phuong phap can bang electron

PHƯƠNG PHÁP ION-ELECTRON: Áp dụng giải các bài toán phản ứng oxi hóa –khử có môi trường ;cân bằng các phản ứng oxi hóa –khử có môi trường phức tạp; tính lượng môi trường H+ tham gia phản

PHƯƠNG PHÁP ION-ELECTRON:

Áp dụng giải các bài toán phản ứng oxi hóa –khử có môi trường ;cân bằng các phản ứng oxi hóa –khử có môi trường phức tạp; tính lượng môi trường H+ tham gia phản ứng và ngược lại ; biết lượng sản phẩm khử,tính lượng H+ Chỉ áp dụng cho dạng toán kim loại hoặc hỗn hợp các kim loại tác dụng với axit có tính oxi hóa mạnh H2SO4 đặc , HNO3 là tối ưu nhất

Nếu học sinh không biết phương pháp ion-electron này mà sử dụng phương pháp khác để giải những bài toán hóa dạng trên , sẽ mất thời gian và có thể không tìm ra kết quả của bài toán

Đối với bài toán oxit kim loại hoặc hỗn hợp oxit kim loại tác dụng với axit theo phản ứng oxi hóa khử , khi sử dụng phương pháp ion – electron thì ngoài số mol H+ tính theo bán phản ứng ion – electron còn có số mol H+ lấy oxi của oxit để tạo H2O

*PHƯƠNG PHÁP:

Cân bằng theo phương pháp ion-electron áp dụng cho các phản ứng oxi hóa – khử xẩy ra trong

dung dịch có sự tham gia của môi trường : axit , bazơ , nước Khi cân bằng cũng sử dụng theo 4 bước như phương pháp thăng bằng electron nhưng chất oxi hóa , chất khử được viết đúng dạng mà

nó tồn tại trong dung dịch theo nguyên tắc sau :

1 Nếu phản ứng có axit tham gia :

+ Vế nào thiếu bao nhiêu O thêm bấy nhiêu H2O để tạo ra H+ ở vế kia và ngược lại

Ví dụ : NO3-  NO

Vế phải thiếu 2 O , thêm vế phải 2H2O để tạo vế trái 4 H+ sau đó cân bằng điện tích của bán phản ứng NO3- + 4H+ + 3e  NO +2H2O

2 Nếu phản ứng có bazơ tham gia :

+ Vế nào thiếu bao nhiêu O thêm lượng OH- gấp đôi để tạo H2O ở vế kia và ngược lại

Ví dụ : Cr2O3  2CrO4

2-Vế trái thiếu 5 O thêm vế trái 10 OH- để tạo 5H2O ở vế phải , sau đó cân bằng điện tích bán phản ứng Cr2O3 +10 OH-  2CrO42- + 5H2O + 6e

Ngoài ra học sinh cần phải linh hoạt trong các trường hợp ngoài lệ

3 Nếu phản ứng có H2O tham gia : * Sản phẩm phản ứng tạo ra axit , theo nguyên tắc 1

* Sản phẩm phản ứng tạo ra bazơ , theo nguyên tắc 2 MnO4- + 2H2O +3e  MnO2 + 4OH-

***Chú ý sự thay đổi số oxi hóa của một số chất theo môi trường :

Trong môi trường bazơ : tạo K2MnO4

KMnO4 Trong môi trường trung tính và kiềm yếu : tạo MnO2 , KOH

Trong môi trường axit :tạo Mn 2+

PH ƯƠNG PHÁP CÂN BẰNG ELECTRON

1 Viết sơ đồ phản ứng với các chất tham gia, xác định

nguyên tố có số OXH thay đổi

 Khử (cho electron)

 Oxi hóa (nhận electron)

Tổng số e cho = tổng số e nhận ( tổng số OXH tăng = tổng số OXH giảm )

4 Cân bằng nguyên tố: nói chung theo thứ tự

1 kim loại (ion dương)

2 gốc axit (ion âm)

3 môi trường (axit,bazơ)

4 nước (cân bằng nước là để cân bằng hiđrô)

5 Kiểm soát số nguyên tử oxi ở 2 vế bằng nhau

* BÀI TẬP VẬN DỤNG:

Dạng 1 : Cân bằng phản ứng oxi hóa khử có môi trường.

1.Bổ túc và cân bằng các phản ứng sau theo phương pháp ion-electron :

a FeSO4+KMnO4 +H2SO4  + … + … + …

b SO2 + KMnO4 + H2O  + … + …

c CH2=CH2 + KMnO4 +H2O  HOCH2-CH2OH + … + …

d Cu + NaNO3 +HCl 

e FeS + HNO3đ 

Bài làm:

a.Ta có : FeSO4+KMnO4 +H2SO4  Fe2(SO4)3 + MnSO4 +K2SO4 +H2O 2Fe2+  2Fe3+ + 2e x 5

MnO4- + 8H+ + 5e  Mn2+ + 4H2O x 2

10FeSO4+2KMnO4 +8H2SO4  5Fe2(SO4)3 +2MnSO4 +K2SO4 +8H2O

b Ta có : SO2 + KMnO4 +H2O  K2SO4 +MnSO4 +H2SO4

SO2 + 2H2O  SO42- + 4H+ +2e x 5

MnO4- +8H+ +5e  Mn2+ + 4H2O x 2

5SO2 + 2MnO42- +2H2O  5SO42- + 4H+ +2Mn2+

5SO2 + 2KMnO4 +2H2O  K2SO4 +2MnSO4 +2H2SO4

c Ta có: CH2=CH2 + KMnO4 +H2O  HOCH2-CH2OH + MnO2 + KOH

MnO4- + 2H2O +3e  MnO2 + 4OH- x 2

CH2=CH2 + 2OH-  HOCH2-CH2OH +2e x 3

3 CH2=CH2 + 2KMnO4 +4H2O  3HOCH2-CH2OH + 2MnO2 + 2KOH

d Cu + NaNO3 +HCl  Cu2+ + NO + …

Cu  Cu2+ +2e x 3

NO3- +4H+ +3e  NO+ 2H2O x 2

_

3Cu + 8H+ + 2NO3-  3Cu2+ + 2NO + 4H2O

Có 2 phương trình phân tử phù hợp :

3Cu + 8NaNO3 + 8HCl  3Cu(NO3)2 + 8NaCl + 2NO + 4H2O

3Cu + 2NaNO3 + 8HCl  3CuCl2 + 2NaCl + 2NO + 4H2O e FeS + HNO3đ 

FeS +4H2O  Fe3+ + SO42- + 8H+ + 9e x 1 NO3- +2H+ +1e  NO2+ H2O x 9

_ FeS + 9NO3- + 10H+  Fe3+ + SO42- + 9NO2 + 5H2O ; Có 2 phương trình phân tử phù hợp : FeS + 12HNO3đ  Fe(NO3)3 + H2SO4 + 9NO2 + 5H2O 3FeS + 30HNO3đ  Fe(NO3)3 + Fe2(SO4)3+ 27NO2 + 15H2O Dạng 2 : Kim loại hoặc hỗn hợp kim loại tác dụng với axit có tính oxi hóa 2 Hỗn hợp A gồm nhiều kim loại chưa biết hóa trị hòa tan vừa vặn trong 800ml dung dịch HNO3 sinh ra hỗn hợp gồm 0,2 mol N2 + 0,1 mol NO Tính nồng độ CM của dung dịch HNO3 đã dùng ? A 1,5M B 2,5M C.3,5M D.4,5M Bài làm: Ta có : 2NO3- +12H+ +10e  N2 + 6H2O (1)

2,4 0,2 mol NO3- +4H+ +3e  NO+ 2H2O (2)

0,4 0,1 mol Từ (1), (2)  n HNO3 = nH+ = 2,4 +0,4 = 2,8 mol ; [HNO3] = 2,8 : 0,8 = 3,5M  Chọn 2C 3 Cho m gam hỗn hợp X gồm Fe , Al , Mg tác dụng với dung dịch HCl dư thu được 6,72 lit hiđro ở (đktc) Tính thể tích dung dịch HNO3 2M đã dùng để hòa tan hết cũng m gam hỗn hợp X trên ? Biết lượng HNO3 đã dùng dư 20% so với lượng cần thiết và NO là sản phẩm khử duy nhất Bài làm: Vì cũng m gam hỗn hợp X tác dụng với dung dịch HCl dư hoặc dung dịch HNO3 dư nên tổng số mol electron nhận trong 2 trường hợp này phải bằng nhau

Ta có : 2H+ +2e  H2 (1)

mol 0,6 6,72/22,4

NO3- + 4H+ + 3e  NO + 2H2O (2)

mol 0.8 0,6

Từ (1), (2) suy ra số mol H+=số mol HNO3 phản ứng = 0,8 mol

Vì lượng HNO3 đã dùng dư 20% so với lượng cần thiết nên :

Số mol HNO3 đã dùng =0,8 + 20%.0,8 = 0,96 mol

V dd HNO3 = 0,96 : 2 = 0,48 lit

Dạng 3 : Oxit kim loại hoặc hỗn hợp oxit kim loại tác dụng với axit theo phản ứng oxi hóa khử

4. Hòa tan m gam hỗn hợp Y gồm FeO , Fe2O3 , Fe3O4

(với nFeO : n Fe2O3 = 1 : 1 ) cần 200ml dung dịch HNO3 1,5M thu được x lit khí NO (đktc) là sản phẩm khử duy nhất Giá trị của m,x lần lượt là :

A 7,46 gam ; 0,24 lit B 52,2gam ; 1,68 lit C 52gam ; 0.07 lit D 51,2gam ; 1,68 lit

Bài làm:

Vì hỗn hợp Y gồm FeO , Fe2O3 , Fe3O4 có tỉ lệ mol FeO và Fe2O3 là 1:1 , nên ta xem hỗn hợp Y chỉ có Fe3O4 Số mol H+=số mol HNO3 = 0,2 1,5 = 0,3 mol

Cách 1 (Fe3O4) 3Fe+8/3  3Fe3+ +1e (1) x 3

3 0,3/28 3 0,3/28

Ta có : NO3- + 4H+ + 3e  NO + 2H2O (2) x 1

3 0,3/28 0,3/28 mol

Từ (1) , (2)  để tạo 1 mol NO phải cần

3 mol Fe3O4  12 mol O  12 mol H2O  24 mol H+ (3)

Từ (2) , (3)  Để tạo 1 mol NO cần 4 mol H+ tham gia vào quá trình khử

và 24 mol H+ tạo môi trường

Cần 28 mol H+

Vậy: 28 mol H+ tạo 1mol NO

0,3 mol H+ tạo số mol NO là :0,3/28 mol

VNO =22,4 0,3/28 = 0,24 lit Từ (1) , (2)  232 3 0,3/28 = 7,46 gam

Mol : 3 0,3/28 0,3 0,3/28

Suy ra kết quả như trên Chọn A

Nếu HS giải theo cách sau :

(Fe3O4) 3Fe+8/3  3Fe3+ +1e (1)

Mol : 0,225 0,225

Ta có : NO3- + 4H+ + 3e  NO + 2H2O (2)

mol 0,3 0,225 0,075

Từ (1) , (2)  m= 0,225 232 = 52,2gam ; x = 0,075 22,4 = 1,68 lit

Chọn B là sai Vì còn có H+ lấy oxi của oxit tạo nước Đối với dạng này khi giải HS phải cẩn thận!

III BÀI TẬP TỰ LUYỆN :

1 Bổ túc và cân bằng phản ứng sau theo phương pháp ion-electron :

FeS2 + HNO3 đặc 

2 Hòa tan 3,085 gam hỗn hợp gồm Al , Zn , Fe trong 0,04 lit dung dịch H2SO4đăcnong x mol/lit vừa

đủ thu được dung dịch A ; 1,792 lit ( đktc) khí SO2 và 0,32gam S Cô cạn dung dịch A thu được

m gam muối khan Giá trị của m và x là :

A 13,645g và 10M B 13,645 g và 5M C 13,55g và 12M D 13,55g và 22M

3 Để m gam bột Fe trong không khí thu được 3g hỗn hợp chất rắn X Hòa tan vừa hết 3g hỗn hợp

X này cần 500ml dung dịch HNO3 a mol/lit thu được 0,56 lit NO sản phẩm khử duy nhất Giá trị của m và a lần lượt là : A 0,4M ; 2,152g B 0,3M ; 2,152g C 0,32 M ; 2,52g D 0,2M; 2,52g

4 Có 2 dung dịch X , Y thỏa mãn :

X + Y   không phản ứng ; Cu + X  không phản ứng

Cu + Y  không phản ứng ; Cu + X + Y  Cu2+ + NO + …

X , Y là : A NaNO3 ; K2SO4 B Na3PO4 ; KNO3 C NaNO3 ; KHSO4 D NaCl ; AgNO3

5 Cho hỗn hợp Al , Zn vào dung dịch NaOH , NaNO3 thấy thoát ra 2 khí X , Y X , Y là :

A H2 ; NO B H2 ; N2O C H2 ; NO2 D H2 ; NH3

6 Hòa tan 10,71gam hỗn hợp gồm Al , Zn , Fe trong 4 lit dung dịch HNO3 x mol/lit vừa đủ thu được dung dịch A và 1,792 lit ( đktc) hỗn hợp khí gồm N2 và N2O có tỉ khối so với heli là 9 Cô cạn dung dịch A thu được m gam muối khan Giá trị của m và x là :

A 55,35g và 2,2M B 55,35g và 0,22M C 53,55g và 2,2M D 53,55g và 0,22M

7 Cho m gam bột Fe tác dụng với dung dịch chứa 1 mol HNO3 đun nóng khuấy đều , phản ứng toàn , giải phóng ra 0,25 mol khí NO là sản phẩm khử duy nhất của HNO3 , sau phản ứng còn lại

1 g kim loại Tính m ? A 14g B 15g C 22g D 29g

8 Cho 13,4g hỗn hợp Fe , Al , Mg tác dụng hết với một lượng dung dịch HNO3 2M (lấy dư 10% ) thu được 4,48 lit hỗn hợp NO và N2O có tỉ khối so với hiđro bằng 18,5 và dung dịch không chứa muối amoni Thể tích dung dịch HNO3 đã dùng và khối lượng muối có trong dung dịch sau phản ứng lần lượt là : A 15,4 lit và 81g B 0,77 lit và 81,6g C 1,4 lit và 86g D 0,7 lit và 80,6g

9 Hòa tan hoàn hỗn hợp X gồm 2 kim loại A và B trong dung dịch HNO3loãng Kết thúc phản ứng thu dược hỗn hợp khí Y gồm 0,1mol NO ; 0,15mol NO2 ; 0,05 mol N2O Biết rằng không có phản ứng tạo NH4NO3 Số mol HNO3 phản ứng là : A 0,75mol B 0,9mol C 1,2mol D 1,05mol

10 Hòa tan 1,68 g kim loại M trong dung dịch HNO3 3,5M lấy dư 10% thu được sản phẩm khử gồm 0,03mol NO2 và 0,02mol NO Thể dung dịch HNO3 đã dùng và kim loại M là :

A 40ml , Fe B 44ml , Fe C 40ml , Al D 44ml , Al

2 B 3 C 4 C 5 D 6 B 7 C 8 B 9 C 10B