Tổng số mol electron chất khử nhường bằng tổng số mol electron chất oxi hoá nhận
ne x.nX
Dạng 1 : Kim loại tác dụng với dung dịch axit : HNO3; H2SO4 đặc - Tính khối lượng muối tạo thành:
- Tính số mol HNO3 và H2SO4 phản ứng (kết hợp pp bảo toàn mol nguyên tử). - So sánh số mol e nhận và nhường để biết có muối tạo thành do sự khử hay không.
Ví dụ 1: Hoà tan hoàn toàn 9,62 gam hỗn hợp X gồm Mg, Fe, Al trong lượng dư dung dịch HNO3 loãng, thu được 0,12 mol NO và 0,04 mol N2O. Tổng khối lượng muối khan tạo thành là
A. 41,86 gam. B. 51,78 gam. C. 14,86 gam. D. 64,18 gam.
Hướng dẫn
ne = 3NO + 8N2O = 0,36 + 0,32 = 0,68. nNO3/ muối = n electron nhường = 0,68 (mol)
Vậy m muối khan = m hhX + mNO3/ muối = 9,62 + 620,68 = 51,78 (g).
Ví dụ 2:Hoà tan hoàn toàn 12,42 gam Al bằng dung dịch HNO3 loãng (dư), thu được dung dịch X và 1,344 lít (ở đktc) hỗn hợp khí Y gồm hai khí là N2O và N2. Tỉ khối của hỗn hợp khí Y so với khí H2 là 18. Cô cạn dung dịch X, thu được m gam chất rắn khan. Giá trị của m là
A. 38,34. B. 34,08. C. 106,38. D. 97,98.
(Trích đề thi TSĐH năm 2009 - Khối A)
Hướng dẫn Ta có nAl =12,42 = 0,46 (mol); ne = 0,46.3 = 1,38 27 nhh Y =1,344 = 0,06 (mol) ; MY = 182 = 36 22,4 nN O2 : 44 8 36 nN O2 : nN2 = 8 : 8 = 1 : 1 nN2 : 28 8 nN O2 = nN2 = 0,06 : 2 = 0,03 (mol) Từ (1,2): số mol e nhận = 0,24 + 0,3 = 0,54 < số mol e nhường = 1,38 3
Do đó sản phẩm khử còn có N (NH4NO3), khi đó xảy ra thêm (3)
số mol e nhận ở (3) = 1,38 – 0,27 = 0,84 (mol) Chất rắn khan thu được gồm Al(NO ) : 0,46 (mol)3 3
NH NO : 0,105 (mol)4 3 Vậy m = 2130,46 + 800,105 = 106,38 (g).
Ví dụ 3: Hỗn hợp X gồm hai kim loại Al và Cu. Hoà tan hoàn toàn 18,2 gam X vào 100 ml dung dịch B chứa đồng thời H2SO4 12M và HNO3 2M, đun nóng. Sau phản ứng thu được dung dịch Y và 8,96 lít hỗn hợp khí (đktc) T gồm NO và SO2. Tỉ khối của T so với H2 là 23,5. Khối lượng của muối trong dung dịch Y là A. 34,2 gam. gam.
Lời giải
B. 32,0 gam. C. 66,2 gam gam. D. 33,1 Dễ dàng tìm được: nNO = 0,2 mol ; nSO2 0,2(mol)
Dung dịch B gồm: H+ = 2,6 mol ; SO 2
4 = 1,2 mol ; NO 3 = 0,2 mol. Các quá trình nhường và nhận electron:
Al Al3+ + 3e SO 2
4 + 2e + 4H+ SO2 + 2H2O x 3x 0,2 0,4 0,8 0,2
Cu Cu2+ + 2e NO 3 + 3e + 4H+ NO + 2H2O y 2y 0,2 0,6 0,8 0,2
Áp dụng sự bảo toàn electron, ta có: 3x + 2y = 1 (1) Phương trình khối lượng : 27x + 64y =18,2 (2)
Giải hệ (1) và (2), ta được : nAl = 0,2 mol ; nCu = 0,2 mol.
Dung dịch Y gồm: Al3+ = 0,2 mol ; Cu2+ = 0,2 mol; H+ =1 mol ; SO42– = 1 mol (NO3 bị oxi hoá hết).
Y gồm các muối sunfat :
Al2(SO4)3 = 0,1.342 = 34,2 (g) CuSO4 = 0,2. 160 = 32 (g) m = 66,2 gam.
Ví dụ 4: Hoà tan hoàn toàn 12 gam hỗn hợp Fe, Cu (tỉ lệ mol 1 : 1) bằng axit HNO3, thu được V lít (ở đktc) hỗn hợp khí X (gồm NO và NO2) và dung dịch Y (chỉ chứa hai muối và axit dư). Tỉ khối của X đối với H2 bằng 19. Giá trị của V là
A. 2,24. B. 4,48. C. 5,60. D. 3,36.
(Trích đề thi TSĐH năm 2007 - Khối A)
Hướng dẫn
Đặt nNO = a (mol) và nNO2 = b (mol) Ta có MX 30a 46b
19 2 38 a = b a b
Gọi số mol của Fe hoặc Cu trong hỗn hợp là x mol 56x + 64x = 12 (g) x = 0,1 (mol)
Các quá trình oxi hoá - khử xảy ra:
0 35 2 Fe Fe + 3e N + 3e N 0,1 0,3 3a a 0 25 4 CuCu + 2e N + e N 0,1 0,2 a a Do đó 0,3 + 0,2 = 3a + a a = 0,125 (mol) Vậy V = 22,4(a + b) = 22,420,125 = 5,60 (l).
Ví dụ 5: Cho 1,35 g hỗn hợp gồm Cu, Mg, Al tác dụng hết với dung dịch HNO3 thu được hỗn hợp khí gồm 0,01 mol NO vào 0,04 mol NO2. Khối lượng muối nitrat tạo ra trong dung dịch là
A. 5,69g B. 6,59g C. 4,59g D. 4,69g
Lời giải
Đặt x, y, z lần lượt là số mol Cu, Mg, Al.
Cu Cu(NO3)2 NO NO3
Mg + HNO3 Mg(NO3)2 + + H2O Al Al(NO3)3 NO2 mmuối = m3KL + m
Nhưng 0,07 cũng chính là số mol NO3 tạo muối với ion kim loại. Khối lượng muối nitrat là : 1,35 + 62.0,07 = 5,69 (g)
Dạng 2: Tìm công thức của sản phẩm khử N+5 và S+6.
Ví dụ 1: Hoà tan 9,28 gam hỗn hợp X gồm Mg, Al, Zn với số mol bằng nhau trong một lượng vừa đủ dung dịch H2SO4 đặc, nóng thu được dung dịch Y và 0,07 mol một sản phẩm Z duy nhất chứa lưu huỳnh. Sản phẩm Z là
A. S. B. H2S. C. SO2. D. SO3.
Hướng dẫn
Gọi x là số oxi hoá của S trong sản phẩm Z ; a là số mol của mỗi kim loại trong hỗn hợp X Ta có 24a + 27a + 65a = 9,28 (g) a = = 0,08 (mol)
Các quá trình oxi hoá - khử xảy ra:
Quá trình nhường electron Quá trình nhận electron
0 26 x Mg Mg + 2e S + (6 – x)e S a 2a (6 – x)0,07 0,07 0 3 Al Al + 3e a 3a 0 2 Zn Zn + 2e a 2a ne = 0,08.7 = 0,56. Số e nhận = 0,56/0,07 = 8 : H2S.
Ví dụ 2: Thổi luồng không khí đi qua 25,2 gam bột sắt sau một thời gian biến thành hỗn hợp X có khối lượng 30 gam gồm Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4. Cho X phản ứng hoàn toàn với dung dịch HNO3 thấy giải phóng ra 5,6 lít khí Y duy nhất (đktc). Khí Y là
A. NO B. NO2 C. NH3 D. N2
Lời giải