Một số phương pháp giải nhanh bài tập phản ứng oxi hóa khử

LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Trong bối cảnh mới và xu thế mới của giáo dục hiện đại, tình hình kinh tế-xã hội mới của đất nước trong thời kì công nghiệp hóa hiên đại hóa, thực tiễn của đời sống, đã

MỤC LỤC

Trang

1.MỞ ĐẦU 2

1.1 Lí do chọn đề tài 2

1.2 Mục đích nghiên cứu 3

1.3 Đối tượng nghiên cứu 3

1.4 Phương pháp nghiên cứu 3

2.NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 3

2.1 Cơ sở lí luận của sáng kiến kinh nghiệm 3

2.2 Thực trạng của vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm 3

2.3 Giải pháp thực hiện 4

2.3.1 Phương pháp bảo toàn electron 4

2.3.2 Phương pháp ion – electron 10

2.3.3 Phương pháp quy đổi 12

2.3.4 Bài tập tự giải 14

3 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 17

3.1.Kết luận 17

3.2.Kiến nghị 18

Tài liệu tham khảo 19

Danh mục các SKKN đã được xếp loại 20

1 MỞ ĐẦU

1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Trong bối cảnh mới và xu thế mới của giáo dục hiện đại, tình hình kinh

tế-xã hội mới của đất nước trong thời kì công nghiệp hóa hiên đại hóa, thực tiễn của đời sống, đã đặt ra cho giáo dục THPT là đổi mới phương pháp dạy học trong nhà trường theo định hướng “Phương pháp giáo dục phổthông phải phát huy tính tích cực, tự giác chủ động sang tạo của học sinh; phù hợp với đặc điểm của từng lớp học, từng môn học; bồi dưỡng phương pháp tự học, khả năng làm việc theo nhóm; rèn luyện kĩ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn tác động đến tình cảm,đem lại niềm vui, hứng thú trong học tập cho học sinh” và một trong những điều mong muốn của đổi mới phương pháp dạy học ở THPT là đổi mới cách học của học sinh, cố gắng làm cho học sinh”được suy nghĩ nhiều hơn, hành động nhiều hơn, hợp tác học tập với nhau nhiều hơn, bày tỏ ý kiến của mình nhiều hơn” Nên xu hướng phát triển của bài tập hóa học hiện nay là tăng cường khả năng tư duy hóa học cho học sinh ở cả 3 phương diện: lý thuyết, thực hành và ứng dụng Từ đó giáo viên phải biết lồng ghép các dạng bài tập phù hợp vào bài giảng để học sinh dễ dàng tiếp nhận kiến thức bài học

Xu thế chung hiện nay và trong tương lai là việc kiểm tra đánh giá học sinh bằng hình thức trắc nghiệm Trong những năm gần đây, đối với môn hóa học, kỳ thi THPT quốc gia với cấu trúc đề thi 100% là trắc nghiệm Điều này đồi hỏi học sinh phải tìm ra những cách giải nhanh nhất có thể

Qua những buổi làm bài tập và kiểm tra cho thấy đa số học sinh chỉ biết giải bài tập về phản ứng oxi hóa – khử theo cách thông thường (viết các phương trình phản ứng, lập các phương trình đại số,…) với cách giải này, học sinh mất nhiều thời gian, thậm chí có một số bài học sinh không thể tìm ra đáp số

Trong nhiều năm qua, đề thi tuyển sinh các khối A, B luôn có sự hiện diện của của các bài tập về phản ứng oxi hóa - khử Đề tài này đặc biệt phục vụ cho học sinh ôn tập thi tuyển sinh, cũng có thể áp dụng để giải nhanh các bài tập đơn giản trong kiểm tra định kỳ trên lớp

- Với hình thức thi trắc nghiệm học sinh thường phải mất nhiều thời gian khi giải những bài tập tính toán, đặc biệt là những bài tập về phản ứng oxi hóa -khử Nếu các em vẫn giải bài tập theo hướng trắc nghiệm tự luận như trước đây thì thường không có đủ thời gian để hoàn thành một bài thi của mình Để giải quyết những vấn đề đó cần tìm ra những phương pháp giải nhanh nhằm tiết kiệm thời gian

Trong chương trình phổ thông, học sinh gặp không ít những bài tập về oxi hóa - khử liên quan đến axit sunfuric đậm đặc, axit nitric, muối nitrat và các phản ứng nhiệt luyện điều chế kim loại,… Với những bài tập này, việc áp dụng các phương pháp giải đối với học sinh còn gặp nhiều khó khăn do các em chưa nắm rõ các phương pháp giải và phạm vi áp dụng của từng phương pháp Giải pháp đặt ra là giới thiệu cụ thể nội dung các phương pháp giải nhanh bài tập về phản ứng oxi hóa – khử để học sinh có thể vận dụng các phương pháp đó một cách có hiệu quả

Đề tài này giới thiệu với học sinh ba phương pháp: phương pháp bảo toàn electron, phương pháp ion – electron và phương pháp quy đổi Các phương pháp

nêu trên sẽ giúp cho học sinh giải các bài tập về phản ứng oxi hóa khử một cách

dễ dàng, mất ít thời gian

Xuất phát từ suy nghĩ đấy tôi đã lựa chọn đề tài: “Một số phương pháp giải nhanh bài tập phản ứng oxi hóa – khử” Nhằm phục vụ cho công việc

giảng dạy, nâng cao phương pháp giảng dạy của mình, giúp học sinh có hướng

tư duy logic và làm tư liệu cho đồng nghiệp tham khảo

1.2 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU

- Nhằm giúp cho giáo viên cải thiện phương pháp giảng dạy và nâng cao chất lượng bài giảng

- Giúp các em làm quen với một số dạng bài tập trong hóa học, cùng với cách giải quyết vấn đề

- Nghiên cứu và đề cập một số phương pháp áp dụng bài tập vào bài giảng

1.3 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

Phương pháp giải nhanh bài tập phản ứng oxi hóa – khử được áp dụng

với bộ môn Hóa học từ học kì 2 lớp 10 đến hết lớp 12 trường THPT Trần Ân Chiêm

Năm học: 2015- 2016 các lớp 12A1, 12A2, 12A3

Năm học: 2016- 2017 các lớp 12B1, 12B2

Năm học: 2017- 2018 các lớp 12C1, 12C2

1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

- Phương pháp tổng hợp: Đưa ra những bài tập cơ bản có tính khái quát

- Phương pháp thống kê: Thống kê những bài tập cùng dạng và có tính phân loại trình độ học sinh cao

- Phương pháp nêu vấn đề: Đưa ra những dạng bài tập có “vấn đề”, từ đó giúp học sinh giải quyết những vấn đề đó

2 NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

2.1 CƠ SỞ LÍ LUẬN

Giáo dục phổ thông nước ta, đang thực hiện bước chuyển, từ chương trình giáo dục tiếp cận nội dung, sang tiếp cận năng lực của người học Giáo dục định hướng năng lực nhằm đảm bảo chất lượng đầu ra của việc dạy học, thực hiện mục tiêu phát triển toàn diện các phẩm chất nhân cách, chú trọng năng lực vận dụng tri thức trong những tình huống thực tiễn nhằm chuẩn bị cho học sinh năng lực giải quyết các tình huống của cuộc sống và nghề nghiệp Chương trình này nhấn mạnh vai trò của người học với tư cách chủ thể của quá trình nhận thức Trong một số biện pháp đổi mới phương pháp dạy học có: Cải tiến các phương pháp dạy học truyền thống; Kết hợp đa dạng các phương pháp dạy học; Vận dụng dạy học định hướng hành động; Tăng cường sử dụng phương tiện dạy học và công nghệ thông tin hợp lí hỗ trợ dạy học; Sử dụng các kĩ thuật dạy học phát huy tính tích cực và sáng tạo …

2.2.THỰC TRẠNG VẤN ĐỀ TRƯỚC KHI ÁP DỤNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

Xuất phát từ yêu cầu đổi mới nội dung chương trình giáo dục phổ thông và đổi mới phương pháp dạy học do Bộ, Sở giáo dục và đào tạo triển khai thực hiện Trong những năm qua, bản thân tôi luôn tìm tòi, suy nghĩ vận dụng những kinh nghiệm từ thực tiễn, phương pháp, cách thức để công việc giảng dạy đạt kết

quả cao nhất, đem lại hứng thú học tập cho học sinh nhằm giúp các em khắc sâu kiến thức đã học và biết vận dụng những kiến thức đã học vào thực tiễn cuộc sống

Qua thực tế quá trình giảng dạy của bản thân và dự giờ một số đồng nghiệp, tôi thấy rằng, với các tiết học chỉ sử dụng các phương pháp dạy học truyền thống

và đồ dùng dạy học thông thường, có rất nhiều học sinh tỏ ra không mấy hứng thú với bài học, từ đó các em thiếu sự tập trung, tìm tòi, sáng tạo và hiệu quả học tập không cao, nội dung bài học đơn điệu, giáo viên ít quan tâm đến phát triển năng lực cá nhân Đầu năm học 2017 – 2018 tôi đã tiến hành khảo sát tình trạng học tập của học sinh lớp 12C1, 12C2 và thu được kết quả như sau:

Từ kết quả kiểm tra trên cho thấy: việc áp dụng các phương pháp giải đối với học sinh còn gặp nhiều khó khăn do các em chưa nắm rõ các phương pháp giải và phạm vi áp dụng của từng phương pháp…Có nhiều nguyên nhân dẫn đến tình trạng trên nhưng nguyên nhân chủ yếu vẫn là do phương pháp dạy học Vì vậy giới thiệu cụ thể nội dung các phương pháp giải nhanh bài tập về phản ứng oxi hóa – khử để học sinh có thể vận dụng các phương pháp đó một cách có hiệu quả và việc “làm mới” tiết học và tạo hứng thú cho học sinh là rất cần thiết

2.3 GIẢI PHÁP THỰC HIỆN

Vận dụng các phương pháp: phương pháp bảo toàn electron, phương pháp ion – electron và phương pháp quy đổi vào việc giải các bài tập về phản ứng oxi hóa – khử

2.3.1 Phương pháp bảo toàn electron: (Sử dụng tiện lợi cho các trường hợp

xảy ra nhiều phản ứng oxi hóa – khử hoặc thông qua nhiều giai đoạn)

a Nội dung: “Trong phản ứng oxi hóa - khử thì tổng số mol electron do các

chất khử nhường bằng tổng số mol electron do các chất oxi hóa nhận”

Quy trình áp dụng phương pháp bảo toàn electron

Bước 1: Xác định chất khử và chất oxi hóa (dựa vào số oxi hóa, nếu chất khử,

chất oxi hóa có nhiều trạng thái oxi hóa (ví dụ như sắt) chỉ cần quan tâm trạng thái số oxi hóa đầu và trạng thái số oxi hóa cuối, thậm chí không cần quan tâm đến việc cân bằng các phương trình phản ứng

Bước 2: Viết các quá trình nhường và nhận electron (kèm theo số mol tương

ứng của các chất trong mỗi quá trình

Bước 3: Từ định luật bảo toàn electron suy ra phương trình liên hệ giữa số mol

electron nhường và số mol electron nhận

*Lưu ý:

- Khi cần tìm số mol (khối lượng) của một chất nào đó, có thể áp dụng định luật bảo toàn khối lượng, định luật bảo toàn nguyên tố để hỗ trợ

- Một hỗn hợp gồm nhiều kim loại có hóa trị không đổi và có khối lượng cho trước sẽ phải nhường một số mol electron không đổi cho bất kỳ tác nhân oxi

hóa nào Và các tác nhân oxi hóa hỗn hợp đó sẽ nhận lượng số mol electron bằng nhau

*Cách tính số mol NO 3 - ; SO 4 2- (trong axit HNO 3 và H 2 SO 4 đặc) tạo muối và

bị khử khi tham gia phản ứng với kim loại.

- Xét kim loại M có số oxi hóa khi tham gia phản ứng oxi hóa – khử với HNO3

là +n (n>0)

- Gọi số mol của kim loại M là là a Từ quá trình oxi hóa M → M+n + ne suy ra

số mol electron mà M nhường là n.a

- Giả sử N+5 (trong HNO3) bị khử xuống Nx Theo phương pháp bảo toàn electron thì số mol electron mà N+5 nhận bằng n.a

Quá trình khử N+5 + (5-x) → Nx

mol: na x



5 ← n.a→ na x



5 (1)

- Trong phản ứng thu được muối M(NO3)n nên số mol NO3- cần để tạo muối gấp

n lần số mol của kim loại M Vậy nNO3- tạo muối bằng n.a (2)

- Từ (1) và (2) ta có mối liên hệ giữa số mol NO3- tạo muối và số mol Nx (sản phẩm khử thu được) được biểu thị bằng biểu thức sau:

x x

a

n

a

n

n

n

x

N

no













5 5

.

.

3

- Hay nói cách khác, số mol NO3- tạo muối bằng số mol electron kim loại nhường bằng số mol electron N+5 nhận

- Từ đây, suy ra số mol HNO3 phản ứng bằng số mol NO3- tạo muối + số mol N+5

nhận electron

- Tương tự đối với chất oxi hóa là H2SO4 đặc

- Giả sử S+6 (trong H2SO4) bị khử xuống S+x Theo phương pháp bảo toàn electron thì số mol electron mà S+6 nhận bằng n.a

Quá trình khử S+6 + (6-x) → S+x

mol: na x



6 ← n.a→ na x



6 (1’)

- Trong phản ứng thu được muối M2(SO4)n nên số mol SO42- cần để tạo muối bằng na2 (2’)

Từ (1’) và (2’) ta có mối liên hệ giữa số mol SO42- tạo muối và số mol S+x (sản phẩm khử thu được) được biểu thị bằng biểu thức sau:

2 6 6

.

2

x

a

n

na

n

n

x

S











- Hay nói cách khác, số mol SO42- tạo muối bằng 21 số mol electron kim loại nhường bằng 21 số mol electron S+6 nhận

- Từ đây, suy ra số mol H2SO4 phản ứng bằng số mol SO42- tạo muối + số mol

S+6 nhận electron

- Khối lượng muối của kim loại thu được sau phản ứng bằng khối lượng kim loại phản ứng cộng với khối lượng NO3- (hoặc SO42-) tạo muối

b Các ví dụ minh họa.

Ví dụ 1: Cho 8,3 g hỗn hợp hai kim loại Al, Fe tác dụng với dung dịch H2SO4

đặc, nóng dư, thu được 6,72 lí khí SO2 (đktc) Khối lượng của Al và Fe trong hỗn hợp ban đầu là

A 2,7g ; 5,6g B 5,4g ; 4,8g C 9,8g ; 3,6g D 1,35g ; 2,4g

Hướng dẫn giải:

*Cách 1: Số mol của SO2 = 0 , 3mol

4 , 22

72 , 6



Gọi x là số mol của Al, Y là số mol của Fe

*Quá trình khử: S+6 + 2e → S+4

0,6mol ← 0,3mol

*Quá trình oxi hóa: Al0 → Al3+ + 3e Fe0 → Fe3+ + 3e

xmol → 3x ymol → 3y mol Theo phương pháp thăng bằng electron ta có: 3x + 3y = 0,6 (1)

Theo đề bài ra ta có: 27x + 56y = 8,3 (2)

Từ (1) và (2) ta tìm được x = 0,1 mol ; y = 0,1 mol

Khối lượng của mỗi kim loại:

mAl= 27x0,1 = 2,7g ; mFe = 56x0,1 = 5,6g

*Cách 2: HS viết 2 phương trình phản ứng, dựa vào số liệu đề bài lập hệ hai

phương trình giải tìm được số mol của 2 kim loại Từ đó suy ra khối lượng của 2 kim loại

*Nhận xét: Với bài tập này HS có thể tìm theo hai cách tương đối dễ dàng, tuy

nhiên với những bài tập phức tạp hơn như những bài bên đưới thì việc giải theo cách 2 sẽ gặp khó khăn

Ví dụ 2: Khi cho 9,6g Mg tác dụng hết với dung dịch H2SO4 đậm đặc, thấy có 49g H2SO4 tham gia phản ứng, tạo muối MgSO4, nước và sản phẩm khử X X là:

Hướng dẫn giải:

Dung dịch H2SO4 đậm đặc vừa là chất oxi hóa vừa là môi trường Gọi a là số oxi hóa của S trong X

*Quá trình oxi hóa Mg0 → Mg2+ + 2e

0 , 4

24

6 , 9

 mol → 0,4 mol 0,8 mol Tổng số mol H2SO4 đã dùng là: 0 , 5mol

98

49



Số mol H2SO4 đã dùng để tạo muối bằng số mol Mg2+ = 0,4 mol

Vậy số mol H2SO4 đã dùng oxi hóa Mg là: 0,5 – 0,4 = 0,1 mol

*Quá trình khử: S+6 + (6-a)e → Sa

0,1mol → (6-a).0,1 mol Theo phương pháp bảo toàn electron ta có: (6-a).0,1 = 0,8 → a = -2

Vậy X là H2S

*Nhận xét: Nếu học sinh giải theo cách thông thường thì phải chia ra 3 trường

hợp X là H2S, S, SO2

Ví dụ 3: Cho 1,35g hỗn hợp A gồm Cu, Mg, Al tác dụng với HNO3 dư được 1,12 lít NO và NO2 có khối lượng mol trung bình là 42,8 Biết các khí đo ở đktc Tổng khối lượng muối nitrat sinh ra là:

A 9,65 B 7,28 C 4,24 D 5,69

Hướng dẫn giải:

Từ thể tích hỗn hợp NO ; NO2 (1,12 lit) và khối lượng mol trung bình (42,8) ta tìm được số mol của NO và NO2 lần lượt là 0,01 mol và 0,04 mol

Gọi x, y, z lần lượt là số mol của Cu, Mg, Al trong 1,35g hỗn hợp

*Quá trình khử: N+5 + 3e → N+2 (NO)

0,03 mol ← 0,01 mol

N+5 + 1e → N+4 (NO2 ) 0,04 mol ← 0,04 mol

*Quá trình oxi hóa: Cu0 → Cu2+ + 2e

xmol → x 2x

Mg0 → Mg2+ + 2e ymol → y 2y

Al0 → Al3+ + 3e

z mol → z 3z Theo phương pháp bảo toàn electron ta có: 2x + 2y + 3z = 0,03 + 0,04 = 0,07

Từ đây, ta suy ra được khối lượng muối nitrat sinh ra là:

m = mCu(NO3)2 + mMg(NO3)2 + mAl(NO3)3

= 1,35 + 62 (2x + 2y + 3z)

= 1,35 + 62.0,07 = 5,69 g

Ví dụ 4: (Theo câu 5/136 SGK lớp 10 nâng cao) Hỗn hợp khí A gồm clo và oxi.

A phản ứng vừa hết với một hỗn hợp gồm 4,8g Mg và 8,1g Al tạo ra 37,05g hỗn hợp các muối clorua và oxit của 2 kim loại Xác định thành phần % theo khối lượng và thể tích mỗi chất trong hỗn hợp A

Hướng dẫn giải:

Từ đề bài tìm được số mol của Mg và Al lần lượt là 0,2 mol và 0,3 mol

Gọi x, y lần lượt là số mol của Cl2 và O2

*Quá trình oxi hóa: Al0 → Al3+ + 3e

0,3mol → 0,9 mol

Mg0 → Mg2+ + 2e

0,2mol → 0,4 mol

*Quá trình khử: Cl20 + 2e → 2Cl

-x → 2-x mol

O20 + 4e → 2O

2-y → 42-y mol Theo phương pháp bảo toàn electron: 2x + 4y = 0,9 + 0,4 = 1,3 (1)

Theo định luật bảo toàn khối lượng: 71x + 32y + 4,8 + 8,1 = 37,05 (2)

Từ (1)và (2) ta tìm được x, y và từ đó tìm được thành phần của các chất trong A

Ví dụ 5: (TS ĐH A 2007) Hòa tan hoàn toàn 12g hỗn hợp Fe, Cu (tỉ lệ mol

1:1)Bằng axit HNO3, thu được V lít hỗn hợp khí X gồm NO và NO2 (đktc) và dung dịch Y chỉ chứa 2 muối và axit dư Tỉ khối của X đối với H2 bằng 19 Giá

Hướng dẫn giải:

Từ tỉ khối của X đối với H2 ta tính được tỉ lệ mol 2 khí là 1:1 Đặt số mol mỗi khí là x

Gọi số mol mỗi kim loại là y, ta có: 56y + 64 y = 12 → y = 0,1

*Quá trình oxi hóa Cu0 → Cu2+ + 2e

0,1mol → 0,2

Fe0 → Fe3+ + 3e 0,1mol → 0,3

*Quá trình khử N+5 + 3e → N+2 (NO)

3x mol ← x mol

N+5 + 1e → N+4 (NO2)

x mol ← x mol

Theo phương pháp bảo toàn electron: 3x + x = 0,2 + 0,3 → x = 0,125

Vậy, V = 0,125 x 22,.4 x 2 = 5,6 lit

*Nhận xét: Đối với ví dụ 3 và ví dụ 4 nếu học sinh giải theo cách thông thường

thì học sinh phải viết rất nhiều phương trình phản ứng, đặt nhiều ẩn số Từ giả thuyết kết hợp với kỹ thuật ghếp ẩn số toán học để suy ra đáp số

Ví dụ 6: (TSĐH B 2007) Nung m g bột sắt trong oxi, thu được 3 g hỗn hợp

chất rắn X Hòa tan hết hỗn hợp X trong dung dịch HNO3 (dư), thoát ra 0,56 lit

NO là sản phẩm khử duy nhất (đktc) Giá trị của m là:

Hướng dẫn giải: Trong bài toán này hỗn hợp X gồm Fe và các 3 oxit của sắt

nên ta chỉ cần chú ý đến trạng thái đầu và trạng thái cuối của sắt

NNO = 0 , 025mol

4

,

22

56

,

0

 nFe= m mol

56

Dựa vào định luật bảo toàn khối lượng ta có mO = 3 - m → nO = m mol

16

3 

*Quá trình oxi hóa: Fe0 → Fe3+ + 3e

mol

m

56 → m mol

56 3

*Quá trình khử: O0 + 2e → O

2-16

3 m

→ 2.3 m16

N+5 + 3e → N+2 (NO) 0,075 mol ← 0,025 mol Theo phương pháp bảo toàn electron ta có: 0 , 075 2(316 )

56



 => m = 2,52 g

Ví dụ 7: Cho luồng khí CO đi qua ống sứ đựng m gam Fe2O3 ở nhiệt độ cao một thời gian người ta thu được 6,72g hỗn hợp gồm 4 chất rắn khác nhau Đem hòa tan hoàn toàn hỗn hợp này vào dung dịch HNO3 dư thấy tạo thành 0,448 lít khí

B duy nhất có tỉ khối so với H2 bằng 15 Giá trị m là:

Hướng dẫn giải:

MB = 15.2 = 30 → B là NO có số mol = 0 , 02mol

4 , 22

448 , 0



Ở bài toán này, ta nhận thấy sắt không bị thay đổi trạng thái oxi hóa.(trạng thái đầu và cuối sắt đều có số oxi hóa là +3) CO là chất khử, HNO3 là chất oxi hóa

Vì vậy đặt số mol của CO là x

*Quá trình nhận electron: N+5 + 3e → N+2 (NO)

0,06 mol ← 0,02 mol

*Quá trình nhường electron: C+2 → C+4 + 2e

x mol → x 2x Theo phương pháp bảo toàn electron: 2x = 0,06 → x = 0,03 mol

Ta có sơ đồ phản ứng: Fe2O3 + CO → A + CO2

Theo định luật bảo toàn khối lượng ta suy ra được: m = 6,72 + mCO2 –mCO

→ m = 6,72 + 44.0,03 – 28.0,03 = 72 g

Ví dụ 8: Trộn 0,54g bột nhôm với bột Fe2O3 và CuO rồi tiến hành phản ứng nhiệt nhôm thu được hỗn hợp A Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp A trong dung dịch HNO3 được hỗn hợp khí gồm NO và NO2 có tỉ lệ số mol tương ứng là: 1:3 Thể tích (đktc) của khí NO, NO2 lần lượt là:

A 0,224 lit và 0,672 lit C 2,24 lit và 6,72 lit

B 0,672 lit và 0,224 lit D 6,72 lit và 2,24 lit

Hướng dẫn giải:

Xét trong cả quá trình, thực chất chỉ có Al thay đổi số oxi hóa nên ta có

*Quá trình oxi hóa Al0 → Al3+ + 3e

0,02mol → 0,06 mol Gọi x là số mol của NO → số mol NO2 là 3x mol

*Quá trình khử: N+5 + 3e → N+2 (NO)

3x mol ← x mol

N+5 + 1e → N+4 (NO2)

3x mol ← 3x mol

Theo phương pháp bảo toàn electron ta có 6x = 0,06 → x = 0,01

Vậy thể tích của NO và NO2 lần lượt là: 0,224 lit và 0,672 lit

Ví dụ 9: Hòa tan hết 16,3g hỗn hợp kim loại gồm Mg, Al và Fe Trong dung

dịch H2SO4 đặc nóng, thu được 0,55 mol SO2 Cô cạn dung dịch sau phản ứng, khối lượng chất rắn khan thu được là:

Hướng dẫn giải: Cách thông thường:

Chất khử Mg, Al, Fe

Mg0 → Mg2+ + 2e xmol → x 2x

Al0 → Al3+ + 3e ymol → y 3y

Fe0 → Fe3+ + 3e

zmol → z 3z Chất oxi hóa: S+6 + 2e → S+4

1,1 ← 0,55 mol Theo phương pháp bảo toàn electron: 2x + 3y + 3z = 1,1 (1)

Theo đề bài: 24x + 27y + 56z = 16,3 (2)

Khối lượng muối khan thu được bao gồm MgSO4, Al2(SO4)3 và Fe2(SO4)3

m = 120x + 171y + 200z

Để tính m ta lấy 48x (1) + ( 2) ta được m = 48.1,1 + 16,3 = 69,1 g

Cách tính nhanh: Áp dụng công thức tính số mol SO42- trong muối

Số mol SO42- tạo muối = 21 số mol e S+6 nhận = 0,55 mol

Vậy khối lượng muối thu được là

m = mKL + mSO42- tạo muối = 16,3 + 96.0,55 = 69,1g

Ví dụ 10: Cho 18,4g hỗn hợp kim loại A và B tan hết trong dung dịch hỗn hợp

gồm HNO3 đặc và H2SO4 đặc, nóng thấy thoát ra 0,2 mol NO và 0,3 mol SO2 cô cạn dung dịch sau phản ứng, khối lượng muối khan thu được là:

Hướng dẫn giải:

Trong bài toán này, nguyên tử khối và hóa trị của A, B chưa biết, nếu sử dụng các phương pháp thông thường sẽ gặp khó khăn trong việc đặt ẩn, giải hệ phương trình để tìm đáp số

Áp dụng công thức tính số mol nNO3-, nSO42- tạo muối chúng ta sẽ tìm kết quả

dễ dàng hơn

Quá trình nhận electron S+6 + 2e → S+4

0,6 ← 0,3 mol

N+5 + 3e → N+2 (NO) 0,6 mol ← 0,2 mol Vậy nNO3- tạo muối = số mol e N+5 nhận = 0,6 mol

nSO42- tạo muối = 21 số mol e S+6 nhận = 0,3 mol

Từ đó ta tính được khối lượng muối khan thu được:

m = mKL + mNO3- + mSO42- = 18,4 + 62.0,6 + 96.0,3 = 84,4 g

Ví dụ 11: Cho 1,24g hỗn hợp 2 kim loại có hóa trị không đổi thành 2 phần bằng

nhau

-Phần 1: bị oxi hóa hoàn toàn thu được 0,78g hỗn hợp oxit

-Phần 2: Tan hoàn toàn trong dung dịch H2SO4 loãng thu được V lit khí H2 ở đktc Giá trị V là:

A 2,24 lit B 0,112 lit C 5,6 lit D 0,224 lit

Hướng dẫn giải:

Khối lượng mỗi phần 1,24 : 2 = 0,62g

Số mol O kết hợp với 0,62g kim loại: 0 , 01mol

16

62 , 0 78 , 0





Quá trình tạo oxit: O0 + 2e → O

2-0,1 mol→ 0,2 mol

Ở phần 2 do cùng oxi hóa hỗn hợp kim loại như trên nên H+ của axit cũng nhận 0,02 mol electron theo quá trình sau

2H+ + 2e → H2

0,02mol → 0,01 mol Vậy thể tích H2 thu được là: 0,01 22,4 = 0,224 lit

2.3.2 Phương pháp ion – electron

Ngoài việc cân bằng oxi hóa – khử còn áp dụng giải các bài toán phản ứng oxi hóa khử có môi trường (axit, bazơ, nước), tính lượng môi trường H+ tham gia phản ứng Chỉ áp dụng cho dạng toán kim loại hoặc hỗn hợp các kim loại tác dụng với axit có tính oxi hóa mạnh như H2SO4 đặc hoặc HNO3 Nếu học sinh