Bài toán vô cơ nhiều cách giải

H ct p c n D25 v v s c BÀI TOÁN VÔ CƠ NHIỀU CÁCH GIẢI M t to n óa có n iều c c iải.Mỗi m t c c iải có t ể i từ m t p ươn p p ay tổ ợp n iều p ươn p p.Việc tìm n iều c c iả k c n au c o m t to n óa k ôn n ữn rèn c o c sin năn lực tư duy,k ả năn s n tạo mà iúp c sin so s n ối c iếu iữa c c c c iải ể tìm p ươn p p iải n an n n ất c o n ữn dạn t p cụ t ể Xét ví dụ sau C o am ỗn ợp A ồm Fe,FeO,Fe2O3 Fe3O4 p ản n ết với dun dịc HNO3 loãn (dư) t u ược 0,56 lít k í NO (sản p ẩm k n ất ktc) dun dịc X.Cô cạn dun dịc X t u ược m am muối k an Tín m Bài iải Phương pháp 1: phương pháp đại số C c Đặt ẩn, iải ệ p ươn trìn Đặt x,y,z,t số mol Fe,FeO,Fe2O3 Fe3O4 có tron ỗn ợp A Fe + 4HNO3  Fe(NO3)3 + NO + 2H2O x x x 3FeO + 10HNO3  3Fe(NO3)3 + NO + 5H2O y y y/3 Fe2O3 + 6HNO3  2Fe(NO3)3 + 3H2O z 2z 3Fe3O4 + 28HNO3  9Fe(NO3)3 + NO + `14H2O t 3t t/3 T eo ề ta có ệ p ươn trìn 56x + 72y + 160z + 232t = (1) x + y/3 + t/3 = 0,025 (2) mmuối = 242 ( x+ y + 2z + 3t) Lấy p ươn trìn (1) c ia c n với p ươn trìn (2) n ân ta ược 10.( x +y + 2z + 3t ) = 0,45  ( x + y +2z +3t ) = 0,045  mmuối = 242.0,045 = 10,89 gam Cách 2: Tách 1Fe3O4 = 1FeO + Fe2O3 Bài to n ẩn trở t àn to n ẩn Hỗn ợp A trở t àn Fe,FeO,Fe2O3 với số mol tươn n x,y ,z mol Fe + 4HNO3  Fe(NO3)3 + NO + 2H2O x x x 3FeO + 10HNO3  3Fe(NO3)3 + NO + 5H2O y y y/3 Fe2O3 + 6HNO3  2Fe(NO3)3 + 3H2O z 2z t eo ề ta có ệ p ươn trìn 56x + 72y + 160z = (1) x + y/3 = 0,025 (2) mmuối = 242 ( x+ y + 2z) Lấy p ươn trìn (1) c ia c n với p ươn trìn (2) n ân ta ược H ct p c n D25 v v s c 10.( x +y + 2z ) = 0,45  ( x + y +2z ) = 0,045  mmuối = 242.0,045 = 10,89 gam Phương pháp 2:Phương pháp qui đổi kết hợp sử dụng định luật bảo toàn C c Qui ỗn ợp A t àn Fe Fe2O3với số mol tươn n x y mol Fe + 4HNO3  Fe(NO3)3 + NO + 2H2O x x x Fe2O3 + 6HNO3  2Fe(NO3)3 + 3H2O y 2y ta có ệ p ươn trìn 56x + 160y = (1) x = 0,025 (2) Giải ệ  x = 0,025 ;y = 0,01 mmuối = 242 ( x+ 2y) = 242.0,045 = 10,89 gam Cách 4: Qui ỗn ợp A t àn Fe FeO với số mol tươn n x y mol Fe + 4HNO3  Fe(NO3)3 + NO + 2H2O x x x 3FeO + 10HNO3  3Fe(NO3)3 + NO + 5H2O y y y/3 ta có ệ p ươn trìn 56x + 72y= (1) x + y/3 = 0,025 (2) Giải ệ  x = 0,015 ; y = 0,03 mmuối = 242 ( x+ y) = 242.0,045 = 10,89 gam C c Qui ỗn ợp A t àn Fe Fe3O4 với số mol tươn n x y mol Fe + 4HNO3  Fe(NO3)3 + NO + 2H2O x x x 3Fe3O4 + 28HNO3  9Fe(NO3)3 + NO + `14H2O y 3y y/3 ta có ệ p ươn trìn 56x + 232y = (1) x + y/3 = 0,025 2) Giải ệ  x = 0,0225 ;y = 0,0075 mmuối = 242 ( x+ 3y) = 242.0,045 = 10,89 gam C c Qui ỗn ợp A t àn FeO Fe2O3 với số mol tươn n x y mol 3FeO + 10HNO3  3Fe(NO3)3 + NO + 5H2O x x x/3 Fe2O3 + 6HNO3  2Fe(NO3)3 + 3H2O y 2y ta có ệ p ươn trìn 72x + 160y = (1) x/3 = 0,025 (2) H ct p c n D25 v v s c  x = 0,075 ; y = -0,015 mmuối = 242 (x + 2y ) = 242.0,045 = 10,89 gam C c Qui ỗn ợp A thành Fe2O3 Fe3O4 với số mol tươn n x y mol Fe2O3 + 6HNO3  2Fe(NO3)3 + 3H2O x 2x 3Fe3O4 + 28HNO3  9Fe(NO3)3 + NO + `14H2O y 3y y/3 Ta có ệ p ươn trìn 160x + 232y = (1) y/3 = 0,025 (2) iải ệ  x = -0,09 ; y = 0,075 mmuối =242 (2x + 3y ) = 242.0,045 = 10,89 gam C c Qui ỗn ợp A t àn FeO Fe3O4 với số mol tươn n x y mol 3FeO + 10HNO3  3Fe(NO3)3 + NO + 5H2O x x x/3 3Fe3O4 + 28HNO3  9Fe(NO3)3 + NO + 14H2O y 3y y/3 ta có ệ p ươn trìn 72x + 232y = (1) x/3 + y/3 = 0,025 (2)  x = 0,09 ; y = -0,015 mmuối = 242 (x + 3y ) = 242.0,045 = 10,89 gam Cách 9: Qui ỗn ợp A t àn Fe O với số mol tươn Quá trình oxi hóa : +3 Fe  Fe x Qúa trìn k +5 + 3e 3x +2 N  N 0,025 O y + 3e 0,075 -2 + 2e  O 2y Ta có: 56x + 16y = (1) Áp dụn ĐLBT electron 3x = 0,075 + 2y (2) Giải ệ (1) (2)  x = 0,045 ; y= 0,03 Fe  Fe(NO3)3 0,045 0,045 mmuối = 242.0,045 =10,89 gam n x y mol H ct p c n D25 v v s c 3Fex Oy  (12 x  y ) HNO3  xFe( NO3 )3  (3 x  y ) NO  (6 x  y ) H 2O 2 y / x xFe  xFe 3  (3 x  y ) 3x 56 x 16 y 3(3 x  y ) (56 x 16 y ) 3(3 x  y ) x  0, 075   (56 x  16 y ) y Cách 10 Qui ỗn ợp A t àn FexOy (côn t c iả ịn ) 3Fex Oy  (12 x  y ) HNO3  xFe( NO3 )3  (3 x  y ) NO  (6 x  y ) H 2O nNO  3x  y 3x  y nFex Oy   0, 025 56 x  16 y x  y Côn t c FexOy Fe3O2 nFe3O2   0, 015mol 200  3nFe3O2  0, 045  mFe ( NO3 )3  242.0, 045  10,89 gam nFe ( NO3 )3 Cách 11 Sử dụn p ươn p p bảo toàn electron 3FexOy  (12 x  y) HNO3  3xFe( NO3 )3  (3x  y) NO  (6 x  y) H 2O Qu trìn k 2 y / x xFe  xFe 3  (3x  y ) 3x 56 x 16 y 3(3 x  y ) (56 x 16 y ) Quá trình oxi hóa: 5 2 N  3e  N 0,075 Áp dụn 0,025 ịn lu t bảo toàn electron 3(3x  y ) x  0, 075   (56 x  16 y ) y Giải tươn tự c c 10  mmuối= 10,89 gam Phương pháp: Sử dụng định luật bảo toàn khối lượng Cách 12 Sử dụng ịn lu t bảo toàn k ối lượn Đặt nHNO3  x, nFe ( NO3 )3  y A  HNO3  Fe( NO3 )3  NO  H 2O mA  mHNO3  mFe ( NO3 )3  mNO  mH 2O mA  gam; mH 2O  x; mNO  0, 75 gam H ct p c n D25 Ta có : Bảo toàn n uyên tố N v v s c  63x  242 y  0, 75  x(1) nHNO3  3nFe ( NO3 )3  nNO  y  0, 025(2) Từ (1) (2) ta có ệ p ươn trìn -54x + 242y = 2,25 (I) x - 3y = 0,025 (II) Giải ệ  x = 0,16 ; y = 0,045 mmuối = 242.0,045 = 10,89 gam C ú ý tron m t số c c iải có n iều ại lượn mol số âm t ì cũn k ôn ản kết to n ây p ươn p p qui ổi nên có b trừ k ối lượn ưởn ến