2 = = 0,1 100 120 Bảo toàn nguyên tố S nH2SO4 = 2.nFeS2 = 0,2 mH2SO4 (lÝ thuyÕt) = 0,2.98 = 19,6 tÊn Lượng H2SO4 thực tế thu m H2SO4 (thùc tÕ ) = 39,2 Hiệu suất phản ứng là: H = m H2SO4 (thùc tÕ ) m H2SO4 (lÝ thuyÕt) 100 = 40 = 15,68 tÊn 100 15,68 100 = 80% Đáp án C 19,6 Ví dụ 3: Có loại quặng pirit chứa 96% FeS2 Nếu ngày nhà máy sản xuất 100 axit sunfuric 98% cần m quặng pirit biết hiệu suất trình sản xuất H2SO4 90% Gía trị m là: A 69,44 B 68,44tấn C 67,44 D 70,44tấn Hướng dẫn giải: Cách 1: Thơng thường Phương trình phản ứng: t FeS2 + O2 ⎯⎯ → Fe2O3 + SO2; V2 O5 ,t SO2 + O2 ⎯⎯⎯⎯ → SO3; → H2SO4; SO3 + H2O ⎯⎯ Ta có: m H2SO4 (thùc tÕ ) = 100 98 98 = 98 tÊn n H2SO4 = =1 100 98 Bảo toàn nguyên tố S 2.n FeS2 = 1n H2SO4 n FeS2 = m FeS2 = 0,5.120 = 60 tÊn mqng pirit = 60 = 0,5 100 = 62,5 tÊn 96 Vì hiệu suất đạt 90% nên lượng quặng thực tế cần là: mqng pirit thùc tÕ = 62,5 tÊn 100 = 69,44 tÊn Đáp án A 90 Cách 2: Giải nhanh (1 dòng) Khối lượng quặng pirit cần là: m = 100 tÊn 98 1 100 100 120 = 69,44 tÊn Đáp án A 100 98 96 90 Dạng 12 Tổng hợp Ví dụ 1: Hỗn hợp khí X gồm H2S H2 có tỉ khối so với hidro 35 Đốt cháy hồn tồn V lít hỗn hợp X lượng khí O2 vừa đủ, chia sản phẩm cháy thành phần Phần dẫn vào bình đựng dung dịch NaOH dư thấy khối bình tăng thêm 18,2 gam Phần cho tác dụng hết với dung dịch nước Brom, sau cho thêm lượng dư BaCl2 vào ta thấy xuất m gam kết tủa trắng Gía trị m gần với giá trị sau đây? A 46 gam B 70 gam C 35 gam D 23 gam Hướng dẫn giải: + NaOH dư Phần m bình tăng = 18,2 gam H S + O2 SO2 ⎯⎯⎯ → S phn ng: Hỗn hợp X ; H SO + BaCl2 + Br2 + H O H2 H O PhÇn ⎯⎯⎯⎯→ ⎯⎯⎯→ m gam BaSO 140 dX / H = HBr n H2S (34) ( 70 − 2) 35 70 = 3 Sơ đồ đường chéo: n H2 (2) 70 (34 ) n H2S n H2 70 − 2) 2a mol = = = 70 a mol (34 ) ( Bảo toàn nguyên tố S H nSO2 = nH2S = 2a mol vµ nH2O = nH2S +nH2 = 2a + a = 3a mol nSO2 = a Số mol phần n H2 O = 1,5a Khối lượng bình NaOH tăng khối lượng SO2 H2O gi li Ta cú: m bình tăng = mSO2 + mH2O = a.64 + 1,5a.18 = 18,2 gam a = 0,1 mol Bảo toàn nguyên tố S nBaSO4 = nH2SO4 = nSO2 = a = 0,1mol mBaSO4 = 0,1.233 = 23,3 23gam Đáp án D Ví dụ 2: Nung 22,4 gam kim loại M hố trị với lưu huỳnh dư, sau phản ứng hoàn toàn thu chất rắn X Cho chất rắn X tác dụng hoàn toàn với lượng dư dung dịch HCl thu khí Y 6,4 gam bã rắn khơng tan Làm khơ chất bã rắn đốt cháy hồn tồn thu khí Z Khí Z phản ứng vừa đủ với khí Y thu 19,2 gam đơn chất rắn Vậy M là: A Ca B Mg C Fe D Zn Hướng dẫn giải: Sơ đồ phản ứng: 22,4 gam M MS t0 + HCl d ⎯⎯⎯⎯ → R¾n X ⎯⎯⎯⎯ → H =100% S S d khÝ Y(H S) ; MCl2 + O2 + Y(H2 S) R¾n (S d) ⎯⎯⎯ → SO2 ⎯⎯⎯⎯ → R¾n(S) 6,4gam 19,2 gam Cách 1: Thơng thường Gọi x số mol kim loại M Mol t M + S ⎯⎯ → MS x → x → x MS + 2HCl ⎯⎯ → MCl + H 2S Mol S Mol Mol → x x + t O ⎯⎯ → SO 6,4 = 0,2 → 0,2 32 SO2 + 2H 2S ⎯⎯ → 3S 0,2 → + 2H 2O 19,2 = 0,6 32 22,4 = 0,4 M = = 56(Fe) Đáp ¸n C 0,4 0,4 n M = n MS = n H2S Cách 2: Sử dụng định luật bảo toàn nS d = 6,4 = 0,2 mol; 32 nS = 19,2 = 0,6mol 32 Nhìn tổng quát tốn ta có: Bảo tồn ngun tố S nS(ban đầu) = nS dư + nMS = nS dư + nH2S = nSO2 + nH2S = nS (kÕt thóc) n M = n MS = n H2S = nS (kÕt thóc) − nS d = 0,6 − 0,2 = 0,4 mol M = 22,4 = 56(Fe) Đáp án C 0,4 Ví dụ 3: 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 hoàn toàn X G cần vừa đủ V lít khí O2 (ở đktc) Giá trị V là: A 2,80 B 3,36 C 3,08 D 4,48 Hướng dẫn giải: + O2 khÝ X(H2 S,H2 ) ⎯⎯⎯ → SO2 + H2 O FeS 2,4gamS t + HCl d Sơ đồ phản ứng: ; ⎯⎯⎯ → R¾n M Fe d ⎯⎯⎯⎯ → FeCl H =?% 5,6gamFe S d + O2 R¾n G (S d) ⎯⎯⎯ → SO2 +4 −4e Nhìn tổng quát tốn ta có: S ⎯⎯ ⎯ → S O2 ; Bảo toàn electron 4.nS + 2.n Fe = 4.nO nO2 = +2 −2e Fe ⎯⎯ ⎯ → FeCl2 ; −2 +4e O2 ⎯⎯ ⎯ → 2O 2,4 5,6 + = 0,125 mol VO2 = 0,125.22,4 = 2,8 lit 32 56.2 Đáp án A Ví dụ 4: Nung 20,8 gam hỗn hợp X gồm bột sắt lưu huỳnh bình chân khơng thu hỗn hợp Y Cho toàn Y tác dụng với dung dịch HCl dư, thu m gam chất rắn khơng tan 4,48 lít (ở đktc) hỗn hợp khí Z có tỉ khối so với H2 Giá trị m A 6,4 B 16,8 C 4,8 D 3,2 (Đề thi thử THPT Quốc Gia lần – THPT Chuyên Đại học Vinh, năm 2016) Hướng dẫn giải: FeS H2 S S t0 + HCl d Sơ đồ phản ứng: 20,8gamX ⎯⎯⎯ → R¾n Y Fe d ⎯⎯⎯⎯ → 4,48 lit khÝ Z + m gam S + FeCl2 ; H =?% H Fe S d dZ/ H2 =9 4,48 n H2S = 0,1 mol n FeS = n H2S = 0,1 mol n Z = n H2S + n H2 = 22,4 = 0,2 Ta có: m Z = 34.n H S + 2.n H = 9.2.0,2 = 3,6 n H2 = 0,1 mol n Fed = n H2 = 0,1 mol 2 Bảo toàn nguyên tố Fe n Fe = n Fe d + n FeS = 0,2 mol mFe = 0,2.56 = 11,2 gam , Bảo toàn nguyên tố S nS = nS d + n FeS 20,8 − 11,2 = nS d + 0,1 mS d = 0,2.32 = 6,4 gam , 32 Đáp án A Ví dụ 5: Để m gam bột sắt ngồi khơng khí, sau thời gian thu 11,936 gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4 Cho hỗn hợp X phản ứng hết với dung dịch H2SO4 đặc, nóng thu 0,7616 lít khí SO2(đktc) Gía trị m là: A 8,736 gam B 14,448 gam C 5,712 gam Hướng dẫn giải: Sơ đồ phản ứng: D 7,224 gam FeO Fe O + O2 không khí + H2 SO4 đặc, t m gam Fe ⎯⎯⎯⎯⎯→11,936gamX ⎯⎯⎯⎯⎯⎯ → Fe2 (SO )3 + 0,7616 lit SO + H2 O ; Fe3O4 Fe Bảo toàn khối lượng m Fe + mO2 = m X n O2 = (11,936 − m) mol 32 +3 −3e Nhìn tổng qt tốn ta có: Fe ⎯⎯ ⎯ → Fe2 (SO4 )3 ; Bảo toàn electron 3.n Fe = 4.nO + 2.nSO2 −2 +4e O2 ⎯⎯ ⎯ → 2O; +6 +4 +2e H2SO4 ⎯⎯ ⎯ → S O2 m (11,936 − m) 0,7616 = + m = 8,736 gam 56 32 22,4 Đáp án A Ví dụ 6: Hịa tan hết 8,4 gam Fe dung dịch chứa 0,4 mol H2SO4 đặc, nóng thu dung dịch X V lít khí SO2 (đktc) Cơ cạn dung dịch X thu m gam muối khan Giá trị V m A 5,04 30,0 B 4,48 27,6 C 5,60 27,6 D 4,48 22,8 (Đề thi thử THPT Quốc Gia lần – Sở Giaó dục Đào tạo TP.HCM, năm 2015) Hướng dẫn giải: Sơ đồ phản ứng: t 8,4 gam Fe + 0,4mol H2SO4 đặc, muối Fe2 (SO4 )x + V lit SO2 + H2 O ; Cách 1: Bảo toàn nguyên tố Fe n Fe = 2.n Fe2 (SO4 )x n Fe2 (SO4 )x 8,4 n Fe 56 = = = 0,075 mol 2 Bảo toàn nguyên tố S 1.nH2SO4 = x.nFe2 (SO4 )x + 1.nSO2 nSO2 = (0,4 − x.0,075) mol Bảo toàn nguyên tố H 2.nH2SO4 = 2.nH2O nH2O = nH2SO4 = 0,4mol Bảo toàn khối lượng mFe + mH2SO4 = mFe2 (SO4 )x + mSO2 + mH2O 8,4 + 0,4.98 = 0,075(56.2 + 96x) + (0,4 − 0,075x)64 + 0,4.18 x = 8 VSO2 = (0,4 − 0,075 ).22,4 = 4,48lit; m muèi = 0,075.(56.2 + 96 ) = 27,6gam Đáp án B 3 Cách 2: Vì n H2SO4 0,4 = = sả n phẩm tạo muối n Fe 0,15 FeSO Fe2 (SO )3 t Fe + 2H 2SO ⎯⎯ → FeSO + SO +2H O mol x → 2x → x → x t 2Fe + 6H 2SO ⎯⎯ → Fe (SO )3 + 3SO +6H O mol y → 3y → 0,5y → 1,5y n = x + y = 0,15 x = 0,05 VSO = (0,05 + 1,5.0,1).22,4 = 4,48 lit Ta có: Fe n H2SO4 = 2x + 3y = 0,4 y = 0,1 m muèi = 152.0,05 + 400.0,5.0,1 = 27,6 gam Đáp án B Ví dụ 7: Nhiệt phân 40,3 gam hỗn hợp X gồm KClO3 KMnO4, thu O2 m gam chất rắn gồm K2MnO4, MnO2 KCl Toàn lượng O2 tác dụng hết với cacbon nóng đỏ, thu 11,2 lít hỗn hợp khí Y (đktc) có tỉ khối so với H2 17,2 Thành phần % theo khối lượng KMnO4 X gần với giá trị sau đây? A 40% B 80% C 60% D 20% Hướng dẫn giải: Sơ đồ phản ứng: K MnO ,MnO2 ,KCl KClO3 t0 CO ; 40,3gam X ⎯⎯→ + C nãng ®á O2 ⎯⎯⎯⎯⎯ →11,2 lit Y KMnO CO2 dY/ H2 =17,2 11,2 n Y = n CO + n CO2 = 22,4 = 0,5 n CO = 0,3 mol n CO2 = 0,2 mol m Y = 28.n CO + 44.n CO = 0,5.17,2.2 = 17,2 Bảo toàn nguyên tố O 2.nO2 = 1.nCO + 2.nCO2 = 0,3 + 2.0,2 = 0,7 nO2 = 0,35 mol t 2KClO ⎯⎯ → 2KCl + 3O mol → x 1,5x t0 2KMnO ⎯⎯→ K MnO + MnO + O mol → y 0,5y 0,1.158 m X = 122,5.x + 158.y = 40,3 x = 0,2 mol %m KMnO4 = 100 = 39,2% 40% Đáp án A 40,3 y = 0,1 mol n O2 = 1,5.x + 0,5.y = 0,35 Ví dụ 8: Cho a mol Fe phản ứng vừa đủ với b mol H2SO4 (đặc, nóng) thu khí SO2 (sản phẩm khử nhất) 5,04 gam muối Biết tỉ lệ a : b = : Giá trị a A 0,03 B 0,02 C 0,025 D 0,05 (Đề thi thử THPT Quốc Gia lần – THPT Ngô Gia Tự - Vĩnh Phúc, năm 2016) Hướng dẫn giải: Sơ đồ phản ứng: 0 t t a mol Fe + b mol H 2SO4 đặc, 5,04gam muối Fe2 (SO4 )x + SO2 + H2 O ; a:b =3:7 Vì FeSO n H2SO4 b = = sả n phẩm tạo muối n Fe a Fe2 (SO )3 t Fe + 2H 2SO ⎯⎯ → FeSO + SO +2H O mol x → 2x → x t0 2Fe + 6H 2SO ⎯⎯→ Fe (SO )3 + 3SO +6H O mol y → 3y → 0,5y n H2SO4 2x + 3y = = x = 0,02 Ta có: n Fe n Fe = a = 0,03 mol Đáp án A x+y y = 0,01 m muèi = 152x + 400.0,5y = 5,04 ... C%H2SO4 = n NaOH 855 .10 125 .25.1,28 = + = mol; 171 .100 2 .100 .40 1.98 100 = 49% Đáp án C 200 9.3 Tác dụng với muối Ví dụ 12: Hoà tan hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm MgCO3, K 2CO3 , Na 2CO3 dung dịch H2SO4... t0 ? ?CO ; 40,3gam X ⎯⎯→ + C nãng ®á O2 ⎯⎯⎯⎯⎯ →11,2 lit Y KMnO CO2 dY/ H2 =17,2 11,2 n Y = n CO + n CO2 = 22,4 = 0,5 n CO = 0,3 mol n CO2 = 0,2 mol m Y = 28.n CO + 44.n CO =... tÕ = 62,5 tÊn 100 = 69,44 tÊn Đáp án A 90 Cách 2: Giải nhanh (1 dòng) Khối lượng quặng pirit cần là: m = 100 tÊn 98 1 100 100 120 = 69,44 tÊn Đáp án A 100 98 96 90 Dạng 12 Tổng hợp Ví