(Sáng kiến kinh nghiệm) sử dụng phương pháp bảo toàn e

sử dụng phơng pháp bảo toàn electron Ngi son: Hong N Tỳ Oanh I Nguyên tắc phơng pháp bảo toàn e Khi có nhiều chất oxi hoá chất khử hỗn hợp phản ứng (nhiều phản ứng phản ứng qua nhiều giai đoạn ) "Tổng số mol e mà chất khử cho phải tổng số mol e mà chất oxi hoá nhận " Tøc lµ : ∑ n e nhêng = ∑ n e nhận II Các giải pháp để tổ chức thực Mấu chốt quan trọng học sinh phải nhận định trạng thái đầu trạng thái cuối cđa c¸c chÊt o xi ho¸ ,chÊt khư ,nhiỊu không cần quan tâm tới cân phản ứng Phơng pháp đặc biệt lý thú toán phải biện luận nhiều trờng hợp xảy III.Các vÝ dơ 1- VÝ dơ 1: Hoµ tan hoµn toµn 1.2 gam Kim loại M vào dung dịch HNO d thu đợc 0.224 lít khí N2 đktc Kim loại M : A- Mg B- Fe Hớng dẫn : D- Cu Chọn đáp án A Sè mol cña N2 = 0.01 M- n(e) 0.1/n C- Al 0.1 Theo bảo toàn e có Mn+ 2N+5 + 10 (e) 0.1 N2 0.01 Suy 0.1 1.2 = n M ⇒ M = 12n LËp b¶ng ⇒ M= 24 ( Mg) 2- VÝ dô Cho 40.5 gam Al tác dụng với dung dịch HNO3 thu đợc 10.08 lít khí X đktc ( sản phẩm khử khác ) X A.NO2 Hớng dẫn : B.NO C N 2O D N2 Chọn đáp ¸n D Sè mol cña Al = 1.5 ( mol) vµ sè mol khÝ X = 0.45 mol Theo bảo toàn e có Al- 3(e) 1.5 Suy Al3+ N+5 + n (e) 4.5 0.45 n = 4.5 s¶n phÈm 0.45n 0.45 ⇒ n = 10 VËy khÝ X lµ N2 3- VÝ dơ Cho 8,3 gam hỗn hợp gồm Al,Fe vào lít dung dịch AgNO 0.1 M Cu(NO3)2 0.2 M Sau phản ứng kết thúc thu đợc chất rắn Z ( không tác dụng với dung dịch HCl ) dung dịch T không màu xanh Khối lọng Z vµ %mAl X lµ : A 23.6 gam & 32.53% B 2.36 gam & 32.53% C 23.6 gam & 45.53% D 12.2 gam & 28.27% Híng dÉn : Chọn đáp án A Z không tác dụng với với dung dịch HCl Dung dịch T không màu xanh ⇒ ⇒ Al, Fe hÕt Cu(NO3)2 ph¶n øng hÕt VËy chÊt r¾n Z gåm cã Ag,Cu ⇒ mZ = mAg + mCu = 0.1x108 + 0.2 x 64 = 23.6 gam Gọi số mol Al ,Fe lần lợt a,b Al -3(e) a Ag + + 1(e) 3a Fe - 2(e) b Al3+ 0.1 Fe2+ 0.2 Theo Bảo toàn e ta có phơng trình 3a + 2b = 0.5 27 a + 56b = 8.3 VËy ta cã hÖ phơng trình %mAl = 0.1 Cu 2+ + 2(e) 2b Ag Cu 0.4 3a + 2b =0.5 a = 0.1 ⇔  b = 0.1 0.1x 27 100 =32.53% 8.3 4- Ví dụ Hoà tan hỗn hợp X gồm Al Fe vào dd HNO3 d sau phản ứng hoàn toàn thu đợc dd A 4.4 gam hh khÝ Y cã thĨ tÝch 2.688 lÝt (®ktc) gåm khí không màu có khí tự hoá nâu không khí Số e mà hh X nhêng lµ : A 2,53 1023 B 3,97 1023 C.3,25 1023 D 5,53 1023 Giáo viên gợi ý : Muốn tìm số e nhờng phải tìm đợc số mol e nhờng mol có 6.023 1023 e ,nªn häc sinh sÏ nghÜ phơng pháp sử dụng bảo toàn e Cách giải : Sè mol khÝ Y lµ 2.688 : 22.4 = 0.12 mol 4.44 Suy M = = 37 mµ cã khí NO (M = 30) khí lại N2O 0.12 a + b = 0.12 ⇒ a=b=0.06 30a + 44b = 4.44 Gäi sè mol NO , N2O lần lợt a , b Ta có hệ Khi cho Al,Fe vào dd HNO3 Quá trình oxi hoá Quá trình khử Al - e Al3+ N +5 + 3e → N+2 Fe- e → Fe3+ 3a ← a 2N+5 + 8e → N2+1 8a ← a ∑ n e nhêng ∑ n e nhËn = 11 a = 0.66 mol Theo định luật bảo toµn e : ∑ n e nhêng = ∑ n e nhËn = 0.66 mol ⇒ Sè e mµ hh X nhêng lµ : 0,66 x6.023 1023 = 3,97 1023 Đáp án B 5- Ví dụ Hỗn hợp X gåm FeS2 vµ MS cã sè mol b»ng ,M kim loại hoá trị không đổi Cho 6.51g X tác dụng hoàn toàn với dd HNO3 d đợc dd A 13.216 lít khí đktc hỗn hợp khí B gồm NO2 NO có khối lợng 26.34 gam Thêm lợng d dd BaCl2 vào ddA thấy tạo m gam kết tủa Kim loại M khối lợng m : A- Zn 20.97g B Al vµ 15.57g C Mg vµ 4.55 g D Cu vµ 45.69g Híng dÉn nkhÝ B = 13.216 :22.4 = 0.5875 mol Gäi sè mol NO2 vµ NO lµ a,b a + b = 0.5875 a = 0.54 ⇒ 46a + 30b = 26.34 b = 0.05 Ta cã hÖ  dd A + BaCl2 t¹o kÕt tđa ⇒ dd A cã SO42Ba2+ + SO42- = BaSO4 ↓ pt Gọi x số mol FeS2 MS Quá trình oxi hoá Quá trình khử FeS2 - 15 e → Fe3+ + 2S+6 x → N+5 + 3e → N+2 15x 3a MS - e → M2+ + 2S+6 x → a N+5 + e → N+4 8x b ∑ n e nhêng = 15x+8x b ∑ n e nhận = 3a+b = 0.69 mol Theo định luật bảo toàn e : n e nhờng = n e nhËn ⇒ 23 x =0.69 ⇒ x = 0.03 Mặt khác 120.0,03 + (M+32) 0,03 = 6.51 M = 65 (Zn) sè mol SO42- = nZnS + 2nFeS2 = 0.03 + 2.0,03 = 0.09 ⇒ m = 0.09 x 233 = 20.97 gam Đáp án A 6- VÝ dơ Nung 8.4 gam Fe kh«ng khÝ sau p thu đợc m gam chất rắn X gồm Fe ,Fe2O3 ,FeO , Fe3O4 Hoµ tan hÕt m gam chất rắn X vào dd HNO3 d đợc 2.24 lít khí NO2 đktc sản phẩm khử Giá trị m : A- 11.2 gam 6.9 gam B- 10.2 gam C-7.2 gam D- Híng dÉn 8.4 gam Fe O2   →m gam X :FeO ,Fe2O3 ,FeO , Fe3O4 HNO3  → muèi Fe3+ Tõ ta thấy Fe ban đầu đà chuyển hết vào dd díi d¹ng mi Fe3+ mO = m - 8.4 nO = m 8.4 16 Quá trình oxi hoá Quá trình khử Fe- e Fe3+ 0.15 O + m − 8.4 16 0.45 → O-2 2e m − 8.4 → N+5 + e → N+4 0.1 ∑ n e nhêng = 0.45 ∑ n e nhËn = 0.1 m − 8.4 + 0.1mol Theo định luật bảo toàn e : n e nhờng = ∑ n e nhËn ⇒ m − 8.4 + 0.1 =0.45 m = 11.2 gam Đáp án A 7- Ví dụ Để m gam phoi sắt A không khí sau p thu đợc 12.0 gam chÊt r¾n B gåm FeO ,Fe2O3 ,Fe , Fe3O4 Cho B tác dụng hoàn toàn với dd HNO3 d đợc 2.24 lít khí NO đktc sản phẩm khử Giá trị m : A- 11.2 gam B- 10.08 gam Híng dÉn C-11.08 gam D- 1.12 gam m gam Fe O2 HNO → muèi Fe3+   → 12 gam X :FeO,Fe2O3 ,FeO , Fe3O4 Từ ta thấy Fe ban đầu đà chuyển hết vào dd dới dạng muối Fe3+ mO =12 - m ⇒ nO = 12 − m 16 nFe = m/56 Quá trình oxi hoá Quá trình khử Fe - e → Fe3+ m 56 O + 12 − m 16 3m 56 → 2e → O-2 12 − m N+5 + 3e → N+2 0.3 ∑ n e nhêng = 3m 56 ∑ n e nhËn = 0.1 12 − m + 0.3 mol Theo định luật bảo toàn e : n e nhờng = ∑ n e nhËn ⇒ 12 − m + 0.3 = 3m ⇒ m = 10.08 gam 56 Đáp án B IV.Các tập đề nghị Bài tập Hoµ tan hoµn toµn 9.6 gam Mg mét lợng dd HNO3thì thu đợc 2.24 lít khí A ®ktc KhÝ A lµ : A- NO Bµi tËp B- NO2 C- N2 D- N2O LÊy 0.03 mol Al 0.05 mol Fe cho tác dụng với 100 ml dd chứa AgNO Cu(NO3)2 khuyâý kỹ tới phản ứng xảy hoàn toàn thu đợc 8.12 g chất rắn gồm kim loại Hoà tan chất rắn dd HCl d thấy bay 0.672 lít khí H2 đktc Hiệu suất phản ứng 100 % Nồng độ mol/l AgNO3 Cu(NO3)2 lần lợt : A- 0.3 M 0.5 M C- 0.13 M vµ 0.25 M B- 0.3 M vµ 0.15 M D- 0.1 M vµ 0.2 M Bài tập3 Cho 3.04 gam hợp kim Fe ,Cu tan hoàn toàn dd HNO nóng thu đợc 1.792 lÝt khÝ NO ,NO2 ë ®ktc cã tû khèi H2 21 %mCu %mFe lần lợt : A-63.16% 36.84 % C- 27.1% vµ 72.9 % B- 50% vµ 50 % D- 19.4% vµ 80.6% Bµi tËp Cho Al vµo dd CuSO4 ,sau mét thêi gian nhÊc Al thÊy Al tăng m gam Al có 3,613.1023 electron tham gia phản ứng trao đổi trình phản ứng với CuSO4 Vậy m có giá trị : A-13.8 gam B- 1.38 gam C- 2.7 gam D - 27.8 gam Bµi tËp Khi cho mét Fe vµo dd CuSO4 ,sau mét thêi gian nhÊc Fe làm khô cân nặng thấy sắt tăng lên 6.4 gam Số electron tham gia phản ứng trao đổi Fe trình phản ứng với CuSO : A-1,44.1024 0.8 B- 4,818.1023 C- 9,636.10 23 D- ... Al,Fe vµo dd HNO3 Quá trình oxi hoá Quá trình khử Al - e → Al3+ N +5 + 3e → N+2 Fe- e → Fe3+ 3a ← a 2N+5 + 8e → N2+1 8a ← a ∑ n e nhêng ∑ n e nhËn = 11 a = 0.66 mol Theo định luật bảo toàn e :... trình khử Fe- e → Fe3+ 0.15 O + m − 8.4 16 0.45 → O-2 2e m − 8.4 → N+5 + e → N+4 0.1 ∑ n e nhêng = 0.45 ∑ n e nhËn = 0.1 m − 8.4 + 0.1mol Theo định luật bảo toàn e : ∑ n e nhêng = ∑ n e nhËn ⇒ m... khử Fe - e Fe3+ m 56 O + 12 − m 16 3m 56 → 2e → O-2 12 − m N+5 + 3e → N+2 0.3 ∑ n e nhêng = 3m 56 ∑ n e nhËn = 0.1 12 − m + 0.3 mol Theo định luật bảo toàn e : ∑ n e nhêng = ∑ n e nhËn ⇒ 12 −