Công phá các loại bài tập môn hóa học lớp 10, 11, 12

Định nghĩa Phản ứng oxi hóa - khử là phản ứng hóa học trong dó có sự chuyển electron giữa các chất phản ứng; hay phản ứng oxi hóa - khử là phản ứng hóa học trong đó có sự thay đổi số ox

TÀI LI ỆU HÓA HỌC THPT

CÔNG PHÁ CÁC LOẠI BÀI TẬP

MÔN HÓA HỌC LỚP 10, 11, 12

CHƯƠNG 3: PHẢN ỨNG OXI HOÁ – KHỬ

A Kiến thức cơ bản

1 Định nghĩa

Phản ứng oxi hóa - khử là phản ứng hóa học trong dó có sự chuyển electron giữa các chất phản ứng;

hay phản ứng oxi hóa - khử là phản ứng hóa học trong đó có sự thay đổi số oxi hóa của một số nguyên tố

Chất khử là chất nhường electron hay là chất có số oxi hóa tăng sau phản ứng Chất khử còn được gọi

Tên quá trình "ngược" với tên chất tham gia quá trình:

- Chất khử thì tham gia quá trình oxi hóa (bị oxi hóa)

- Chất oxi hóa tham gia quá trình khử (bị khử)

2 Điều kiện xảy ra phản ứng oxi hóa - khử

Phản ứng oxi hóa - khử xảy ra theo hướng chất khử mạnh tác dụng với chất oxi hóa mạnh tạo ra chất khử và chất oxi hóa yếu hơn

3 Phân loại phản ứng hóa học

Phản ứng hóa học được chia thành 2 loại chính:

+ Phản ứng hóa học không có sự thay đổi số oxi hóa của các nguyên tố

+ Phản ứng hóa học có sự thay đổi số oxi hóa của các nguyên tố (phản ứng oxi hóa - khử)

Phản ứng oxi hóa - khử có thể chia thành 3 loại:

+ Phản ứng oxi hóa - khử thông thường: Phản ứng oxi hóa - khử trong đó chất khử và chất oxi hóa thuộc hai phân tử khác nhau (nguyên tử có sự tăng số oxi hóa và nguyên tử có sự giảm số oxi hóa thuộc hai phân tử khác nhau)

Ví dụ: 2 Na0 + Cl0 2  Na Cl+1 -1

chất khử chất oxi hóa sản phẩm

+ Phản ứng oxi hóa - khử nội phân tử: Phản ứng oxi hóa - khử trong đó nguyên tử có sự tăng số oxi

hóa và nguyên tử có sự giảm số oxi hóa thuộc cùng một phân tử với vai trò của các nguyên tử này là khác nhau

Ví dụ: +5 -2 t0 -1 0 KClO3 vừa là chất oxi hóa, vừa là chất khử

chất oxi hóa chất khử

+ Phản ứng tự oxi hóa – khử: Phản ứng oxi hóa - khử trong đó các nguyên tử của một nguyên tố trong

một phân tử vừa có sự tăng số oxi hóa, vừa có sự giảm số oxi hóa với vai trò của các nguyên tử này là giống nhau

Study tip: Trong quá trình xác định loại phản ứng oxi hóa - khử, các bạn cần chú ý đến vị trí của chất

khử, chất oxi hóa, sau đó đến vai trò của các nguyên tử có sự tăng, giảm số oxi hóa

4 Một số phương pháp cân bằng phản ứng oxi hóa - khử

a Phương pháp thăng bằng electron

Bước 1: Xác định số oxi hoá của những nguyên tố có số oxi hoá thay đổi.

Bước 2: Viết quá trình oxi hoá và quá trình khử, cân bằng mỗi quá trình.

Bước 3: Tìm hệ số thích hợp sao cho tổng số electron do chất khử nhường bằng tổng số electron mà

(Vì trong sản phẩm của quá trình khử là N2 chứa hai nguyên tử N nên khi viết quá trình khử, ban đầu ta cần đặt hệ số 2 trước nguyên tử N để bào toàn nguyên tố)

Bước 3: Ta tìm bội chung nhỏ nhất của số electoon nhường, số electoon nhận trong hai quá trình ở bước

2 để tổng số electoon do chất khử nhường bằng tổng số electron mà chất oxi hóa nhận và hệ số khi cân bằng phương trình là nguyên và tối giản

Lưu ý: Phương pháp này không đòi hỏi phải xác định số oxi hóa của nguyên tố và chỉ áp dụng được

cho trường hợp các phản ứng oxi hóa – khử xảy ra trong dung địch

b Phương pháp thăng bằng ion - electron

Khi một phản ứng oxi hóa - khử xảy ra trong dung dịch (môi trường là nước, axit hoặc bazo) thì ngoài phương pháp thăng bằng electron như trên, ta còn có thể cân bằng phản ứng bằng phương pháp thăng bằng ion - electron vì nó gắn liền với sự tồn tại của các ion trong dung dịch, trong đó có lưu ý đến môi trường của phản úng

Phương pháp này cần chú ý đến môi trường phản ứng và các phân tử, ion phải để đúng dạng tồn tại

Vì vậy để cân bằng các nguyên tử hiđro, oxi (có mặt trong phân tử, ion) chúng ta có thể thêm H2O, H+hoặc OH- vào các bán phản ứng:

Tiến hành theo các bước như sau:

Bước 1: Viết các quá trình oxi hoá - khử (cho - nhận electron)

Bước 2: Cân bằng các nguyên tố hiđro (H) và oxi (O)

+ Cân bằng nguyên tố oxi (O): vế nào thiếu oxi (O) thì thêm H2O, thiếu bao nhiêu O thêm bấy nhiêu H2O

+ Cân bằng nguyên tố hiđro (H): vế nào thiếu hiđro (H) thì thêm H+, thiếu bao nhiêu hiđro (H) thì thêm bấy nhiêu H+

Bước 3: Tính số electron trao đổi và nhân các hệ số thích hợp

Bước 4: Cộng các bán phản ứng chúng ta sẽ được phương trình phản ứng (Chú ý giản ước những phân

tử ion cùng xuất hiện ở 2 vẽ)

Ví dụ: Cân bằng phản ứng

Bước 1: Quá trình cho electron: 2+ 3+

Quá trình nhận electron: +7 - 2+

4

Bước 2: Cân bằng các nguyên tố H và O:

Ở quá trình cho electron: Cả hai vế đều không có O hay H nên không cần thực hiện quá trình cân bằng

hai nguyên tố này

Ở quá trình nhận electron: Ở vế phải thiếu 4 nguyên tử O, do đó ta thêm vào vế phải 4 phân tử H20.

Khi đó ở vế trái lại thiếu 8 nguyên tử H nên ta thêm 8 ion H+

Do đó ta thu được bán phản ứng: - 2+

Nhận xét: Khi đã làm quen và thành thạo phương pháp cân bằng phản ứng oxi hóa 5 khử này, các bạn

có thế kết hợp nhanh bước 1 và bước 2 với nhau

Bước 3: Tính số electron trao đổi và nhân các hệ số thích hợp

Ta chọn bội chung nhỏ nhất của số electron cho - nhận ở hai bán phản úng để tìm hệ số thích hợp tương

tự như phương pháp thăng bằng electron:

Bước 4: Cộng các bán phản ứng để hoàn thành phương trình phản ứng:

Cộng hai bán phản ứng ở Bước 3 sau khi đã nhân với hệ số ta được:

Kết hợp với các ion còn lại không trực tiếp tham gia vào quá trình oxi hóa - khử là K+, SO42- ta được phản ứng hoàn chỉnh:10FeSO + 2KMnO + 8H SO4 4 2 4 5Fe (SO ) + 2MnSO + K SO + 8H O2 4 3 4 2 4 2

B Phương pháp giải các dạng bài tập điển hình

1 Dự đoán chất oxi hóa, chất khử và sản phẩm của phản ứng oxi hóa - khử

Dựa vào số oxi hóa của nguyên tử các nguyên tố để xác định chất khử, chất oxi hóa

+ Khi một chất chứa một nguyên tử có số oxi hóa thấp nhất thì chất đó khi tham gia phản ứng oxi hoá - khử có thể đóng vai trò là chất khử

Khi một nguyên tố có nhiều mức số oxi hóa khác nhau, trong một chất có chứa nguyên tử của nguyên

tố đó với mức số oxi hóa trung gian thì khi tham gia phản ứng oxi hóa - khử, chất đó có thể vừa là chất oxi hóa, vừa là chất khử Ví dụ: FeO, N ,Cl , MnO , Na ClO, K ClO , H O , +2 02 02 4 2 1 5 3 2 12

Về mặt phương pháp, ngoài việc áp dụng phương pháp thường gặp là viết đầy đủ phản ứng hóa học rồi tính toán theo yêu cầu đề bài dựa vào phản ứng hóa học thì với dạng bài tập liên quan đến phản ứng oxi hóa - khử, chúng ta còn thường áp dụng hai phương pháp sau:

Phương pháp bảo toàn mol electron

Để áp dụng được phương pháp này nhanh và chính xác, các bạn cần nắm chắc cơ sở phương pháp và xác định đúng các chất khử, chất oxi hóa và viết được chính xác các quá trình nhường - nhận electron

Phương pháp này có thể hiểu đơn giản như sau: Trong một (hoặc một chuỗi) phản ứng oxi hóa - khử, tổng số mol electron mà (các) chất khử cho phải bằng tổng số mol electron mà (các) chất oxi hóa nhận

Phương pháp thăng bằng ion – electron

Vì cách cân bằng phản ứng oxi hóa - khử bằng phương pháp thăng bằng ion - electron chỉ áp dụng cho phản ứng oxi hóa - khử diễn ra trong môi trường dung dịch nên phương pháp thăng bằng ion - electron cũng chi áp dụng cho các bài toán liên quan đến phản ứng oxi hóa - khử diễn ra trong dung dịch

Cơ sở của phương pháp cũng là sự bảo toàn mol electron, ngoài ra các bạn có thể chú ý đến sự bảo toàn điện tích của các ion trong dung dịch

Study tip: Cách áp dụng thường dùng đối với phương pháp này trong giải toán là viết các bán phản ứng

để thực hiện tính toán, khi đó quá trình tính toán sẽ không cần cung cấp nhiều số liệu

Bài 1: Cho phương trình hoá học sau:

Tổng các hệ số cân bằng (nguyên, tối giản) trong phương trình trên là:

Kết hợp hai phương trình ta được:

+3Fe (SO ) + 78H O+18Cr (SO )

Khi đó tổng các hệ số cân bằng (nguyên, tối giản) của các chất trong phản ứng là:

18 6 6 75 18 18 6 3 3 78 231         

Đáp án D Study tip:

Để có thể tách phương trình ban đầu thành hai phương trình đơn giản hơn để thực hiện quá trình cân bằng thì các bạn cần chú ý quan sát thật kĩ Nhận thấy trong phản ứng cho ở đề bài: K2Cr2O7 đóng vai trò chất oxi hóa, H2SO4 đóng vai trò môi trường cung cấp gốc SO42- tạo muối còn đóng vai trò chất khử gồm

2 chất là CuFeS2 và HBr

Nếu để hai chất khử gộp vào một phương trình các bạn sẽ có thể gặp khó khăn trong việc xác định tỉ lệ hệ

số của hai chất khử để đảm bảo số lượng các nguyên tử các nguyên tố hai vế của phản ứng bằng nhau Khi đó để cho đơn giản thì chúng ta nên tách ra thành 2 phản ứng nhỏ với mỗi phản ứng có sự tham gia

Cách 1: Thông thường, trước đây khi chưa biết rõ bản chất của phản ứng oxi hóa - khử, các bạn

thường làm dạng bài này như sau:

Cách 2: Khi biết đến bản chất của phản ứng oxi hoá – khử cũng như định luật bảo toàn mol electron

các bạn có thể làm bài mà không cần viết phản ứng

Các quá trình nhường – nhận electron là:

Quá trình nhường electron:AlAl 3e3

Với bài tập này, các bạn có thể làm quen với phương pháp giải bài tập theo phương pháp bảo toàn electron Qua đó quá trình giải bài tập liên quan đến phản ứng oxi hóa khử có thể không cần viết phương trình phản ứng

Tuy nhiên đây là một bài tập có phản ứng dễ cân bằng và quá trình tính toán đơn giản nên các bạn chưa nhận thấy ưu điểm cũng như sự tiết kiệm thời gian của phương pháp Sau đây, chúng ta sẽ nhận thấy điều

đó thông qua những bài toán phức tạp hơn liên quan đến phản ứng oxi hóa - khử

Bài 3: Hòa tan 5,6 gam Fe bằng dung dịch H2SO4 loãng (dư), thu được dung dịch X Dung dịch X phản

ứng vừa đủ với V (ml) dung dịch KMnO4 0,5M Giá trị của V là:

Lời giải

Cách 1: Viết phản ứng, cân bằng hệ số và tính toán theo yêu cầu:

Các phản ứng xảy ra như sau:

Cách 2: Áp dụng phương pháp bảo toàn mol electron:

Ta có: (bảo toàn nguyên tố Fe)

Quá trình nhận electron: Mn +5e+7 Mn+2

(định luật bảo toàn mol electron)

tính toán theo phương trình phản ứng thông thường: Thời gian cân bằng phản ứng khá lâu trong khi áp dụng định luật bảo toàn electron không cần quan tâm hệ số của các chất mà quá trình tính toán rất nhanh

Bài 4: Nung m gam Fe trong không khí, sau phản ứng thu được 11,2 gam chất rắn X gồm Fe, Fe2O3,

Fe3O4 và FeO Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp X vào dung dịch HNO3 dư thu được 2,24 lít khí NO2 (đktc) là sản phẩm khử duy nhất Giá trị của m là bao nhiêu?

Nhận electron: O02 + 4e  2 O-2

32

11,2-m8

Cách 2: Ta coi hỗn hợp X gồm Fe và O với nFe = x; nO = y.

Quá trình nhường electron:Fe0 Fe 3e+3

D Bài tập rèn luyện kỹ năng

Câu 1: Hòa tan hoàn toàn m gam FexOy bằng dung dịch H2SO4 đặc nóng dư thu được khí A và dung dịch

B Cho khi A hấp thụ hoàn toàn vào dung dịch NaOH dư tạo ra 12,6 gam muối Mặt khác, cô cạn dung dịch B thì thu được 120 gam muối khan Công thức oxit là:

C Fe2O3 D Tất cả đều sai

Câu 2: Cho hỗn hợp gồm FeO, CuO, Fe3O4 có số mol 3 chất đều bằng nhau tác dụng hết với dung dịch

HNO3 thu được hỗn hợp khí gồm 0,09 mol NO2 và 0,05 mol NO Số mol của mỗi chất là:

Câu 5: Hòa tan hoàn toàn m gam Fe3O4 vào dung dịch HNO3 loãng dư, tất cả lượng khí NO thu được

đem oxi hóa thành NO2 rồi sục vào nước cùng dòng khí O2 để chuyển hết thành HNO3 Cho biết thể tích oxi đã tham gia quá trình trên là 3,36 lít Khối lượng m là:

A 139,2 B 13,92 C.1,392 D 1392

Câu 6: Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp FeS và FeCO3 bằng dung dịch HNO3 đặc nóng thu được hỗn hợp khí

A gồm hai khí X và Y có tỉ khối so với H2 là 22,805 Công thức hóa học của X và Y là:

A H2S và CO2 B SO2 và CO2

C NO2 và CO2 D NO2 và SO2

Câu 7: Hòa tan hoàn toàn y gam một oxit sắt bằng H2SO4 đặc, nóng thấy thoát ra khí SO2 duy nhất

Trong thí nghiệm khác, sau khi khử hoàn toàn cũng y gam oxit đó bằng CO ở nhiệt độ cao rồi hòa tan lượng sắt tạo thành bằng H2SO4 đặc, nóng thì thu được lượng khí SO2 nhiều gấp 9 lần lượng khí SO2 ờ thí nghiệm trên Công thức của oxit sắt là:

A FeO B Fe2O3 C Fe3O4 D FeCO3

Câu 8: Hòa tan 3,84 gam Cu trong 200ml dung dịch HNO3 vừa đủ và giải phóng hỗn hơp khí A gồm NO

và NO2 Tỉ khối của A so N2 là 1,5 Tính CMcủa HNO3?

A 1 B 0,5 C 2 D 1,5

Câu 9: Dung dịch B chứa hai chất tan là H2SO4 và Cu(NO3)2 Cho 50ml dung dịch B tác dụng vừa đủ với 31,25ml dung dịch NaOH 16% (d=l,12g/ml), sau phản ứng đem nung kết tủa ở nhiệt độ cao tới khối lượng không đổi thu được 1,6 gam chất rắn Mặt khác, cho 50 ml dung dịch B tác dụng 2,4 gam Cu thì sau khí phản ứng hoàn toàn giải phóng khí duy nhất NO Tính thể tích NO ở đktc

A 2,24 lít B 0,56 lít C 0,896 lít D 1,12 lít

Câu 10: Cho 7,22 gam hỗn hợp X gồm Fe và kim loại M hóa trị không đổi Chia hỗn hợp thành 2 phần bằng nhau, hòa tan hết phần 1 trong dung dịch HCI dư thu được 2,128 lít H2 Hòa tan hết phần 2 trong HNO3 thu được 1,792 lít NO Tìm M?

A Cu B Mg C.Zn D Al

Câu 11: Cho 7,8 gam hỗn hợp X gồm Mg và Al tác dựng vừa đủ với 5,6 lít hỗn hợp khí Y (đktc) gồm Cl2

và O2 thu được 19,7 gam hỗn hợp Z gồm 4 chất Phần trăm khối lượng của AI trong X là

A 30,77% B 69,23% C 34,62% D 65,38%

Câu 12: Chia 22,0 gam hỗn hợp X gồm Mg, Na và Ca thành 2 phần bằng nhau Phần 1 tác dụng hết với O2 thu được 15,8 gam hỗn hợp 3 oxit Phần 2 tác dụng với dung dịch HC1 dư thu được V lít khí H2 (đktc) Giá trị của V là

A 6,72 B 3,36 C 13,44 D 8,96

Câu 13: Chia 29,8 gam hỗn hợp X gồm Mg, Na, K và Ca thành 2 phần bằng nhau Phần 1 tác dụng hoàn

toàn với dung dịch HNO3 loãng thu được 1,568 lít khí N2 duy nhất (đktc) và dung dịch chứa x gam muối chứa (không chứa NH4NO3) Phần 2 tác dụng hoàn toàn với oxi thu được y gam hỗn hợp 4 oxit Giá trị của x, y là:

Câu 14: Giá trị của y là

A 66,15 gam B 264,6 gam C 330,75 gam D 266,4 gam

Câu 17: Cho 0,01 mol một hợp chất của sắt tác dụng hết với H2SO4 đặc nóng (dư), thoát ra 0,112 lít (ở đktc) khí chỉ chứa SO2 (là sản phẩm khử duy nhất) Công thức của hợp chất sắt đó là

A FeCO3 B.FeS2 C.FeS D.FeO

Câu 18: Để m g bột sắt ngoài không khí, sau một thời gian sẽ chuyển thành hỗn hợp X gồm 4 chất rắn có khối lượng 75,2 gam Cho hỗn hợp X phản ứng hết với dung dịch H2SO4 đặc nóng dư thấy thoát ra 6,72 lít SO2 (đktc) Tính m?

A.56g B.22,4g C 11,2g D.25,3g

Dùng cho câu 19,20:

Chia 38,6 gam hỗn hợp gồm Fe và kim loại M có hóa trị duy nhất thành 2 phần bằng nhau:

Phần 1: Tan vừa đủ trong 2 lít dung dịch HCl thấy thoát ra 14,56 lít H2 (đktc)

Phần 2: Tan hoàn toàn trong dung dịch HNO3 loãng nóng thấy thoát ra 11,2 lít khí NO duy nhất (đktc)

Câu 19: Phần trăm khối lượng của Fe trong hỗn hợp ban đầu là:

A 62,76% B 74,92% C 72,06% D 27,94%

Câu 23: Trộn 5,6 gam bột sắt với 2,4 gam bột lưu huỳnh rồi nung nóng trong điều kiện không có không khi, thu được hỗn hợp rắn Y Cho Y tác dụng với lượng dư dung dịch HCl, giải phóng hỗn họp khí Z và còn lại một phần không tan G Đế đốt cháy hoàn toàn Z và G cần vừa đủ V lít O2 (ở đktc) Giá trị của V là

A 2,8 B 1,12 C 3,08 D 4,48.

Câu 24: Hoà tan hoàn toàn một lượng kim loại R hóa trị n bằng dung dịch H2SO4 loãng rồi cô cạn dung

dịch sau phản ứng thu được một lượng muối khan có khối lượng gấp 5 lần khối lượng kim loại R ban đầu đem hoà tan Kim loại R đó là

A Al B Ba C Zn D Mg

Câu 25: Hoà tan hết 9,6 gam kim loại M trong dung dịch H2SO4 đặc, nóng, thu được SO2 là sản phẩm khử duy nhất Cho toàn bộ lượng SO2 này hấp thụ hết vào 0,5 lít dung dịch NaOH 0,6M, sau phản ứng đem cô cạn dung dịch được 18,9 gam chất rắn Kim loại M đó là

A Ca B Mg C.Fe D.Cu.

Câu 26: Cho hơi nước đi qua than nóng đỏ, thu được 15,68 lít hỗn hợp khí X (đktc) gồm CO, CO2 và H2 Cho toàn bộ X tác dụng hết với CuO (dư) nung nóng, thu được hỗn hợp chất rắn Y Hoà tan toàn bộ Y bằng dung dịch HNO3 (loãng, dư) được 8,96 lít NO (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc) Phần trăm thể tích khí có trong X là

A 18,42% B 28,57%

C 14,28% D 57,15%

Câu 27: Hoà tan 2,64 gam hỗn hợp Fe và Mg bằng dung dịch HNO3 loãng, dư, thu được sàn phẩm khử là 0,896 lít (ở đktc) hỗn hợp khí gồm NO và N2, có tỷ khối so với H2 bằng 14,75 Thành phần phần trăm theo khối lượng của sắt trong hỗn hợp ban đầu là

Hướng dẫn giải chi tiết

Câu 1: Đáp án B

Vì H2SO4 đặc nóng dư nên khí A sinh ra là SO2

Muối khan thu được là

NOCuSO

Trong toàn bộ quá trình, chỉ có nguyên tố Fe và O thay đổi số oxi hóa (nguyên tố N không có sự thay đổi

số oxi hóa) Do đó ta có các quá trình nhường và nhận electron như sau:

Quá hình nhường electron:

8

3 3

Nên khí còn lại trong hỗn hợp cần có khối lượng mol lớn hơn 45,61

Mặt khác, trong hỗn hợp chất phản ứng ban đầu có chứa FeS nên khí còn lại có thế là SO2 hoặc sản phẩm khử của N5

Các quá trình nhường và nhận electron diễn ra như sau:

Quá trình nhường electron: FeFe 3e3

3Cu + 8HNO3  3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O

Cu + 4HNO3Cu(NO3)2 +2NO2+2H2O

Áp dụng định luật bảo toàn mol electron, ta có:

Cu(NO3)2 + 2NaOH  Cu(OH)2 + 2NaNO3

Cu(OH)2  CuO + H2O

Do đó trong 50ml dung dịch B chứa 0,05 mol H2SO4 và 0,02 mol Cu(NO3)2

Khi cho 50ml dung dịch B tác dụng với 0,0375 mol Cu thì:

* Quá hình nhường và nhận electron khi hòa tan phần 1 vào dung dịch HCl dư:

Qúa trình nhường electron:

* Quá trình nhường và nhận electron khi hòa tan phần 2 vào dung dịch HNO3:

Quá trình nhường electron

3

MgOMgClO

Mg

Al OCl

MgO

Na OMg

CaONa

MgClCa

NaClCaCl

Khối lượng hỗn hợp kim loại mỗi phần là 14,9g

Tương tự Câu 12, áp dụng định luật bảo toàn mol electron, ta có:

2 2

Khối lượng hỗn hợp mỗi phần là 23,55 gam

Vì để thu được khối lượng kết tủa là lớn nhất nên không có sự hòa tan kết tủa bởi NaOH dư

Do đó số mol electron trao đổi ở hai trường hợp là không giống nhau nên R là kim loại có nhiều hóa trị

Mà kim loại có hóa trị I, II hoặc III

hoa

atrr

Gọi n là số mol electron mà x mol nguyên tử nhận để thu được 1 mol NxOyN5

Áp dụng định luật bảo toàn mol electron, ta có:

Khi hợp chất cần tìm có dạng FeSx thì khí SO2 sinh ra tù hợp chất FeSx là 0,01x

Khi đó khí thu được có lượng SO2 là sản phẩm khử (sản phẩm được tạo thành từ H2SO4) là:

Coi hỗn hợp X gồm a mol Fe và b mol O

Quá trình nhường electron: Fe0 Fe 3e3

Gọi hóa trị của M là n.

Áp dụng định luật bảo toàn mol electron, ta có:

2 2

C nóng đỏ phản ứng với O2 thu được hỗn hợp khí có M 32

 2 khí là CO và CO2 với tổng số mol bằng 0,04 Dùng quy tắc đường chéo được

không tan;

2 2

Fe

H

H SS

Khi hấp thụ SO2 hết vào dung dịch NaOH thì có thể xảy ra các phản ứng sau:

SO2 + 2NaOH → Na2SO3 + H2O

SO2 + NaOH → NaHSO3

Gọi 2 3

3

NaOH NaHSO

Gọi n là hóa trị của M

Áp dụng định luật bảo toàn mol electron, ta có:

2 2

b = 0,033a+ 8b = 3n = 0,51

Sự điện li là quá trình các chất tan trong dung dịch mà phân tử của chúng được phân li thành ion.

Chất điện li là chất khi tan trong nước phân li ra các ion.

Phân loại chất điện li:

Chất điện li mạnh: Là chất khi tan trong nước các phân tử hòa tan đều phân li ra các ion (phân li hoàn

toàn)

Chất điện li mạnh bao gồm:

+ Các axit mạnh: HCl, HBr, HI, HClO , H SO , HNO4 2 4 3

+ Các Bazơ: NaOH, LiOH, KOH,Ca(OH) , Ba(OH) ,2 2

Chú ý: Trong dung dịch chất điện li mạnh không tồn tại phân tử chất điện li mà chỉ tồn tại các ion do

chúng phân li hoàn toàn ra

Chất điện li yếu: Là chất khi tan trong nước chỉ có một phần số phân tử hòa tan phân li ra ion, phần còn

lại vẫn tồn tại ở dạng phân tử của hợp chất

Chất điện li yếu bao gồm:

+ Axit vô cơ yếu: H S, H CO , H SO , HClO, HClO , H PO2 2 3 2 3 2 3 4

+ Axit hữu cơ: CH COOH, HCOOH,(RCOOH),3

+ Các bazơ yếu: Mg(OH) , Fe(OH) ,2 2

+ Một số muối

Chú ý: Khi viết phương trình phân li của chất điện li yếu ta dùng mũi tên 2 chiều “” Cân bằng trong

chất điện li yếu luôn là cân bằng động Ví dụ:CH COOH3 CH COO3 H

1.2 Độ điện li 

Định nghĩa: Độ điện li  là tỉ số giữa phân tử phân li và tổng số phân tử hòa tan

Công thức độ điện li: ph©n li ph©n li

hoµ tan hoµ tan

chÊt ®iÖn li yÕu 0 1Khi pha loãng dung dịch chất điện li yếu thì độ điên li  tăng

1.3 Hằng số điện li

- Hằng số điện li áp dụng cho sự phân li của chất điện li yếu

A là nồng độ của A tại trạng thái cân bằng

B là nồng độ của B tại trạng thái cân bằng

A B là nồng độ của A B tại trạng thái cân bằng

Study tip: Phõn biệt cỏc kớ hiệu:

- [AaBb] là nồng độ của AaBb tại trạng thỏi cõn bằng

- là nồng độ mol của AaBb ban đầu trong dung dịch

Vớ dụ: Axit CH3COOH phõn li theo phương trỡnh: CH COOH3 CH COO3 H

Khi đú hằng số điện li của CH3COOH được tớnh theo cụng thức:

Giỏ trị của hằng số cõn bằng điện li phụ thuộc vào: Bản chất của chất điện li; nhiệt độ; dung mụi.

- Cõn bằng điện li tuõn theo nguyờn lớ chuyển dịch cõn bằng Lơ Sa - tơ - li - e

Hằng số phõn li axit K a : Tớnh tương tự như hằng số điện li của cỏc chất điện li yếu thụng thường Giỏ trị

K a phụ thuộc vào: Bản chất của axit; nhiệt độ; dung mụi.

Lưu ý 1: Giỏ trị Ka của axit càng nhỏ, lực axit của nú càng yếu và ngược lại

Hằng số phõn li bazơ K b : Tớnh tương tự như hằng số điện li của cỏc chất điện li yếu thụng thường.

Giỏ trị của Kb phụ thuộc vào: bản chất của bazơ, nhiệt độ, dung mụi.

Lưu ý 2: Giỏ trị Kb của bazơ càng nhỏ, lực bazơ của nú càng yếu và ngược lại

Tớch số ion của nước

Nước phõn li theo phương trỡnh:

Tớch số ion của nước

1.4 Mối quan hệ giữa hằng số điện li (K) và độ điện li ()

Xột chất điện li yếu HA cú nồng độ ban đầu là C0 (M), độ điện li 

Phương trỡnh điện li: HA  H+ + A

Nồng độ cõn bằng: (C0 – C) C C

+ Dung dịch có [H+] càng lớn thì pH càng nhỏ và ngược lại.

+ Dựa vào giá trị pH có thể đánh giá được môi trường của dung dịch là axit, trung tính hay có tính kiềm

1.6 Phản ứng thủy phân của muối

Phản ứng trao đổi giữa muối hòa tan và nước là phản ứng thủy phân của muối

+ Khi muối trung hòa tạo bởi cation của bazơ mạnh và gốc axit yếu tan trong nước thì gốc axit yếu bị thủy phân, môi trường của dung dịch là kiềm (pH > 7)

+ Khi muối trung hòa tạo bởi cation của bazơ mạnh và anion gốc axit mạnh tan trong nước các ion không

bị thủy phân, môi trường của dung dịch vẫn trung tính (pH = 7)

Ví dụ: NaCl,KNO ,KI3

+ Khi muối trung hòa tạo bởi cation của bazơ yếu và anion gốc axit yếu tan trong nước cả cation và anion đều bị thủy phân Môi trường của dung dịch phụ thuộc vào độ thuỷ phân của hai ion

2 Phương trình ion – Phản ứng trao đổi ion trong dung dịch

Phương trình ion rút gọn cho biết bản chất cúa phản ứng trong dung dịch các chất điện li

Ta có một số ví dụ về các dạng phản ứng trao đổi ion trong dung dịch như sau:

2.1 Phản ứng tạo thành chất kết tủa

Phương trình phân tử: MgCl2 2AgNO3 2AgCl Mg(NO)3

Chuyển tất cả các chất vừa dễ tan vừa điện li mạnh thành ion, các chất khí, kết tủa, điện li yếu, điện li yếu

để nguyên dạng phân tử ta được phương trình ion đầy đủ:

Lược bỏ những chất không tham gia phản ứng, ta được phương trình ion thu gọn: AgClAgCl

Phương trình phân tử: NaOH HCl NaCl H O 2

Làm tương tự như trên ta được phương trình ion đầy đủ:

2

Ta thấy Na+ và Cl- không tham gia trực tiếp vào phản ứng trên nên ta có thể bỏ chúng ở cả 2 vế phương trình hóa học để thu được phương trình ion thu gọn như sau: HOHH O2

b Phản ứng tạo thành axit yếu

Phương trình phân tử: CH COOK HBr3  CH COOH KBr3 

Làm tương tự như trên:

Lưu ý: CH3COOH là chất điện li yếu nên viết dưới dạng phân tử

Phương trình ion đầy đủ: CH COO3 KHBr CH COOH K3  Br

Ta thấy K+, Br- không trực tiếp tham gia phản ứng trên nên ta có thể bỏ chúng ở cả 2 vế phương trình ion đầy đủ để thu được phương trình ion thu gọn như sau:

c Phản ứng tạo thành bazơ yếu

Phương trình phân tử FeCl22NaOHFe(OH)2 2NaCl

Tương tự ta thu được phương trình ion đầy đủ

2

2

Nhận thấy Na+ và Cl- không trực tiếp tham gia vào quá trình phản ứng nên ta có thể lược bỏ 2 ion này và

thu được phương trình ion thu gọn như sau:

2

2

d Phản ứng tạo thành chất khí

Phương trình phân tử: 2HCl Na CO 2 3 2NaCl H O CO 2  2

Làm tương tự như trên thu được phương trình ion đầy đủ:

2

Ta thấy ion H+ và ion Cl- không trực tiếp tham gia phản ứng trên nên ta có thê’ bỏ chúng ở cả 2 vế

phương trình ion đầy đủ và thu được phương trình ion thu gọn như sau:

2

Kết luận:

a Phản ứng xảy ra trong dung dịch chất điện li là phản ứng giữa các ion

b Điều kiện xảy ra phản ứng trao đổi ion là các ion phải kết hợp với nhau để tạo thành ít nhất 1 trong 3 điều kiện sau:

+ ít nhất 1 chất sản phẩm kết tủa

+ ít nhất 1 chất sản phẩm là chất điện li yếu

+ ít nhất 1 chất sản phẩm là chất khí thoát khỏi dung dịch

B Bài toán sự điện li và phương trình ion thu gọn

- Trong nhiều phản ứng xảy ra cùng bản chất như phản ứng trao đổi, phản ứng trung hòa ta nên sử dụng phương trình ion rút gọn sẽ giúp cho việc xử lí trở nên dễ dàng hơn

- Điều kiện để xảy ra phản ứng trao đổi ion trong dung dịch các chất điện li đó là các ion kết hợp với nhau tạo thành kết tủa, chất khí hay hoặc điện li yếu

Study tip: Trong dung dịch các muối của Na, K, HI, các hidroxit kiềm đều là các chất điện li mạnh nên

trong phương trình nên viết dưới dạng ion Các hợp chất như nước, axit hữu cơ, axit vô cơ yếu là các chất điện li yếu nên trong phương trình ion ta giữ nguyên dạng phân tử

Các dạng toán thường gặp:

+ Tính pH, khi đó các bạn có thể tính pH theo giá trị của [H+] hoặc [OH-]

+ Khi biết 2 trong 3 dữ kiện nồng độ mol, độ điên li , hằng số phân li Ka (hoặc Kb) thì phải tìm dữ kiện còn lại (lưu ý trong biểu thức Ka, Kb không có mặt của nước)

+ Khi biết số mol của các ion (hoặc đủ dữ kiện để tìm số mol của các ion trong dung dịch) tính khối lượng muối trong dung dịch, khối lượng muối sau khi cô cạn và sau khi nung

Ta cũng cần nhớ rằng ngay ở trong dung dịch thì khi đun nóng ion HCO3,NH4NO2 bị phân tích theo phương trình:

+ Bảo toàn điện tích, bảo toàn nguyên tố và bảo toàn khối lượng

+ Tổng khối lượng muối trong dung dịch bằng tổng khối lượng các ion trong dung dịch

Một trong những phương pháp thường sử dụng nhất trong bài tập liên quan đến sự điện li và phương trình ion thu gọn là định luật bảo toàn điện tích

Định luật này có thể phát biểu như sau: Trong một dung dịch tổng điện tích của các ion bằng 0 hay tổng điện tích của các ion dương bằng tổng điện tích cùa các ion âm:

Các bạn cần lưu ý phân biệt tổng điện tích dương (âm) với tổng số ion dương (âm)

Ví dụ: Ion Ca2+ có điện tích là 2.nCa 2 

Một số công thức giải nhanh với các chất điện li có độ điện li rất nhỏ

(1) Công thức giải nhanh tính pH của dung dịch axit yếu nhất khi biết Ka hoặc độ điện li 

Trong đó Ca là nồng độ ban đầu của axit

(2) Công thức tính nhanh pH của dung dịch bazơ:

(trong đó Cb là nồng độ ban đầu cùa bazơ)

Bài 1: Cho dung dịch X chứa hỗn hợp gồm CH3COOH 0,1 M và CH3COONa 0,1 M Biết ở 25°C, K của

CH3COOH là 1,75.10-5 và bỏ qua sự phân li của nước Giá trị pH của dung dịch X ở 25°C là:

Lời giải

Vì muối CH3COONa là chất điện li mạnh nên ta có CH COONa3 CH COO3 Na

Do đó sau quá trình trên trong dung dịch có nồng độ của ion CH3COO- là 0,1

Xét cân bằng điện li: CH3COOH + H2O  CH3COO- + H3O+

các chất, ion liên quan thì ta cần chuyển chúng về tính nồng độ mol/lit của chúng trước khi tính toán

Bài 2: Cho 2 dung dịch HCl và CH3COOH có cùng nồng độ Dung dịch HCl có pH = x, dung dịch

CH3COOH có pH = y Bỏ qua sự điện li của nước, các dung dịch ở cùng nhiệt độ phòng Biết ở nhiệt độ phòng, cứ 100 phân tử CH3COOH thì có 1 phân tử phân li ra ion Mối liên hệ của x và y là:

Vì CH3COOH là chất điện li yếu nên ta có phương trình điện li như sau

Xét cân bằng điện li: CH3COOH  CH3COO- + H+

0,0375M và HCl 0,0125M), thu được dung dịch X Giá trị pH của dung dịch X:

Study tip: Khi cho hỗn hợp bazơ tan tác dựng với hỗn hợp axit thì ta coi chung các phản ứng đó có

phương trình ion rút gọn HOHH O2 giúp cho việc tính toán dễ hơn việc viết riêng từng phương trình hóa học cho từng cặp chất phản ứng

Đáp án B Bài 4: Thực hiện 2 thí nghiệm:

- Thí nghiệm 1: Cho 7,68 gam Cu phản ứng với 160ml dung dịch gồm NaNO3 1M và HCl 1M, sau phản ứng ta thu được V1 lít khí NO

- Thí nghiệm 2: Cho 7,68 gam Cu phản ứng với 160ml dung dịch gồm NaNO3 1M và H2SO4 1M, sau phản ứng thu được V2 lít khí NO

Mối liên hệ giữa V1 và V2 là:

A V1 = V2 B V2 = 2,5V1 C V2 = 2V1 D V2 = 1,5V1

Lời giải

Đây chỉ là một bài toán về kim loại Cu tác dụng với dung dịch có chứa NO3- và H+ đơn giản

Để giải quyết bài này ta chỉ cần sử dụng đến phương trình ion thu gọn để giải quyết

Thí nghiệm 1: ta có:

3

Xét phản ứng: 3Cu + 2NO3 + 8H →3Cu2 + 2NO + 4H O2

Ban đầu: 0,12 (mol) 0,16 0,16

Thí nghiệm 2: ta có:nCu0,12;nNaNO3 0,16;nH SO2 4 0,16nH 0,32

Xét phản ứng: 3Cu + 2NO3 + 8H →3Cu2  + 2NO + 4H O2

Ban đầu: 0,12 (mol) 0,16 0,32

hơn so với việc sử dụng phương trình phân tử vừa cồng kềnh lại mất thêm thời gian cần bằng phương trình phân tử, các bạn nên thường xuyên giải các bài tập sử dụng phương trình ion thu gọn để trở thành một phản xạ và thành kĩ năng cho bản thân 0,2 0,6 0,4 a    a 0,4

Bài 5: Dung dịch X chứa 0,1 mol Ca2+; 0,3 mol Mg2+; 0,4 mol Cl- và a mol HCO3- Đun dung dịch X đến cạn thu được muối khan có khối lượng là

Lời giải

Áp dụng định luật bảo toàn điện tích ta có:

hoặc tính đến cả phản ứng nhiệt phân muối cacbonat

không tìm được Y2- Sau khi quan sát 4 đáp án, các bạn cũng cần tinh ý nhận thấy MgCO3 là muối không tan để loại đáp án Do đó kĩ năng quan sát đáp án và phân tích - loại trừ đáp án khá là quan trọng trong quá trình làm đề thi trắc nghiệm

Bài 7: Cho từ từ tới dư dung dịch Na2S vào dung dịch 500ml dung dịch AlCl3 0,2M Khối lượng kết tủa

thu được khi kết thúc phản ứng là

Câu 1: Trộn 200ml dung dịch HCl 0,25M với 800ml dung dịch chứa Ba(OH)2 0,025M và NaOH

0,025M Tính pH cùa dung dịch thu được sau phản ứng

Câu 4: Dung dịch X chứa HCl 0,01M và CH3COOH 0,1M ở nhiệt độ xác định t°c, hằng số phân li axit

của CH3COOH là 1,8.10-5 Hãy xác định pH của dung dịch X ở nhiệt độ trên

Câu 5: Trộn 100ml dung dịch CH3COOH 1M với 100ml NaOH 0,6M thu được dung dịch X Biết ở nhiệt

độ xác định Hãy tính pH của dung dịch X ở nhiệt độ xác định trên

CH COO3

1 b

0

A 4,98 B 4,89 C 4,29 D 4,92

Câu 6: Tính V lít dung dịch Ba(OH)2 0,025M cần cho vào 100ml dung dịch HNO3 và HCl có pH = 1 để

thu được dung dịch cuối cùng có pH = 2

Câu 10: Cho 1,82 gam hỗn hợp bột X gồm Cu và Ag (tỉ lệ số mol tương ứng 4 : 1) vào 30ml dung dịch

gồm H2SO4 0,5M và HNO3 2M, sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được a mol khí NO (sản phẩm khử duy nhất) Trộn a mol NO trên với 0,1 mol O2 thu được hỗn hợp khí Y Cho toàn bộ Y tác dụng với H2O, thu được 150ml dung dịch có pH = z Giá trị của z là

A 43,71 B 50,61 C 16,87 D 47,10

Câu 13: Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp 2,8 gam Fe và 1,6 gam Cu trong 500ml dung dịch hỗn hợp HNO3

Câu 14: Dung dịch A chứa 0,01 mol Fe(NO)3 và 0,15mol HCl có khả năng hòa tan tối đa bao nhiêu gam

Cu kim loại (Biết NO là sản phẩm khử duy nhất)

A 2,88 B 3,92 C 3,2 D 5,12

Câu 15: Nhỏ từ từ 200ml dung dịch HCl 2M vào 200ml dung dịch X có chứa K2CO3 1M, NaHCO3 0,5M

thì thu được V lít khí CO2 Giá trị của V là

A 4,48 B 1,68 C 2,24 D 3,36

Câu 16: Hấp thụ hoàn toàn V lít CO2 (đktc) vào 400ml dung dịch NaOH aM thì thu được dung dịch X

Cho từ từ và khuấy đều 150ml dung dịch HCl 1M vào X thu được dung dịch Y và 2,24 lít khí điều kiện tiêu chuẩn Cho Y tác dụng với Ca(OH)2 dư xuất hiện 15 gam kết tủa Xác định giá trị của a

A 12,8 B 6,4 C 9,6 D 3,2

Câu 19: Hòa tan hoàn toàn Fe3O4 trong dung dịch H2SO4 loãng (dư), thu được dung dịch X Trong các

chất NaOH Cu, Fe(NO3)2, KMnO4, BaCl2, Cl2, và Al Số chất có khả năng phản ứng được với dung dịch

Câu 22: Một dung dịch X gồm 0,1 mol Ca2+; 0,2 mol Na+, x mol Cl và 0,2 mol HCO3 Cô cạn dung

dịch rồi nung hỗn hợp rắn tới khối lượng không đổi ta thu được m gam chất rắn Giá trị của m là

Câu 26: Hòa tan hoàn toàn 0,1 mol FeS2 trong 200ml dung dịch HNO3: 4M sản phẩm thu được gồm

dung dịch X và 1 chất khí thoát ra Dung dịch X có thể hòa tan tối đa m gam Cu Biết trong quá trình trên sản phẩm khử duy nhất của N+5 là NO Giá trị của m là:

Do đó dung dịch X thu được bao gồm: 0,06 mol CH3COONa; 0,04 mol CH3COOH

Do đó trong dung dịch thu được chứa 0,025 mol Cu 0,0125 mol Fe 0,0372 ; 2 ; 5 m l Feo 3 Có phản ứng xảy

ra khi cho dung dịch thu được tác dụng với dung dịch chứa Ag+:

Câu 17: Đáp án B

Ta thấy dung dịch tồn tại hỗn hợp 2 axit HNO3 và H2SO4

Vì H2SO4 là một axit khó bay hơi

Mặt khác khi cô cạn dung dịch muối cũng không bay hơi

Do đó chất bị bay hơi chỉ có thể là HNO3

Mà nên khi cô cạn dung dịch ta thu được hỗn hợp gồm các muối tạo từ các ion , ,

Trong đó là công thức trung bình của Na và KR

Do đó chất rắn cuối cùng là tổng khối lượng của 0,05 mol 2 , 0,05 mol , 0,08 mol Na+ và 0,07

Đối với dạng bài này để đơn giản do hỗn hợp có nhiều ion nên ta có thể quy về phương trình phân tử

Áp dụng định luật bảo toàn điện tích ta có:

2 4