Phương pháp QUI ĐỔI HỖN HỢP NHIỀU CHẤT VỀ SỐ LƯỢNG CHẤT ÍT HƠN Một số toán hóa học giải nhanh phương pháp bảo toàn electron, bảo toàn nguyên tử, bảo toàn khối lượng song phương pháp quy đổi tìm đáp số nhanh phương pháp tương đối ưu việt, vận dụng vào tập trắc nghiệm để phân loại học sinh Các ý áp dụng phương pháp quy đổi: Khi quy đổi hỗn hợp nhiều chất (hỗn hợp X) (từ ba chất trở lên) thành hỗn hợp hai chất hay chất ta phải bảo toàn số mol nguyên tố bảo toàn khối lượng hỗn hợp Có thể quy đổi hỗn hợp X cặp chất nào, chí quy đổi chất Tuy nhiên ta nên chọn cặp chất đơn giản có phản ứng oxi hóa khử để đơn giản việc tính toán Trong trình tính toán theo phương pháp quy đổi ta gặp số âm bù trừ khối lượng chất hỗn hợp Trong trường hợp ta tính toán bình thường kết cuối thỏa mãn Khi quy đổi hỗn hợp X chất Fe xOy oxit FexOy tìm oxit giả định thực Ví dụ 1: Nung 8,4 gam Fe không khí, sau phản ứng thu m gam chất rắn X gồm Fe, Fe2O3, Fe3O4, FeO Hòa tan m gam hỗn hợp X vào dung dịch HNO dư thu 2,24 lít khí NO2 (đktc) sản phẩm khử Giá trị m A 11,2 gam B 10,2 gam C 7,2 gam Hướng dẫn giải • Quy hỗn hợp X hai chất Fe Fe2O3: Hòa tan hỗn hợp X vào dung dịch HNO3 dư ta có Fe + 6HNO3 → Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O 0,1 ← 0,1 mol ⇒ Số mol nguyên tử Fe tạo oxit Fe2O3 n Fe = Vậy: 8,4 0,1 0,35 − = 56 3 m X = m Fe + m Fe2O3 → n Fe2O3 = 0,35 3×2 D 6,9 gam ⇒ mX = 0,1 0,35 × 56 + ×160 = 11,2 gam 3 • Quy hỗn hợp X hai chất FeO Fe2O3: FeO + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO2 + 2H2O 0,1 ← ta có: 0,15 mol 0,1 mol 2Fe + O2 → 2FeO → 0,1 mol 0,1 → 2Fe2O3 4Fe + 3O 0,05 → 0,025 mol m h X = 0,1×72 + 0,025×160 = 11,2 gam (Đáp án A) Chú ý: Vẫn quy hỗn hợp X hai chất (FeO Fe 3O4) (Fe FeO), (Fe Fe3O4) việc giải trở nên phức tạp (cụ thể ta phải đặt ẩn số mol chất, lập hệ phương trình, giải hệ phương trình hai ẩn số) • Quy hỗn hợp X chất FexOy: FexOy + (6x−2y)HNO3 → Fe(NO3)3 + (3x−2y) NO2 + (3x−y)H2O 0,1 mol ← 0,1 mol 3x − 2y ⇒ n Fe = 8,4 0,1.x x = = mol → 56 3x − 2y y Vậy công thức quy đổi Fe6O7 (M = 448) n Fe6O7 = ⇒ 0,1 = 0,025 mol 3×6 − ×7 mX = 0,025×448 = 11,2 gam Nhận xét: Quy đổi hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4 hỗn hợp hai chất FeO, Fe2O3 đơn giản Ví dụ 2: Hòa tan hết m gam hỗn hợp X gồm FeO, Fe 2O3, Fe3O4 HNO3 đặc nóng thu 4,48 lít khí NO2 (đktc) Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu 145,2 gam muối khan giá trị m A 35,7 gam B 46,4 gam C 15,8 gam Hướng dẫn giải Quy hỗn hợp X hỗn hợp hai chất FeO Fe2O3 ta có FeO + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO2 + 2H2O D 77,7 gam 0,2 mol ← 0,2 mol ← 0,2 mol Fe2O3 + 6HNO3 → 2Fe(NO3)3 + 3H2O 0,2 mol ← 0,4 mol n Fe( NO3 )3 = ⇒ 145,2 = 0,6 mol 242 mX = 0,2×(72 + 160) = 46,4 gam (Đáp án B) Ví dụ 3: Hòa tan hoàn toàn 49,6 gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe 2O3, Fe3O4 H2SO4 đặc nóng thu dung dịch Y 8,96 lít khí SO2 (đktc) a) Tính phần trăm khối lượng oxi hỗn hợp X A 40,24% B 30,7% C 20,97% D 37,5% b) Tính khối lượng muối dung dịch Y A 160 gam B.140 gam C 120 gam D 100 gam Hướng dẫn giải Quy hỗn hợp X hai chất FeO, Fe2O3, ta có: 2FeO + 4H 2SO4 → Fe2 (SO4 )3 + SO + 4H 2O ¬ 0,4 ¬ 0,4 mol 0,8 49,6 gam → Fe2 (SO )3 + 3H 2O Fe2O3 + 3H 2SO4 −0,05 → − 0,05 mol ⇒ m Fe2O3 = 49,6 − 0,8×72 = −8 gam ↔ (−0,05 mol) ⇒ nO (X) = 0,8 + 3×(−0,05) = 0,65 mol Vậy: 0,65 ×16 ×100 = 20,97% (Đáp án C) 49,9 a) %m O = b) m Fe2 (SO4 )3 = [0,4 + (-0,05)]×400 = 140 gam (Đáp án B) Ví dụ 4: Để khử hoàn toàn 3,04 gam hỗn hợp X gồm FeO, Fe 2O3, Fe3O4 cần 0,05 mol H2 Mặt khác hòa tan hoàn toàn 3,04 gam hỗn hợp X dung dịch H 2SO4 đặc nóng thu thể tích khí SO2 (sản phẩm khử đktc) A 224 ml B 448 ml C 336 ml D 112 ml Hướng dẫn giải Quy hỗn hợp X hỗn hợp hai chất FeO Fe2O3 với số mol x, y, ta có: o t FeO + H2 → Fe + H2O x y o t Fe2O3 + 3H2 → 2Fe + 3H2O x 3y x + 3y = 0,05 x = 0,02 mol → 72x + 160y = 3,04 y = 0,01 mol 2FeO + 4H2SO4 → Fe2(SO4)3 + SO2 + 4H2O 0,02 → 0,01 mol Vậy: VSO2 = 0,01×22,4 = 0,224 lít (hay 224 ml) (Đáp án A) Ví dụ 5: Nung m gam bột sắt oxi, thu gam hỗn hợp chất rắn X Hòa tan hết hỗn hợp X dung dịch HNO3 (dư) thoát 0,56 lít NO (ở đktc) (là sản phẩm khử nhất) Giá trị m A 2,52 gam B 2,22 gam C 2,62 gam D 2,32 gam Hướng dẫn giải Quy hỗn hợp chất rắn X hai chất Fe, Fe2O3: Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O 0,025 ← 0,025 ← 0,025 mol ⇒ m Fe2O3 = − 56×0,025 = 1,6 gam ⇒ m Fe ( Fe2O3 ) = ⇒ mFe = 56×(0,025 + 0,02) = 2,52 gam (Đáp án A) 1,6 × = 0,02 mol 160 Ví dụ 6: Hỗn hợp X gồm (Fe, Fe2O3, Fe3O4, FeO) với số mol chất 0,1 mol, hòa tan hết vào dung dịch Y gồm (HCl H2SO4 loãng) dư thu dung dịch Z Nhỏ từ từ dung dịch Cu(NO3)2 1M vào dung dịch Z ngưng thoát khí NO Thể tích dung dịch Cu(NO3)2 cần dùng thể tích khí thoát đktc thuộc phương án nào? A 25 ml; 1,12 lít B 0,5 lít; 22,4 lít C 50 ml; 2,24 lít D 50 ml; 1,12 lít Hướng dẫn giải Quy hỗn hợp 0,1 mol Fe2O3 0,1 mol FeO thành 0,1 mol Fe3O4 Hỗn hợp X gồm: Fe3O4 0,2 mol; Fe 0,1 mol + dung dịch Y Fe3O4 + 8H+ → Fe2+ + 2Fe3+ + 4H2O 0,2 → 0,2 0,4 mol Fe + 2H+ → Fe2+ + H2↑ → 0,1 0,1 mol 2+ Dung dịch Z: (Fe : 0,3 mol; Fe3+: 0,4 mol) + Cu(NO3)2: 3Fe2+ + NO3− + 4H+ → 3Fe3+ + NO↑ + 2H2O 0,3 ⇒ ⇒ 0,1 0,1 mol VNO = 0,1×22,4 = 2,24 lít n Cu( NO3 )2 = n − = 0,05 mol NO3 Vd2 Cu( NO = )2 0,05 = 0,05 lít (hay 50 ml) (Đáp án C) Ví dụ 7: Nung 8,96 gam Fe không khí hỗn hợp A gồm FeO, Fe 3O4, Fe2O3 A hòa tan vừa vặn dung dịch chứa 0,5 mol HNO 3, bay khí NO sản phẩm khử Số mol NO bay A 0,01 B 0,04 C 0,03 D 0,02 Hướng dẫn giải n Fe = 8,96 = 0,16 mol 56 Quy hỗn hợp A gồm (FeO, Fe3O4, Fe2O3) thành hỗn hợp (FeO, Fe2O3) ta có phương trình: 2Fe + O2 → 2FeO → x x 4Fe + 3O2 → 2Fe2O3 → y y/2 3FeO + 10HNO3 → 3Fe(NO3)3 + NO + 2H2O x → 10x/3 → x/3 Fe2O3 + 6HNO3 → 2Fe(NO3)3 + 3H2O → 3y y/2 Hệ phương trình: x + y = 0,16 x = 0,06 mol ⇒ 10x y = 0,1 mol + 3y = 0,5 n NO = 0,06 = 0,02 mol (Đáp án D) ... Fe(NO3)3 + NO2 + 2H2O D 77 ,7 gam 0,2 mol ← 0,2 mol ← 0,2 mol Fe2O3 + 6HNO3 → 2Fe(NO3)3 + 3H2O 0,2 mol ← 0,4 mol n Fe( NO3 )3 = ⇒ 145,2 = 0,6 mol 242 mX = 0,2× (72 + 160) = 46,4 gam (Đáp... gồm Fe, FeO, Fe 2O3, Fe3O4 H2SO4 đặc nóng thu dung dịch Y 8,96 lít khí SO2 (đktc) a) Tính phần trăm khối lượng oxi hỗn hợp X A 40,24% B 30 ,7% C 20, 97% D 37, 5% b) Tính khối lượng muối dung dịch... 2y ⇒ n Fe = 8,4 0,1.x x = = mol → 56 3x − 2y y Vậy công thức quy đổi Fe6O7 (M = 448) n Fe6O7 = ⇒ 0,1 = 0,025 mol 3×6 − 7 mX = 0,025×448 = 11,2 gam Nhận xét: Quy đổi hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe2O3,