Với bài tập hỗn hợp kim loại phản ứng với hỗn hợp axit có tính oxi hóa là những bài toán khó để giúp học sinh giải nhanh loại bài tập này tôi đưa ra phương pháp( ٭ ). I.[r]
(1)PHÁP TRIỂN PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN ELECTRON GIẢI NHANH CÁC BÀI TOÁN VỚI CHẤT KHỬ LÀ
KIM LOẠI VÀ AXIT CĨ TÍNH OXI HĨA(٭)
Với hình thức thi trắc nghiệm học sinh thường nhiều thời gian khi giải tập tính tốn Để giải vấn đề cần tim phương pháp giải nhanh nhằm tiết kiệm thời gian Với tập hỗn hợp kim loại phản ứng với hỗn hợp axit có tính oxi hóa tốn khó để giúp học sinh giải nhanh loại tập đưa phương pháp(٭)
I. Cơ sở lí thuyết:
Xét kim loại M có số oxi hóa tham gia phản ứng oxi hóa khử +n với (n>0) axit HNO3
Giọi số mol electron kim loại M nhường a (a R +❑¿
¿ ) q trình oxi hóa M → M+n +n.e ta có nM= a
n Giả sử N+5 bị khử xuống N+x ( x Z)
trình khử N+5 + (5-x)e → N+x ta có nN = a
5− x (1)
Vì số mol NO3- cần để tạo muối gấp n lần số mol kim loại M nên nNO −3 = n
a n (2)
Từ (1) (2) ta có mối quan hệ số mol NO3- tạo muối số mol N+x biểu thị biểu thức sau: nNO3
−
nN+x
= 5− xa = 5-x(*)
Số mol electron trao đổi gấp lần số mol điện tích anion tạo muối số mol anion tạo muối gấp nhiêu lần số mol N+x
Tương tự chất oxi hóa axit H2SO4 đặc
Giả sử S+6 bị khử xuống S+x( x Z) trình khử S+6 + (6-x)e → S+x ta có nS ❑+x = 6− xa (1’)
Số mol SO42- tạo muối = n
a n =
a
2 (2’)
Từ (1’) (2’) ta có mối quan hệ số mol SO42- tạo muối số mol S+x là:
nSO
4 2−
nS = a
2
a
6− x
(2)Số mol electron trao đổi gấp lần số mol điện tích anion tạo muối số mol anion tạo muối gấp nhiêu lần số mol S+x
Vậy số mol electron trao đổi gấp lần số mol điện tích của anion tạo muối số mol anion tạo muối gấp nhiêu lần số mol chất có số oxi hóa +x( chất khử yếu hơn)
II Một số ví dụ
Ví dụ 1 Cho m(g) kim loại Fe tác dụng vừa đủ với 100ml dung dịch HNO3 x(M) thu 2,24 lít khí NO(đktc) Tính giá trị x?
Giải Phương pháp thơng thường:
Phương trình phản ứng: Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + H2O từ phương trình ta có: nHNO =4nNO =4 222,24,4 = 0,4 mol
x = 0,40,1 =4M
Phương pháp đề xuất:
Phương trình nhận electron: N+5 + 3e → N+2 ta thấy số mol electron trao đổi gấp lần số mol điện tích anion tạo muối nên
nNO
− tạomuối = 3nNO mà nHNO = nNO
3
− + nNO = 3nNO + nNO =4.nNO
x = 0,40,1 =4M
Với phương pháp học sinh không cần phải viết phương trình phản ứng cần lập tỉ số số mol electron trao đổi số mol điện tích anion tạo muối thực số phép tính dơn giản tiết kiệm được nhiều thời gian.
Ví dụ 2 Cho m(g) kim loại X tác dụng vừa đủ với 100ml dung dịch HNO3 x(M) thu 2,24 lít khí NO(đktc) Tính giá trị x?
Giải
Với ví dụ phương pháp thông thường không giải phương pháp đề xuất toán trở nên đơn giản với vài phép tính:
Phương trình nhận electron: N+5 + 3e → N+2 ta thấy số mol electron trao đổi gấp lần số mol điện tích anion tạo muối nên
nNO −3 = 3nNO mà nHNO = nNO −3 + nNO = 3nNO + nNO =4.nNO
x = 0,40,1 =4M
Với phương pháp dùng giải nhanh tập phù hợp để đề kiểm tra trắc nghiệm khách quan với câu hỏi dạng: nồng độ, khối lượng muối tạo thành,số mol axit tham gia phản ứng,…
(3)hỗn hợp khí B gồm NO2 SO2 (đktc) nặng 5,88g Cô cạn dung dịch sau thu m(g) muối khan Tính m?
Giải
nB= 222,688,4 = 0,12 mol
Giọi số mol NO2 x số mol SO2 y ta có
¿
x+y=0,12
46x+64y=5,88 ¿{
¿
giải
ta có
¿
x=0,1
y=0,02 ¿{
¿
Phương trình nhận electron: S+6 +2e → S+4 N+5 +1e → N+4 Ta có nSO
2− tạomuối=
2 nSO =0,2 mol => khối lượng anion sunfat tạo muối là: 96.0,02 = 1,92g
nNO −3 tạomuối=
1
1 nNO = 0,1 mol => khối lượng anion nitrat tạo muối là: 62.0,1= 6,2g
Vậy khối lượng muối khan thu là: m = + 1,92 + 6,2 = 14,12g
Ưu điểm phương pháp số kim loại tùy ý được, nhiều kim loại phương pháp tỏ vợt trội so với phương pháp thơng thường
Ví dụ 4 Cho 12g hỗn hợp hai kim loại X, Y hòa tan hoàn toàn vào dung dịch HNO3 thu m(g) muối 1,12 lít khí khơng trì cháy(đktc) Tính giá trị m?
Giải
Khí khơng trì cháy N2 Phương trình nhận electron: N+5 +5e → N0 nN ❑0 =2nN = 22 41,12 = 0,1mol
nNO ❑3− tạomuối =
5
1 nN = 5.0,1 = 0,5 mol => khối lượng anion nitarat tạo muối là: 0,5.62 = 31g
Vậy khối lượng muối khan thu là: 31+ 12= 43g
Ví dụ 5 Hịa tan hỗn hợp gồm Mg, Fe kim loại X vào dung dịch HNO3 thu hỗn hợp khí gồm 0,03 mol NO2 0,02 mol NO Số mol HNO3 tham gia phản ứng bao nhiêu?
Giải
(4)N+5 +1e → N+4 nNO ❑3
− tạomuối=
1 nN +
1 nN = nNO +3nNO =0,03 + 3.0,02 = 0.09 mol
nHNO đãphảnứng = nNO ❑3− tạomuối + nNO + nNO = 0,09 + 0,03 + 0.02 = 0,14
mol
Ví dụ 6 Hịa tan hồn tồn 5,04g hỗn hợp gồm kim loại X, Y, Z vào 100ml dung dịch HNO3 x(M) thu m(g) muối 0,02 mol NO2và 0,005 mol N2O Tính giá trị x m?
Giải
Phương trình nhận electron: N+5 + 4e → N+ N+5 +1e → N+4 nNO ❑3− tạomuối =
1 nN +
1 nN = nNO + 4.(2nN O )= 0,02 + (0,005.2) = 0.02 + 0,04 = 0,06 mol
mNO ❑3− tạomuối =0,06.62 = 3,72g
m =mKL+ mNO ❑3− tạomuối = 5,04 + 3,72 = 8,76g
nHNO tham gia phản ứng = nNO ❑3
− tạomuối + nN + nN = 0,06 + 0,02 + 0,005.2 =
0,09 mol