Mở rộng bài tập về phản ứng ooxxi hóa khử trong dung dịch chất điện li

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓA TRƯỜNG THPT TRIỆU SƠN SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM MỞ RỘNG BÀI TẬP VỀ PHẢN ỨNG OXI HÓA - KHƯ TRONG DUNG DỊCH CHẤT ĐIỆN LI Người thực : Nguyễn Thị Hương Chức vụ : Giáo viên SKKN thuộc môn : Hố học THANH HĨA NĂM 2018 MỤC LỤC Trang A MỞ ĐẦU I Lí chọn đề tài II Mục đích nghiên cứu III Đối tượng nghiên cứu IV Phương pháp nghiên cứu B.NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM I Cơ sơ lí luận sáng kiến kinh nghiệm II.Thực trạng vấn đề 4 III Giải pháp, biện pháp: 1.Mục tiêu giải pháp, biện pháp Nội dung cách thức thực giải pháp, biện pháp IV Hiệu sáng kiến kinh nghiệm 21 C KẾT LUẬN 22 A – MỞ ĐẦU I LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI Trong học tập hóa học, việc giải tập có ý nghĩa quan trọng Ngoài việc rèn luyện kĩ vận dụng, đào sâu mở rộng kiến thức học cách sinh động, tập hóa học dùng để ôn tập, rèn luyện số kỹ hóa học Thơng qua việc giải tập, giúp học sinh rèn luyện tính tích cực, trí thơng minh, sáng tạo, bồi dưỡng hứng thú học tập Trong chương trình hóa học phở thơng dung lượng kiến thức phản ứng oxi hóa khử tương đối lớn, khái niệm phản ứng oxi hóa - khử củng cố, hoàn thiện phát triển qua từng lớp học Ở lớp 10 nghiên cứu phản ứng oxi hóa khử sở lý thuyết chủ đạo cấu tạo nguyên tử, liên kết hóa học Đến lớp 11 khái niệm phản ứng oxi hóa khử củng cố mở rộng dung dịch chất điện li qua nghiên cứu nhóm nguyên tố IVA, VA Đến lớp 12 khái niệm phản ứng oxi hóa - khử phát triển mở rộng phần pin điện hóa phản ứng điện phân, nhóm nguyên tố sắt, crom, đồng Ta thấy rằng kiến thức phản ứng oxi hóa - khử củng cố hồn thiện qua từng lớp học Là giáo viên tham gia giảng dạy mơn hóa học trường trung học phở thơng, tơi nhận thấy rằng cần có hệ thống tập tốt nhằm mục đích củng cố, phát triển hồn thiện kiến thức phản ứng oxi hóa - khử cho học sinh Vì thế, lựa chọn triển khai đề tài: MỞ RỘNG BÀI TẬP VỀ PHẢN ỨNG OXI HÓA - KHỬ TRONG DUNG DỊCH CHẤT ĐIỆN LI II MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Bài tập hóa học phần khơng thể thiếu mơn hóa học Làm tập giúp em củng cố khắc sâu thêm kiến thức đồng thời rèn luyện óc tư em Trong trình dạy học, giáo viên xây dựng hệ thống phương pháp luận đúng, sử dụng tập phù hợp thì có tác dụng phát huy tích cực, phát triển tư logic cho học sinh sẽ nâng cao chất lượng trình dạy học hóa học, đáp ứng yêu cầu chung xã hội - Mục đích đề tài + Nghiên cứu xây dựng, tuyển chọn sử dụng tập phản ứng oxi hóa - khử xảy dung dịch chất điện li + Nghiên cứu sử dụng hệ thống tập nhằm củng cố phát triển kiến thức cho học sinh phản ứng oxi hóa - khử dung dịch chất điện li - Nhiệm vụ đề tài: + Khảo sát tập lớp học sinh trường THPT Triệu Sơn I + Thực trạng phân tích thực trạng + Đánh giá rút kinh nghiệm + Đề giải pháp đề xuất nhằm nâng cao hiệu làm tập phản ứng oxi hóa - khử dung dịch chất điện li cho học sinh III ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Bài tập oxi hóa - khử dung dịch chất điện li IV GIỚI HẠN PHẠM VI NGHIÊN CỨU Để học sinh học tốt phần tập oxi hóa khử dung dịch chất điện li giới hạn phạm vi nghiên cứu học sinh khối 11,12 trường THPT Triệu Sơn I V PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nghiên cứu tư liệu sản phẩm hoạt động sư phạm Phương pháp quan sát thực tế: quan sát cách làm tập học sinh Phương pháp hỏi đáp: trao đổi trực tiếp với giáo viên, học sinh vấn đề liên quan đến nội dung đề tài Phương pháp thống kê, phân tích số liệu B NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM I CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Ta chia phản ứng hóa học làm hai loại: phản ứng có trao đởi electron ngun tử phản ứng khơng có trao đởi electron nguyên tử * Phản ứng oxi hóa - khử phản ứng có trao đởi electron nguyên tử chất tham gia phản ứng làm biến đởi số oxi hóa chúng * Qui tắc tính số oxi hóa + Tởng đại số số oxi hóa nguyên tử phân tử bằng + Tổng đại số số oxi hóa nguyên tử ion bằng điện tích ion + Trong hợp chất thường số oxi hóa hidro +1; oxi -2, kim loại điện tích ion đơn nguyên tử kim loại Dựa vào thay đởi số oxi hóa ngun tử phản ứng oxi hóa – khử mà ta xác định cho, nhận electron II THỰC TRẠNG CỦA VẤN ĐỀ - Thuận lợi Trong năm gần đây, vấn đề dạy học mơn hóa học đởi mới mơn có chuyển biến mạnh mẽ đổi mới phương pháp dạy học Chương trình Sách giáo khoa hóa học mới có nhiều đởi mới mục tiêu, cấu trúc Sự đổi mới thích hợp cho giáo viên giảng dạy mơn hóa Thơng qua học, học sinh tự hoạt động tích cực, chủ động sáng tạo tìm tòi phát chiếm lĩnh nội dung học Được đồng tình xã hội, bậc cha mẹ học sinh tích cực phối hợp với nhà trường công tác giáo dục đạo đức cho học sinh - Khó khăn: Đối với học sinh trung học thì chương trình học nặng số môn học với lượng kiến thức khởng lồ Mơn hóa học thế, kiến thức nhiều mà đòi hỏi em phải học nhớ kĩ thì mới làm dạng tập Nhiều học sinh phân biệt dạng tập khơng nhớ nởi phương pháp giải tốn Nhiều học sinh tình trạng lười học, khơng xác định mục đích học tập, dẫn đến gốc từ đầu nên học phần phản ứng oxi hóa – khử cảm thấy vơ phức tạp III GIẢI PHÁP, BIỆN PHÁP 1.Mục tiêu giải pháp, biện pháp: Nghiên cứu sử dụng hệ thống tập nhằm củng cố phát triển kiến thức cho học sinh phản ứng oxi hóa - khử dung dịch chất điện li Nội dung cách thức thực giải pháp, biện pháp: a Các phương pháp lập phương trình hóa học của phản ứng oxi hóa khư Có bốn phương pháp cân bằng phương trình phản ứng oxi hóa- khử, thơng thường ta sử dụng chủ yếu hai phương pháp là: Phương pháp thăng bằng electron phương pháp thăng bằng ion - electron + Thơng thường lập phương trình oxi hóa - khử ta thực bước sau: → chất tạo thành Bước 1: Viết sơ đồ phản ứng: Các chất phản ứng  Bước 2: Chọn hệ số thích hợp đặc trước cơng thức hóa học mỡi chất sơ đồ phản ứng thể bảo toàn nguyên tử mỡi ngun tố hóa học phản ứng hóa học Bước gọi cân bằng hóa học Một số phương pháp lập phương trình oxi hóa - khử hay gặp chương trình trung học phổ thông * Phương pháp thăng bằng electron Phương pháp dựa nguyên tắc: Tổng sô electron chất khử nhường phải bằng tởng số electron mà chất oxi hóa nhận ( ne cho=n e nhận) Ví dụ: Lập phương trình hóa học phản ứng oxi hóa - khử sau: → Fe(NO3)3 + NO + H2O FeO + HNO3  Bước 1: Xác định số oxi hóa nguyên tố có số oxi hóa thay đởi +2 +5 +3 +2 Fe O + H NO3  → Fe( NO3 ) + N O + H O Bước 2: Viết trình oxi hóa, trình khử cân bằng mỗi trình Fe2+  → Fe3+ + 1e (1) trình oxi hóa +5 +2 N +3e  → N (2) trình khử Bước 3: Tìm hệ số thích hợp cho: ne cho=n e nhận Hệ số (1) 3; Hệ số (2) Bước 4: Đặt hệ số vừa chọn vào công thức hóa học tương ứng, hồn thành phương trình hóa học 3FeO + 10HNO3  → 3Fe(NO3)3 + NO + 5H2O Nhận xét: Phương pháp thăng bằng electron thiết lập phương trình hóa học mà chỉ chất oxi hóa, chất khử, oxi hóa, khử Từ phương pháp thăng bằng electron ta ứng dụng giải tập có nhiều phản ứng oxi hóa - khử sở bảo tồn electron Tuy nhiên phương pháp thăng bằng electron khơng phân tích rõ chất phản ứng oxi hóa- khử dung dịch chất điện li * Phương pháp thăng bằng ion - electron Phương pháp dựa nguyên tắc: Tổng số e chất khử nhường = Tởng số e chất oxi hóa nhận Ví dụ: Lập phương trình phản ứng hóa học phản ứng oxi hóa - khử NO2− + MnO4− + H +  → NO3− + Mn 2+ + H O Bước 1: Xác định số oxi hóa nguyên tố có số oxi hóa thay đởi +3 +5 +7 NO2− + Mn O4− + H +  → NO3− + Mn 2+ + H O Bước 2: Viết trình oxi hóa, trình khử cân bằng mỗi trình theo nguyên tắc + Viết dạng tồn dung dịch chất oxi hóa, chất khử, sản phẩm bị khử bị oxi hóa + Xét đến tham gia chất tạo môi trường bằng cách: thêm vào nửa phương trình khử nửa phương trình oxi hóa sau: Thêm vào vế Thêm vào vế dư oxi Thiếu oxi + Môi trường axit sinh axit H H2O Môi trường bazơ sinh bazơ H2O OHBước 3: Tìm hệ số thích hợp cho: n e cho= n e nhận sau cộng trình oxi hóa trình khử vào phương trình ion phản ứng cho +5 NO − + H O  → N O3_ + 2e + H + 2 +7 MnO4− + H + + 5e  → Mn 2+ + H O NO2− + MnO4− + H +  → NO3− + 2Mn 2+ + 3H O Nhận xét: Đây phương pháp khoa học để lập phương trình hóa học phản ứng oxi hóa khử xảy dung dịch chất điện li Phương pháp phân tích rõ: + Chất oxi hóa - khử; chất khử- oxi hóa + Vai trò mơi trường phản ứng oxi hóa - khử + Bản chất phản ứng oxi hóa - khử dung dịch chất điện li a1 Phát triển kiến thức về phản ứng oxi hóa - khử dung dịch chất điện li chương trình hóa học 11 Ở chương trình lớp 11, sở thuyết điện li nghiên cứu nhóm nguyên tố: Nhóm nitơ; Nhóm cacbon khái niệm phản ứng oxi hóa - khử củng cố phát triển chỉ chất phản ứng oxi hóa – khử xảy dung dịch chất điện li Từ kiến thức mở rộng, đào sâu khái niệm phản ứng oxi hóa - khử mà học sinh vận dụng giải vấn đề học tập như: *Ví dụ 1: Vì kim loại Cu khơng tan dung dịch HCl dung dịch NaNO3, lại tan hỡn hợp dung dịch HCl, NaNO3? Phân tích Cu đứng sau H dãy hoạt động hoá học kim loại nên Cu không tan HCl không tác dụng với dd NaNO đơn lẻ, hỗn hợp HCl, NaNO3 thì Cu tan tạo dung dịch màu xanh khí khơng màu bay lên hố nâu ngồi khơng khí do: NO3- có tính oxi hố mạnh mơi trường axit H+ Cu có tính khử Trong dung dịch chất điện li xảy phản ứng oxi hóa - khử sau: → CuCl2 + NaCl + 2NO + H2O 3Cu + HCl + 2NaNO3  2NO + O2  → (Không màu) 2NO2 ( nâu đỏ) Bản chất phản ứng dung dịch chất phân li thành ion : → H+ + HCl  Cl- − NaNO3  → Na+ + NO3 3Cu + H+ + NO3−  → Cu2+ + NO + H2O Nhờ có tiếp xúc đồng thời chất khử (Cu) chất oxi hố (có NaNO3) với chất tạo mơi trường: H+ từ HCl mà phản ứng oxi hóa – khử xãy ra, thành phần khác như: Na+, Cl- thực chất khơng tham gia vào phản ứng hố học Như khái quát: muối nitrat có khả oxi hố Cu mơi trường axit *Ví dụ 2: Thêm dung dịch H2SO4 lỗng vào dd Fe(NO3)2 thấy bọt khí khơng màu dung dịch không màu đổi thành màu vàng Viết phương trình hố học dạng ion xác định vai trò chất phản ứng? Phân tích 3Fe2+ + NO3− + H+  → 3Fe3+ + NO + 2H2O Ta trang bị cho học sinh phương pháp cân bằng ion – electron Vận dụng kiến thức học sinh hiểu rõ chất trình oxi hoá- khử xảy dung dịch chất điện li có ảnh hưởng mơi trường, thường gặp môi trường axit a2 Phát triển kiến thức về phản ứng oxi hóa - khư phản ứng điện phân hóa học lớp 12 * Một số khái niệm về điện phân: - Sự điện phân: Là trình oxi hóa-khử xảy bề mặt điện cực cho dòng điện chiều qua hợp chất nóng chảy, dung dịch chất điện li - Trong thiết bị điện phân : + Anot (A) nối với cực dương nguồn điện chiều,ở xảy oxi hóa + Catot (K)được nối với cực âm nguồn điện chiều , xảy khử * Các trình điện phân: a 2.1 Điện phân dung dịch muối: a2.1.1 Điện phân các dung dịch muối Kim loại kiềm, kiềm thổ, Nhôm Ở catot (cực âm) Các ion kim loại kiềm, kim loại kiềm thổ ion Nhôm không bị điện phân vì chúng có tính oxi hóa yếu H2O; H2O bị điện phân theo phương trình: 2H2O + 2e → H2 + 2OH– Ở anot (cực dương): - Nếu S2-, Cl-, Br-, I- thì chúng bị điện phân trước H2O theo thứ tự tính khử: S2->I- > Br- > Cl- > H2O (F- không bị điện phân ) Phương trình điện phân tổng quát: S2- → S + 2e; 2X- → X2 + 2e Sau hết ion đó, tiếp tục điện phân thì H 2O sẽ điện phân theo phương trình: 2H2O → O2 + 4H+ + 4e - Nếu ion: NO3-, SO42-, CO32-, PO43- thì chúng không bị điện phân mà H2O bị điện phân Ví dụ 1:Viết PTHH xảy điện phân dung dịch NaCl : NaCl → Na+ + ClCatot (-) Anot (+) + Na không bị điện phân 2Cl- → Cl2 + 2e 2H2O + 2e → H2 + 2OH→ Phương trình : 2Cl- + 2H2O → Cl2 + H2 + 2OH2NaCl + 2H2O → 2NaOH + Cl2 + H2 * Xảy tương tự điện phân dung dịch : NaCl , CaCl , MgCl2 , BaCl2 , AlCl3 → Không thể điều chế kim loại từ : Na → Al phương pháp điện phân dung dịch Ví dụ : Viết PTHH xảy điện phân dung dịch Na2SO4 : Na2SO4 → 2Na+ + SO42Catot(-):Na+, H2O Anot (+):SO42-, H2O Na+ không bị điện phân SO42-không bị điện phân 2H2O + 2e → H2 + 2OH2H2O → O2 + 4H+ + 4e → Phương trình điện phân: 2H2O→ 2H2 + O2 * Xảy tương tự điện phân dung dịch: NaNO 3, K2SO4 , Na2CO3 , MgSO4 , Al2(SO4)3 a2.1.2 Điện phân các dung dịch muối các kim loại đứng sau Al dãy điện hóa Ở catot (cực âm) Các cation kim loại bị khử theo phương trình: M n+ + ne → M Sau hết ion đó, tiếp tục điện phân thì H 2O sẽ điện phân theo phương trình: 2H2O + 2e → H2 + 2OH– Ở anot (cực dương): (Xảy tương tự mục a2.1.1) Ví dụ : Viết PTHH xảy điện phân dung dịch CuSO4 : CuSO4 → Cu2+ + SO42Catot(-):Cu2+ Anot (+):SO42-, H2O SO42- không bị điện phân Cu2+ + 2e → Cu 2H2O → 4H+ + O2+ 4e → Phương trình điện phân : Cu2+ + H2O → Cu + 2H+ + ½ O2 CuSO4 + H2O → Cu + H2SO4 + ½ O2 Xảy tương tự điện phân dung dịch muối kim loại từ Zn → Hg với gốc axit NO3- , SO42- : Cu(NO3)2 + H2O → Cu + 2HNO3 + ½ O2 Ví dụ : Viết PTHH xảy điện phân dung dịch ZnCl2 : ZnCl2 → Zn2+ + 2ClCatot (-) Anot (+) 2+ Zn + 2e → Zn 2Cl- → Cl2 + 2e → Phương trình điện phân: ZnCl2 → Zn + Cl2 a2.1.3 Điện phân hỗn hợp các dung dịch muối * Ở catot: Các cation kim loại bị khử theo thứ tự dãy điện cực chuẩn (ion có tính oxi hóa mạnh bị khử trước): M n+ + ne → M * Ở anot : (Xảy tương tự mục a2.1.1) Ví dụ 1: Viết PTHH xảy điện phân dung dịch hỗn hợp NaCl Cu(NO3)2 : NaCl → Na+ + ClCu(NO3)2 → Cu2+ + 2NO3Hướng dẫn giải + 2+ Catot(-):Na , Cu , H2O Anot(+):NO3-, Cl-, H2O Na+ không bị điện phân NO3- không bị điện phân Cu2+ + 2e → Cu 2Cl- → Cl2 + 2e 2H2O + 2e → H2 + 2OH2H 2O → 4H+ + O2 + 4e Phương trình điện phân: 2NaCl + 2H2O → 2NaOH + H2 + Cl2 Cu(NO3)2 + H2O → Cu + ½ O2 + 2HNO3 Phương trình điện phân tổng quát: 2NaCl + Cu(NO3)2 → Cu + Cl2 + 2NaNO3 Ví dụ 2: Điện phân hồn tồn dung dịch hỗn hợp gồm a mol Cu(NO3)2 b mol NaCl với điện cực trơ , màng ngăn xốp Để dung dịch thu sau điện phân có khả phản ứng với Al2O3 A.b = 2a B.b > 2a C b 2a Hướng dẫn giải Cu(NO3)2 → Cu2+ + 2NO3a a NaCl → Na+ + Clb b Catot(-) Anot (+) + Na không bị điện phân NO3- không bị điện phân Cu2+ + 2e → Cu 2Cl- → Cl2 + 2e → Phương trình : Cu2+ + 2Cl- → Cu + Cl2 (1) a b 2+ Nếu dư Cu sau (1) : a > b/2 ( 2a > b ) thì có phản ứng : Cu2+ + 2H2O→ Cu + 4H+ + O2 → Dung dịch thu có axit nên có phản ứng với Al2O3 Nếu dư Cl- sau (1) : a < b/2 ( b > 2a) → có phản ứng : 2H 2O + 2Cl- → 2OH- + H2 + Cl2 → Dung dịch thu có mơi trường bazơ → Có phản ứng với Al2O3 : NaOH + Al2O3 → NaAlO2 + H2O → Chọn đáp án D a2.2 Điện phân dung dịch axit: *Ở catot: Các ion H+ (axit) dễ bị khử ion H+ (H2O): 2H+ + 2e → H2 Khi ion H+ (axit) hết , tiếp tục điện phân thì H2O sẽ điện phân theo phương trình: 2H2O + 2e → H2 + 2OH– * Ở anot: (Xảy tương tự mục a2.1.1) Ví dụ 1: Viết PTHH xảy điện phân dung dich HCl: HCl → H+ + ClCatot(-) Anot (+) + 2H + 2e → H2 2Cl- → Cl2 + 2e Phương trình điện phân: HCl → H2 + Cl2 Ví dụ 2: Viết PTHH xảy điện phân dung dịch H2SO4 H2SO4 → 2H+ + SO42Catot(-) Anot (+) + 2H + 2e → H2 SO42- Không điện phân 2H2O → 4H+ + O2 + 4e → Phương trình điện phân: H2O → H2 + ½ O2 a2.3 Điện phân dung dịch bazơ: * Ở catot: - Nếu tạo ion kim loại từ Li+ → Al3+ thì H2O sẽ bị điện phân : 2H2O+2e→H2+2OH– - Nếu tạo ion kim loại sau Al dãy điện hóa : bazơ không tan → điện li yếu → không xét trình điện phân * Ở anot: ion OH- điện phân theo phương trình sau: 4OH- → 2H2O + O2 + 4e Nếu tiếp tục điện phân thì H2O sẽ điện phân: 2H2O → 4H+ + O2 + 4e Ví dụ : Viết PTHH xảy điện phân dung dịch NaOH: 10 NaOH → Na+ + OHCatot(-) Anot (+) + Na không bị điện phân 2H2O + 2e → H2 + 2OH– 4OH- → 2H2O + O2 + 4e → Phương trình điện phân: H2O → H2 + ½ O2 Ví dụ 2: Tiến hành điện phân (với điện cực Pt) 200 gam dung dịch NaOH 10 % đến dung dịch NaOH bình có nồng độ 25 % ngừng điện phân Thể tích khí (ở đktc) anot catot là: A.149,3lít 74,7lít B.156,8lít 78,4lít C 78,4 lít 156,8 lít D 74,7 lít 149,3 lít Hướng dẫn giải: mNaOH (trước điện phân) = 20 gam Điện phân dung dịch NaOH thực chất điện phân nước Phương trình điện phân: : H2O → 1/2 O2 (anot) + H2 (catot) → mNaOH không đổi → mdd sau điện phân = 80 gam → mH2O bị điện phân = 200 – 80 = 120 gam → nH2O điện phân = 20/3 mol → VO2 = 74,7 lít VH2 = 149,3 lít → Chọn đáp án D a2.4 Điện phân hỗn hợp dung dịch điện li ( dd muối, axit, bazơ) * Ở catot: Thứ tự điện phân: ion có tính oxi hóa mạnh bị điện phân trước: * Ở anot: Thứ tự điện phân: S2-> I- > Br- > Cl- > OH- > H2O theo phương trình sau: S2→ S + 2e 2X → X2 + 2e 4OH- → 2H2O + O2 + 4e 2H2O → O2 + 4H+ + 4e Ví dụ 1: Điện phân hỗn hợp dung dịch: HCl, CuCl 2, NaCl với điện cực trơ, có màng ngăn Giá trị pH dung dịch thay đổi trình điện phân: A Tăng B.Giảm C.Tăng giảm D.Giảm tăng → Chọn đáp án A Ví dụ : Điện phân 200 ml dung dịch hỗn hợp gồm HCl 0,1M CuSO 0,5M điện cực trơ Khi catot có 3,2 gam Cu thể tích khí Anot là: A.0,56 lít B.0,84 lít C.0,672 lít D.0,448 lít Hướng dẫn giải CuSO4 → Cu2+ + SO4211 0,1 HCl 0,02 Catot(-) 0,1 → H+ + 0,02 Cl- Anot (+) SO42- không bị điện phân Cu2+ + 2e → Cu 2Cl- → Cl2 + 2e 0,1 ← 0,05 0,02→ 0,01 + 2H2O → 4H + O2 + 4e 0,02 ← 0,08 mol Khi catot thoát 3,2 gam Cu tức 0,05 mol → Số mol Cu 2+ nhận 0,1 mol , mà Cl- cho tối đa 0,02 mol → 0,08 mol lại H2O cho → Từ sơ đồ điện phân khí thoát anot : Cl2 0,01mol ; O2 0,02 mol → Tởng thể tích : 0,03.22,4 = 0,672 lít → Chọn đáp án C Ví dụ 3: Điện phân 100 ml hỗn hợp dung dịch gồm FeCl3 1M , FeCl2 2M , CuCl2 1M HCl 2M với điện cực trơ có màng ngăn xốp cường độ dòng điện 5A 40 phút 50 giây catot thu được: A.5,6 g Fe B.2,8 g Fe C.6,4 g Cu D.4,6 g Cu Hướng dẫn giải Theo : n Fe3+ = 0,1 mol ; n Fe2+ = 0,2 mol ; n Cu2+ = 0,1 mol ; n HCl = 0,2 mol Sắp xếp tính oxi hóa ion theo chiều tăng dần : Fe2+ < H+ < Cu2+ < Fe3+ → Thứ tự bị điện phân catot (-) : Fe3+ + 1e → Fe2+ (1) 0,1 → 0,1→ 0,1 Cu2+ + 2e → Cu (2) 0,1 → 0,2→ 0,1 H+ + 1e → Ho (3) 0,2→ 0,2 Fe2+ + 2e → Fe (4) Theo công thức Faraday số mol e trao đổi hai điện cực : n = It/96500 = 5.9650/96500 = 0,5 mol Vì số mol e trao đổi chỉ 0,5 mol → Khơng có phản ứng (4) , kim loại thu chỉ phản ứng (2) → Khối lượng kim loại thu catot : 0,1.64 = 6,4 gam → Chọn đáp án C b Bài tập phản ứng oxi hóa – khư dung dịch chất điện li cách sư dụng tập dạy học hóa học b1 Hệ thống tập oxi hóa - khư dung dịch chất điện li b.1.1 Bài tập trắc nghiệm khách quan có lời giải 12 Bài Hòa tan 5,6 gam bột Fe 300 ml dung dịch HCl 1M, sau phản ứng thu dung dịch X khí H2 Cho lượng dư dung dịch AgNO vào dung dịch X thì thu m gam chất rắn Giá trị m (gam) A 28,7 B.39,5 C 53,85 D 45,75 Phân tích + nFe=0,1 mol; nH = 0,3 mol Phương trình hóa học phản ứng: → FeCl2 +H2 Fe + 2HCl  0,1 0,2 0,1 n H + du = 0,1  Dung dịch X chứa  n Fe2+ = 0,1  n − = 0,3  Cl Khi Cho AgNO3 vào dung dịch X thì ta có phản ứng oxi hóa - khử ion Fe 2+ ion NO3− môi trường axit Phương trình hóa học: 3Fe2+ + 4H+ + NO3−  → 3Fe3+ + NO + 2H2O 0,075 0,1 + → AgCl Ag + Cl-  0,3 0,3 0,3 2+ Đến ta thấy Fe dư ( nFe dư= 0,1- 0,075= 0,025) nên Fe2+ tác dụng với Ag+: → Fe3+ + Ag Fe2+ + Ag+  0,025 0,025 Chất rắn thu là: AgCl Ag mrắn sau phản ứng = 0,3.143,5 + 0,025.108= 45,75 gam Chọn đáp án D Bài 2: Hòa tan hồn tồn 1,5 mol Cu mol Fe bằng dung dịch NaNO có pha thêm dung dịch H2SO4, biết sau phản ứng sinh khí NO sản phẩm khử Số mol NaNO3 tối thiểu cần dùng A B.10 C.11 D.12 Phân tích − Cần ý rằng ion NO3 có tính oxi hóa mơi trường axit tương tự axit nitric HNO3 Chính vì Cu Fe bị oxi hóa tạo thành Fe 3+ Cu2+ Lượng NO3− tối thiếu chỉ để đủ oxi hóa hết Fe phần Cu Sau lượng Cu dư tan dung dịch Fe3+ Kết cuối dung dịch chỉ có chứa Fe 2+ Cu2+ Đến thực phản ứng bán oxi hóa – khử để giải toán → Fe2+ Fe – 2e  → Cu2+ Cu – 2e  1,5 − NO3 + 2H+ + e  → NO2 + H2O 5 Vậy n NaNO = Chọn đáp án A 13 Bài 3: Tính thể tích (lít) dung dịch HNO 1M (lỗng) tối thiểu để hòa tan hồn tồn hỡn hợp chứa 0,15 mol Fe 0,15 mol Cu ( biết NO sản phẩm khử nhất) A B 0,6 C.0,8 D 1,2 Phân tích Nhận xét: Tính khử Fe > Cu nên Fe tham gia phản ứng trước Cu, thể tích dùng HNO3 tối thiểu tồn lượng Cu phản ứng với ion Fe3+ → Fe2+ Fe - 2e  0,15 0,3 → Cu2+ Cu - 2e  0,15 0,3 + 4H + NO3− + 3e  → NO +2 H2O Vậy: ne nhận = 0,3 + 0,3 = 0,6 ⇒ nH+= 0,8 ⇒ n HNO = 0,8 V HNO3 0,8 = = 0,8 Chọn đáp án C Bài 4: Cho 0,03 mol Fe vào dung dịch HCl dư, sau thời gian thểm KNO vào dung dịch sau phản ứng Thể tích khí thu ( biết N+5 bị khử N+2) ? A 0,224 B 1,008 C 0,672 D 0,896 Phân tích Phương trình hóa học phản ứng → FeCl2 + H2 Fe + 2HCl  0,03 0,06 0,03 0,03 + 2+ Dung dịch thu chứa H dư, Fe Khi cho thêm dung dịch KNO3 vào dung dịch thì xảy oxi hóa ion Fe2+ : 3Fe2+ + 4H+ + NO3−  → 3Fe3+ + NO + 2H2O 0,03 0,01 Vkhi = (0,03 + 0,01).22,4 = 0,896 Chọn đáp án D Bài 5: Hỗn hợp X gồm (Fe, Fe2O3, Fe3O4, FeO) với số mol mỗi chất 0,1, 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 ngừng khí NO Thể tích dung dịch Cu(NO3)2 1M cần dùng thể tích khí (đktc) A 25ml; 1,12 lít B 0,5ml; 2,24 lít C 50ml; 2,24 lit D 50ml; 1,12 lit Phân tích Quy đởi 0,1 mol Fe2O3 0,1 mol FeO thành 0,1 mol Fe3O4 Vậy hỗn hợp X có( 0,2 mol Fe3O4, 0,1 mol Fe) Phương trình hóa học phản ứng → Fe2+ + 2Fe3+ + 4H2O Fe3O4 + 8H+  0,2 0,2 0,4 → FeCl2 + H2 Fe + 2HCl  0,1 0,1 2+ 3+ Dung dịch Z: [Fe : 0,3 mol; Fe : 0,4 mol Cu(NO3)2, H+] 3Fe2+ + NO3− + 4H+  → 3Fe3+ + NO + 2H2O 0,3 0,1 0,1 14 V NO = 0,1.22,4 = 2,24 ; nCu ( NO3 ) = 1 n − = 0,1 = 0,05 ; VddCu ( NO3 ) = 0,05lit NO3 Chọn đáp án C Bài 6: Dung dịch A chứa 0,01 mol Fe(NO 3)3 0,15 mol HCl có khả hòa tan tối đa số gam Cu (Biết NO sản phẩm khử nhất) A 2,88 B 3,92 C 3,2 5,12 Phân tích Nhận xét: Ta thấy Cu tham gia phản ứng với Fe 3+ đồng thời Cu bị oxi hóa ion NO3− mơi trường axit Ta có phương trình ion thu gọn sau → Cu2+ + 2Fe2+ 2Fe3+ + Cu  0,01 0,005 3Cu + 8H+ + NO3−  → 3Cu2+ + 2NO +4H2O 0,045 0,12 0,03 mCu tối đa = (0,045 + 0,005).64 = 3,2 gam Chọn đáp án C Bài 7: Cho 0,87 gam hỗn hợp gồm Fe, Cu, Al bình đựng 300ml H 2SO4 0,1M Sau phản ứng xảy hoàn toàn, thu 0,32 gam chất rắn có 448 ml khí (đktc) thoát Thêm tiếp vào bình 0,425 gam NaNO 3, phản ứng kết thúc thì thể tích khí NO(đktc, sản phẩm khử nhất) tạo thành khối lượng muối dung dịch A 0,224 lít 3,75 gam B 0,112 lít 3,750 gam C 0,112 lít 3,865 gam C 0,224 lít 3,865 gam Phân tích n H SO = 0,03 ⇒ n H = 0,06 ; n H = 0,02 → H2 Ta thấy: 2H+  0,04 0,02 Chứng tỏ axit H2SO4 dư, Al, Fe phản ứng hết, Cu không phản ứng ( mCu = 0,32 gam) → Fe2+ ; → Al3+ Fe – 2e  Al - 3e  x 2x 2x y 3y y + → H2 2H + 2e  0,04 0,04 0,02 +  x + y = 0,04  x = 0,005 ⇒ 56 x + 27 y = 0,55  y = 0,01 Ta có hệ phương trình:   Fe 2+ ;0,005mol  + Hỗn hợp sau phản ứng:  H : 0,02mol  Cu : 0,005mol  Khi thêm dung dịch NaNO3 ta có phản ứng 3Fe2+ + 4H+ + NO3−  → 3Fe3+ + NO + 2H2O 0,005 1/150 0,05/3 0,005/3 ⇒ n H + = 0,02 − 3Cu + 8H+ 1 0,005 = = ; n NO −3 = 0,005 − 150 75 300 − 2+ NO +  → 3Cu + 2NO + 4H2O 15 0,005 1/75 1/300 − + Sau phản ứng H NO3 hết n NO = mmuoi 1/300 0,005 + = 0,005 ⇒ V NO = 0,005.22,4 = 0,112lit 300 = mkl + mSO − + m Na + = 0,87 + 0,03.96 + 0,005.23 = 3,865 gam Chọn đáp án C Bài 8: Cho 17,8 gam bột Fe vào 0,8 lít dung dịch hỗn hợp gồm Cu(NO 3)2 H2SO4 0,25M Sau phản ứng xảy hoàn toàn, thu m gam hỗn hợp bột kim loại NO( sản phẩm khử nhất, đktc) A 16,8 B17,8 C 13,48 D 10,68 Phân tích Đối với tập nhiều học sinh trung bình cho rằng Fe tác dụng trực tiếp với H2SO4 lỗng, giải phóng khí H2 mà khơng để ý đến vai trò ion nitrat môi trường axit dẫn đến học sinh mắc phải sai lầm n + = 0,16 nCu ( NO3 ) = 0,16 ⇒  Cu n NO3− = 0,32 ; n H SO4 = 0,2 ⇒ n H + = 0,4 Phương trình hóa học phản ứng 3Fe + 8H+ + NO3−  → 3Fe3+ + NO + 4H2O 0,15 0,4 0,1 2+ → Fe2+ + Cu Fe + Cu  0,16 0,16 0,16 m= 17,8 - (0,31.56) +(0,16 64) = 10,68 gam Chọn đáp án D Bài 9: Cho 39,2 gam hỗn hợp M gồm Fe, FeO, Fe 3O4, Fe2O3, CuO, Cu( oxi chiếm 18,367% khối lượng) tác dụng vừa đú với 850ml dung dịch HNO aM, thu 0,2 mol NO( sản phẩm khử nhất) Giá trị a A 1,5 B 2,0 C 3,0 D 1,0 Phân tích Có thể quy đởi hỡn hợp M thành( Fe, Cu, O) Theo giả thuyết ta có nO = 39,3.18,367 = 0,45 16.100 Các bán oxi hóa – khử → H2O O + 2H+ + 2e  0,45 0,9 4H+ + NO3− + 3e  → NO + 4H2O 0,8 0,2 n HNO3 = n H + = 1,7 ⇒ a = 1,7 = M Chọn đáp án B 0,85 Bài 10: Điện phân ( với điện cực trơ) 200 ml dung dịch CuSO có nồng độ x mol/l, kết thúc điện phân catot bắt đầu có bọt khí Dung dịch sau điện phân có khối lượng giảm 16 gam so với dung dịch ban đầu Giá trị x A 1,25 B 0,5 C D Phân tích Sơ đồ điện phân dung dịch CuSO4 16 Catot: Anot 2+ → Cu → 4H+ + O2 Cu + 2e  2H2O - 4e  0,2x 0,4x 0,2x 0,4x 0,1x 2+ Khi catot bắt đầu có khí ra, có nghĩa Cu điện phân hết Khối lượng dung dịch giảm khối lượng Cu khỏi dung dịch khí O2 mgiảm = 0,2x.64 + 0,1x.32 = 16 ⇒ x= Chọn đáp án C b.1.2 Bài tập trắc nghiệm khách quan không có lời giải Bài 1: Cho hỗn hợp Fe, Cu vào dung dịch AgNO3 dư thì sau phản ứng kết thúc dung dịch thu có chất tan A Fe(NO3)2, Cu(NO3)2 B Fe(NO3)3, Cu(NO3)2, AgNO3 C Fe(NO3)3, Cu(NO3)2 D Fe(NO3)2, Cu(NO3)2, AgNO3 Bài 2: Điện phân hỗn hợp dung dịch gồm CuSO4, Fe2(SO4)3 thu dung dịch chứa hai chất tan Dung dịch gồm A H2SO4 CuSO4 B H2SO4, Fe2(SO4)3 C.H2SO4 FeSO4 D FeSO4, CuSO4 2+ Bài 3: Muối Fe làm màu dung dịch KMnO mơi trường axit tạo ion Fe3+ Còn ion Fe3+ tác dụng với I- tạo I2 Fe2+ Sắp xếp chất oxi hóa ion Fe3+, I2, MnO4- theo thứ tự mạch dần A MnO4- < Fe3+< I2 B MnO4-