Đối với bài toán oxit kim loại hoặc hỗn hợp oxit kim loại tác dụng với axit theo phản ứng oxi hóa khử , khi sử dụng phương pháp ion – electron thì ngoài số mol H + tính theo bán phản ứn[r]
(1)PHƯƠNG PHÁP ION-ELECTRON:
Áp dụng giải tốn phản ứng oxi hóa –khử có mơi trường ;cân phản ứng oxi hóa –khử có mơi trường phức tạp; tính lượng mơi trường H+ tham gia phản ứng ngược lại ; biết lượng sản phẩm khử,tính lượng H+ Chỉ áp dụng cho dạng toán kim loại hỗn hợp kim loại tác dụng với axit có tính oxi hóa mạnh H2SO4 đặc , HNO3 tối ưu
Nếu học sinh phương pháp ion-electron mà sử dụng phương pháp khác để giải toán hóa dạng , thời gian khơng tìm kết tốn
Đối với toán oxit kim loại hỗn hợp oxit kim loại tác dụng với axit theo phản ứng oxi hóa khử , sử dụng phương pháp ion – electron ngồi số mol H+ tính theo bán phản ứng ion – electron cịn có số mol H+ lấy oxi oxit để tạo H2O
I PHƯƠNG PHÁP:
Cân theo phương pháp ion-electron áp dụng cho phản ứng oxi hóa – khử xẩy trong dung dịch có tham gia mơi trường : axit , bazơ , nước Khi cân sử dụng theo bước phương pháp thăng electron chất oxi hóa , chất khử viết dạng mà tồn dung dịch theo nguyên tắc sau :
1 Nếu phản ứng có axit tham gia :
+ Vế thiếu O thêm nhiêu H2O để tạo H+ vế ngược lại Ví dụ : NO3- → NO
Vế phải thiếu O , thêm vế phải 2H2O để tạo vế trái H+ sau cân điện tích bán phản ứng NO3- + 4H+ + 3e → NO +2H2O
2 Nếu phản ứng có bazơ tham gia :
+ Vế thiếu O thêm lượng OH- gấp đôi để tạo H2O vế ngược lại Ví dụ : Cr2O3 → 2CrO4
2-Vế trái thiếu O thêm vế trái 10 OH- để tạo 5H2O vế phải , sau cân điện tích bán phản ứng Cr2O3 +10 OH- → 2CrO42- + 5H2O + 6e
Ngoài học sinh cần phải linh hoạt trường hợp lệ
3 Nếu phản ứng có H2O tham gia : * Sản phẩm phản ứng tạo axit , theo nguyên tắc 1. * Sản phẩm phản ứng tạo bazơ , theo nguyên tắc MnO4- + 2H2O +3e → MnO2 + 4OH-
Chú ý: thay đổi số oxi hóa số chất theo mơi trường :
Trong môi trường bazơ : tạo K2MnO4
KMnO4 Trong mơi trường trung tính kiềm yếu : tạo MnO2 , KOH
Trong môi trường axit :tạo Mn2+ II BÀI TẬP VẬN DỤNG:
Dạng : Cân phản ứng oxi hóa khử có mơi trường.
1.Bổ túc cân phản ứng sau theo phương pháp ion-electron : a FeSO4+KMnO4 +H2SO4 → + … + … + …
b SO2 + KMnO4 + H2O → + … + …
(2)e FeS + HNO3đ →
Bài làm:
a.Ta có : FeSO4+KMnO4 +H2SO4 → Fe2(SO4)3 + MnSO4 +K2SO4 +H2O 2Fe2+ → 2Fe3+ + 2e x 5
MnO4- + 8H+ + 5e → Mn2+ + 4H2O x 10FeSO4+2KMnO4 +8H2SO4 → 5Fe2(SO4)3 +2MnSO4 +K2SO4 +8H2O
b Ta có : SO2 + KMnO4 +H2O → K2SO4 +MnSO4 +H2SO4 SO2 + 2H2O → SO42- + 4H+ +2e x 5 MnO4- +8H+ +5e → Mn2+ + 4H2O x 2 5SO2 + 2MnO42- +2H2O → 5SO42- + 4H+ +2Mn2+
5SO2 + 2KMnO4 +2H2O → K2SO4 +2MnSO4 +2H2SO4 c Ta có: CH2=CH2 + KMnO4 +H2O → HOCH2-CH2OH + MnO2 + KOH MnO4- + 2H2O +3e → MnO2 + 4OH- x 2 CH2=CH2 + 2OH- → HOCH2-CH2OH +2e x 3
CH2=CH2 + 2KMnO4 +4H2O → 3HOCH2-CH2OH + 2MnO2 + 2KOH d Cu + NaNO3 +HCl → Cu2+ + NO + … Cu → Cu2+ +2e x 3
NO3- +4H+ +3e → NO+ 2H2O x 3Cu + 8H+ + 2NO3- → 3Cu2+ + 2NO + 4H2O Có phương trình phân tử phù hợp :
3Cu + 8NaNO3 + 8HCl → 3Cu(NO3)2 + 8NaCl + 2NO + 4H2O 3Cu + 2NaNO3 + 8HCl → 3CuCl2 + 2NaCl + 2NO + 4H2O
e FeS + HNO3đ → FeS +4H2O → Fe3+ + SO42- + 8H+ + 9e x 1
NO3- +2H+ +1e → NO2+ H2O x
FeS + 9NO3- + 10H+ → Fe3+ + SO42- + 9NO2 + 5H2O ; Có phương trình phân tử phù hợp :
FeS + 12HNO3đ → Fe(NO3)3 + H2SO4 + 9NO2 + 5H2O 3FeS + 30HNO3đ → Fe(NO3)3 + Fe2(SO4)3+ 27NO2 + 15H2O
Dạng : Kim loại hỗn hợp kim loại tác dụng với axit có tính oxi hóa
2 Hỗn hợp A gồm nhiều kim loại có hóa trị khơng đổi hịa tan vừa hết 800ml dung dịch HNO3 sinh hỗn hợp gồm 0,2 mol N2 + 0,1 mol NO (là sản phẩm khử nhất) Giả sử khơng có phản ứng kim loại tác dụng với dd muối Tính nồng độ CM dung dịch HNO3 dùng ? A 1,5M B 2,5M C.3,5M D.4,5M
Bài làm: Ta có : 2NO3- +12H+ +10e → N2 + 6H2O (1)
(3)Từ (1), (2) → n HNO3 = nH+ = 2,4 +0,4 = 2,8 mol ; [HNO3] = 2,8 : 0,8 = 3,5M → Chọn 2C 3 Cho m gam hỗn hợp X gồm Zn , Al , Mg tác dụng với dung dịch HCl dư thu 6,72 lit hiđro (đktc) Tính thể tích dung dịch HNO3 2M dùng để hòa tan hết m gam hỗn hợp X ? Biết lượng HNO3 dùng dư 20% so với lượng cần thiết NO sản phẩm khử
Bài làm:
Vì m gam hỗn hợp X tác dụng với dung dịch HCl dư dung dịch HNO3 dư nên tổng số mol electron nhận trường hợp phải
Ta có : 2H+ +2e → H2 (1) mol 0,6 6,72/22,4 NO3- + 4H+ + 3e → NO + 2H2O (2) mol 0.8 0,6
Từ (1), (2) suy số mol H+=số mol HNO3 phản ứng = 0,8 mol Vì lượng HNO3 dùng dư 20% so với lượng cần thiết nên : Số mol HNO3 dùng =0,8 + 20%.0,8 = 0,96 mol V dd HNO3 = 0,96 : = 0,48 lit
Dạng : Oxit kim loại hỗn hợp oxit kim loại tác dụng với axit theo phản ứng oxi hóa khử 4 Hịa tan m gam hỗn hợp Y gồm FeO , Fe2O3 , Fe3O4 (với nFeO : n Fe2O3 = : ) cần 200ml dd HNO3 1,5M thu x lit khí NO (đktc) sản phẩm khử Giá trị m,x : A 7,46 gam ; 0,24 lit B 52,2gam ; 1,68 lit C 52gam ; 0.07 lit D 51,2gam ; 1,68 lit
Bài làm:
Vì hỗn hợp Y gồm FeO , Fe2O3 , Fe3O4 có tỉ lệ mol FeO Fe2O3 1:1 , nên ta xem hỗn hợp Y có Fe3O4 Số mol H+=số mol HNO3 = 0,2 1,5 = 0,3 mol
Cách 1 (Fe3O4) 3Fe+8/3 → 3Fe3+ +1e (1) x 3
0,3/28 0,3/28
Ta có : NO3- + 4H+ + 3e → NO + 2H2O (2) x 0,3/28 0,3/28 mol
Từ (1) , (2) ⇒ để tạo mol NO phải cần
3 mol Fe3O4 → 12 mol O → 12 mol H2O → 24 mol H+ (3) Từ (2) , (3) → Để tạo mol NO cần mol H+ tham gia vào trình khử 24 mol H+ tạo mơi trường
Cần 28 mol H+ Vậy: 28 mol H+ tạo 1mol NO
0,3 mol H+ tạo số mol NO :0,3/28 mol
VNO =22,4 0,3/28 = 0,24 lit Từ (1) , (2) ⇒ 232 0,3/28 = 7,46 gam
Cách : 3Fe3O4 + 28 HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + 14 H2O
Mol : 0,3/28 0,3 0,3/28 Suy kết Chọn A
Nếu HS giải theo cách sau :
(Fe3O4) 3Fe+8/3 → 3Fe3+ +1e (1)
Mol : 0,225 0,225
Ta có : NO3- + 4H+ + 3e → NO + 2H2O (2) mol 0,3 0,225 0,075
(4)Chọn B sai Vì cịn có H+ lấy oxi oxit tạo nước Đối với dạng giải HS phải cẩn
thận!
Cách : Đúng theo pp ion-electron :
Fe3O4 +8H+ → 3Fe3+ + 1e + 4H2O (1)
Mol : a 8a a
Ta có : NO3- + 4H+ + 3e → NO + 2H2O (2) mol 4a/3 a a/3
(1) , (2) 8a+ 4a/3 = 28a/3 = 0,3 a = x 0,3/8
VNO =22,4 0,3/28 = 0,24 lit Từ (1) , (2) ⇒ 232 0,3/28 = 7,46 gam III BÀI TẬP TỰ LUYỆN :
1 Bổ túc cân phản ứng sau theo phương pháp ion-electron : FeS2 + HNO3 đặc
2 Hòa tan 3,085 gam hỗn hợp gồm Al , Zn , Fe 0,04 lit dung dịch H2SO4đăcnong dư x mol/lit vừa đủ thu dung dịch A ; 1,792 lit ( đktc) khí SO2 0,32gam S Cơ cạn dung dịch A thu m gam muối khan Giá trị m x :
A 13,645g 10M B 13,645 g 5M C 13,55g 12M D 13,55g 22M 3 Để m gam bột Fe khơng khí thu 3g hỗn hợp chất rắn X Hòa tan vừa hết 3g hỗn hợp X cần 500ml dung dịch HNO3 a mol/lit thu 0,56 lit NO sản phẩm khử Giá trị m a : A 0,4M ; 2,152g B 0,3M ; 2,152g C 0,32 M ; 2,52g D 0,2M; 2,52g
4 Có dung dịch X , Y thỏa mãn :
X + Y → không phản ứng ; Cu + X không phản ứng
Cu + Y không phản ứng ; Cu + X + Y → Cu2+ + NO + …
X , Y : A NaNO3 ; K2SO4 B Na3PO4 ; KNO3 C NaNO3 ; KHSO4 D NaCl ; AgNO3 5 Cho hỗn hợp Al , Zn vào dung dịch NaOH , NaNO3 thấy khí X , Y X , Y : A H2 ; NO B H2 ; N2O C H2 ; NO2 D H2 ; NH3
6 Hòa tan 10,71gam hỗn hợp gồm Al , Zn , Fe lit dung dịch HNO3 x mol/lit dư thu dung dịch A 1,792 lit ( đktc) hỗn hợp khí gồm N2 N2O có tỉ khối so với heli Cô cạn dung dịch A thu m gam muối khan Giá trị m x :
A 55,35g 2,2M B 55,35g 0,22M C 53,55g 2,2M D 53,55g 0,22M
7 Cho m gam bột Fe tác dụng với dung dịch chứa mol HNO3 đun nóng khuấy , phản ứng tồn , giải phóng 0,25 mol khí NO sản phẩm khử HNO3 , sau phản ứng cịn lại g kim loại Tính m ? A 14g B 15g C 22g D 29g 8 Cho 13,4g hỗn hợp Fe , Al , Mg tác dụng hết với lượng dung dịch HNO3 2M (lấy dư 10% ) thu 4,48 lit hỗn hợp NO N2O có tỉ khối so với hiđro 18,5 dung dịch không chứa muối amoni Thể tích dung dịch HNO3 dùng khối lượng muối có dung dịch sau phản ứng : A 15,4 lit 81g B 0,77 lit 81,6g C 1,4 lit 86g D 0,7 lit 80,6g 9 Hịa tan hồn hỗn hợp X gồm kim loại A B dung dịch HNO3loãng Kết thúc phản ứng thu dược hỗn hợp khí Y gồm 0,1mol NO ; 0,15mol NO2 ; 0,05 mol N2O Biết khơng có phản ứng tạo NH4NO3 Số mol HNO3 phản ứng : A 0,75mol B 0,9mol C 1,2mol D 1,05mol 10 Hòa tan 1,68 g kim loại M dung dịch HNO3 3,5M lấy dư 10% thu sản phẩm khử gồm 0,03mol NO2 0,02mol NO Thể dung dịch HNO3 dùng kim loại M :
A 40ml , Fe B 44ml , Fe C 40ml , Al D 44ml , Al