BÀI TOÁN SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN ELECTRON- Giải nhanh các bài toán có nhiều phản ứng oxi hóa - khử phức tạp.. - Giải nhanh các bài toán có phản ứng oxi hóa – khử khó cân bằng.. - Gi
Trang 1BÀI TOÁN SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN ELECTRON
- Giải nhanh các bài toán có nhiều phản ứng oxi hóa - khử phức tạp
- Giải nhanh các bài toán có phản ứng oxi hóa – khử khó cân bằng.
- Giải nhanh các bài toán có nhiều phản ứng oxi hóa – khử không xác định rõ sản phẩm trung gian
* Nguyên tắc: tổng số mol e của chất khử nhường = tổng số mol e của chất oxi hóa nhận.
Dạng 1 Kim loại tác dụng với HNO3
Bài 1 Hòa tan hoàn toàn 12g hỗn hợp Fe, Cu (tỉ lệ mol 1 : 1) bằng HNO3, thu được V lít (đktc) hỗn hợp khí X (gồm NO và NO2) và dung dịch Y (chỉ chứa 2 muối và axit dư) Tỉ khối của X đối với H2 bằng 19 Tính V
ĐS: 5,6 lít Gợi ý: Dựa vào tỉ khối xác định được nNO = nNO 2 = a
n e nhận = nNO 2 + 3nNO = 4a
n e nhường = 3nFe + 2nCu = 0,5 mol
=> a = 0,125 => V = 0,125.2.22,4 = 5,6
Bài 2 Hòa tan hoàn toàn một lượng bột sắt vào dung dịch HNO3 thu được hỗn hợp khí gồm 0,015 mol N2O và 0,01 mol NO Tính lượng Fe đã dùng ĐS: 2,8g
Gợi ý: m Fe 56 2,8g
3
3 01 , 0 8 015 ,
=
Bài 3 Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp gồm 0,1 mol Fe và 0,25 mol Al vào dung dịch HNO3 dư thu được hỗn hợp khí A gồm NO và NO2 có tỉ lệ số mol tương ứng là 2 : 1 Tính thể tích hỗn hợp khí A ĐS: 10,08 lít
Gợi ý: Gọi số mol của NO 2 là x thì số mol của NO là 2x
x + 2x.3 = 0,1.3 + 0,25.3
V = (x + 2x)22,4 = 10,08 lít
Bài 4 Cho 11g hỗn hợp hai kim loại Al, Fe vào dung dịch HNO3 loãng, dư thu được 6,72 lít khí NO (đktc) duy nhất Tính khối lượng của Al, Fe ĐS: mFe = 5,6g, mAl = 5,4g
Bài 5 Hòa tan hoàn toàn 19,2g kim loại M trong dung dịch HNO3 dư thu được 8,96 lít (đktc) hỗn hợp khí gồm
NO2 và NO có tỉ lệ thể tích 3 : 1 Xác định kim loại M ĐS: Cu
Gợi ý: Gọi số mol của NO là x thì số mol của NO 2 là 3x
x + 3x = 0,4 => x = 0,1
n e nhường = n e nhận = 0,1.3 + 0,1.3 = 0,6 mol
32 6 , 0
2 ,
19 =
=
n
M
=> n = 2, M = 64
Bài 6 Hòa tan hoàn toàn 11,2g Fe vào HNO3, thu được dung dịch A và 6,72 lít hỗn hợp khí B gồm NO và một khí X, với tỉ lệ thể tích là 1 : 1 Xác định khí X ĐS: NO 2
Gợi ý: nNO = nX = 0,15 mol
=
56
3 2 , 11
0,15.3 + 0,15.n
=> n = 1 => X là NO 2
Bài 7 Cho 1,35g hỗn hợp A gồm Cu, Mg, Al tác dụng với HNO3 dư được 1,12 lít NO và NO2 có khối lượng mol trung bình là 42,8 Tính khối lượng muối nitrat tạo thành ĐS: 5,69g
Gợi ý: Dựa vào sơ đồ đường chéo tính được nNO = 0,01 mol ; nNO 2 = 0,04 mol
ne nhận = 0,01.3 + 0,04 = 0,07 mol Gọi x, y, z là số mol của Cu, Mg, Al => n e nhường = 2x + 2y + 3z
2x + 2y + 3z = 0,07
Khối lượng muối = 1,35 + 0,07.62 = 5,69g
Trang 2Bài 8 Hòa tan 15g hỗn hợp X gồm Mg và Al vào dung dịch Y gồm HNO3 và H2SO4 đặc thu được 0,1 mol mỗi khí SO2, NO, N2O, NO2 Tính phần trăm khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp đầu ĐS: %Al = 36%
Bài 9 Khi hòa tan hoàn toàn m gam kim loại M vào dung dịch HNO3 thu được V1 lít khí NO Nhưng khi hòa tan cũng m gam kim loại M vào dung dịch HCl thu được V2 lít khí H2, với V2 = V1 Khối lượng muối clorua thu được = 52,48% muối nitrat Xác định M ĐS:Fe
Gợi ý: Gọi x là số mol e M nhường trong phản ứng với HNO 3 , => nNO =
3
x
y là số mol e mà M nhường trong phản ứng với HCl => nH 2 =
2
y
Vì V 1 = V 2 =>
3
x =
2
y
=> x = 3, y = 2
3 62
2 5 , 35
+
+
M
M
=0,5248 => M = 56
Bài 10 Hòa tan hỗn hợp gồm 0,01 mol Ag và 0,04 mol Cu vào dung dịch HNO3 thu được hỗn hợp khí X gồm
NO và NO2 có tỉ lệ số mol tương ứng là 2 : 3 Tính thể tích của X ĐS: 1,12 lít
Gợi ý: Gọi số mol của NO là 2x thì số mol của NO 2 là 3x
=> 2x.3 + 3x = 0,01 + 0,04.2 => x = 0,01
V = (2.0.01 + 3.0,01)22,4 = 1,12 lít
Bài 11 Hòa tan vừa đủ 6 gam hỗn hợp 2 kim loại X, Y có hóa trị tương ứng I, II vào dung dịch hỗn hợp 2 axit
HNO3 và H2SO4 thu được 2,688 lít hỗn hợp khí B gồm NO2 và SO2 (đktc) và tổng khối lượng là 5,88g Cô cạn dung dịch sau cùng được m gam muối khan Tính m ĐS: 14,12g
Gợi ý: Từ khối lượng và thể tích của B tính được nNO 2 = 0,1 , nSO 2 = 0,02 mol
Dù kim loại có hóa trị I, II hay III ta luôn có:
nNO 3 (trong muối) = nNO 2 ; nSO 4 (trong muối) = nSO 2
m = 6 + 62.0,1 + 96.0,02 = 14,12g
Bài 12 Cho 12g hỗn hợp 2 kim loại X và Y hòa tan hoàn toàn vào dung dịch HNO3 thu được m gam muối và
Gợi ý: nNO 3 (trong muối) = n e nhường = n e nhận = 0,05.5.2 =0,5 mol
m = 12 + 62.0,5 = 43g
Bài 13 Hòa tan hoàn toàn 5,04 g hỗn hợp gồm 3 kim loại X, Y, Z vào 100ml dung dịch HNO3 xM vừa đủ thu được m gam muối , 0,02 mol NO2 và 0,005 mol N2O Tính x và m ĐS: x = 0,9 ; m = 8,76g
Gợi ý: nNO 3 (trong muối) = n e nhường = n e nhận =0,02 + 0,005.8 = 0,06
m = 5,04 + 0,06.62 = 8,76g nHNO 3 = nN = 0,06 + 0,02 + 0,005.2 = 0,09 mol
x =
1 , 0
09 , 0
= 0,9M
Bài 14 Hòa tan 5,95g hỗn hợp Zn và Al tỉ lệ mol 1 : 2 bằng dung dịch HNO3 thu được 0,896 lít một sản phẩm khử X duy nhất chứa nito Xác định X ĐS: N 2
Gợi ý: Từ khối lượng và tỉ lệ mol tìm được nZn = 0,05 ; nAl = 0,1 mol
ne nhường = 0,05.2 + 0,1.3 = 0,4 mol
x
y
xN e
x
y x
xN
2
0,04(5x – 2y) ← 0,04 mol 0,04(5x – 2y) = 0,4 => x = 2 , y = 0 => N 2
Trang 3Dạng 2 Bài toán hỗn hợp oxit sắt
Bài 1 Nung m gam bột sắt trong oxi, thu được 3 gam hỗn hợp chất rắn X Hòa tan hết hỗn hợp X trong trong
dung dịch HNO3 dư, thoát ra 0,56 lít (đktc) NO Tính m ĐS: 2,52g
Gợi ý: n e của sắt nhường = n e của O 2 và N +5 nhận
3 4 , 22
56 , 0 4 32
3 3
56m = −m + => m =2,52g
Bài 2 Đốt cháy x mol Fe bởi oxi thu được 5,04g hỗn A Hòa tan A bằng dung dịch HNO3 dư thu được 0,035 mol hỗn hợp Y gồm NO và NO2 Tỉ khối hơi của Y đối với H2 bằng 19 Tìm x ĐS: 0,07
Gợi ý: nNO = nNO2 = 0,0125 mol
n e của sắt nhường = n e của O 2 và N +5 nhận
015 , 0 3 0125 , 0 4 32
56 04 , 5
3x= − x + + => x =0,07g
Bài 3 Cho luồng khí CO đi qua ống sứ đựng m gam Fe2O3 ở nhiệt độ cao, thu được 6,72g hỗn hợp chất rắn A Đem hòa tan A trong dung dịch HNO3 dư 0,448 lít khí NO (đktc) Tính m ĐS: 7,2
Gợi ý: n e của C +2 (CO) nhường = n e của N +5 nhận
nCO = nO
3 4 , 22
448 , 0 2 16
72 ,
−
m
=> m = 7,2g
Bài 4 Cho a gam hỗn hợp A gồm FeO, Fe3O4 và CuO có số mol bằng nhau tác dụng vừa đủ với 250 ml dung dịch HNO3 xM thu được dung dịch B và 3,136 lít hỗn hợp NO2 và NO có tỉ khối so với H2 bằng 20,143 Tính a
và x ĐS: 46,08 ; 7,28
Gợi ý: nNO = 0,05 ; nNO 2 = 0,09 mol
Gọi số mol mỗi chất trong A là x 2x = 0,05.3 + 0,09 => x = 0,12
a = (72 + 80 + 232)0,12 = 46,08 g nHNO 3 = nN = nNO + nNO 2 + nNO 3 (trong muối)
nNO 3 = 3nFeO + 9nFe 3 O 4 + 2nCuO
=>
25 , 0
2 12 , 0 9 12 , 0 3 12 , 0 09 , 0 05 ,
=
Bài 5 Để a gam Fe ngoài không khí sau một thời gian sẽ chuyển thành hỗn hợp A có khối lượng 75,2g gồm
FeO, Fe2O3, Fe3O4 và Fe Cho A tác dụng với H2SO4 đặc nóng dư thu được 6,72 lít khí SO2 (đktc) Tính a
ĐS: 56g Gợi ý: n e của sắt nhường = n e của O 2 và S +6 nhận
2 4 , 22
72 , 6 4 32
2 , 75 3
56a = −a + => a =56g
Bài 6 Cho 13,92g oxit sắt từ tác dụng với HNO3 dư thu được 0,448 lít khí NxOy (đktc) Tính khối lượng HNO3 ĐS: 35,28g
Gợi ý: n e nhường =
232
92 , 13
= 0,06 mol
x
y
xN e
x
y x
xN
2
0,02(5x – 2y) ← 0,02 mol
=> 0,02(5x – 2y) = 0,06
=> x = 1, y = 1 => NO nHNO 3 = nN = nNO + 9nFe 3 O 4 = 0,02 + 9.0,06 = 0,56 mol mHNO 3 = 0,56.63 = 35,28g