1 Nguyên t c
T ng s mol electron ch t kh nh ng b ng t ng s mol electron ch t oxi hoá nh n
n x.n
D ng 1 : Kim lo i tác d ng v i dung d ch axit : HNO 3 ; H 2 SO 4 đ c
- Tính kh i l ng mu i t o thành
- Tính s mol HNO3 và H2SO4ph n ng (k t h p pp b o toàn mol nguyên t )
- So sánh s mol e nh n và nh ng đ bi t có mu i t o thành do s kh hay không
Ví d 1: Hoà tan hoàn toàn 9,62 gam h n h p X g m Mg, Fe, Al trong l ng d dung d ch HNO3 loãng, thu đ c 0,12 mol NO và 0,04 mol N2O T ng kh i l ng mu i khan t o thành là
A 41,86 gam B 51,78 gam C 14,86 gam D 64,18 gam
L i gi i
ne = 3NO + 8N2O = 0,36 + 0,32 = 0,68
3
NO
n / mu i = n electron nh ng = 0,68 (mol)
V y mmu i khan = m hhX +
3 NO
m / mu i = 9,62 + 620,68 = 51,78 (g)
Ví d 2: Hoà tan hoàn toàn 12,42 gam Al b ng dung d ch HNO3 loãng (d ), thu đ c dung d ch X và 1,344 lít ( đktc) h n h p khí Y g m hai khí là N2O và N2 T kh i c a h n h p khí Y so v i khí H2 là
18 Cô c n dung d ch X, thu đ c m gam ch t r n khan Giá tr c a m là
(Trích đ thi TS H n m 2009 - Kh i A)
L i gi i
Ta có nAl =12, 42
27 = 0,46 (mol); ne = 0,46.3 = 1,38
hh Y
nN O2 : 44 8
36
2
N O
2 N
n = 8 : 8 = 1 : 1
2 N
n : 28 8
2
N O
2 N
n = 0,06 : 2 = 0,03 (mol)
T (1,2): s mol e nh n = 0,24 + 0,3 = 0,54 < s mol e nh ng = 1,38
Do đó s n ph m kh còn có N3
(NH4NO3), khi đó x y ra thêm (3)
s mol e nh n (3) = 1,38 – 0,27 = 0,84 (mol)
Ch t r n khan thu đ c g m 3 3
Al(NO ) : 0, 46 (mol)
NH NO : 0,105 (mol)
V y m = 2130,46 + 800,105 = 106,38 (g)
Ví d 3: H n h p X g m hai kim lo i Al và Cu Hoà tan hoàn toàn 18,2 gam X vào 100 ml dung d ch B
ch a đ ng th i H2SO4 12M và HNO32M, đun nóng Sau ph n ng thu đ c dung d ch Y và 8,96 lít h n
h p khí (đktc) T g m NO và SO2 T kh i c a T so v i H2là 23,5 Kh i l ng c a mu i trong dung d ch
Y là
A 34,2 gam B 32,0 gam C 66,2 gam gam D 33,1 gam
LUY N T P V PH NG PHÁP B O TOÀN MOL ELECTRON
(TÀI LI U BÀI ẢI NẢ)
Giáo viên: PH M NG C S N
ây là tài li u tóm l c các ki n th c đi kèm v i bài gi ng “Luy n t p v ph ng pháp b o toàn mol electron” thu c
K hóa h c LT H KIT-3: Môn Hóa h c (Th y Ph m Ng c S n) t i website Hocmai.vn có th n m v ng ki n th c
ph n “Ph ng pháp b o toàn mol electron”, B n c n k t h p xem tài li u cùng v i bài gi ng này
Trang 2D dàng tìm đ c: nNO = 0,2 mol ;
2
SO
n 0,2(mol) Dung d ch B g m: H+ = 2,6 mol ; SO24 = 1,2 mol ; NO3 = 0,2 mol
Các quá trình nh ng và nh n electron:
Al Al3+
+ 3e SO24 + 2e + 4H+ SO2 + 2H2O
x 3x 0,2 0,4 0,8 0,2
Cu Cu2+
+ 2e NO3 + 3e + 4H+ NO + 2H2O
y 2y 0,2 0,6 0,8 0,2
Áp d ng s b o toàn electron, ta có: 3x + 2y = 1 (1)
Ph ng trình kh i l ng : 27x + 64y =18,2 (2)
Gi i h (1) và (2), ta đ c : nAl = 0,2 mol ; nCu = 0,2 mol
Dung d ch Y g m: Al3+
= 0,2 mol ; Cu2+ = 0,2 mol; H+ =1 mol ; SO4 2– = 1 mol (
3
NO b oxi hoá h t)
Y g m các mu i sunfat :
Al2(SO4)3 = 0,1.342 = 34,2 (g)
CuSO4 = 0,2 160 = 32 (g)
m = 66,2 gam
Ví d 4: Hoà tan hoàn toàn 12 gam h n h p Fe, Cu (t l mol 1 : 1) b ng axit HNO3, thu đ c V lít ( đktc) h n h p khí X (g m NO và NO2) và dung d ch Y (ch ch a hai mu i và axit d ) T kh i c a X đ i
v i H2 b ng 19 Giá tr c a V là
(Trích đ thi TS H n m 2007 - Kh i A)
L i gi i
t n NO = a (mol) và nNO2= b (mol)
Ta có X 30a 46b
G i s mol c a Fe ho c Cu trong h n h p là x mol
56x + 64x = 12 (g) x = 0,1 (mol)
Các quá trình oxi hoá - kh x y ra:
0
Fe
3 Fe
+ 3e
5 N
+ 3e
2 N
0,1 0,3 3a a
0
+ 2e
5 N
+ e
4 N
0,1 0,2 a a
Do đó 0,3 + 0,2 = 3a + a a = 0,125 (mol)
V y V = 22,4(a + b) = 22,420,125 = 5,60 (l)
Ví d 5: Cho 1,35 g h n h p g m Cu, Mg, Al tác d ng h t v i dung d ch HNO3 thu đ c h n h p khí
g m 0,01 mol NO vào 0,04 mol NO2 Kh i l ng mu i nitrat t o ra trong dung d ch là
L i gi i
t x, y, z l n l t là s mol Cu, Mg, Al
Cu Cu(NO3)2 NO
Mg + HNO3 Mg(NO3)2 + + H2O
Al Al(NO3)3 NO2
mmu i = m3KL +
3
NO
Ta có: 2x + 2y + 3z = 0,03 + 0,04 = 0,07 (1)
Nh ng 0,07 c ng chính là s mol NO3 t o mu i v i ion kim lo i
Kh i l ng mu i nitrat là : 1,35 + 62.0,07 = 5,69 (g)
D ng 2: Tìm công th c c a s n ph m kh N +5
và S +6
Trang 3Ví d 1: Hoà tan 9,28 gam h n h p X g m Mg, Al, Zn v i s mol b ng nhau trong m t l ng v a đ
dung d ch H2SO4 đ c, nóng thu đ c dung d ch Y và 0,07 mol m t s n ph m Z duy nh t ch a l u hu nh
S n ph m Z là
L i gi i
G i x là s oxi hoá c a S trong s n ph m Z ;
a là s mol c a m i kim lo i trong h n h p X
Ta có 24a + 27a + 65a = 9,28 (g) a = 9, 28
116 = 0,08 (mol) Các quá trình oxi hoá - kh x y ra:
Quá trình nh ng electron Quá trình nh n electron
0
2 Mg
+ 2e
6 S
+ (6 – x)e Sx
a 2a (6 – x)0,07 0,07
0
3 Al
+ 3e
a 3a
0
Zn Zn2
+ 2e
a 2a
ne = 0,08.7 = 0,56 S e nh n = 0,56/0,07 = 8 : H2S
Ví d 2: Th i lu ng không khí đi qua 25,2 gam b t s t sau m t th i gian bi n thành h n h p X có kh i
l ng 30 gam g m Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4 Cho X ph n ng hoàn toàn v i dung d ch HNO3 th y gi i phóng ra 5,6 lít khí Y duy nh t (đktc) Khí Y là
L i gi i
- S mol e nh ng : e Fe
25, 2
n 3.n 3 1,35 mol
56
- S mol e mà O2nh n : e O2
30 25, 2
n 4.n 4 0,6 mol
32
S mol e mà N+5nh n đ t o Y : ne = 1,35 - 0,6 = 0,75
S e mà N+5nh n t o Y là 0,75/0,25 = 3 : NO
Ví d 3: Hoà tan hoàn toàn 13,92 gam Fe3O4 b ng dung d ch HNO3thu đ c 448 ml khí X (đktc) Khí X
là
L i gi i
ne = 0,06 mol S e nh n = 0,06/0,02 = 3 : NO
Ví d 4: Cho 4,05 gam Al tan hoàn toàn vào dung d ch ch a 0,54 mol HNO3thu đ c dung d ch ch a m t
mu i duy nh t và m t ch t khí X Ch t khí X đó là
A NO B N2 C N2O D NO2
ne = 3.nAl = 0,45 mol
B o toàn nguyên t : nN(trong X) = 0,54 - 0,45 = 0,09 mol
S e mà N+5nh n = 0,45/0,09 = 5 M t nguyên t N nh n 5e: N2.
D ng 3 : Tìm công th c c a oxit s t
- Khi tác d ng v i ch t oxi hóa, các oxit c a s t (FeO và Fe3O4) đ u ch nh ng 1e
- Khi tác d ng v i các ch t kh , 1 mol Fe2O3nh n 6 mol e; 1 mol Fe3O4nh n 8 mol e và 1 mol FeO nh n
2 mol e
Ví d 1: Hoà tan hoàn toàn 46,4 gam m t s t oxit b ng dung d ch H2SO4 đ c nóng (v a đ ), thu đ c 2,24 lít khí SO2(đktc) Công th c c a s t oxit là
A FeO B Fe3O4 C Fe2O3 D FeO ho c Fe3O4
L i gi i
Ta có n = 2, 24 = 0,1 (mol)
Trang 4ne = 2.0,1 = 0,2 mol
Moxit 46,4/0,2 = 232 : Fe3O4.
Ví d 2 : Hoà tan hoàn toàn 20,88 gam m t oxit s t b ng dung d ch H2SO4 đ c, nóng thu đ c dung d ch
X và 3,248 lít khí SO2 (s n ph m kh duy nh t, đktc) Cô c n dung d ch X, thu đ c m gam mu i sunfat khan Giá tr c a m và công th c c a oxit s t là
A 58,0 và FeO B 36,0 và Fe3O4 C 36,0 và FeO D 58,0 và Fe3O4
L i gi i
ne = 2.0,145 = 0,29 Moxit = 20,88/0,29 = 72 : FeO
s mol Fe2(SO4)3 = 0,145 m = 0,145.400 = 58
D ng 4 : H n h p kim lo i tác d ng v i dung d ch mu i
Ví d 1 : Cho 13g b t Zn ph n ng hoàn toàn v i 400 ml dung d ch ch a AgNO3 0,5M và CuSO4 0,5M
K t thúc ph n ng kh i l ng kim lo i thu đ c là
L i gi i
2
13
n 0, 2(mol) ; n 0, 4.0,5 0, 2(mol) ; n 0, 4.0,5 0, 2(mol)
Th t u tiên ph n ng x y ra :
2
K t thúc ph n ng Zn h t Kim lo i đ c gi i phóng là Ag, Cu
mKL = 0,2.108 + 0,1.64 = 28 (g)
Ví d 2: Cho 0,03 mol Al và 0,05 mol Fe tác d ng v i 200 ml dung d ch X ch a Cu(NO3)2 và AgNO3, sau ph n ng thu đ c dung d ch Y và 8,12 gam ch t r n Z g m ba kim lo i Cho Z tác d ng v i dung
d ch HCl d thu đ c 672 ml khí H2( đktc) Các ph n ng x y ra hoàn toàn N ng đ mol c a Cu(NO3)2
và AgNO3trong dung d ch X l n l t là
L i gi i
G i a, b là s mol c a AgNO3 và Cu(NO3)2có trong dung d ch A
Theo (5): nFed nH2 0,672 0,03
22, 4
nFep = 0,05 – 0,03 = 0,02 (mol)
Kh i l ng ch t r n B: 108a + 64b + 56.0,03 = 8,12 (g)
Hay 108a + 64b = 6,44 (I)
Các quá trình oxi hoá - kh x y ra:
3
Al Al + 3e Ag 1e Ag
0,03 0,09 a a
2
Fe Fe + 2e Cu2 2e Cu
0,02 0,04 b 2b
Do đó 0,09 + 0,04 = a + 2b hay a + 2b = 0,13 (II)
Gi i h hai pt (I, II) ta đ c: a = 0,03, b = 0,05
V y [Cu(NO3)2] = 0,05 0, 25
0, 2 M ; [AgNO3] = 0,03 0,15
D ng 5 : M t s bƠi toán v s t vƠ oxit s t
Ví d 1: t m gam Fe trong oxi thu đ c 48,8 gam h n h p A g m FeO, Fe3O4, Fe2O3 và Fe Hoà tan hoàn toàn A trong H2SO4đ c, nóng thu đ c 10,08 lít SO2 duy nh t (đktc) Giá tr c a m là
L i gi i
Trang 5Ta có
2
SO
2
O
2 O
48,8 m
32
S đ ph n ng:
0
FeO
Fe O
Fe O
Fe
Các quá trình oxi hoá - kh x y ra:
Fe0 Fe3
+ 3e O02 + 4e 2O2
m
56 3m
56 48,8 m
32
8
6 S
+ 2e
4 S
0,9 0,45
Do đó 3m 48,8 m 0,9
Gi i ra ta đ c m = 39,2 (g)
Ví d 2: Th i lu ng không khí đi qua m(g) b t s t sau m t th i gian bi n thành h n h p A có kh i l ng
30g g m Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4 Cho A ph n ng hoàn toàn v i dung d ch HNO3th y gi i phóng ra 5,6 lít khí NO duy nh t (đktc) Kh i l ng c a m là
L i gi i
S đ :
3 4
Fe, FeO
Fe + O Fe O HNO Fe(NO ) NO H O
Fe O
– Ch t cho electron : Fe, s mol là m
56
Fe Fe3+ + 3e
m
56 3
m
56 e cho
m
n 3
56 – Ch t nh n electron : O2, s mol là30 m
32 và HNO3
O + 2e O2–
30 m
16
230 m
16
N+5 + 3e N+2 (NO)
0,25 0,75 0,25
30 m
n 2 0, 75
16
Áp d ng s b o toàn electron :
30 m m
2 0, 75 3 m 25, 2 (g)
Ví d 3: Nung nóng 5,6 gam b t s t trong bình đ ng O2 thu đ c 7,36 gam h n h p X g m Fe, Fe2O3 và
Fe3O4 Cho X tan hoàn toàn trong dung d ch HNO3thu đ c V lít (đktc) h n h p khí Y g m NO và N2O4,
t kh i h i c a Y so v i H là 25,33 V có giá tr là
d
Trang 6L i gi i
G i nNOx(mol); nN O2 4y(mol)
2
Y/H
30x 92y
(x y).2
2 4
3 4
Fe
NO
Fe + O Fe O HNO Fe(NO ) H O
N O
Fe O
Ch t cho electron : Fe (0,1 mol)
0,1 0,3ne cho0,3 mol e
Ch t nh n electron : O 7,36 5, 6 0,11 (mol)
2
2 4
0,11 0, 22
ne nhËn 3x 2y 0, 22 (mol e)
0,3 3x 2y 0, 22
T (1), (2) x = 0,02 mol ; y = 0,01 mol
V y V = 0,672 lít
Ví d 4: Cho 6,64 gam h n h p A g m Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4 vào dung d ch HNO3loãng, d thu đ c V lít h n h p khí B ( 27oC, 1 atm) g m NO, NO2 (v i
2
n : n 2) M t khác khi cho lu ng khí H2d
đi qua h n h p A nung nóng, sau khi ph n ng hoàn toàn thu đ c 5,04 gam Fe Th tích h n h p khí B là
A 0,464 lít B 0,672 lít C 0,242 lít D 0,738 lít
L i gi i
Fe
FeO + H2 Fe + H2O
Fe2O3
Fe3O4
m 6, 64 5, 04 1, 6(gam)n 0,1(mol)
Fe
FeO NO
Fe + O2 Fe2O3 + HNO3 Fe(NO3)3 + + H2O
Fe3O4 NO2
Ch t cho electron là Fe:
Fe Fe3+ + 3e
0,09 0,27
Ch t nh n electron là :
O + 2e O2–
0,1 0,2
N+5 + 3e N+2 (NO)
6x 2x
N+5 + e N+4 (NO2)
x x
Trang 70,2 + 6x + x = 0,27 x 0, 01 t ng s mol 2 khí = 3x = 0,03 mol
Gi i h tìm đ c V 0, 03.0, 082.300 0, 738
1
Ví d 5: Cho lu ng khí CO đi qua ng s đ ng m gam oxit Fe2O3 nhi t đ cao m t th i gian, ng i
ta thu đ c 6,72 gam h n h p A g m 4 ch t r n khác nhau em hoà tan hoàn toàn h n h p này vào dung d ch HNO3d th y t o thành 0,448 lít khí B đktc (duy nh t) có t kh i so v i hiđro là 15 thì m
có giá tr là
L i gi i
S đ : Fe2O3 C O A HNO3 Fe(NO3)3 + NO + H2O
Xét c quá trình này thì : Fe+3 Fe+3(coi nh không cho, không nh n)
Ch t cho electron : CO m 6, 72(mol)
16
C+2 C+4 + 2e
m 6, 72
16
2m 6, 72
16
=ne cho
Ch t nh n electron : HNO3, khí B là NO
N+5 + 3e N+2 (NO )
0,06 0,02 0,02 ne nhËn 0, 06
m 6, 72 0, 06m7, 2 g
Ví d 6: Tr n 60g b t Fe v i 30g b t l u hu nh r i đun nóng (trong đi u ki n không có không khí) thu
đ c ch t r n X Hoà tan X b ng dung d ch axit H2SO4loãng, d đ c dung d ch B và khí C t cháy C
c n V lít O2(đktc) Các ph n ng x y ra hoàn toàn thì V có giá tr là
A 39,2 lít B 32,928 lít C 32,29 lít D 38,292 lít
L i gi i
S đ :
o
4
FeSO +
Xét c quá trình ph n ng thì Fe và S cho electron, còn O2nh n electron
Ch t cho electron Fe : 60(mol)
56 ; S :
30 (mol)
32
Fe Fe2+ + 2e
60
56 2
60 56
S S+4 (SO2) + 4e
30
32 4
30
32
Ch t nh n electron : g i s mol O2 là x mol
O2 + 4e 2O–2
x 4x
Áp d ng s b o toàn electron : 4
32
30 2 56
60
4x
Gi i ra x = 1,47 mol ; VO2 22,4.1,4732,928(lít)
Giáo viên: Ph m Ng c S n