CÁCH cân BẰNG PHẢN ỨNG OXI hóa – KHỬ và ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP bảo TOÀN ELECTRON TRONG GIẢI bài tập hóa

Giáo viên hướng dẫn: Đinh Thị Xuân Thảo – ĐHTN Sinh viên thực hiện: Nguyễn Sỹ Cường – SP Hóa K07 TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÂY NGUYÊN KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN & CƠNG NGHỆ BỘ MƠN HĨA    TIỂU LUẬN CÁCH CÂN BẰNG PHẢN ỨNG OXI HÓA – KHỬ VÀ ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN ELECTRON TRONG GIẢI BÀI TẬP HÓA Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: Lớp: Trường: Đại Học Tây Nguyên Đinh Thị Xuân Thảo Nguyễn Sỹ Cường Sư phạm Hóa K07 Giáo viên hướng dẫn: Đinh Thị Xuân Thảo – ĐHTN Sinh viên thực hiện: Nguyễn Sỹ Cường – SP Hóa K07 PHẦN I: MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài - Trong thời gian kiến tập sư phạm trường THPT Thực hành Cao Nguyên, thân có tham gia dự giờ học chun mơn Mơn Hóa Học lớp 10, 11, 12 thấy học sinh đa phần luống cuống chậm chạp cân phương trình phản ứng oxi hóa – khử Học sinh thường nhầm lẫn chất khử chất oxi hóa, q trình khử q trình oxi hóa Hay xác định chất oxi hóa chất khử việc cân lại chậm chạp Nhiều lúc việc cân học sinh trở nên máy móc rập khn Có nhiều trường hợp khơng biết cách cân nên chọn cách nhớ hệ số cân phản ứng oxi hóa khử - Xuất pháy từ vấn đề qua kinh nghiệm học tập thân, tơi chọn đề tài nhằm mục đích giúp cho học sinh cấp THPT có sở lý thuyết, nắm chất cách cân phương trình phản ứng oxi hóa – khử Lịch sử vấn đề - Vấn đề từ lâu có nhiều tác giả viết nhiều, song tơi xin đóng góp phần vào vấn đề nhằm giúp cho học sinh THPT có thêm vốn kiến thức Hóa Học đặc biệt vấn đề cân phương trình phản ứng oxi hóa – khử vận dụng định luật bảo tồn e để giải tốn Hóa Học Mục đích việc nghiên cứu - Nghiên cứu cách cân phương trình phản ứng oxi hóa – khử Từ trang bị củng cố cho học sinh THPT hiểu biết sâu sắc cách cân phản ứng oxi hóa – khử vận dụng chúng vào giải tồn Hóa Học cách nhanh chong xác Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu cách cân phản ứng oxi hóa – khử vận dụng chúng vào giải tập Hóa Học - Qua đề tài nhằm mục đích phục vụ, trang bị cho học sinh THPT vốn kiến thức chuyên đề phản ứng oxi hóa – khử Nhiệm vụ nghiên cứu - Xây dựng sở lý thuyết phương pháp cân phản ứng oxi hóa – khử - Điều tra, tìm hiểu chất, quy luật phản ứng oxi hóa – khử - Đề xuất phương pháp cân nhanh phản ứng oxi hóa – khử Phương tiện phương pháp nghiên cứu 6.1 Phương tiện nghiên cứu - Tài liệu từ Sách giáo khoa Lớp 10, 11, 12 ban nâng cao - Tài liệu Hóa Đại cương I, II, III - Tài liệu Hóa vơ I, II, III – Tác giả: Hồng Nhâm - Tài liệu hóa hữu I – Tác giả: PGS TS Nguyễn Hữu Đĩnh Trường: Đại Học Tây Nguyên Giáo viên hướng dẫn: Đinh Thị Xuân Thảo – ĐHTN Sinh viên thực hiện: Nguyễn Sỹ Cường – SP Hóa K07 PGS TS Đỗ Đình Rãng - Tài liệu hóa hữu II– Tác giả: PGS TS Đỗ Đình Rãng PGS TS Đặng Đình Bạch TS Nguyễn Thị Thanh Phong - Tài liệu hóa hữu III – Tác giả: PGS TS Đỗ Đình Rãng PGS TS Đỗ Đình Rãng PGS TS Lê Thị Anh Đào ThS Nguyễn Mạnh Hà TS Nguyễn Thị Thanh Phong - Nguồn tài liệu từ Internet 6.2 Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu lý thuyết: Phân tích – tổng hợp lý thuyết xây dựng phương pháp riêng biệt phần - Xây dựng hệ thống tập vận dụng lý thuyết chủ đạo từ phương pháp cân phản ứng oxi hóa - khử Giả thuyết khoa học - Đề tài giúp cho học sinh THPT mở rộng vốn hiểu biết có phương pháp đặc hiệu để cân phương trình phản ứng oxi hóa – khử vận dụng chúng vào giải nhanh tốn Hóa Học Cấu trúc tiểu luận - Gồm chương: Chương I: Cơ sở lý thuyết phản ứng oxi hóa – khử Chương II: Cách cân phản ứng oxi hóa – khử Chương III: Bài tập cân phản ứng oxi hóa – khử Chương IV: Bài tập vận dụng phương pháp cân phản ứng oxi hóa – khử vào giải tốn Hóa Học Trường: Đại Học Tây Nguyên Giáo viên hướng dẫn: Đinh Thị Xuân Thảo – ĐHTN Sinh viên thực hiện: Nguyễn Sỹ Cường – SP Hóa K07 CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA PHẢN ỨNG OXI HÓA – KHỬ I PHẢN ỨNG OXI HOÁ - KHỬ Định nghĩa * Phản ứng oxi hố - khử phản ứng hố học có chuyển electron chất phản ứng; hay cịn gọi phản ứng có thay đổi số oxi hóa nguyên tố * Chất khử (chất bị oxi hoá): chất nhường electron chất có số oxi hố tăng sau phản ứng * Chất oxi hoá (chất bị khử): chất nhận electron chất có số oxi hố giảm sau phản ứng * Sự khử (quá trình khử): trình làm cho chất nhận electron hay làm giảm số oxi hố chất * Sự oxi hố (q trình oxi hóa): q trình làm cho chất nhường electron hay làm tăng số oxi hố chất * Chú ý: * Khử cho electron, O (oxi hố) nhận electron - (cho số oxi hóa tăng, nhận số oxi hóa giảm) * Chất oxi hố có q trình khử (sự khử), chất khử có q trình oxi hóa (sự oxi hố) * Chất oxi hố chất khử ln có mặt vế trái phản ứng oxi hoá - khử * Dấu hiệu để nhận phản ứng oxi hoá - khử có thay đổi số oxi hố hay số nguyên tố phản ứng hó học Phân loại phản ứng 2.1 Loại + Chỉ có q trình oxi hố q trình khử + Chất khử chất oxi hoá hai chất khác + Khơng có tham gia mơi trường phản ứng * Ví dụ: Fe + 2HCl → FeCl2 + H2 Chỉ có q trình oxi hố q trình khử - Q trình oxi hố: Fe0 → Fe+2 + 2e - Quá trình khử: 2H+ + 2e → H2 2.2 Loại có tham gia mơi trường + Mơi trường phản ứng chất oxi hố: * Ví dụ: Cu +HNO3 → Cu(NO3)2 + NO + H2O - Chất MT HNO3 đồng thời chất oxi hố + Mơi trường phản ứng chất khử: * Ví dụ: HCl + KMnO4 → KCl + MnCl2 + Cl2 + H2O Trường: Đại Học Tây Nguyên Giáo viên hướng dẫn: Đinh Thị Xuân Thảo – ĐHTN Sinh viên thực hiện: Nguyễn Sỹ Cường – SP Hóa K07 - Chất MT HCl đồng thời chất khử + Mơi trường chất khác: * Ví dụ: FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O - Môi trường H2SO4 2.3 Loại phản ứng oxi hoá nội phân tử + Chất oxi hoá chất khử chất Chúng nguyên tử, ion hay nguyên tố khác nguyên tử hay ion nguyên tố có vai trị khác chất * Ví dụ: + Chất khử chất oxi hoá chất nguyên tố khác nhau: KClO3 → KCl + O2 Nguyên tố K O + Chất khử chất oxi hố ngun tố có vai trò khác chất: NH4NO3 → N2O + H2O Nguyên tố N 2.4 Loại phản ứng tự oxi hoá khử (Phân huỷ bất đối) + Chất khử chất oxi hoá nguyên tố chất * Ví dụ : KClO3 → KCl + KClO4 Nguyên tố Cl 2.5 Loại phức tạp + Có nhiều q trình oxi hố khử (3 q trình trở lên) Trong loại có tham gia mơi trường, phản ứng nội phân tử hay phản ứng tự oxi hoá khử * Ví dụ: FeS2 + O2 → Fe2O3 + SO2 - Có q trình oxi hố: Fe+2 → Fe+3 + 1e S- → S+4 + 5e - Có trình khử: 2O0 + 4e → 2O-2 NH4NO3 → N2 + O2 + H2O - Có q trình oxi hố: 2N-3 → 2N0 + 6e 2O-2 → 2O0 + 4e - Có q trình khử: 2N+5 +10e → 2N0 + Phản ứng thuộc loại phản ứng oxi hoá khử nội phân tử phức tạp FeS + HNO3 → Fe(NO3)3 + H2SO4 + NO + H2O - Có q trình oxi hố: Fe+2 → Fe+3 + 1e S-2 → S+6 + 8e - Có trình khử: N+5 + 3e → N+2 - Có tham gia mơi trường HNO3 Trường: Đại Học Tây Nguyên Giáo viên hướng dẫn: Đinh Thị Xuân Thảo – ĐHTN Sinh viên thực hiện: Nguyễn Sỹ Cường – SP Hóa K07 CHƯƠNG II: CÁCH CÂN BẰNG PHẢN ỨNG OXI HÓA – KHỬ I SỐ OXI HỐ, CÁCH TÍNH SỐ OXI HĨA CỦA NGUN TỐ TRONG MỘT HỢP CHẤT HĨA HỌC + Số oxi hóa nguyên tố phân tử điện tích nguyên tử nguyên tố phân tử, giả thiết liên kết nguyên tử phân tử liên kết ion + Quy tắc tính số oxi hóa: - Trong đơn chất, số oxi hóa nguyên tố - Tổng đại số số oxi hoá nguyên tử phân tử (trung hoà điện) - Tổng đại số số oxi hoá nguyên tử ion phức tạp điện tích ion - Khi tham gia hợp chất, số oxi hố số ngun tố có trị số không đổi: H +1, O -2 … * Chú ý: Dấu số oxi hoá đặt trước số, cịn dấu điện tích ion đặt sau số (số oxi hóa Fe+3 ; Ion sắt (III) ghi: Fe3+) II CÁC PHƯƠNG PHÁP CÂN BẰNG PHẢN ỨNG OXI HOÁ KHỬ Phương pháp 1: Phương pháp đại số - Phương pháp áp dụng cho tất loại phản ứng - Bản chất không cho thấy chất phản ứng oxi hóa – khử, khơng thể xác định chất oxi hóa, chất khử số trường hợp xác định hệ số 1.1 Nguyên tắc + Dựa vào định luật bảo toàn khối lượng: Sự bảo toàn khối lượng chứng tỏ phản ứng hóa học xảy đổi chỗ nguyên tử từ phân tử sang phân tử khác Nói cách khác phản ứng hóa học số nguyên tử nguyên tố hai vế phương trình phản ứng hóa học phải 1.2 Các bước cân + Đặt ẩn số hệ số hợp thức Dùng định luật bảo toàn khối lượng để cân nguyên tố lập phương trình đại số + Chọn nghiệm tùy ý cho ẩn, dùng hệ phương trình đại số để suy ẩn số cịn lại 1.3 Ví dụ: a Loại * Ví dụ: Cân phương trình phản ứng sau: FeS2 + O2 → Fe2O3 + SO2 - Ta có: aFeS2 + bO2 → cFe2O3 + dSO2 - Dựa vào bảo toàn khối lượng ta có: Trường: Đại Học Tây Nguyên Giáo viên hướng dẫn: Đinh Thị Xuân Thảo – ĐHTN Sinh viên thực hiện: Nguyễn Sỹ Cường – SP Hóa K07 Fe : a = 2c (1) S: 2a = d (2) O: 2b = 3c + 2d (3) - Có hệ phương trình ẩn - Chọn c = a=2, d=4, b = 11/2 - Nhân hai vế với ta phương trình: - Vậy phương trình viết là: 4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2 S + HNO3 → H2SO4 + NO2 + H2O - Ta có: aS + bHNO3 → cH2SO4 + dNO2 + eH2O - Ta có: S: a=c (1) H: b = 2c + 2e (2) N: b=d (3) O: 3b = 4c + 2d + e (4) - Có hệ phương trình ẩn - Chọn a = c = - Chọn e = ⇒ b = d = - Vậy phương trình viết là: S + 6HNO3 → H2SO4 + 6NO2 + 2H2O b Loại có tham gia mơi trường * Ví dụ: Cân phương trình phản ứng sau: Al + HNO3 → Al(NO3)3 + NH4NO3 +H2O - Ta có: aAl + bHNO3 → cAl(NO3)3 + dNH4NO3 + eH2O - Ta có: Al: a=c H: b = 4d + 2e N: b = 3c + 2d O: 3b = 9c + 3d + e - Chọn a = c = - Chọn e = ⇒ b = d = 8Al + 3HNO3 → 8Al(NO3)3 + 3NH4NO3 + H2O - Cân lại PT có tham gia mơi trường HNO3 8Al + 30HNO3 → 8Al(NO3)3 + 3NH4NO3 + 9H2O KMnO4 + HCl →MnCl2 + Cl2 + KCl + H2O - Ta có: aKMnO4 + bHCl → cMnCl2 + dCl2 + eKCl + fH2O - Ta có: K: a=e (1) Mn: a=c (2) O: 4a = f (3) H: b = 2f (4) Cl : b = 2c + 2d + e (5) - Có hệ phương trình, ẩn số - Chọn e = (1) ⇒ a = Trường: Đại Học Tây Nguyên Giáo viên hướng dẫn: Đinh Thị Xuân Thảo – ĐHTN Sinh viên thực hiện: Nguyễn Sỹ Cường – SP Hóa K07 (2) ⇒ c = (3) ⇒ f = (4) ⇒ b = (5) ⇒ d = 5/2 - Nhân nghiệm số với ⇒ a = 2, b = 16, c = 2, d = 5, e =2, f = - Vậy phương trình viết là: 2KMnO4 + 16HCl → 2MnCl2 + 5Cl2 + 2KCl + 8H2O Mg + HNO3(rất loãng) → Mg(NO3)2 + NH4NO3 + H2O - Ta có: aMg + bHNO3(rất lỗng) → cMg(NO3)2 + dNH4NO3 + eH2O - Ta có: Mg : a=c (1) H: b = 4d + 2e (2) N: b = 2c + 2d (3) O: 3b = 6c + 3d + e (4) - Có hệ phương trình ẩn - Chọn c = (1) ⇒ a = - Từ: (2), (3) ⇒ 4d + 2e = 2c + 2d ⇒ 2d + 2e = 2c ⇒ 2d + 2e = ⇒ 2d + 2e = ⇒ d + e = - Từ: (3), (4) ⇒ 3(2c + 2d) = 6c + 3d + e ⇒ 6c + 6d = 6c + 3d + e ⇒ 3d - e = - Hệ phương trình (2'), (3'), ẩn số e, d: d+e=1 (2’) 3d - e = (3’) - Giải ⇒ d = 1/4 e = 3/4 - Từ (3) ⇒ b = 2*1 + 2*1/4 = 5/2 - Nhân tất nghiệm với 4, ta có: a = 4, b = 10, c = 4, d = 1, e = - Vậy phương trình viết là: 4Mg + 10HNO3(rất loãng) → 4Mg(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O FexOy + HCl → FeCl2 + FeCl3 + H2O - Ta có: aFexOy + bHCl → cFeCl2 + dFeCl3 + eH2O - Ta có: Fe : xa = c + d (1) O: ya = e (2) H: b = 2e (3) Cl : b = 2c + 3d (4) - Chọn e = (3) ⇒ b = (2) ⇒ a = 1/y - Thay a, b vào (1), (4), ta được: c + d = x/y (1’) 2c + 3d = (4’) - Giải ⇒ c = (3x/y) - ; d = 2(y – x)/y Trường: Đại Học Tây Nguyên (1’) (2’) (3’) Giáo viên hướng dẫn: Đinh Thị Xuân Thảo – ĐHTN Sinh viên thực hiện: Nguyễn Sỹ Cường – SP Hóa K07 - Nhân tất nghiệm số với y ⇒ a = 1, b = 2y, c = 3x - 2y, d = 2y - 2x, e = y - Vậy phương trình viết là: FexOy + 2yHCl (3x - 2y)FeCl2 + (2y - 2x)FeCl3 + yH2O Na2SO3 + KMnO4 + NaHSO4 → Na2SO4 + MnSO4 + K2SO4 + H2O - Ta có: aNa2SO3 + bKMnO4 + cNaHSO4 → dNa2SO4 + eMnSO4 + fK2SO4 + gH2O - Ta có: Na : 2a + c = 2d (1) S: a + c = d + e +f (2) O: 3a + 4b + 4c = 4d + 4e + 4f + g (3) K: b = 2f (4) Mn : b=e (5) H: c = 2g (6) - Ta có hệ phương trình, ẩn số - Chọn f = (4) ⇒ b = (5) ⇒ e = - Thế c = 2g vào (1), (2), (3) ⇒ phương trình, ẩn số a, d, g e = 2, (1) ⇒ 2a + 2g = 2d ⇒ a + g = d (1’) f = 1, (2) ⇒ a + 2g = d + +1 ⇒ a + 2g -3 = d (2’) b = 2, (3) ⇒ 3a + + 8g = 4d + + + g ⇒ 3a + 7g - = 4d (3’) (2’) - (1’) ⇒ loại a, d ⇒ g = (1’) ⇒ a - d = -3 (1’’) (3’) ⇒ 3a - 4d = -17 (3’’) - Giải hệ hai phương trình (1’’), (3’’) ⇒ a = ; d = 8, (6) ⇒ c = - Tìm nghiệm số: a = 5, b = 2, c = 6, d = 8, e = 2, f = 1, g = - Vậy phương trình viết là: 5Na2SO3 + 2KMnO4 + 6NaHSO4 → 8Na2SO4 + 2MnSO4 + K2SO4 + 3H2O c Loại oxi hoá khử nội phân tử * Ví dụ: Cân phương trình phản ứng sau: KClO3 → KCl + O2 - Ta có: aKClO3 → bKCl + cO2 - Ta có: K: a=b Cl: a=b O: 3a = 2c - Ta có hệ phương trình ẩn số - Chọn a = b = 1⇒ c = 3/2 - Nhân nghiệm với 2, ta được: a = b = 2, c = - Vậy phương trình viết là: 2KClO3 → 2KCl + 3O2 d Phản ứng tự oxi hoá khử * Ví dụ: Cân phương trình phản ứng sau: Trường: Đại Học Tây Nguyên Giáo viên hướng dẫn: Đinh Thị Xuân Thảo – ĐHTN Sinh viên thực hiện: Nguyễn Sỹ Cường – SP Hóa K07 Cl2 + KOH → KCl + KClO3 + H2O - Ta có: aCl2 + bKOH → cKCl + dKClO3 + eH2O Cl : 2a = c + d (1) K: b=c+d (2) O: b = 3d + e (3) H: b = 2e (4) - Ta có hệ phương trình ẩn số - Chọn e = 1, (4) ⇒ b = 2, (3) ⇒ d = 1/3, (2) ⇒ c = 5/3, (1) ⇒ a = - Nhân nghiệm số tìm với ⇒ a = 3, b = 6, c = 5, d = 1, e = - Vậy phương trình viết là: 3Cl2 + 6KOH → 5KCl + KClO3 + 3H2O e Phản ứng oxi hoá khử viết dạng ion * Ví dụ: Cân phương trình phản ứng sau: Cu + NO3- + H+ → Cu+2 + NO + H2O - Ta có: aCu + bNO3- + cH+ → dCu+2 + eNO + fH2O - Ta có: Cu : a=d (1) N: b=e (2) O: 3b = e + f (3) H: c = 2f (4) - Điện tích : -b + c = +2d (5) - Chọn e = (2) ⇒ b = (3) ⇒ f = (4) ⇒ c = (5) ⇒ d = 3/2 (1) ⇒ a = 3/2 - Nhân tất nghiệm số tìm với ⇒ a = 3, b = 2, c = 8, d = 3, e = 2, f = - Vậy phương trình viết là: 3Cu + 2NO3- + 8H+ → 3Cu+2 + 2NO + 4H2O C12H22O11 + MnO4- + H+ → CO2 + Mn+2 + H2O - Ta có: aC12H22O11 + bMnO4- + cH+ → dCO2 + eMn+2 + fH2O - Ta có: C : 12a = d (1) H: 22a + c = 2f (2) O: 11a + 4b = 2d + f (3) Mn : b=e (4) - Điện tích : -b + c = +2e (5) - Chọn e = (4) ⇒ b = (5)⇒ c = - Thế d = 12a (1); b = vào (3) ⇒ 11a + 4(1) = 2(12a) + f ⇒ 13a + f = (3’) - Thế c = vào (2) ⇒ 22a + = Trường: Đại Học Tây Nguyên Giáo viên hướng dẫn: Đinh Thị Xuân Thảo – ĐHTN Sinh viên thực hiện: Nguyễn Sỹ Cường – SP Hóa K07 - Nguyên tắc: Cần xác định tăng giảm số oxi hố ngun tố * Ví dụ: Cân phản ứng sau: Fe3O4 + HNO3 → Fe(NO3)3 + NxOy + H2O (5x – 2y) x 3Fe+8/3 → 3Fe+9/3 + e x xN+5 + (5x – 2y)e → xN+2y/x (5x-2y)Fe3O4 + (46x-18y)HNO3 → (15x-6y)Fe(NO3)3 + NxOy + (23x-9y)H2O * Ví dụ: Cân phương trình phản ứng sau: *3 *(3x -2y) d.6 Loại phản ứng vô định hình (có vơ số PTHH đúng) * Ví dụ: Cân phương trình phản ứng sau: *2x *2 *y - Vì số e nhường số e nhận nên: - Vì số O hai vế nên: - Như vậy, ta có phương trình chứa ẩn số Do nghiệm PT dạng vô định - Với giá trị PTHH ta thu giá trị từ lập * Ví dụ d.7 Phản ứng không xác định rõ môi trường - Nguyên tắc: Có thể cân nguyên tố phương pháp đại số qua trung gian phương trình ion thu gọn Nếu gom nhiều phản ứng vào, cần phân tích để xác định giai đoạn oxi hóa khử Trường: Đại Học Tây Nguyên Giáo viên hướng dẫn: Đinh Thị Xuân Thảo – ĐHTN Sinh viên thực hiện: Nguyễn Sỹ Cường – SP Hóa K07 * Ví dụ: Cân phương trình phản ứng sau: Al + H2O + NaOH → NaAlO2 + H2 Al + H2O → Al(OH)3 + H2 x Al0 → Al+3 + 3e x 2H+ + 2e → H2 2Al + 6H2O → 2Al(OH)3 + H2 (1) 2Al(OH)3 + 2NaOH → 2NaAlO2 + 4H2O (2) - Tổng hợp phương trình trên: 2Al + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2 + 3H2 ;;;;;;;;;;;;;;; Phương pháp 3: Phương pháp cân ion – electron 3.1 Phạm vi áp dụng: + Đối với q trình xảy dung dịch, có tham gia môi trường (H 2O, dung dịch axit bazơ tham gia) 3.2 Nguyên tắc: - Nếu phản ứng xảy mơi trường axit thiết lập phương trình ta ý: + Bên dư Oxi ta thêm H+ + Bên thiếu Oxi ta thêm H2O - Nếu phản ứng xảy mơi trường bazơ thiết lập phương trình ta ý: + Bên dư Oxi ta thêm H2O + Bên thiếu Oxi ta thêm OH- - Nếu mơi trường trung tính: Căn vào sản phẩm thuộc môi trường nào, cân giống mơi trường 3.3 Các bước tiến hành: - Bước 1: Viết phương trình phản ứng với đầy đủ chất tham gia sản phẩm - Bước 2: Xác định nguyên tố có số oxi hóa thay đổi viết nửa phản ứng oxi hóa – khử + Chú ý: viết phản ứng cho, nhận nhớ để số oxi hóa phía nguyên tố - Bước 3: Cân bán phản ứng: + Cân số nguyên tử nguyên tố hai vế + Thêm H+ hayOH- + Thêm H2O để cân số nguyên tử Hiđro + Kiểm soát số nguyên tử oxi vế (phải nhau) + Cân điện tích: thêm electron vào nửa phản ứng để cân điện tích - Bước 4: Cộng nửa phản ứng ta có phương trình ion thu gọn Trường: Đại Học Tây Nguyên Giáo viên hướng dẫn: Đinh Thị Xuân Thảo – ĐHTN Sinh viên thực hiện: Nguyễn Sỹ Cường – SP Hóa K07 - Bước 5: Để chuyển phương trình dạng ion thu gọn thành phương trình ion đầy đủ phương trình phân tử cần cộng vào vế lượng cation anion để bù trừ điện tích 3.5 Các ví dụ: Cân phương trình phản ứng a Phản ứng xảy môi trường axit FeSO4 + KMnO4 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + MnSO4 + K2SO4 + H2O - Bước 1: FeSO4 + KMnO4 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + MnSO4 + K2SO4 + H2O - Bước 2: Fe+2 → Fe+3 + 1e MnO4- + 8H+ + 5e → Mn+2 + 4H2O - Buớc 3: x 2Fe+2 → 2Fe+3 + 2e x Mn+7O4- + 8H+ + 5e → Mn+2 + 4H2O - Bước 4: 10Fe+2 + 2Mn+7O4- + 16H+ → 10Fe+3 + 2Mn+2 + 8H2O - Bước 5: 10FeSO4 + 2KMnO4 + 8H2SO4 → 5Fe2(SO4)2 + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O b Phản ứng xảy môi trường bazơ Na2SO3 + KMnO4 + KOH → Na2SO4 + K2MnO4 + H2O - Bước 1: Na2SO3 + KMnO4 + KOH → Na2SO4 + K2MnO4 + H2O - Bước 2: S+4O3-2 + 2OH- → S+6O4-2 + H2O + 2e Mn+7O4- + 1e → Mn+6O4-2 - Buớc 3: x S+4O3-2 + 2OH- → S+6O4-2 + H2O + 2e x Mn+7O4- + 1e → Mn+6O4-2 - Bước 4: S+4O3-2 + 2Mn+7O4- + 2OH- → S+6O4-2 + 2Mn+6O4-2 + H2O - Bước 5: Na2SO3 + 2KMnO4 + 2KOH → Na2SO4 + 2K2MnO4 + H2O c Phản ứng xảy mơi trường trung tính SO2 + Br2 + H2O → H2SO4 + HBr - Bước 1: SO2 + Br2 + H2O → H2SO4 + HBr - Bước 2: S+4O2 + 2H2O → S+6O4-2+ 4H+ + 2e Br0 + 1e → Br- Buớc 3: x S+4O2 + 2H2O → S+6O4-2+ 4H+ + 2e x Br0 + 1e → BrTrường: Đại Học Tây Nguyên Giáo viên hướng dẫn: Đinh Thị Xuân Thảo – ĐHTN Sinh viên thực hiện: Nguyễn Sỹ Cường – SP Hóa K07 - Bước 4: S+4O2 + Br2 + 2H2O → S+6O4-2 + Br- + 4H+ - Bước 5: SO2 + Br2 + 2H2O → H2SO4 + 2HBr - Như vậy, lập phương trình phản ứng oxi hố - khử mà khơng cần sử dụng mức oxi hóa nguyên tử - Ưu việt phương pháp so với phương pháp cân điện tử chỗ phương pháp ion sử dụng ion giả thuyết, mà ion tồn thực tế Thực dung dịch khơng có ion Mn +7, Cr+6, S+6, mà có ion MnO-4, Cr2O7-2, CrO42 , SO4-2 Trong phương pháp nửa phản ứng không cần biết mức oxi hoá nguyên tử thấy rõ vai trị mơi trường chất tham gia tích cực vào tồn q trình Ngồi sử dụng phương pháp nửa phản ứng không cần biết tất chất thu được, chúng xuất phươngtrình phản ứng tiến hành - Như phương pháp nửa phản ứng ưa chuộng dùng lập phương trình tất phản ứng oxi hoá - khử xảy dung dịch axiT, bazơ, nước (trung tính) Phương pháp 1: Phương pháp tăng – giảm số oxi hóa 4.1 Nguyên tắc: + Tổng số số oxi hóa tăng tổng số số oxi hóa giảm 4.2 Các bước cân bằng: - Bước 1: Viết sơ đồ phản ứng với nguyên tố có thay đổi số oxi hóa * Ví dụ: +3 +2 +4 F e2O3 + C O → F e + C O2 - Bước 2: Xác định số oxi hóa tăng giảm nguyên tố sau so với trước phản ứng * Ví dụ: - Số oxi hóa ngun tố Fe giảm: – (+3) = -3 - Số oxi hóa nguyên tố C tăng: (+4) – (+2) = +2 - Bước 3: Cân electron: nhân hệ số để: Tổng số oxi hóa tăng = tổng số oxi hóa giảm * Ví dụ: - Số oxi hóa nguyên tố Fe giảm: – (+3) = -3 x2 - Số oxi hóa nguyên tố C tăng: (+4) – (+2) = +2 x - Bước 4: Đặt hệ số nguyên tố tăng giảm số oxi hóa vào sơ đồ phản ứng cân nguyên tố khơng thay đổi số oxi hố, thường theo thứ tự: + Kim loại (ion dương): + Gốc axit (ion âm) + Môi trường (axit, bazơ) + Nước (cân H2O để cân hiđro) Trường: Đại Học Tây Nguyên Giáo viên hướng dẫn: Đinh Thị Xuân Thảo – ĐHTN Sinh viên thực hiện: Nguyễn Sỹ Cường – SP Hóa K07 Fe2O3 + 3CO → Fe + 2CO2 * Ví dụ: - Bước 5: Kiểm sốt số ngun tử Oxi vế phải 4.3 Các ví dụ:Cân phương trình phản ứng sau: +4 +2 −1 * Ví dụ 1: Mn O2 + HCl → M n C l2 + H 2O + C l - Số oxi hóa nguyên tố Mn giảm: (+2) – (+4) = -2 x - Số oxi hóa nguyên tố Cl tăng: – (-1) = +1 x2 +4 +2 −1 - Bước đầu ta có: Mn O2 + HCl → M n C l2 + H 2O + C l - Phản ứng cịn có hai phân tử HCl tham gia tạo mơi trường, nên phương trình viết là: +4 +2 −1 Mn O2 + HCl → M n C l2 + H 2O + C l +2 −1 +3 −2 +4 − * Ví dụ 2: F e S + O → F e2 O + S O - Số oxi hóa nguyên tố Fe tăng: (+2) – (+1) = +1 - Số oxi hóa nguyên tố S tăng: (+4 x 2) – (-1 x 2) = +10 - Tổng số oxi hóa tăng: - Trong phân tử O2 số oxi hóa O giảm: (-2 x 2) – (0 x 2) = - Phương trình hóa học phản ứng dược viết là: +2 −1 +3 −2 -4 +11 x x 11 +4 −2 F e S + 11O → F e2 O + 8S O - Phương pháp đặc biệt có ý nghĩa cân phương trình phản ứng Oxi hóa – Khử có liên quan đến chất hữu trường hợp nhiều có thay đổi mật độ electron biểu thay đổi số Oxi hóa, cịn thực tế chưa có cho hẳn nhường hẳn CHƯƠNG III: BÀI TẬP CÂN BẰNG PHẢN ỨNG OXI HÓA – KHỬ Bài tập1: Cân phương trình phản ứng sau cách cân Fe + AgNO3 → Fe(NO3)3 + Ag SNO3 + KI → KNO3 + SI NO2 + H2O → HNO3 + NO CH3OH + O2 → CO2 + H2O Sb + Cl2 → SbCl3 Trường: Đại Học Tây Nguyên Giáo viên hướng dẫn: Đinh Thị Xuân Thảo – ĐHTN Sinh viên thực hiện: Nguyễn Sỹ Cường – SP Hóa K07 CuBr2 + NH4NO3 → NH4Br + Cu(NO3)2 Zn + HBr → ZnBr2 + H2 KHP + NaOH → H2O + NaKP CH3OH + KMnO4 → HCOOH + H2O + MnO + K2O 10.KHP + NaOH → H2O + NaKP 11 CH3OH + KMnO4 → HCOOH + H2O + MnO2 + KOH 12 CH3CH2OH + KMnO4 → CH3COOH + H2O + MnO2 + KOH 13 CH3OHCH2OH + KMnO4 → CH3COCH3 + H2O + MnO2 + KOH 14 Ag + H2SO4 → Ag2SO4 + SO2 + H2O 15 C + O2 + H2 → C6H12O6 17 Be + O2 → 2BeO 18 CuO → Cu2O +O2 19 C4H8O2 + H2 → C2H6O 20 C6H14 + O2 → CO2 + H20 21 Zn + HClO3 → ZnClO3 + H2 22 FeCl3 + Zn → ZnCl2 + Fe 23 NH4NO3 → N2 + H2O + O2 24 SiCl + H2O → HCl + Si2O 25 Fe2O3 + CO → Fe3O4 + CO2 26 Ag+1 + Cu → Cu+2 + Ag 27 C2H4 + O2 → CO2 + H2O 28 P + O2 → P2O5 29 Al + Cu(NO3)2 → Al(NO3)3 + Cu 30 Fe3O4 + CO → FeO + CO2 31 KClO3 → KCl + O2 32 Fe + O2 → FeO 33 CH3OH + O2 → CO2 + H2O 34 Al + HCl → AlCl3 + H2 35 C2H5OH + O2 → CO2 + H2O 36 Al + HCl → AlCl3 + H2 37 Pb(NO3)2 + NaI → PbI2 + NaNO3 38 Zn + Pb(NO3)2 → Pb + Zn(NO3)2 39 Cu + HNO3 → Cu(NO3)2 + NO2 + H2O 40 N2O5 + H2O → HNO3 50 Mg(OH)2 + H3PO4 → Mg3(PO4)2 + H2O 51 N2O2 + H2O → N2O + HNO3 Bài tập 2: Cân phương trình phản ứng sau cách cân Na2SO3 + KMnO4 + H2O → Na2SO4 + MnO2 + KOH FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + K2SO4 + Cr2(SO4)3 + H2O Cu + HNO3 → Cu(NO3)2 + NO2 + H2O Cu + HNO3 → Cu(NO3)2 + NO + H2O Trường: Đại Học Tây Nguyên Giáo viên hướng dẫn: Đinh Thị Xuân Thảo – ĐHTN Sinh viên thực hiện: Nguyễn Sỹ Cường – SP Hóa K07 Fe3O4 + HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + H2O Fe + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O Cl2 + NaOH → NaCl + NaClO + H2O KMnO4 → K2MnO4 + MNO2 + O2 Fe(OH)3 → Fe2O3 + H2O 10 Cl2 + KOH → KCl + KClO3 + H2O 11 K2MnO4 + H2O → KMnO4 + MnO2 + KOH 12 NaClO + KI + H2SO4 → I2 + NaCl + K2SO4 + H2O 13 Cr2O3 + KNO3 + KOH → K2CrO4 + KNO2 + H2O 14 Al + Fe3O4 → Al2O3 + Fe 15 FeS2 + O2 → Fe2O3 + SO2 16 Mg + HNO3 → Mg(NO3)2 + NH4NO3 + H2O Bài tập 3: Hoàn thành phương trình phản ứng sau: KMnO4 + HCl → Cl2 + MnCl2 + ……… SO2 + HNO3 → H2O + NO +… As2S3 + HNO3 +H2O → H3AsO4 + NO + H2SO4 Bài tập 4: Viết phản ứng xảy (nếu có) cho kim loại đồng (Cu) vào dung dịch sau đây: Fe2(SO4)3; FeCl2; Cu(CH3COO)2; CuSO4; CuCl2; AgNO3; NaNO3; HNO3(l); NaNO3 trộn với HCl; HCl; HCl có hịa tan O 2; H2SO4(l); H2SO4(l) có hịa tan O2; Fe(NO3)3; Fe(CH3COO)2; HNO3(đ,nguội); HNO3(đ,nóng); Al(NO3)3; Fe(NO3)2; Fe(CH3COO)3; HgCl2; Hỗn hợp Cu(NO3)2 - H2SO4 (l) Bài tập 5: Viết phản ứng xảy (nếu có) cho kim loại sắt (Fe) vào dung dịch sau đây: FeCl2; Fe(NO3)3; CuSO4; ZnSO4 ; HCl; AgNO3(dư); CH3COOAg(thiếu); HNO3(l); KNO3; KNO3 trộn với HCl; H2SO4 (l); H2 SO4 (đ,nguội); H2SO4 (đ,nóng); FeBr3; FeSO4 ; HNO3(đ,nguội); HNO3(đ,nóng); CH3COOH; CH3COOAg(dư); Cu2+; Fe2+; Fe3+; Mg(HCOO)2 Bài tập 6: Cân phương trình phản ứng sau: Trường: Đại Học Tây Nguyên Giáo viên hướng dẫn: Đinh Thị Xuân Thảo – ĐHTN Sinh viên thực hiện: Nguyễn Sỹ Cường – SP Hóa K07 Bài tập 7: Cân phản ứng sau theo phương pháp cân điện tử KMnO4 + FeSO4 + H2SO4 → MnSO4 + Fe2(SO4)3 + K2SO4 + H2O Fe3O4 + HNO3→ Fe(NO3)3 + NO + H2O FeS2 + O2 → Fe2O3 + SO2 FexOy + HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + H2O MxOy + HNO3 → M(NO3)n + N2O + H2O Al + HNO3 → Al(NO3)3 + xNO + yN2O + H2O FexOy + CO → FenOm + CO2 Fe3O4 + HNO3 → Fe(NO3)3 + NxOy + H2O CH3-CH2-OH + K2Cr2O7 + H2SO4 → CH3-CHO + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O 10 FeS2 + H2SO4(đ, nóng ) → Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O 11 CnH2n + 1OH + K2Cr2O7 +H2SO4 → CH3COOH + CO2 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O (Cho biết số mol CH3COOH CO2 tạo nhau) Bài tập 8: Cân phản ứng sau theo phương pháp đại số: Al + NO2- + OH- + H2O → AlO2- + NH3 MxOy + HBr → MBr2 + MBr3 + H2O Fe3O4 + HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + H2O FeS2 + H2SO4(đ,nóng ) → Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O Bài tập 9: Cân phản ứng sau theo phương pháp đại số: FeO + H2SO4(đ,nóng ) → Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O MxOy + HNO3 → M(NO3)n + NO + H2O NO2- + MnO4- + H+ → NO3- + Mn2+ + H2O dFexOy + CO → FemOn + CO2 CÂU HỎI ÔN TẬP Nêu nguyên tắc chung để cân phản ứng oxi hóa khử Tại gọi phản ứng cho điện tử phản ứng oxi hóa? Tại gọi phản ứng nhận điện tử phản ứng khử? Tại nói nhận diện chất oxi hóa, chất khử góp phần cân phản ứng oxi hóa khử dễ dàng hơn? Sử dụng phương pháp cân đại số trường hợp nào? Khi Fe3+ , Fe+3 , Fe(III) có khác khơng? Cho thí dụ minh họa Phản ứng oxi hóa nội phân tử phản ứng nào? Cho hai thí dụ minh họa Thế phản ứng tự oxi hóa khử? Cho hai thí dụ 10 Phân biệt phản ứng tự oxi hóa khử với phản ứng oxi hóa khử nội phân tử Cho thí dụ minh họa 11 Hãy cho biết ý nghĩa viết: Mn+7, Mn0, Mn+4, Mn(II), Mn(VII), Mn2+, MnO412 Hãy tóm gọn giai đoạn để cân phản ứng oxi hóa khử theo phương pháp cân điện tử Cho thí dụ minh họa phản ứng cụ thể 13 Hãy viết gọn giai đoạn để cân phản ứng oxi hóa khử theo phương pháp cân ion - điện tử Cho thí dụ Trường: Đại Học Tây Nguyên Giáo viên hướng dẫn: Đinh Thị Xuân Thảo – ĐHTN Sinh viên thực hiện: Nguyễn Sỹ Cường – SP Hóa K07 14 Nêu bước để cân phản ứng theo phương pháp đại số Cho thí dụ minh họa 15 Cân phản ứng oxi hóa khử theo phương pháp cân ion - điện tử nhanh trường hợp nào? Cho thí dụ minh họa 16 Trong phương pháp cân ion - điện tử phản ứng thực mơi trường axit hay bazơ làm để cân điện tích? Cho thí dụ 17 Cân phản ứng sau theo ba phương pháp (cân điện tử, cân ion điện tử đại số) Nhận xét ưu, khuyết điểm phương pháp a Cu + NO3- + H+ →Cu2+ + NO + H2O b Cl2 + KOH(â) t0 →KCl + KClO3 + H2O c FexOy + HCl →FeCl2 + FeCl3 + H2O d K2SO3 + KMnO4 + KHSO4→ K2SO4 + MnSO4 + H2O e FexOy + CO t0 →FenOm + CO2 18 Khi không viết chất dạng ion? Cho thí dụ 19 Trong phương pháp cân đại số có nhận diện chất oxi hóa, chất khử hay khơng? 20 Có thiết phải làm bước hướng dẫn cân phản ứng oxi hóa khử hay 21 khơng? 22 * Chú ý: - Chỉ đầu yêu cầu cân theo phương pháp cụ thể ta thực giai đoạn để cân phản ứng theo phương pháp yêu cầu Còn đầu không yêu cầu theo phương pháp (như tốn hóa học) ta cân theo cách được, nhanh tốt Thường ta thực trực tiếp phản ứng vừa viết với nguyên tắc số oxi hóa tăng số oxi hóa giảm Theo chương trình phổ thơng, ý phương pháp cân điện tử CHƯƠNG III: BÀI TẬP VẬN DỤNG PHƯƠNG PHÁP CÂN BẰNG PHẢN ỨNG OXI HÓA – KHỬ VÀO GIẢI TỐN HĨA HỌC I BảO TỒN ĐIỆN TÍCH Nguyên tắc: - Đây trường hợp riêng bảo tồn điện tích, áp dụng cho phản ứng oxi hóa – khử Khi số e cho số e nhận Trường: Đại Học Tây Nguyên Giáo viên hướng dẫn: Đinh Thị Xuân Thảo – ĐHTN Sinh viên thực hiện: Nguyễn Sỹ Cường – SP Hóa K07 Pháp cân e giải tốn hóa - Nói đến cân electron hình dung dùng cho việc cân phản ứng oxi hóa – khử theo nguyên tắc: tổng e cho = tổng e nhận Khơng có vậy, phương pháp cịn dùng để giải số tốn hóa mà hiệu đến khơng ngờ, đơi phương pháp tính tốn bình thường khác phải bó tay Sau xem xét ví dụ để từ rút phạm vi ứng dụng phương pháp Các ví dụ Cho 12,42g kim loại Al phản ứng với dung dịch HNO dư thu dung dịch X 1,344lít hỗn hợp khí Y gồm N2O NO (đktc) Biết tỉ khối hỗn hợp khí Y so với H 18 Sau phản ứng kết thúc, cô cạn dung dịch X thu m (g) Tính m? Giải: - Phương trình phản ứng: 8Al + 30HNO3(loãng) → 8Al(NO3)3 + 3N2O + 15H2O 10Al + 36HNO3(loãng) → 10Al(NO3)3 + 3N2 + 18H2O 8Al + 30HNO3(loãng) → 8Al(NO3)3 + 3NH4NO3 + 9H2O - Theo cho, ta có: 12, 42 = 0, 46( mol ) 27 1,344 nX = = 0, 06(mol ) 22, d Y = 18 ⇒ M Y = 18 × = 36( dvc) nAl = H2 - Gọi a, b số mol N2O NO (a, b ≥ 0) a + b = nX = 0, 06 a × M N2O + b × M NO a+b a + b = nX = 0, 06 = M Y = 36 ⇒ a × 48 + b × 28 ⇒ a = b = 0, 03 = M Y = 36 a+b Al0 → Al+3 + 3e 2N+5 + * 4e → 2N+1 2N+5 + * 5e → 2N0 - Theo bảo toàn e: Tổng số e cho = Tổng số e nhận - Do ta có: * 0,46 = * a + 10 * b ⇒ 1,38 > * 0,03 + 10 * 0,03 ⇒ 1, 38 > 0,54 Vậy phải có phản ứng - Gọi c số mol NH4NO3 ( c > 0) - Do ta có: Al0 → Al+3 + 3e 2N+5 + * 4e → 2N+1 2N+5 + * 5e → 2N0 N+5 + 8e → N-3 - Theo bảo toàn e: Tổng số e cho = Tổng số e nhận - Do ta có: * 0,46 = * a + 10 * b + * c ⇒ 1,38 = * 0,03 + 10 * 0,03 + * c ⇒ c = 0,105 - Vậy m = m Al(NO3)3 + m NH4NO3 = 0,46 * 213 + 0,105 * 80 = 106,38 (g) Trường: Đại Học Tây Nguyên - Ta có: Giáo viên hướng dẫn: Đinh Thị Xuân Thảo – ĐHTN Sinh viên thực hiện: Nguyễn Sỹ Cường – SP Hóa K07 Hịa tan hồn tồn 19,2g kim loại M có hóa trị II dung dịch HNO dư thu 8,96 lít hỗn hợp khí (đktc) gồm NO NO có tỉ lệ thể tích 3:1 Xác định tên kim loại M? Giải: - Ta có: nkhi = 8,96 = 0, 4(mol ) 22, - Vì VNO2 : VNO = 3:1, nên nNO2 : nNO = 3:1 - Suy nNO2 = × 0, = 0,3( mol ) nNO = × 0, = 0,1(mol ) - Quá trình oxi hóa: - Q trình khử: - Do đó: M → M+n + ne 4N+5 + 6e → 3N+4 + N+2 19, = × 0,1 ⇒ M = 32n M - Lập bảng, ta có: n M 32 64 (nhận) 96 128 - Vậy kim loại M Cu 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 H2SO4 đậm đặc, nóng thu 6,72 lít khí SO2 (đkc) Tìm a? Giải: - Các phản ứng xảy ra: 2Fe + O2 → 2FeO Fe + O2 → Fe2O3 Fe + O2 → Fe3O4 2Fe + 6H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O 2FeO + 4H2SO4 → Fe2(SO4)3 + SO2 + 4H2O 2Fe3O4 + 10H2SO4 → 3Fe2(SO4)3 + SO2 + 10H2O - Ta có: - Số mol Fe ban đầu a(g) : nFe = a/56 (mol) - Số mol O2 tham gia phản ứng : nO2 = (75,2- a)/32 (mol) - Số mol SO2 sinh n(SO2) = 6,72/22,4 = 0,3 (mol) - Các phản ứng bao gồm q trình oxi hóa khử sau : Fe → Fe+3 + 3e Trường: Đại Học Tây Nguyên Giáo viên hướng dẫn: Đinh Thị Xuân Thảo – ĐHTN Sinh viên thực hiện: Nguyễn Sỹ Cường – SP Hóa K07 ⇒ số mol e nhường = 3a/56 (mol) 2O0 + 4e → 2O-2 (1) SO4-2 + 4H+ + 2e → SO2 + 2H2O (2) - Từ (1) & (2) => số mol e nhận = 4n(O2) + 2n(SO2) = 4(75,2- a)/32 + 2*0,3 - Theo bảo toàn e: Số mol e nhận = Số mol e nhường ⇒ 4(75,2- a)/32 + 2*0,3 = 3a/56 ⇒ a= 56 (gam) Hỗn hợp X gồm FeS, FeS 2, CuS tan vừa hết dung dịch chứa 0,33 mol H 2SO4 đặc sinh 0,325 mol khí SO2 dung dịch Y Nhúng Fe nặng 50 gam vào Y, phản ứng xong thấy Fe nặng 49,48 gam thu dung dịch Z Cho Z phản ứng với HNO đặc, dư sinh khí NO2 cịn lại dung dịch E Cho E bay hết m gam muối khan Hãy tìm giá trị lớn có m? Giải: - Ta có: n FeS = a n CuS = b n FeS2 = c - Ta có: a + b + 2c + 0,33 = 1,5a + b + 1,5c + 0,325 (định luật bảo toàn nguyên tố S) 9a + 8b + 15c + 0,325 * (định luật bảo toàn e) Fe + Fe+3 → 3Fe+2 Fe + Cu+2 → Cu + Fe+2 56( a/2 + c/2 ) - 8b = 50 - 49,48 ⇒ a = 0,02 b = 0,04 c = 0,01 - Ta có: n FeSO4 dung dịch Z = 1,5 (a+c) + b = 0,085 - Ta nhận thấy khối lượng Fe muối Fe(NO3)3 nặng muối Fe2(SO4)3 ⇒ khối lượng muối lớn muối Fe(NO3)3 ⇒ Max m (muối) = 0,085 * 242 = 20,57(g) Trộn 60 gam bột Fe với 30 gam bột S đun nóng điều kiện khơng có khơng khí thu chất rắn A Hòa tan A HCl dư thu hỗn hợp khí B Đốt cháy hồn tồn B cần lit Oxi đktc? Giải: - Ta thấy nFe = 60/56 > nS = 30/32 nên Fe dư, S hết Khí B hỗn hợp H 2, H2S Đốt B thu SO2 H2O Phân tích: - S nhận phần e Fe để tạo S 2- (FeS) không thay đổi phản ứng với HCl (vẫn S2- H2S), cuối nhường lại tồn e Fe cho e vốn có để tạo SO2 phản ứng với O2 - Fe nhường phần e cho S để tạo Fe 2+ (FeS) cuối lượng e lại đẩy sang cho O2 (theo trên) Phần Fe dư lại nhường e cho H + để tạo H2, sau H2 lại trả số e cho O2 phản ứng tạo H2O Trường: Đại Học Tây Nguyên Giáo viên hướng dẫn: Đinh Thị Xuân Thảo – ĐHTN Sinh viên thực hiện: Nguyễn Sỹ Cường – SP Hóa K07 ⇒ Như vậy, cách gián tiếp toàn e Fe nhường S nhường O thu nhận - Vậy: ne cho = 2nFe + 4nS = 5,89 (mol) ⇒ nO2 = 5,89/4 = 1,47 (mol) VO2 = 1,47.22,4 = 32,928 (lit) Hỗn hợp X gồm hai kim loại A, B có hóa trị khơng đổi, chúng khơng phảnvới nước mạnh Cu / X tác dụng hoàn toàn với CuSO4 dư, lấy Cu thu cho phản ứng hoàn tồn với HNO3 dư thấy 1,12 lit NO đktc Nếu cho lượng X phản ứng hoàn tồn với HNO3 thu lit N2 đktc? Giải: 2+ - Phân tích: Cu nhận a mol e A, B để tạo Cu, Cu lại nhường lại a mol e cho N 5+ để tạo NO N+5 + 3e → N+2 ⇒ nNO = a/3 = 1,12/22,4 = 0,05 (mol) ⇒ a = 0,15 (mol) - Ở thí nghiệm sau, A, B nhường a mol e cho N5+ để tạo N2: 2N+5 + 2.5e → 2N0 ⇒ nN2 = 0,15/10 = 0,015 (mol) ⇒ V N2 = 0,015.22.4 = 0,336 (lit) Cho 1,35 gam hỗn hợp Cu, Mg, Al tác dụng hết với HNO thu 0,01 mol NO 0,04 mol NO2 Tính khối lượng muối tạo ra? Giải: - Đặt số mol Mg,Al,Cu a,b,c ⇒ Số mol e nhường = 2a + 3b + 2c = nNO3- muối - Số mol e nhận = 3nNO + nNO2 = 0,07 mol = 2a + 3b + 2c - Vậy: m = 1,35 + 0,07.62 = 5,69 (g) * Chú ý: Số mol HNO3 làm môi trường = số mol HNO3 tạo muối = số mol e cho = số mol e nhận Số mol HNO3 oxi hóa tính theo số mol SP khử, tù ta tính số mol HNO3 phản ứng Để m gam bột Fe ngồi khơng khí sau thời gian thu 12 gam hỗn hợp A gồm Fe oxit Fe Cho hỗn hợp tan hoàn toàn HNO thu 2,24 l NO Tính m? Giải: a Phương pháp bảo toàn e: ne Fe nhường = ne O2 thu + ne N+5 thu 3m/56 = (12-m).4/32 + 0,1.3 ⇒ m = 10,08 g b Suy biến PP bảo toàn e: - Giả sử hỗn hợp gồm có Fe Fe2O3 - Phương trình phản ứng: 4Fe + 3O2 ⇒ 2Fe2O3 Trường: Đại Học Tây Nguyên Giáo viên hướng dẫn: Đinh Thị Xuân Thảo – ĐHTN Sinh viên thực hiện: Nguyễn Sỹ Cường – SP Hóa K07 ⇒ nFe = 4/3nO2 = 4/3 (12-m)/32 - Số mol Fe A: = m/56 - 4/3 (12-m)/32 - Theo (I) ⇒ nFe = nNO ⇒ m/56 - 4/3 (12-m)/32 = 0,1 ⇒ m = 10,08 - Ta qui hỗn hợp A gồm có Fe số oxit Fe phức tạp oxit phản ứng với HNO3 có tạo NO MỘT SỐ BÀI TẬP Bài tập 1: Cho 4,48 gam bột sắt vào 200 ml dung dịch hỗn hợp gồm FeCl 0,2M Fe2(SO4)3 0,25M Sau kết thúc phản ứng, thu m gam chất rắn dung dịch A.Tính m? - Xác định nồng độ mol (mol/l) dung dịch A - Nếu cô cạn dung dịch A, tính khối lượng muối khan thu (Cho biết muối FeCl2, FeSO4 hòa tan nước) (Fe = 56; Cl = 35,5; S = 32; O = 16) ĐS: m = 0,56g; FeCl2 0,3M; FeSO4 0,75M; 7,62g FeCl2; 22,8g FeSO4 Bài tập 2: Cho 2,24 gam bột sắt vào cốc có chứa 400 ml dung dịch AgNO 0,225M Khuấy để phản ứng xảy hoàn toàn Thu m gam chất rắn 400 ml dung dịch A - Tính m - Tính nồng độ mol chất tan dung dịch A (Fe = 56; Ag = 108) ĐS: m = 9,72g; Fe(NO3)2 0,075M; Fe(NO3)3 0,025M Bài tập (Tuyển sinh đại học khối A, năm 2002): Cho 18,5 gam hỗn hợp Z gồm Fe, Fe3O4 tác dụng với 200 ml dung dịch HNO lỗng đun nóng khuấy Sau phản ứng xảy hoàn toàn, thu 2,24 lít khí NO (đktc), dung dịch Z1 lại 1,46 gkim loại - Viết phản ứng - Tính nồng độ mol/l dung dịch HNO3 - Tính khối lượng muối dung dịch Z1 (Fe = 56; O = 16; N = 14) ĐS: HNO3 3,2M; 48,6g Bài tập 4: Cho 1,95 gam bột kẽm vào 200 ml dung dịch Fe 2(SO4)3 0,125M, khuấy Sau kết thúc phản ứng, thu x gam chất rắn dung dịch Y - Tính x? - Cơ cạn dung dung dịch Y, tính khối lượng muối khan thu (Zn = 65; Fe = 56; S = 32; O = 16) ĐS: x = 0,28g; 4,83g ZnSO4; 6,84g FeSO4 Bài tập 5: Cho từ từ a mol bột kim loại sắt vào cốc đựng dung dịch chứa b mol AgNO3 Viết phương trình phản ứng xảy ứng với trường hợp có Tìm điều Trường: Đại Học Tây Ngun Giáo viên hướng dẫn: Đinh Thị Xuân Thảo – ĐHTN Sinh viên thực hiện: Nguyễn Sỹ Cường – SP Hóa K07 kiện liên hệ a, b để có trường hợp tìm số mol chất thu theo a, b chất thu (không kể dung môi H2O) ứng với trường hợp Bài tập 6: Cho từ từ dung dịch chứa b mol AgNO vào cốc đựng a mol bột Fe Viết phương trình phản ứng xảy ứng với trường hợp có Tìm điều kiện liên hệ a, b để có trường hợp tính số mol chất thu theo a, b ( không kể dung môi) ứng với trường hợp Bài tập 9: Cho từ từ x mol bột kim loại kẽm (Zn) vào cốc đựng dung dịch có hịa tan y mol FeCl3 Viết phương trình phản ứng xảy ứng với trường hợp có Tìm điều kiện liên hệ x, y để có trường hợp tính số mol chất thu theo x, y (không kể dung môi) ứng với trường hợp trên? Trường: Đại Học Tây Nguyên ... – khử Chương II: Cách cân phản ứng oxi hóa – khử Chương III: Bài tập cân phản ứng oxi hóa – khử Chương IV: Bài tập vận dụng phương pháp cân phản ứng oxi hóa – khử vào giải tốn Hóa Học Trường:... lý thuyết phương pháp cân phản ứng oxi hóa – khử - Điều tra, tìm hiểu chất, quy luật phản ứng oxi hóa – khử - Đề xuất phương pháp cân nhanh phản ứng oxi hóa – khử Phương tiện phương pháp nghiên... Nghiên cứu cách cân phương trình phản ứng oxi hóa – khử Từ trang bị củng cố cho học sinh THPT hiểu biết sâu sắc cách cân phản ứng oxi hóa – khử vận dụng chúng vào giải tồn Hóa Học cách nhanh