. PHÂN DẠNG BÀI TẬP VÀ VÍ DỤ MINH HỌA Để giải nhanh các dạng toán có liên quan đến phản ứng oxi hoá – khử chúng ta nên áp dụng định luật bảo toàn electron. Nội dung của định luật bảo toàn electron: Trong phản ứng oxi hoá – khử, số mol electron do chất khử cho bằng số mol electron chất oxi hoá nhận. Lưu ý: Trong một phản ứng hoặc một hệ phản ứng oxi hoá – khử, chúng ta cần quan tâm đến trạng thái oxi hoá ban đầu và cuối của một nguyên tố, không quan tâm đến các quá trình biến đổi trung gian. Cần kết hợp với các phương pháp khác như phương pháp quy đổi, bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố, bảo
C PHÂN DẠNG BÀI TẬP VÀ VÍ DỤ MINH HỌA Để giải nhanh dạng tốn có liên quan đến phản ứng oxi hoá – khử nên áp dụng định luật bảo toàn electron * Nội dung định luật bảo tồn electron: Trong phản ứng oxi hố – khử, số mol electron chất khử cho số mol electron chất oxi hoá nhận �n e(cho) �ne(nhaän) * Lưu ý: - Trong phản ứng hệ phản ứng oxi hoá – khử, cần quan tâm đến trạng thái oxi hoá ban đầu cuối nguyên tố, không quan tâm đến trình biến đổi trung gian - Cần kết hợp với phương pháp khác phương pháp quy đổi, bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố, bảo tồn điện tích để giải tốn ● Dạng 1: Kim loại tác dụng với dung dịch HCl, H2SO4 (loãng) Kim loại bị oxi hoá: M �� � M n ne � ne cho an (a va� n la� n l� � � t la� so� mol va� hoa� tr�cu� a M) 1 1 + HCl, H2 SO4 (loã ng) thể tính oxi hố H : 2H 2e �� � H2 � nH ne nhaän 2nH2 � HCl M� �� � M n H2 H SO (loaõ n g) �2 Theo định luật bảo tồn electron, ta có: an 2nH2 Lưu ý: Kim loại có nhiều hố trị (Fe, Cr) tác dụng với HCl H 2SO4 lỗng đạt hố trị thấp Ví dụ 1: Hồ tan hoàn toàn 5,4 gam Al dung dịch H 2SO4 lỗng, thu V lít H2 (ở đktc) Giá trị V A 4,48 B 3,36 C 6,72 D 2,24 (Đề thi thử THPT Quốc Gia lần – THPT chuyên Đại học Vinh, năm 2016) Hướng dẫn giải Bảo toàn electron: 5,4 V � � V 6,72 l� t 27 22,4 Ví dụ 2: Cho 10,0 gam hỗn hợp X gồm Fe Cu phản ứng với dung dịch HCl loãng (dư), đến phản ứng xảy hoàn toàn thu 3,36 lít H (đktc) Khối lượng Cu có 10,0 gam hỗn hợp X A 2,8 gam B 5,6 gam C 1,6 gam D 8,4 gam (Đề thi thử THPT Quốc Gia lần – THPT chuyên ĐHSP Hà Nội, năm 2016) Hướng dẫn giải Chỉ có Fe phản ứng với HCl, ta có: 2.nFe 2.nH 2 3,36 22,4 � nFe 0,15mol � mCu 10 0,15.56 1,6 gam Ví dụ 3: Cho 0,3 gam kim loại hoá trị II phản ứng hết với dung dịch HCl, thu 0,28 lít H2 (đktc) Kim loại A Ba B Ca C Mg D Sr (Đề Khảo sát chất lượng lần – THPT chuyên Lam Sơn – Thanh Hoá, năm 2016) Hướng dẫn giải Ta có: 0,3 0,28 � � M 24 � M la� Mg M 22,4 Ví dụ 4: Cho 5,1 gam hai kim loại Mg Al tác dụng với lượng dư dung dịch HCl, thu 5,6 lít khí H2 (đktc) Tỉ lệ phần trăm theo khối lượng Al hỗn hợp ban đầu A 52,94% B 47,06% C 32,94% D 67,06% Hướng dẫn giải Đặt a b số mol Mg Al, ta có: � m 24a 27b 5,1 � a 0,1mol � kim loaïi � 5,6 � � Bả o n electron: 3a 2b 2� �b 0,1mol � 22,4 � 0,1.27 � %mAl � 100% 52,94% 5,1 Ví dụ 5: Hồ tan 1,92 gam kim loại M (hoá trị n) vào dung dịch HCl H2SO4 loãng (vừa đủ), thu 1,792 lít khí H2 (đktc) Kim loại M A Fe B Cu C Al D Mg Hướng dẫn giải Bảo tồn electron, ta có: � n 1,92 1,792 � n � M 12n � � � M làMg M 22,4 M 24 � Ví dụ 6: Hỗn hợp X gồm Zn, Mg, Fe Hoà tan hết 23,40 gam hỗn hợp X vào dung dịch HCl, thu 11,20 lít khí (đktc) Để tác dụng vừa hết với 23,40 gam hỗn hợp X cần 12,32 lít khí clo (đktc) Khối lượng Fe hỗn hợp A 8,4 gam B 11,2 gam C 2,8 gam D 5,6 gam (Đề thi thử THPT Quốc Gia lần – THPT chuyên Khoa học tự nhiên, năm 2016) Hướng dẫn giải Mg Zn bị HCl Cl2 oxi hoá đến mức +2 2 3 Fe bị HCl oxi hoá đến F e ; bị Cl2 oxi hoá đến F e Đặt a tổng số mol Mg Zn; b số mol Fe, bảo tồn electron ta có: � 2a 2b 2.nH � 2a 2b � �� � b 0,1� mFe 5,6 gam � 2a 3b 2.nCl 2a 3b 1,1 � � � Ví dụ 7: Chia hỗn hợp hai kim loại A, B có hố trị khơng đổi thành hai phần Phần hồ tan hết dung dịch HCl, thu 1,792 lít khí H (đktc) Phần nung oxi, thu 2,84 gam hỗn hợp oxit Khối lượng hai kim loại hỗn hợp đầu A 1,56 gam B 3,12 gam C 2,2 gam D 1,8 gam Hướng dẫn giải Ta có: mkim loại moxit mO2 Vì A B có hố trị khơng đổi nên �n e cho (phaà n 1) �ne cho (phaàn 2) � �ne nhận (phần 1) �ne nhận (phần 2) � 2nH 4nO � nO 2 � 0,08 0,04mol � mkim loaïi 2.(2,84 0,04.32) 3,12 (gam) ● Dạng 2: Kim loại tác dụng với dung dịch H2SO4 (đặc) 6 * H2SO4 đặc: tính oxi hố thể S 6 to Kim a� c) ��� Muo� i + sa� n pha� m kh� �H 2O 14 loa� 43 i +H2 S O4 (� 44 43 (tr� � Au, Pt) (SO2, S, H2S) 6 * Các trình khử S Quá trình khử 4H SO42 2e �� � SO2 2H2O 2 8H SO 6e �� � S 4H2O 10H SO42 8e �� � H2S 4H2O Mối liên hệ nH SO với nsản phẩm khử ne nhận nH SO 2nSO ne nhaän 2nSO nH SO 4nS ne nhaän 6nS 2 4 nH SO 5nH S 2 ne nhaän 8nH S * Lưu ý: - Kim loại có nhiều hố trị (Fe, Cr) phản ứng với H2SO4 đặc đạt hố trị cao - Fe, Al, Cr khơng phản ứng với H2SO4 (đặc, nguội) bị thụ động hố Ví dụ 8: Cho 9,2 gam hỗn hợp gồm Zn Al phản ứng hoàn toàn với lượng dư dung dịch H2SO4 đặc, nóng thu 5,6 lít khí SO (ở đktc, sản phẩm khử nhất) Khối lượng Al có hỗn hợp A 2,7 gam B 5,4 gam C 8,1 gam D 6,75 gam Hướng dẫn giải Đặt a b số mol Zn Al, ta có: � 65a 27b 9,2 � a 0,1 � � mAl 2,7 gam � 5,6 � � Bả o n electron: 2a 3b �b 0,1 � 22,4 � Ví dụ 9: Hồ tan hồn tồn 0,756 gam kim loại M lượng dư dung dịch H2SO4 đặc, nóng thu 2,688 gam khí SO2 (là sản phẩm khử nhất) M A Fe B Cu C Zn D Al Hướng dẫn giải Bảo toàn electron: n � n 0,756 2,688 � � M 9n � � M 64 �M 27 (Al) Ví dụ 10: Cho m gam Fe tác dụng với lượng dư dung dịch H 2SO4 đặc, nóng thu 3,36 lít khí SO2 (ở đktc, sản phẩm khử nhất) Giá trị m A 16,8 B 8,4 C 5,6 D 3,2 Hướng dẫn giải Bảo toàn electron: m 3,36 � m 5,6 gam 56 22,4 Ví dụ 11: Cho 18,4 gam hỗn hợp Zn Al tác dụng với lượng dư dung dịch H2SO4 đặc, nóng thu 11,2 lít khí SO (ở đktc, sản phẩm khử nhất) Phần trăm khối lượng Zn hỗn hợp ban đầu A 70,65% B 29,35% C 45,76% D 66,33% Đặt a b số mol Zn Al, ta có: � 65a 27b 18,4 � a 0,2 � � %mZn 70,65% � 11,2 � � Bả o n electron: 2a 3b �b 0,2 � 22,4 � Ví dụ 12: Để hồ tan hết 11,2 gam Fe cần tối thiểu dung dịch chứa a mol H2SO4 đặc, nóng tạo sản phẩm khử SO2 Giá trị a A 0,45 B 0,4 C 0,6 D 0,2 (Đề thi thử THPT Quốc Gia lần – THPT chuyên Khoa học tự nhiên, năm 2016) Hướng dẫn giải Vì dùng lượng tối thiểu H2SO4 đặc, nóng nên sau phản ứng tồn Fe 3+ phản ứng với Fe để tạo Fe2+ Bảo toàn electron: 2.nFe 2.nSO2 � nSO2 0,2mol � nH SO 2.nSO 0,4mol � a 0,4 Ví dụ 13: Cho 0,01 mol hợp chất sắt tác dụng với lượng dư dung dịch H2SO4 đặc, nóng, 0,112 lít (đktc) khí SO (là sản phẩm khử nhất) Công thức hợp chất A FeCO3 B FeS2 C FeS D FeO Hướng dẫn giải Vì sau phản ứng thu SO2 nên ta loại phương án A (do tạo CO2) Ta có: ne nhận = 0,005 = 0,01 mol, suy ne cho = 0,01 mol Xét q trình oxi hố: 6 FeS2 �� � Fe3 2S 15e 6 FeS �� � Fe3 S 9e 2 FeO �� � Fe3 1e Chỉ có 0,01 mol FeO cho 0,01 mol electron Ví dụ 14: Cho 1,44 gam hỗn hợp gồm kim loại M oxit MO, có số mol nhau, tác dụng hết với H2SO4 đặc, đun nóng Thể tích khí SO2 (đktc) thu 0,224 lít Kim loại M A Cu B Fe C Al D Zn Hướng dẫn giải Loại phương án C oxit Al khơng thể có dạng MO Xét trường hợp M có hố trị II, bảo tồn electron ta có: 2.nM 2.nSO � nM nMO 0,01mol 0,01.(2M + 16) = 1,44 M = 64 M Cu 1,44 Xét trường hợp M Fe, ta có: nFe nFeO 0,01125mol 56 72 � ne cho 0,1125(3 1) 0,045mol ne nhaän 0,02mol, loại trường hợp ● Dạng 3: Kim loại tác dụng với dung dịch HNO3 5 * HNO3 thể tính oxi hố N 5 Kim ng) �� � Muố i + 14 loạ 43 i +H N O3 (loã (trừAu, Pt) sả n phẩ m khử H2O 44 43 (NO, N2, N2O, NH4 ) 5 to Kim c) ��� Muoá i + NO2 H2O 14 loaï 43 i +H N O3 (đặ (trừAu, Pt) 5 * Các q trình khử N Quá trình khử Mối liên hệ nHNO với nsản phẩm khử ne nhận nHNO 2nNO ne nhaän nNO 4H NO 3e �� � NO 2H2O nHNO 4nNO ne nhaän 3nNO 10H 2NO3 8e �� � N2O 5H2O nHNO 10nN O ne nhaän 8nN O 2H NO3 1e �� � NO2 H2O 3 3 2 12H 2NO3 10e �� � N2 6H2O 10H NO 8e �� � NH 3H2O nHNO 12nN ne nhaän 10nN nHNO 10nNH ne nhaän 8nNH * Lưu ý: - Các kim loại Fe, Cu, Ag khử HNO3 loãng đến NO - Các kim loại Mg, Al, Zn phản ứng với HNO3 lỗng ngồi tạo NO cịn tạo sản phẩm khử khác N2, N2O NH4NO3 - Kim loại có nhiều hoá trị (Fe, Cr) phản ứng với HNO3 đạt hố trị cao - Fe, Al, Cr khơng phản ứng với HNO3 (đặc, nguội) bị thụ động hoá Ví dụ 15: Hồ tan hồn tồn 6,4 gam Cu dung dịch HNO (dư), thu x mol NO2 (là sản phẩm khử N5+) Giá trị x A 0,25 B 0,15 C 0,2 D 0,10 (Đề Khảo sát chất lượng lần – THPT chuyên Lam Sơn – Thanh Hoá, năm 2016) Hướng dẫn giải Bảo tồn electron, ta có: 6,4 x � x 0,2 64 Ví dụ 16: Cho m gam Fe tác dụng với lượng dư dung dịch H 2SO4 lỗng tạo 1,792 lít khí (đktc) Cũng cho m gam Fe tác dụng với lượng dư dung dịch HNO lỗng thấy V lít khí (đktc) khí NO Giá trị V A 1,792 lít B, 1,195 lít C 4,032 lít D 3,36 lít Hướng dẫn giải � 2nFe 2nH � � nNO nH � VNO VH 1,792 (lít) Bảo tồn electron, ta có: � 2 3nFe 3nNO � Ví dụ 17: Hồ tan m gam hỗn hợp FeO, Fe(OH)2, FeCO3 Fe3O4 (trong Fe3O4 chiếm 1/3 tổng số mol hỗn hợp) vào dung dịch HNO3 lỗng (dư), thu 8,96 lít (đktc) hỗn hợp gồm CO2 NO (sản phẩm khử N+5) có tỉ khối so với H2 18,5 Số mol HNO3 phản ứng A 1,8 B 3,2 C 2,0 D 3,8 (Đề thi THPT Quốc gia – Bộ Giáo dục Đào tạo, năm 2016) Hướng dẫn giải Đặt x y số mol CO2 NO, ta có: �x y 0,4 � x 0,2 �� � y 0,2 �44x 30y 0,4.2.18,5 � 2 3.nNO � n 2 0,6mol Bảo tồn electron, ta có: 1.nFe Fe Vì nF2e nhh 0,6mol � nFe3O4 0,2mol Bảo tồn ngun tố Fe N, ta có: � nFe(NO ) �nFe 0,4 3.0,2 1mol � 3 � n 3.nFe(NO ) nNO 3.1 0,2 3,2mol � 3 � HNO3 Ví dụ 18: Hồ tan hồn tồn 7,5 gam hỗn hợp gồm Mg Al lượng vừa đủ V lít dung dịch HNO3 1M Sau phản ứng kết thúc, thu 0,672 lít N (ở đktc) dung dịch chứa 54,9 gam muối Giá trị V A 0,72 B 0,65 C 0,70 D 0,86 (Đề thi thử THPT Quốc Gia lần – THPT Chuyên Đại học Vinh, năm 2016) Hướng dẫn giải Nếu sản phẩm khử khơng có NH4NO3, ta có: 0,672 mmuối 7,5 62.10 26,1gam 54,9 gam 22,4 Vậy phản ứng có tạo NH4NO3 Đặt x số mol NH4NO3, ta có: mmuối 7,5 62.(10.0,03 8x) 80x 54,9 � x 0,05 � nHNO 12.nN 10nNH NO 12.0,03 10.0,05 0,86mol Ví dụ 19: Hồ tan hồn tồn 12 gam hỗn hợp Fe, Cu (tỉ lệ mol 1:1) axit HNO3, thu V lít (ở đktc) hỗn hợp khí X (gồm NO NO 2) dung dịch Y (chỉ chứa hai muối axit dư) Tỉ khối X H 19 Giá trị V A 2,24 B 4,48 C 5,60 D 3,36 Hướng dẫn giải 12 0,1mol 56 64 Đặt x y số mol NO NO2 hỗn hợp X, ta có: Vì Fe Cu có tỉ lệ mol 1:1 nên nFe nCu � Bả o n electron: 0,1.3 +0,1.2 =3x +y � x 0,125 � �� � VX 5,6 (lít) mX 30x 46y 38(x y) � 14 y 0,125 � � M X nX � Ví dụ 20: Hỗn hợp X gồm hai kim loại A B đứng trước H dãy điện hố có hố trị không đổi hợp chất Chia m gam X thành hai phần nhau: - Phần 1: Hoà tan hoàn toàn dung dịch chứa axit HCl H 2SO4 lỗng tạo 3,36 lít khí H2 - Phần 2: Tác dụng hoàn toàn với dung dịch HNO thu V lít khí NO (sản phẩm khử nhất) Biết thể tích khí đo điều kiện tiêu chuẩn Giá trị V A 2,24 B 3,36 C 4,48 D 6,72 Hướng dẫn giải Vì A B có hố trị khơng đổi nên �n e cho (phaà n 1) �ne cho (phaàn 2) � �ne nhận (phần 1) �ne nhận (phần 2) � 2nH 3nNO � nNO 2 � 0,15 0,1mol � VNO 2,24 (lít) Ví dụ 21: Cho 18,5 gam hỗn hợp Z gồm Fe Fe 3O4 tác dụng với 200 ml dung dịch HNO3 lỗng, đun nóng khuấy Sau phản ứng xảy hồn tồn, thu 2,24 lít khí NO (đktc) dung dịch X lại 1,46 gam kim loại Nồng độ mol/ lít dung dịch HNO3 A 3,5M B 2,5M C 3,2M D 2,4M Hướng dẫn giải Vì sau phản ứng cịn 1,46 gam Fe nên sau phản ứng thu Fe 2+ Quy đổi hỗn hợp Z thành hỗn hợp Z’ gồm Fe O Đặt a b số mol Fe O tham gia phản ứng, ta có: � � 56a 16b 18,5 1,46 17,04 a 0,27 �� � o toaø n electron: 2a 2b 3.0,1 � b 0,12 �Baû � nHNO 4nNO 2nO (oxit) 4.0,1 2.0,12 0,64mol � CM (HNO ) 3,2M 3 Ví dụ 22: Hồ tan hồn tồn 32 gam kim loại M dung dịch HNO (dư) thu 8,96 lít (đktc) hỗn hợp khí gồm NO2 NO, có tỉ khối so H2 17 Kim loại M A Cu B Zn C Fe D Ca Hướng dẫn giải Đặt a b số mol NO NO2, ta có: � nhh a b 0,4 � a 0,3 � �� � mhh 30a 46b 17.2.0,4 � b 0,1 � � � n 32 � n 0,3.3 0,1.1� M 32n � � � M laøCu M M 64 � Ví dụ 23: Lấy 0,1 mol Cu tác dụng với 500 ml dung dịch chứa KNO 0,2M HCl 0,4M thu lít khí NO (đktc)? A 2,24 lít B 1,12 lít C 3,36 lít D 8,96 lít Hướng dẫn giải nCu 0,1mol; nH 0,2mol; nNO 0,1mol Khi cho chất khử tác dụng với hỗn hợp gồm muối nitrat (NO3 ) HCl H2SO4 loãng ta nên viết phản ứng dạng ion 3Cu 8H 2NO3 �� � 3Cu2 2NO 4H2O 0,2mol 0,05mol � VNO 1,12 (lít) (Vì nNO nCu nH nên phản ứng tính theo lượng H+.) Ví dụ 24: Hồ tan hồn tồn 3,28 gam hỗn hợp Fe R có hố trị II dung dịch HCl (dư) 2,464 lít H2 (đktc) Cũng lượng hỗn hợp kim loại tác dụng với lượng dư dung dịch HNO3 lỗng thu 1,792 lít khí NO (đktc) Kim loại R A Pb B Mg C Cu D Zn Hướng dẫn giải Đặt a b số mol Fe R, theo bảo tồn electron ta có: � 2,464 2a 2b 2� � � a 0,02 3,28 0,02.56 � 22,4 �� � MR 24 � R laøMg � 0,09 1,792 b 0,09 � � 3a 2b 3� � 22,4 � Ví dụ 25: Hồ tan hết 0,1 mol Zn vào 100 ml dung dịch HNO nồng độ aM khơng thấy khí Giá trị a A 0,25 B 1,25 C 2,25 D 2,5 Hướng dẫn giải Sản phẩm khử HNO3 trường hợp NH4NO3 2.0,1 0,025mol 0,25mol � a 2,5M Bảo toàn electron, suy ra: nNH NO � nHNO 10nNH NO 3 ● Dạng 4: Kim loại tác dụng với dung dịch chứa hỗn hợp axit Ví dụ 26: Cho 7,2 gam bột Mg tan hết dung dịch hỗn hợp HCl (dư) KNO3, thu dung dịch X chứa m gam muối 2,688 lít khí Y (đktc) gồm N H2 có khối lượng 0,76 gam Giá trị m A 29,87 B 24,03 C 32,15 D 34,68 (Đề thi thử THPT Quốc Gia lần – THPT Chuyên Bến Tre, năm 2016) Hướng dẫn giải Do tính oxi hố NO3 mơi trường axit mạnh tính oxi hố H + nên thu khí H2 NO3- phản ứng hết Đặt x y số mol N2 H2, ta có: �x y 0,12 � x 0,02 �� � 28x 2y 0,76 � y 0,1 � - 7,2 10.0,02 2.0,1 8.nNH � nNH 0,025mol 4 24 � K � �NH : 0,025mol Ta có dung dịch X � 2 Mg : 0,3mol � � Cl � Bảo tồn ngun tố N bảo tồn điện tích dung dịch X, ta có: �nK nKNO 2.nN nNH 0,065mol �n 0,69mol � � Cl �� � 1.nK 2.nMg2 1.nNH 1.nCl m 34,68 gam � � � X � Bảo toàn electron: Ví dụ 27: Hồ tan hồn tồn 15 gam hỗn hợp X gồm hai kim loại Mg Al vào dung dịch Y gồm HNO3 H2SO4 đặc thu 0,1 mol khí SO2, NO, NO2, N2O Phần trăm khối lượng Al Mg X là: A 63% 37% B 36% 64% C 50% 50% D 46% 54% Hướng dẫn giải Đặt a b số mol Mg Al, ta có: mX 24a 27b 15 � a 0,1 � � �%m 64% �� � � Mg � Baû o toaø n electron: 2a +3b =0,1(2 +3 +1 +8) �b 0,2 �%mAl 36% � � Ví dụ 28: Thí nghiệm 1: Cho 3,84 gam Cu phản ứng với 80ml dung dịch HNO3 1M V1 lít khí NO Thí nghiệm 2: Cho 3,84 gam Cu phản ứng với 80ml dung dịch HNO 1M H2SO4 0,5M V2 lít khí NO Biết NO sản phẩm khử nhất, thể tích khí đo điều kiện Quan hệ V1 V2 A V2 = V1 B V2 = 2,5V1 C V2 = 2V1 D V2 = 1,5V1 Hướng dẫn giải Thí nghiệm 1: nCu 0,06mol; nH 0,08mol; nNO3 0,08mol Phản ứng xảy sau: 3Cu 8H 2NO3 �� � 3Cu2 2NO 4H2O 0,08mol 0,02mol � VNO (1) 0,448(lít) (Vì nNO nCu nH nên phản ứng tính theo lượng H+.) Thí nghiệm 2: nCu 0,06mol; nH 0,16mol; nNO3 0,08mol 10 Phản ứng xảy sau: 3Cu 8H 2NO3 �� � 3Cu2 2NO 4H2O 0,16mol 0,04mol � VNO(2) 0,896 (lít) nNO nCu nH nên phản ứng tính theo lượng H+ Cu.) Vậy V2 = 2V1 (Vì Ví dụ 29: Cho 3,48 gam bột Mg tan hết dung dịch hỗn hợp gồm HCl (dư) KNO3, thu dung dịch X chứa m gam muối 0,56 lít (đktc) hỗn hợp khí Y gồm N2 H2 Khí Y có tỉ khối so với H2 11,4 Giá trị m A 16,085 B 14,485 C 18,300 D 18,035 (Đề thi thử THPT Quốc Gia lần – THPT chuyên Lê Quý Đôn – Đà Nẵng, năm 2016) Hướng dẫn giải Vì thu khí H2 nên NO3- phản ứng hết Đặt x y số mol N2 H2, ta có: �x y 0,025 � x 0,02 �� � 28x 2y 0,025.2.11,4 � y 0,005 � 3,48 10.0,02 2.0,005 8.nNH � nNH 0,01mol 4 24 Bảo tồn ngun tố N bảo tồn điện tích dung dịch X, ta có: �nK nKNO 2.nN nNH 0,05mol � nCl 0,35mol � � � � � 1.n 2.nMg2 1.nNH 1.nCl m 18,035 gam � � � X � K ● Dạng 5: Tính nhanh khối lượng muối tạo thành phản ứng oxi hoá – khử kim loại tác dụng với axit M gốc axit �netrao đổi Ta có cơng thức tính nhanh: mmuối mkim loại hoátrịgố c axit Bảo toàn electron: 11 1 2e �2HCl �� � � H2 mmuốiclorua mkim loại 1 35,5.2nH mkim loaïi 71nH 2e �H2 SO4 �� � � H2 mmuoáisunfat mkim loaïi 96.2nH 2 6 mkim loaïi 96nH 4 2 ne �H2 SO4 �� � �sả n phẩ m khử( SO2 ,S, H2 S) mmuốisunfat mkim loại 96.�netrao đổi mkim loại 48�netrao đổi 5 ne �H NO3 �� � �sả n phẩ m khử(NO, N 2, N 2O, NO2 , NH 4NO3) 62.�netrao đổi mNH NO mkim loại 62�netrao đổi mNH NO 4 Lưu ý: Vì sản phẩm khử HNO3 NH4NO3 tan dung dịch nên tính khối lượng muối ta phải xét xem phản ứng có tạo NH 4NO3 hay khơng Nếu có tạo NH4NO3 ta phải cộng thêm phần khối lượng mmuốinitrat mkim loại Ví dụ 30: Cho 8,8 gam hỗn hợp X gồm Fe Cu phản ứng với dung dịch HCl loãng (dư), đến phản ứng xảy hồn tồn thu 3,36 lít khí H (đktc) m gam muối khan Giá trị m A 20,25 B 19,45 C 8,4 D 19,05 (Đề Khảo sát chất lượng lần – THPT chuyên Lam Sơn – Thanh Hoá, năm 2016) Hướng dẫn giải Cu không phản ứng với dung dịch HCl Bảo toàn electron: nFe nH2 0,15mol � mFe 8,4 gam � mmuoái 8,4 71.nH 19,05gam Ví dụ 31: Hồ tan hồn tồn 7,8 gam hỗn hợp gồm Al Mg dung dịch HCl (dư), thu 8,96 lít khí H (đktc) dung dịch chứa m gam muối Giá trị m A 22,4 B 28,4 C 36,2 D 22,0 (Đề thi thử THPT Quốc Gia lần – THPT chuyên ĐHSP Hà Nội, năm 2016) Hướng dẫn giải Vì HCl dư nên kim loại phản ứng hết 8,96 36,2 gam Ta có: mmuốiclorua mkim loại 71nH2 7,8 71� 22,4 12 Ví dụ 32: Hồ tan hết 16,3 gam hỗn hợp kim loại gồm Mg, Al Fe dung dịch H2SO4 đặc, nóng thu 0,55 mol SO (sản phẩm khử nhất) Cô cạn dung dịch sau phản ứng, khối lượng chất rắn khan thu A 51,8 gam B 55,2 gam C 69,1 gam D 82,9 gam mmuối = mkim loaïi Hướng dẫn giải 48�netrao đổi =16,3 + 48.2.0,55 = 69,1 gam Ví dụ 33: Hỗn hợp X gồm kim loại Mg, Al, Zn Lấy m gam hỗn hợp X tác dụng hết với dung dịch HCl (dư), thu 6,72 lít khí (ở đktc) Cũng lấy m gam X tác dụng hết với dung dịch H 2SO4 đặc, nóng (dư), thu V lít khí SO (sản phẩm khử nhất, đktc) (m + a) gam muối Giá trị V a A 3,36 28,8 B 3,36 14,4 C 6,72 28,8 D 6,72 57,6 (Đề thi thử THPT Quốc Gia lần – THPT chuyên Khoa học tự nhiên, năm 2016) Hướng dẫn giải Vì hỗn hợp X gồm kim loại có hố trị khơng đổi nên �n e cho (phaà n 1) �ne cho (phaàn 2) � �ne nhận (phần 1) �ne nhận (phần 2) � 2nH 2nSO � nSO 0,3mol � VSO 6,72 (lít) 2 2 Ta có: mmuối mkim loại 48.�ne mkim loại 48.2.0,3 m 28,8� a 28,8 Ví dụ 34: Hoà tan hết 7,2 gam Mg dung dịch HNO lỗng (dư), sau phản ứng hồn tồn thu dung dịch X 2,688 lít khí NO (duy nhất, đktc) Cô cạn cẩn thận dung dịch X thu m gam muối khan Giá trị m A 44,40 B 46,80 C 31,92 D 29,52 (Đề Kiểm tra chất lượng – Sở Giáo dục Đào tạo Bắc Ninh, năm 2016) Hướng dẫn giải � �nMg 0,3mol Ta có: � �nNO 0,12mol Bảo tồn electron: 2.0,3 3.0,12 8.nNH NO � nNH NO 0,03mol 4 mmuối mkim loại 62�netrao đổi mNH NO 7,2 62.0,6 80.0,03 46,8gam Ví dụ 35: Hồ tan 9,14 gam hợp kim Cu, Mg, Al lượng vừa đủ dung dịch HCl thu 7,84 lít khí X (đktc) 2,54 gam chất rắn Y dung dịch Z Cô cạn dung dịch Z thu m gam muối, m có giá trị A 31,45 B 33,25 C 3,99 D 35,58 Hướng dẫn giải Cu không phản ứng với dung dịch HCl, suy Y Cu Mg Al phản ứng với dung dịch HCl tạo H2, suy X H2 13 7,84 mmuoáiclorua (9,14 2,54) 71� 31,45(gam) 22,4 Ví dụ 36: Oxi hố hồn tồn 7,2 gam hỗn hợp X gồm Al, Mg, Zn oxi dư 12,8 g hỗn hợp oxit Y Hoà tan hết Y dung dịch H 2SO4 loãng thu dung dịch T Cô cạn dung dịch T thu lượng muối khan A 50,8 gam B 20,8 gam C 30,8 gam D 40,8 gam Hướng dẫn giải Ta có: nO 12,8 7,2 0,175mol � ne trao ñoåi 4.0,175 0,7mol 32 mmuối sunfat = mkim loại + 48.ne trao đổi = 7,2 + 48.0,7 = 40,8 gam Ví dụ 37: Cho 11,8 gam hỗn hợp Al, Cu phản ứng với hỗn hợp dung dịch HNO3 H2SO4 dư, thu 13,44 lít (đktc) hỗn hợp khí SO NO2 có tỉ khối so với H2 26 Khối lượng muối tạo dung dịch A 55,8 gam B 50 gam C 61,2 gam D 56 gam Hướng dẫn giải Đặt a b số mol SO2 NO2, ta có: � 13,44 � a b 0,6 a 0,2 � �� 22,4 � b 0,4 � 64a 46b 0,6.2.26 � � mmuối = 11,8 + 48.0,2.2 + 62.0,4.1 =55,8 gam Ví dụ 38: Cho 8,5 gam kim loại Al Mg tan hết dung dịch hỗn hợp HNO3 loãng H2SO4 loãng, thu 11,2 lit (đktc) hỗn hợp khí B gồm NO H2 có tỉ khối so với H Cô cạn dung dịch sau phản ứng lượng muối khan A 59 gam B 69 gam C 79 gam D 89 gam Hướng dẫn giải Đặt a b số mol NO H2, ta có: � � a b 0,5 a 0,25 �� � 30a 2b 0,5.2.8 �b 0,25 � mmuối = 8,5 + 62.0,25,3 + 96.0,25 = 79 gam ● Dạng 6: Phản ứng oxi hoá – khử qua nhiều giai đoạn Ví dụ 39: Để 2,8 gam bột Fe ngồi khơng khí thời gian thấy khối lượng tăng lên 3,44 gam Tính phần trăm Fe phản ứng Giả sử phản ứng tạo nên Fe3O4 A 48,8% B 60% C 81,4 % D 99,9% Hướng dẫn giải 14 O2 Ta có sơ đồ phản ứng sau: 2,8 gam Fe ��� � 3,44 gam chất rắn Bảo toàn khối lượng, suy ra: mO2 3,44 2,8 0,64 gam � nO2 0,02mol Bảo tồn electron, suy ra: nFe(pư) � 4.nO � nFe(pö) 0,03mol � %mFe (pö) 0,03.56 � 100% 60% 2,8 Ví dụ 40: Nhiệt phân hoàn toàn m gam KClO với xúc tác MnO 2, lượng khí oxi hố 1,26m gam hỗn hợp Fe Cu thu hỗn hợp X gồm oxit Cho hỗn hợp X tác dụng với dung dịch HNO dư thu dung dịch Y 0,896 lít NO (đktc, sản phẩm khử nhất) Cơ cạn dung dịch Y thu 175,76 gam muối khan Giá trị m A 40,18 B 38,24 C 39,17 D 37,64 (Đề thi thử THPT Quốc Gia lần – THPT Chuyên Bến Tre, năm 2016) Hướng dẫn giải Tóm tắt đề bài: 1,26mgam Fe 0,04mol NO HNO3 dö MnO2 Cu KClO3 ��� � O ������ X ���� � o côcạn t 123 dung dịch Y ��� �175,76 gam mgam MnO 2KClO3 ��� � 2KCl 3O2 to Ta có: nO2 m 3m � mol 122,5 245 � mmuoái 1,26m 62.(3.0,04 3m ) 175,76 � m 39,17 gam 245 Ví dụ 41: Hỗn hợp X gồm Al, Fe 3O4 CuO, oxi chiếm 25% khối lượng hỗn hợp Cho 1,344 lít khí CO (đktc) qua m gam X nung nóng, sau thời gian thu chất rắn Y hỗn hợp khí Z có tỉ khối so với H 18 Hoà tan hoàn toàn Y dung dịch HNO3 loãng, dư, thu dung dịch chứa 3,08m gam muối 0,896 lít khí NO (sản phẩm khử nhất, đktc) Giá trị m gần với giá sau đây? A 9,5 B 9,0 C 8,0 D 8,5 (Đề thi thử THPT Quốc Gia lần – THPT chuyên ĐHSP Hà Nội, năm 2016) Hướng dẫn giải Tóm tắt đề bài: � CO Z � (dZ/H 18) �Al CO2 � � 0,6 mol CO m gam X � Fe3O4 (%O 25%) ����� � 0,04mol NO HNO3 dö � CuO Y ���� � � 3,08m gam muố i 15 � Bả o n nguyê n toáC: nCO(Z) nCO 0,6 0,6 � � nCO nCO 0,3mol Ta có: � M CO M CO 2 � M Z 36 � � �mO 0,25m Ta có: � �mkim loại 0,75m � mmuối 0,75m 62.(3.0,04 0,25m 2.0,03) 3,08m � m 9,478 gam 16 Ví dụ 42: Nung nóng hỗn hợp gồm 5,6 gam Fe với gam bột S bình kín thời gian thu hỗn hợp X gồm FeS, FeS 2, Fe S dư Cho X tan hết dung dịch H2SO4 đặc nóng dư V lít khí (đktc) Giá trị V A 8,96 B 11,65 C 3,36 D 11,76 (Đề thi thử THPT Quốc Gia lần – THPT Chuyên Bến Tre, năm 2016) Hướng dẫn giải Vì X phản ứng với H2SO4 đặc, nóng (dư) nên ta sau phản ứng ta thu Fe3+ 5,6 V � V 11,76 (lít) Bảo tồn electron: 56 32 22,4 Ví dụ 43: Thổi luồng CO qua hỗn hợp Fe Fe2O3 nung nóng chất khí B hỗn hợp D gồm Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4 Cho B lội qua dung dịch nước vôi dư thấy tạo gam kết tủa Hồ tan D H 2SO4 đặc, nóng thấy tạo 0,18 mol SO2 cịn dung dịch E Cơ cạn E thu 24g muối khan Thành phần phần trăm Fe hỗn hợp ban đầu A 58,33% B 41,67% C 50% D 40% Hướng dẫn giải Tóm tắt đề bài: Ca(OH) dư khí B ����� � gam CaCO3 � Fe (a mol) CO ��� � � Fe 0,18 mol SO2 � � H2SO4 đặ c, ng, dư Fe2O3 (b mol) (1) D� ������� � � (2) FexOy 24 gam Fe2 (SO4 )3 � Theo đề bài, phản ứng oxi hoá – khử xảy qua hai giai đoạn to Ở giai đoạn (1): CO + [O](oxit) �� � CO2 Vì khí B phản ứng với lượng dư dung dịch Ca(OH)2 nên: nCO2 nCaCO3 0,06mol � nCO nCO 0,06mol Bảo tồn electron cho q trình phản ứng, ta có: 2.0,18 2.0,06 3a 2nCO 2nSO � a 0,08 24 2� 0,08 Bảo toàn nguyên tố Fe, suy ra: b 400 0,02 16 � %mFe 0,08.56 � 100% 58,33% 0,08.56 0,02.160 Ví dụ 44: Để a gam bột sắt ngồi khơng khí, sau thời gian chuyển thành hỗn hợp A có khối lượng 75,2 gam gồm Fe, FeO, Fe 2O3, Fe3O4 Cho hỗn hợp A phản ứng hết với dung dịch H 2SO4 đậm đặc, nóng thu 6,72 lit khí SO 2( đktc) Khối lượng a gam là: A 56 gam B 11,2 gam C 22,4 gam D 25,3 gam Hướng dẫn giải Tóm tắt đề bài: � Fe 0,3mol SO2 � O2 H2SO4 đặ c, ng, dư a gam Fe ��� � 75,2 gam A � ������� � 3 FexOy Fe � Bảo toàn electron cho trình phản ứng, ta có: a a 7,52 a 3� 4nO 2nSO � 3� 4� 2.0,3� a 56 gam 2 56 56 32 Ví dụ 45: Để m gam bột sắt ngồi khơng khí sau thời gian thu gam hỗn hợp chất rắn Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp dung dịch HNO thu 1,12 lít khí NO (đktc) Giá trị m : A 10,08 gam B 1,08 gam C 5,04 gam D 0,504 gam Hướng dẫn giải Tóm tắt đề bài: � Fe 0,05mol NO � HNO3 dö O2 m gam Fe ��� � gam � ���� � 3 FexOy Fe � m Bảo toàn electron cho q trình phản ứng, ta có: 3� 4nO 3nNO 56 m 6 m � 3� 4� 3.0,05� m 5,04 gam 56 32 Ví dụ 46: Cho 16,2 gam kim loại M, hoá trị n tác dụng với 0,15 mol O Chất rắn thu sau phản ứng cho hoà tan hoàn toàn vào dung dịch HCl dư thu 13,44 lít khí H2 (đktc) Kim loại M A Fe B Al C Cu D Zn Hướng dẫn giải Tóm tắt đề bài: 0,6mol H2 � M 0,15 mol O2 HCl dö 16,2 gam M ����� �� ���� � n M 2On M � Bảo tồn electron cho q trình phản ứng, ta có: � n 16,2 n� 4nO 2nH � M 9n � � � M laøAl 2 M M 27 � 17 Ví dụ 47: Cho H2 qua ống sứ chứa a gam Fe 2O3 đun nóng, sau thời gian thu 5,2 gam hỗn hợp X gồm chất rắn Hoà tan hết hỗn hợp X HNO3 đặc, nóng thu 0,785 mol khí NO2 Giá trị a A 11,48 B 24,04 C 17,46 D 8,34 Hướng dẫn giải Tóm tắt đề bài: � Fe 0,785mol NO2 � H2 HNO3 � a� c, no� ng, d� a gam Fe2O3 ��� � 5,2 gam X � ������� � 3 (1) FexOy Fe � Theo đề bài, phản ứng oxi hoá – khử xảy qua hai giai đoạn to Ở giai đoạn (1): H2 + [O](oxit) �� � H2O Vì số oxi hố Fe ban đầu cuối nên bảo toàn electron cho q trình phản ứng, ta có: 2.nH nNO � nH 0,3925mol 2 � a mX 16.nH 11,48 gam ● Dạng 7: Xác định sản phẩm khử Ví dụ 48: Cho 9,6 gam Mg tác dụng với H 2SO4 đặc, sau phản ứng thu MgSO4, H2O sản phẩm khử X Xác định X, biết có 49 gam H 2SO4 tham gia phản ứng A SO2 B S C H2S D SO2 H2S nMg 0,4mol; nH 2SO4 Hướng dẫn giải 0,5mol Phản ứng xảy sau: Mg H2SO4 �� � MgSO4 X H2O 0,4mol 0,5mol 0,4mol Bảo toàn nguyên tố S, suy nX = 0,5 - 0,4 = 0,1mol Đặt a số oxi hoá S X Theo định luật bảo tồn electron, ta có: 2.0,4 = (6 - a).0,1 a = -2 Vậy X H2S Ví dụ 49: Cho 5,2 gam Zn tác dụng vừa đủ với 200 ml dung dịch HNO 1M thu Zn(NO3)2, H2O sản phẩm khử khí X Sản phẩm khử X A N2 B N2O C NO D NO2 n Zn 0,08mol; n HNO3 0, 2mol Hướng dẫn giải Phản ứng xảy sau: Zn HNO3 �� � Zn(NO3)2 X H2O 0,08mol 0,2mol 0,08mol Bảo toàn nguyên tố N, suy nN (X) = 0,2 – 2.0,08 = 0,04mol Đặt a số oxi hoá N X 18 Theo định luật bảo tồn electron, ta có: 2.0,08 = (5 - a).0,04 a = +1 Vậy X N2O Ví dụ 50: Cho 3,6 gam Mg tác dụng hết với dung dịch HNO (dư), sinh 2,24 lít khí X (sản phẩm khử nhất, đktc) Khí X A N2O B NO2 C N2 D NO Hướng dẫn giải Đặt a số oxi hoá N trong sản phẩm khử Nếu X chứa nguyên tử N nN (X) = 0,1 mol, 3,6 Bảo toàn electron, suy ra: 2� (5 a).0,1� a 2 � X laøNO 24 Nếu X chứa nguyên tử N nN (X) = 0,2 mol, 3,6 Bảo toàn electron, suy ra: 2� (5 a).0,2 � a 3,5(loa� i) 24 Ví dụ 51: Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp M gồm 0,07 mol Mg 0,005 mol MgO vào dung dịch HNO3 dư, thu 0,224 lít khí X (đktc) dung dịch Y Cô cạn dung dịch Y thu 11,5 gam muối khan Khí X A N2 B N2O C NO D NO2 Hướng dẫn giải Tóm tắt đề bài: côcạn � Mg(0,07mol) dung dịch Y ��� �11,5gam muoá i HNO �� � � MgO(0,005mol) X(0,01mol) � Bảo toàn nguyên tố Mg, suy n Mg( NO3 )2 0,07 0,005 0,075mol Vì Mg phản ứng với HNO3 có khả tạo NH4NO3 nên ta phải so sánh lượng muối Mg MgO tạo với lượng muối đề cho Ta có: m Mg( NO3 )2 0,075.148 11,1gam 11,5gam Vậy phản ứng có tạo NH4NO3, suy nNH NO 11,5 11,1 0,005mol 80 Đặt a số oxi hoá N X - Nếu X chứa nguyên tử N nN (X) = 0,01 mol, bảo toàn electron: 0,07.2 = (5 – a).0,01 + 8.0,005 a = -5 (loại) - Nếu X chứa nguyên tử N nN (X) = 2.0,01 = 0,02 mol, bảo toàn electron: 0,07.2 = (5 – a).0,02 + 8.0,005 a = Vậy X N2 ● Dạng 8: Tính oxi hố hợp chất KMnO4, MnO2, KClO3 tính khử dung dịch HCl Ví dụ 52: Hỗn hợp X gồm Mg Al (M X 26) Biết m gam hỗn hợp X phản ứng vừa đủ với lượng O tạo nhiệt phân hoàn toàn hỗn hợp gồm 0,2 mol KMnO4 0,2 mol KClO3 Giá trị m A 15,6 B 21,8 C 33,6 D 42,3 (Đề thi thử THPT Quốc Gia lần – THPT chuyên Biên Hoà – Hà Nam, năm 2016) 19 Hướng dẫn giải Phản ứng nhiệt phân KMnO4 KClO3: o t 2KMnO4 �� � K 2MnO4 MnO2 O2 0,2mol 0,1mol to 2KClO3 �� � 2KCl 3O2 0,2mol 0,3mol Đặt a b số mol Mg Al, ta có: � 24a 27b 26 �M X a b � �Bả o n electron: 2a 3b 4.nO � � � 2a b a 0,2 �� �� � m (0,2 0,4).26 15,6 gam 2a 3b 1,6 �b 0,4 � Ví dụ 53: Đun nóng 48,2 gam hỗn hợp X gồm KMnO4 KClO3, sau thời gian thu 43,4 gam hỗn hợp chất rắn Y Cho Y tác dụng hoàn toàn với dung dịch HCl đặc, sau phản ứng thu 15,12 lít Cl2 (đktc) dung dịch gồm MnCl2, KCl HCl dư Số mol HCl phản ứng A 1,8 B 2,4 C 1,9 D 2,1 (Đề thi THPT Quốc Gia – Bộ Giáo dục Đào tạo, năm 2016) Hướng dẫn giải Tóm tắt đề bài: 0,675mol Cl � 7 �2 1 K M nO4 to O2 � H C l đặ c 48,2gam� 5 �� � ���� � �M nCl � 43,4gam Y � KCl � K ClO3 � �HCl dö � � Bảo toàn khối lượng, suy mO2 48,2 43,4 4,8 gam � nO2 0,15mol Cá c quátrình oxi hoaù : 2 2O �� � O2 4e 1 2Cl �� � Cl 2e Cá c quátrình oxi khử ù : 7 2 M n 5e �� �M n 5 1 Cl 6e �� � Cl Đặt a b số mol KMnO4 KClO3, ta có: � � 158a 122,5b 48,2 a 0,15 �� � Bả o n electron: 4.0,15 2.0,675 5a 6b � b 0,2 � Bảo toàn nguyên tố, ta có: 20 � �nKCl nKMnO4 nKClO3 0,35mol � n nKMnO 0,15mol � � MnCl2 � nHCl 2.nCl 2.nMnCl nKCl nKClO 1,8mol 2 Ví dụ 54: Hoà tan 5,6 gam Fe dung dịch H 2SO4 loãng dư thu dung dịch X Dung dịch X phản ứng vừa đủ với V ml dung dịch KMnO 0,5M Giá trị V A 80 B 20 C 40 D 60 (Đề thi thử THPT Quốc Gia lần – THPT chuyên ĐHSP Hà Nội, năm 2016) Hướng dẫn giải Tóm tắt đề bài: 3 � �2 7 F e (SO4 )3 � � H2SO4 loã ng,dư K M nO4 0,1mol Fe ������ � �F eSO4 0,1mol ���� � �2 � � H2SO4 dư � M nSO4 � V Bảo tồn electron, ta có: 1.0,1 5.0,5 � V 40 ml 1000 21 ... gam ● Dạng 6: Phản ứng oxi hoá – khử qua nhiều giai đoạn Ví dụ 39: Để 2,8 gam bột Fe ngồi khơng khí thời gian thấy khối lượng tăng lên 3,44 gam Tính phần trăm Fe phản ứng Giả sử phản ứng tạo nên... Fe � Theo đề bài, phản ứng oxi hoá – khử xảy qua hai giai đoạn to Ở giai đoạn (1): H2 + [O](oxit) �� � H2O Vì số oxi hoá Fe ban đầu cuối nên bảo tồn electron cho q trình phản ứng, ta có: 2.nH... (2) FexOy 24 gam Fe2 (SO4 )3 � Theo đề bài, phản ứng oxi hoá – khử xảy qua hai giai đoạn to Ở giai đoạn (1): CO + [O](oxit) �� � CO2 Vì khí B phản ứng với lượng dư dung dịch Ca(OH)2 nên: nCO2