Phương pháp áp dụng định luật bảo toàn electron

Phương pháp áp dụng định luật bảo toàn electron I - Nội dung Trong phản ứng oxi hóa - khử, số mol electron mà chất khử cho đi bằng số mol electron mà chất oxi hóa nhận về. - Sử dụng cho các bài toán có phản ứng oxi hóa - khử, đặc biệt là các bài toán có nhiều chất oxi hóa, nhiều chất khử. - Trong một phản ứng hoặc một hệ phản ứng, cần quan tâm đến trạng thái oxi hóa ban đầu và cuối của một nguyên tử mà không cần quan tâm đến các quá trình biến đổi trung gian. - Cần kết hợp với các phương pháp khác như bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố để giải bài toán. - Nếu có nhiều chất oxi hóa và nhiều chất khử cùng tham gia trong bài toán, ta cần tìm tổng số mol electron nhận và tổng số mol electron nhường rồi mới cân bằng. II - Bài tập áp dụng Bµi 1. Để m (g) bột sắt ngoài không khí một thời gian thu được12 gam hỗn hợp các chất rắn FeO, Fe3O4, Fe2 O3, Fe. Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp đó bằng dung dịch HNO3 loãng thu được 2,24 lít khí NO duy nhất (đktc). Giá trị của m là A. 5,04 gam B. 10,08 gam C. 15,12 gam D. 20,16 gam Hướng dẫn giải. nFe = ; ; nNO giải phóng = 0,1 mol - Chất khử là Fe: - Chất oxi hóa gồm O2 và HNO3 : Smol e- Fe nhường = Sne- chất oxi hóa (O2, ) nhận: Þ m = 10,08 (g). Đáp án B. Bµi 2. Hòa tan hoàn toàn 17,4 gam hỗn hợp 3 kim loại Al, Fe, Mg trong dung dịch HCl thấy thoát ra 13,44 lít khí. Nếu cho 34,8 gam hỗn hợp trên tác dụng với dung dịch CuSO4 dư, lọc lấy toàn bộ chất rắn thu được sau phản ứng tác dụng với dung dịch HNO3 nóng dư thì thu được V lít khí NO2 (đktc). Giá trị V là A. 11,2 lít B. 22,4 lít C. 53,76 lít D. 76,82 lít Hướng dẫn giải. Al, Mg, Fe nhường e, số mol electron này chính bằng số mol e Cu nhường khi tham gia phản ứng với HNO3. Số mol electron mà H+ nhận cũng chính là số mol electron mà HNO3 nhận. 17,4 gam hn hp H+ nhn 1,2 mol e. Vy 34,8 gam s mol e m H+ nhn l 2,4 mol. . ỏp ỏn C Bài 3. Hũa tan hon ton 28,8 gam kim loi Cu vo dung dch HNO3 loóng, tt c khớ NO thu c em oxi húa thnh NO2 ri sc vo nc cú dũng oxi chuyn ht thnh HNO3. Th tớch khớ oxi ktc ó tham gia vo quỏ trỡnh trờn l A. 5,04 lớt B. 7,56 lớt C. 6,72 lớt D. 8,96 lớt Hng dn gii. Ta nhn thy, Cu nhng electron cho HNO3 to thnh NO2, sau ú NO2 li nhng cho O2. Vy trong bi toỏn ny, Cu l cht nhng, cũn O2 l cht nhn electron. Cu - 2e đ Cu2+ 0,45 0,9 O2 + 4e đ 2O2- x 4x 4x = 0,9 ị x = 0,225 ị = 0,225.22,4 = 5,04 lớt ỏp ỏn A Bài 4. Chia m gam hn hp 2 kim loi A, B cú húa tr khụng i thnh 2 phn bng nhau : - Phn 1 tan ht trong dung dch HCl, to ra 1,792 lớt H2 (ktc). - Phn 2 nung trong oxi thu c 2,84 g hn hp oxit. Giỏ tr ca m l A. 1,56 gam B. 2,64 gam C. 3,12 gam D. 4,68 gam Hng dn gii. A,B l cht kh, H+ ( phn 1) v O2 ( phn 2) l cht oxi húa. S mol e- H+ nhn bng s mol O2 nhn 2H+ + 2.1e- đ H2 0,16 0,08 O2 + 4e đ 2O2- 0,04 0,16 ị mkl phn 2 = moxit - mO = 2,84 - 0,04.32 = 1,56 gam. m = 1,56.2 = 3,12 gam. ỏp ỏn C Bài 5. Chia 38,6 gam hn hp gm Fe v kim loi M cú húa tr duy nht thnh 2 phn bng nhau: - Phn 1: Tan va trong 2 lớt dung dch HCl thy thoỏt ra 14,56 lớt H2 (ktc). - Phn 2: Tan hon ton trong dung dch HNO3 loóng núng thy thoỏt ra 11,2 lớt khớ NO duy nht (ktc) a. Nng mol/l ca dung dch HCl l A. 0,45 M B. 0,25M C. 0,55 M D. 0,65 M b. Khi lng hn hp mui clorua khan thu c khi cụ cn dung dch sau phn ng phn 1 l A. 65,54 gam B. 65,45 gam C. 55,64 gam D. 54,65 gam c. %m ca Fe trong hn hp ban u l A. 30,05 % B. 50,05 % C. 50,03 % D. Kt qu khỏc d. Kim loi M l A. Mg B. Fe C. Al D. Cu Hng dn gii. a. = 0,65 (mol) ị nH = 1,3 mol ị nHCl = nH = 1,3 mol CM = 0,65M. ỏp ỏn D b. mmui = mKl + Trong ú mmui = 19,3 + 1,3.36,5 = 65,45 gam ? ỏp ỏn B c. ỏp dng phng phỏp bo ton e: - Phn 1: Fe - 2e đ Fe2+ 0,2 0,4 . 0,2 M - ae đ Ma+ 2H+ + 2e đ H2 1,3 . 0,65 - Phần 2: Fe - 3e ® Fe3+ M - ae ® Ma+ N+5 + 3e ® N+2 (NO) 1,5 0,5 x = 0,2, ay = 0,9 Þ nFe = 0,2 Þ %mFe = Đáp án C d. Đáp án D Bµi 6. Hòa tan hoàn toàn 17,4 gam hỗn hợp 3 kim loại Al, Fe, Mg trong dung dịch HCl thấy thoát ra 13,44 lít khí. Nếu cho 8,7 gam hỗn hợp tác dụng dung dịch NaOH dư ® 3,36 lít khí. Vậy nếu cho 34,8 gam hỗn hợp trên tác dụng với dung dịch CuSO4 dư, lọc lấy toàn bộ chất rắn thu được sau phản ứng tác dụng với dung dịch HNO3 nóng dư thì thu được V lít khí NO2. Các khí đều được đo ở điều kiện tiêu chuẩn. Thể tích khí NO2 thu được là A. 26,88 lít B. 53,70 lít C. 13,44 lít D. 44,8 lít Hướng dẫn giải. 2Al + 6HCl ® AlCl3 + 3H2 Mg + HCl ® MgCl2 + H2 Fe + 2HCl ® FeCl2 + H2 Đặt số mol Al, Mg, Fe trong 17,4 gam hỗn hợp là x, y, z Trong 34,7 gam hỗn hợp : nAl = 0,4; nMg = 0,3; nFe = 0,3 2Al + 3CuSO4 ® Al2(SO4)3 + 3Cu Mg + CuSO4 ® MgSO4 + Cu Fe + CuSO4 ® FeSO4 + Cu Cu + 4HNO3 ® Cu(NO3)2 + 2NO2 + H2O áp dụng định luật bảo toàn electron - Al, Mg, Fe là chất khử, nhường electron Cu2+ nhận e từ các kim loại sau đó lại nhường cho HNO3 - HNO3 là chất oxi hoá, nhận electron N+5 + 1e ® N+4 (NO2) a a Þ a = 2,4 Þ Đáp án A Bµi 7. Cho tan hoàn toàn 3,6 gam hỗn hợp gồm Mg và Fe trong dung dịch HNO3 2M, thu được dung dịch D, 0,04 mol khí NO và 0,01 mol N2O. Cho dung dịch D tác dụng với dung dịch NaOH lấy dư, lọc và nung kết tủa đến khối lượng thu được m gam chất rắn. a. Giá trị của m là A. 2,6 gam B. 3,6 gam C. 5,2 gam D. 7,8 gam b. Thể tích HNO3 đã phản ứng là A. 0,5 lít B. 0,24 lít C. 0,26 lít D. 0,13 lít Hướng dẫn giải. a. - HNO3 là chất oxi hoá N+5 + 3e NO 0,12 0,04 (mol) 2N+5 + 8e 2N+1 (N2O) 0,08 . 0,02 . 0,01 (mol) - Mg và Fe là chất khử. Gọi x, y là số mol Mg và Fe trong hỗn hợp Mg - 2e Mg+2 x .2x (mol) Fe - 3e Fe+3 y 3y (mol) ST. . Phương pháp áp dụng định luật bảo toàn electron I - Nội dung Trong phản ứng oxi hóa - khử, số mol electron mà chất khử cho đi bằng số mol electron. + Cu Cu + 4HNO3 ® Cu(NO3)2 + 2NO2 + H2O áp dụng định luật bảo toàn electron - Al, Mg, Fe là chất khử, nhường electron Cu2+ nhận e từ các kim loại sau