PP7 PP qui doi hóa học

Phơng pháp Phơng pháp quy đổi I C S CỦA PHƯƠNG PHÁP Nguyên tắc chung Quy đổi phương pháp biến đổi toán học nhằm đưa toán ban đầu hỗn hợp phức tạp dạng đơn giản hơn, qua làm cho phép tính trở nên dàng, thuận tiện Khi áp dụng phương pháp quy đổi phải tuân thủ nguyên tắc sau : + Bảo toàn nguyên tố + Bảo toàn số oxi hoá Các hướng quy đổi ý (l) Một tốn có nhiều hướng quy đổi khác nhau, có hướng : Quy đổi hỗn hợp nhiều chất hỗn hợp hai chất Trong trường hợp thay giữ nguyên hỗn hợp chất ban đầu, ta chuyển thành hỗn hợp với số chất (cũng nguyên tố đó), thường hỗn hợp chất, chí chất Ví dụ, với hỗn hợp chất gồm Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3 ta chuyển thành tổ hợp sau : (Fe FeO), (Fe Fe3O4), (Fe Fe2O3), (FeO Fe3O4), (FeO Fe2O3), (Fe3O4 Fe2O3) FexOy Quy đổi hỗn hợp nhiều chất nguyên tử tương ứng Thơng thường ta gặp tốn hỗn hợp nhiều chất chất gồm (hoặc 3) nguyên tố Do đó, quy đổi thẳng hỗn hợp đầu hỗn hợp gồm (hoặc 3) chất nguyên tử tương ứng Ví dụ ; (Fe, FeS, FeS2, Cu, CuS, Cu2S) quy đổi (Cu, Fe, S) Khi thực phép quy đổi phải đảm bảo : * Số electron nhường, nhận không đổi (ĐLBT electron) * Do thay đổi tác nhân oxi hố → có thay đổi sản phẩm cho phù hợp Thông thường ta hay gặp dạng sau : Kim loại OXH1 Hỗn hợp sản phẩm trung gian Ví dụ : Q trình OXH hồn tồn Fe thành Fe 3+ OXH2 Sản phẩm cuối 78 Fe + O2 + O2 (1) Fe + HNO3 FexO y 3+ (2) 3+ Ở đây, trạng thái đầu (Fe) trạng thái cuối (Fe ) hai trình nhau, ta quy đổi hai tác nhân OXH O2 HNO3 thành tác nhân O2 (2) Do việc quy đổi nên số trường hợp số mol chất có giá trị âm để tổng số mol nguyên tố không đổi (bảo tồn) (3) Trong q trình làm ta thường kết hợp sử dụng phương pháp bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố bảo toàn electron, kết hợp với việc sơ đồ hoá toán để tránh viết phương trình phản ứng, qua rút ngắn thời gian làm (4) Phương án quy đổi tốt nhất, có tính khái qt cao quy đổi thẳng nguyên tử tương ứng Đây phương án cho lời giải nhanh, gọn dễ hiểu biểu thị chất hoá học II CÁC DẠNG BÀI TỐN THƯỜNG GẶP Ví dụ 1: Nung m gam bột sắt oxi, thu 3,0 gam hỗn hợp chất rắn X Hoà tan hết hỗn hợp X dung dịch HNO3 dư 0,56 lít đktc NO (là sản phẩm khử nhất) Giá trị m là: A 2,52 B 2,22 C 2,62 D 2,32 Giải: Sơ đồ hoá toán: Fe  Fe  + [O]  FeO →X  Fe2 O3 Fe3O m gam       + dung dịch HNO3 Khí NO (0,56 lít, đktc) 3+ Dung dịch Fe 3,0 gam Có: nNO = 0,025mol Trong trường hợp ta quy đổi hỗn hợp ban đầu hỗn hợp khác đơn giản gồm hai chất (Fe Fe2O3; FeO Fe2O3 ; Fe3O4 Fe2O3; Fe FeO; Fe Fe3O4 ; FeO Fe3O4 hoăc chí chất FexOy tác giả trình bày hai phương án tối ưu Phương án 1: Fe : x mol Fe 2O3 : y mol Quy đổi hỗn hợp X thành  Theo bảo toàn khối lượng: 56x +160y = 3,0 (1) Các trình nhường nhận electron: 79 → Fe 3+ +5 N + 3e → N Fe + 3e x 3x 0,075 +2 0,025 Theo bảo toàn electron: 3x = 0,075 ⇒ x = 0,025 (2) x = 0,025; Vậy X gồm   y = 0,01 Từ (1) (2) Fe : 0,025mol  Fe 2O3 : 0,01mol Theo bảo toàn nguyên tố Fe: ΣnFe = nFe + n Fe2O3 = 0,045 mol Đáp án A m =56.0,045= 2,52 Fe : x mol FeO : y mol Phương án 2: Quy đổi hỗn hợp X thành  Theo bảo toàn khối lượng: 56x+72y = 3,0 (3) Các trình nhường nhận eletron: 3+ Fe → Fe + 3e x ; 3x +2 3+ +5 Fe → Fe + 1e ; y N + 3e y → N 0,075 +2 0,025 Theo bảo toàn eletron: 3x + y = 0,075 (4) x = 0,015 ; Vậy X gồm: y = 0,03 Từ (3) (4) ⇒  Fe : 0,015 mol  FeO : 0,03 mol Theo bảo toàn nguyên tố Fe: ΣnFe = nFe + nFeO = 0,045 mol ⇒ m = 56.0,045 = 2,52 ⇒ Đáp án A Ví dụ 2: Hồ tan hồn toàn 30,4 gam rắn X gồm CuS Cu2S S HNO3 dư, 20,16 lít khí NO (đktc) dung dịch Y Thêm Ba(OH)2 dư vào Y thu m gam kết tủa Giá trị m A 81,55 B 104,20 C 110,95 D 115.85 Giải: Cu : x mol CuS : y mol Qui đổi hỗn hợp X thành  Theo bảo toàn khối lượng: 64x+96y= 30,4(5) Sơ đồ hoá toán:  Cu X CuS  30,4 gam +5 + HNO3 dư +2 Khí NO (20,16 lít , đktc) + Ba(OH)2 dư 2+ Dung dịch Y Cu 2SO4 +2 Cu(OH)2 +6 BaSO4 80 Các trình nhường nhận electron 2+ 2+ +6 Cu → Cu + 2e ; CuS → Cu + S x y 2x + 8e ; +5 N + 3e → 2,7 → 8y +2 N 0,9 Theo bảo toàn eletron: 2x +8y = 2,7 (6) x = − 0,05 Cu : − 0,05 mol X gồm  y CuS : 0,35 mol ⇒= 0,35 n Cu(OH) = ∑ n Cu Theo = 0,3mol bảo toàn nguyên tố:  n BaSO4 = n S = 0,35 mol Từ (5),(6) ⇒  ⇒ m = 98.0,3 + 233.0,35 ⇒ m=110,95 ⇒ Đáp án C Ví dụ 3: Hỗn hợp X có tỉ khối so với H2 21,2 gồm propan, propen propin Khi đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol X, tổng khối lượng CO2 H2O thu A 18,60 gam B 18,96 gam C 19,32 gam D 20,40 gam Giải: C H C3 H Sơ đồ đốt cháy:  + O2 , t CO → H O Tổng khối lượng CO2 H2O thu là: M = 44.0,3 +18.(0,06 + 0,042) = 18,96 gam ⇒ Đáp án B _ Tương tự quy đổi hỗn hợp X thành (C3H8 C3H6) (C3H6 C3H4) thu kết Ví dụ 4: Nung m gam bột Cu Oxi thu 24,8 gam hỗn hợp chất rắn X gồm Cu, CuO Cu2O Hoà tan hoàn toàn X H2SO4 đặc nóng 4,48 lít khí SO2 (đktc) Giá trị m A 9,6 B 14,72 C 21,12 D 22,4 Giải: Sơ đồ hoá toán Cu + [O]  Cu →X CuO  Cu O      H2SO 4đ → Khí SO2 (0,2 mol) Dung dịch Cu  Cu : x Quy đổi hỗn hợp X thành  mol  CuO : y mol Theo bảo toàn khối lượng: 64x +80y = 24,8 (9) 2+ 81 Các trình nhường nhận eletron: Cu → Cu 2+ + 2e x +6 ; +4 + 2e → S S 0,4 2x ĐLBT e 0,2 x = 0,2 (10) Từ (9) (10) ⇒  x ; Vậy X gồm: Cu : 0,2 mol y== 0,2  0,15  CuO : 0,15 mol Theo bảo toàn nguyên tố Cu : ∑ n Cu = nCuO = 0,2 + 0,15 = 0,35mol ⇒ m = 64 0,35 = 22,4 Đáp án D _ Tương tự quy đổi hỗn hợp X thành (Cu Cu2O) (CuO Cu2O) Quy đổi nhiều hợp chất nguyên tử đơn chất tương ứng Ví dụ 5: (Làm lại ví dụ 1) Nung m gam bột sắt oxi, thu 3,0 gam hỗn hợp chất rắn X Hoà tan hết hỗn hợp X dung dịch HNO3 (dư), 0,56 lít (ở đktc) NO (là sản phẩm khử nhất) Giá trị m A 2,52 B 2,22 C 2,62 D 2,32 Giải: Fe : x mol O : y mol Quy đổi hỗn hợp X thành:  Sơ đồ hoá toán:  dd H N O  Fe Fe0 →X   O +5 +[O] NO:3+0,025 mol Fe : x mol → 2- O : y mol Theo bảo toàn khối lượng: 56x + 16y = 3,0 (11) Các trình nhường nhận electron: Fe → Fe +3 X Từ (11) (12) + 3e ; O 3x y -2 + 2e → O 2y ; N +5 + 3e → N 0,075 ;  Fe : 0,045 mol x = 0,045  Vậy X gồm  y = 0,03 Cu : 0,03 mol +2 0,025 m = 56.0,045 = 2,52 → Đáp án A Ví dụ 6: Trộn 5,6 gam bột mắt với 2,4 gam bột lưu huỳnh đun nóng (trong điều kiện khơng có khơng khí) thu hỗn hợp rắn M Cho M tác dụng với 82 phóng hỗn hợp khí X lại phần khơng tan Y Để đốt cháy hoàn toàn X Y cần vừa đủ V lít khí oxi (đktc) Giá trị V A 2,8 B 3,36 C 4,48 D 3,08 Giải: Nhận thấy: Hỗn hợp khí X gồm H2S H2, phần không tan Y S Hỗn hợp H2 H2S quy đổi thành H2 S, đốt X Y coi đốt H2 S, số mol H2 số mol Fe 2H2 + O2 → 2H2O S + O2 → SO2 ⇒ VO2 = ( n Fe + n S ).22,4 = 2,8lít ⇒ Đáp án A Ví dụ 7: (Làm lại ví dụ 2) Hồ tan hồn tồn 30,4 gam rắn X gồm Cu, CuS, Cu2S S HNO3 dư, 20,16 lít khí NO (đktc) dung dịch Y Thêm Ba(OH)2 dư vào Y thu m gam kết tủa Giá trị m A 81,55 B 104,20 C 110,95 D 115,85 Giải: Quy đổi hỗn hợp X thành Cu : x mol  S : y mol Theo bảo toàn khối lượng: 64x + 32y =30,4 (13) Sơ đồ hóa tốn: C u0 X  S0 +5 +2 Khí NO (20,16 lít, đktc) → +H N O3 dư 2+ Cu Dung dịch Y +2 +Ba(OH)2 dư 2- \ SO4 Các trình nhường, nhận electron: Cu → Cu +2 +2 → N x + 2e ; S 2x y +6 → S + 6e 6y +5 ; N + 3e 2,7 ← 0,9 Theo bảo toàn electron: 2x + 6y = 2,7 (14) Cu(OH) +6 BaSO4 m gam 83 x Từ (13), (14) ⇒  = 0,3 ⇒ X  y = 0,35 gồm Cu : 0,3 mol  S : 0,35 mol Theo bảo toàn nguyên tố: n Cu(OH) = n Cu = 0,3mol n  BaSO4 = n S =  0,35mol ⇒ m = 98.0,3 + 233.0,35 ⇒ m = 110,95 ⇒ Đáp án C Ví dụ 8: (Làm lại ví dụ 3) Hỗn hợp X có tỉ khối so với H2 21,2 gồm propan, propen propin Khi đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol X tổng khối lượng CO2 H2O thu  A l8,60 gam Quy đổi hỗn hợp X thành B 18,96⇒gam C : 0,3 mol H : y mol C 19,32 gam D 20,40 gam nH = 4,24 - 0,3 12 = 0,64 mol Sơ đồ cháy: C  H +O2 ,t o → CO H2O Tổng khối lượng CO2 H2O thu là: m = 44 0,3 + 18 0,32 = 18,96 gam ⇒ Đáp án B Ví dụ 9: (Làm lại ví dụ 4) Nung m gam bột Cu oxi thu 24,8 gam hỗn hợp chất rắn X gồm Cu, CuO Cu2O Hoà tan hoàn toàn X H2SO4 đặc nóng 4,48 lít khí SO2 (đktc) Giá trị m A.9,6 B.14,72 C.21,12  Giải: Quy đổi hỗn hợp X thành O : y mol Cu : x mol  Theo bảo toàn khối lượng: 64x + 16y =24,8 (15) Sơ đồ hóa tốn : Cu +[O] m gam Cu   →X  O H 2SO đ →  24,8 gam Các trình nhường, nhận electron: SO2 (0,2 mol) 2+ Cu 2O D 22,4 84 Cu → Cu +2 + 2e ; O x 2x + y -2 +6 2e → O ; S 2y +4 + 2e → S 0,4 0,2 Theo bảo toàn electron: x – y =0,2 (16) x = 0,35  y = 0,15 Từ (15),(16) Cu : 0,35 mol Vậy X gồm  O : 0,15 mol ⇒ m= 64.0,35 =22,4 ⇒ Đáp án D Quy đổi chất thành nhiều chất Ví dụ 10: Khi đốt cháy hoàn toàn polime X (tạo thành từ phản ứng đồng trùng hợp buta-1,3-đien acrilo nitrin) với lượng oxi vừa đủ thấy tạo thành hỗn hợp khí nồng độ áp suất xác định chứa 59,1 % CO2 thể tính Tỉ lệ số mol hai loại monome A B 3 C D Giải: Quy đổi polime thành monome ban đầu C4H6 → 4CO2 + 3H2O x 4x 3x C3H3N → 3CO2 + 1,5 H2O + 0,5 N2 y 3y 1,5y 0,5y Ta có: 4x 3y = x ⇒ Đáp án C 0,591 ⇒ = 7x + 5y y Quy đổi tác nhân oxi hóa Ví dụ 11: (Làm lại ví dụ 1) Nung m gam bột sắt oxi, thu 3,0 gam hỗn hợp chất rắn X Hòa tan hết hỗn hợp X dung dịch HNO3 (dư), thoát 0,56 lít (đktc) NO (là sản phẩm khử nhất) Giá trị m là: A 2,52 B 2,22 C 2,62 D 2,32 85 Giải: Sơ đồ hóa toán: →X Fe +[O] Fe FeO   Fe Fe3O O4 m gam  dd HNO3 NO    (0,025 mol) dd Fe 3+ 3,0 gam Thay vai trò oxi hóa HNO3 [O], ta có: Fe    FeO   +[O] Fe (*) →X   Fe O  Fe3O  m gam +[O] →Fe O (**) 3 gam +5 Ở ta thay vai trò nhận electron N O: N +5 + 3e 0,075 +2 → N ⇔ O + 2e → O -2 0,025 +5 Theo nguyên tắc quy đổi, số electron N nhận O nhận phải nhau: ⇒ 2nO(**) = 0,075 ⇒ nO(**) = 0,0375 Theo bảo toàn khối lượng: m Fe 2O3 = m X + m O(**) = 3,0 + 16.0,0375 = 3,6 gam 2.3,6 Theo bảo toàn nguyên tố Fe: nFe = n Fe2O3 = 160 = 0,045mol ⇒ m = 56.0,045 = 2,52 gam ⇒ Đáp án A Ví dụ 12: (Làm lại ví dụ 4) Nung m gam bột Cu oxi thu 24,8 gam hỗn hợp chất rắn X gồm Cu, CuO Cu2O Hoà tan hoàn tồn X H2SO4 đặc nóng 4,48 lít khí SO2 (đktc) Giá trị m A 9,6 Giải: Sơ đồ hóa tốn: B 14,72 C 21,12 D 22,4 86 Cu +[O]  Cu →X CuO Cu O   Khí SO2 → H 2SO đ   (0,2 mol) 2+ Dung dịch Cu m gam 24,8 gam Thay vai trò oxi hóa H2SO4 [O]: Cu Cu  →X CuO Cu O      + [O] m gam →CuO (*) (**) +[O] 24,8 gam +6 Ở ta thay vai trò nhận electron S O: +6 +4 S + 2e → S O + 2e → O -2 0,4 0,2 Theo nguyên tắc quy đổi: nO(**) =0,2 mol Theo bảo toàn khối lượng: mCuO =mX + mO(**) = 24,8 + 16.0,2 =28 gam 28 ⇒ m = 80 64 = 22,4 ⇒ Đáp án D III BÀI TẬP TỰ LUYỆN Câu : Để hoà tan hoàn toàn 2,32 gam hỗn hợp gồm FeO, Fe3O4 Fe2O3 (trong số mol FeO số mol Fe2O3) cần dùng vừa đủ V lít dung dịch HCl 1M Giá trị V A 0,08 B 0,16 C 0,18 D 0,23 Câu : Cho 11,36 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe2O3 Fe3O4 Phản ứng hết với dung dịch HNO3 loãng (dư), thu 1,344 lít NO (sản phẩm khử đktc) dung dịch X Cô cạn dung dịch X thu m gam muối khan Giá trị m A 49,09 B 38,72 C 35,50 D 34,36 Câu : Oxi hố chậm m gam Fe ngồi khơng khí thu 12 gam hỗn hợp X gồm FeO, Fe3O4 Fe2O3 Fe dư Hoà tan hoàn toàn X HNO3 thu 2,24 lít NO (chất khử nhất, đo đktc) Giá trị m A 7,57 B 7,75 C 10,08 D 10,80 87 Câu : Đốt cháy 6,72 gam bột Fe khơng khí dư m gam hỗn hợp X gồm FeO, Fe3O4 Fe2O3 Fe dư Để hoà tan X cần dùng vừa hết 255ml dung dịch chứa HNO3 2M thu V lít khí NO2 (Sản phẩm khử nhất, đo đktc) Giá trị m, V A 8,4 3,360 B 8,4 5,712 C 10,08 3,360 D 10,08 5,712 Câu : Hỗn hợp X gồm Mg, MgS S Hoà tan hoàn toàn m gam X HNO3 đặc, nóng thu 2,912 lít khí N2 (đktc) dung dịch Y Thêm Ba(OH)2 dư vào Y 46,55 gam kết tủa Giá trị m A 4,8 B 7,2 C 9,6 D 12,0 Câu : Cho 18,5 gam hỗn hợp gồm Fe Fe3O4 vào 200ml HNO3 đun nóng Sau phản ứng thu 2,24 lít khí NO (đktc), dung dịch X lại 1,46 gam kim loại chứa tan Nồng độ mol dung dịch HNO3 dùng A 2,7M B 3,2M C 3,5M D 2,9M Câu : Hoà tan hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm Fe, FeCl2 , FeCl3 H2SO4 đặc nóng, 4,48 lít khí SO2 (đktc) dung dịch Y Thêm NH3 dư vào Y thu 32,1 gam kết tủa Giả trị m A 16,8 B 17,75 C 25,675 D 34,55 Câu : Hoà tan hoàn toàn 34,8 gam oxit sắt dạng FexOy dung dịch H2SO4 đặc nóng Sau phản ứng thu 1,68 lít khí SO2 (sản phẩm khử đo đktc) Oxit FexOy A FeO B Fe3O4 C FeO Fe3O4 D Fe2O3 Câu : Hoà tan hoàn toàn 25,6 gam chất rắn X gồm Fe , FeS, FeS2 S dung dịch HNO3 dư, đktc V lít khí NO (đktc) dung dịch Y Thêm Ba(OH)2 dư vào Y thu 126,25 gam kết tủa Giá trị V A 17,92 B 19,04 C 24,64 D 27,58 Câu 10 : Cho hỗn hợp X gồm FeO, Fe2O3 , Fe3O4 với số mol Lấy a gam X cho phản ứng với CO nung nóng sau phản ứng bình lại 16,8 lít hỗn hợp rắn Y Hoà tan hoàn toàn Y H2SO4 đặc, nóng thu 3,36 lít khí SO2 (đktc) Giá trị a số mol H2SO4 phản ứng A 19,20 0,87 B 19,20 0,51 C 18,56 0,87 D 18,56 0,51 88 Câu 11 : Hỗn hợp X có tỉ khối so với H2 27,8 gồm butan, metylxiclopropan, but-2-en, etylaxetilen đivinyl Khi đốt cháy hoàn toàn 0,15 mol X, tổng khối lượng CO2 H2O thu A 34,50 gam B 36,66 gam C 37,20 gam D 39,90 gam Câu 12 : Hoà tan hoàn toàn 14,52 gam hỗn hợp X gồm NaHCO3 , KHCO3 MgCO3 dung dịch HCl dư, thu 3,36 lít khí CO2 (đktc) Khối lượng muối KCl tạo thành dung dịch sau phản ứng A 8,94 gam B 16, gam C 7,92 gam D 12,0 gam Câu 13 : Cho 13,92 gam hỗn hợp X gồm Cu oxit sắt vào dung dịch HNO3 loãng dư thu 2,688 lít khí NO (sản phẩm khử nhất, đo đktc) Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu 42,72 gam muối khan Công thức oxit sắt A FeO B Fe3O4 C Fe2O3 D Fe3O4 FeO Câu 14 : Cho 9,12 gam hỗn hợp gồm FeO, Fe2O3 , Fe3O4 tác dụng với dung dịch HCl (dư) Sau phản ứng xảy hồn tồn, dung dịch Y ; cạn Y thu 7,62 gam FeCl2 m gam FeCl3 Giá trị m A 4,875 B 9,60 C 9,75 D 4,80 ĐÁP ÁN 1A 2B 3C 4A 5C 6B 7D 8B 9C 10D 11B 12A 13A 14C ... B 2,22 C 2,62 D 2,32 85 Giải: Sơ đồ hóa tốn: →X Fe +[O] Fe FeO   Fe Fe3O O4 m gam  dd HNO3 NO    (0,025 mol) dd Fe 3+ 3,0 gam Thay vai trò oxi hóa HNO3 [O], ta có: Fe    FeO ... trị m A 9,6 Giải: Sơ đồ hóa tốn: B 14,72 C 21,12 D 22,4 86 Cu +[O]  Cu →X CuO Cu O   Khí SO2 → H 2SO đ   (0,2 mol) 2+ Dung dịch Cu m gam 24,8 gam Thay vai trò oxi hóa H2SO4 [O]: Cu Cu... đổi hỗn hợp X thành Cu : x mol  S : y mol Theo bảo toàn khối lượng: 64x + 32y =30,4 (13) Sơ đồ hóa tốn: C u0 X  S0 +5 +2 Khí NO (20,16 lít, đktc) → +H N O3 dư 2+ Cu Dung dịch Y +2 +Ba(OH)2