Phương pháp giải bài toán oxi-hóa khử

© Chuyên đề: Phương pháp giải nhanh bài tập Hóa Học z Phần 2 Phương pháp bảo toàn electron hity:/imaichoi.vuicaidacom Đamnload Elaoks Chuyên Nghiệp Nhất VN... Phương pháp bảo toàn elec

© Chuyên đề: Phương pháp giải nhanh bài tập Hóa Học

z

Phần 2

Phương pháp bảo toàn electron

hity:/imaichoi.vuicaidacom Đamnload Elaoks Chuyên Nghiệp Nhất VN

Phần 2 Phương pháp bảo toàn electron

Kim loại mạnh đẩy kim loại yếu hơn ra khỏi dung dịch muối

Kim loại tác dụng với hỗn hợp phi kim tạo hỗn hợp muối

Bài toán nhiệt nhôm

Bài toán về sắt và hợp chất của sắt

Bài toán điện phân

C Mở rộng phương pháp bảo toàn electron

Phương pháp ion — electron Phương pháp bảo toàn electron biến đổi

D Đánh giá phương pháp bảo toàn electron

z

A Nội dung phương pháp

Nguyên tắc: “Khi có nhiều chất oxi hóa hoặc chất khử trong hỗn hop phan tng (nhiều phản ứng hoặc phản ứng qua nhiều giai đoạn) thì tổng

số mol electron mà các phân tử chất khử nhường phải bằng tông só mol

electron ma céc chat oxi hóa nhận”

Đây chính là nội dung của định luật bảo toàn electron trong phản ứng oxi

hóa ~ khử

Oxht +me— Kh1 ; Kh2 > Oxh2 + ne

Tổng số (mol) electron nhường = tổng số (mol) electron nhận

<= am = Bn (a, B a s6 mol) Lưu ý: Điều quan trọng nhất khi áp dụng phương pháp này đó là việc

phải xác định đúng trạng thái đầu và trạng thái cuối của các chất oxi hóa

và các chất khử, nhiều khi không cần quan tâm đến việc viết và cân, bằng phản ứng hóa học xảy ra

Phần 2 Phương pháp bảo toàn electron

© Phần 2 Phương pháp bảo toàn electron

Dạng 1 Xác định tên kim loại (tt) Bài tập 1

Hòa tan hoàn toàn 3,6 gam kim loại M (hóa trị Il) bang dung dich HNO,, thu được 2,24 lít khí NO (sản phẩm khử duy nhát, đo ở đktc) Kim loại M là

Phần 2 Phương pháp bảo toàn electron

Dạng 1 Xác định tên kim loại (tt) - Bài tập 2

Cho 4,05 gam kim loại M tác dụng hết với dung dịch H;SO, loãng dư thu được 5,04 lít khí H; (đktc) Kim loại M là

Hướng dẫn giải Gọinlàhóatrị của kimloạiM

Quá trình nhường e:M-~>M'" +ne (1);=sn,„„„„ =nx 12 mol

M=27 (Al)

Phần 2 Phương pháp bảo toàn electron

Dạng 1 Xác định tên kim loại (tt) — Bài tập 3

Hoà tan hoàn toàn 19,2 gam kim loại M trong dung dịch HNO, dư thu được 8,96 lít (đktc) hỗn hợp khí gồm NO; và NO có tỉ lệ thể tích 3:1 Kim loại M là

Hướng dẫn giải x0,4

Gọinlàhóa trị của kim loạiM

Quá trình nhường e:M->M'" +ne()¡5n,,„„„ =n TC mol

Quá trình nhận e:4N'° +6e —> 3N' +N" (2);=>n,

'Theo bảo toàne:n,„ =n,„„ụ, =nx we

6

lenin = ,6=>M=32n

n=1=M=32 (bại) Xétn: Jn=2=>M=64 (Cu) = Mlà Cu -› Đáp án A

n=3->M=96 (loại)

z

Dạng 2 Xác định sản phẩm tạo thành trong phản ứng oxi hóa khử

Phương pháp giải

Dựa vào định luật bảo toàn electron = số electron do chat oxi hóa nhận

=> trang thai oxi hoa của sản phẩm -› sản phẩm

Thông thường là bài tập của HNO; và H;§O, đặc, nóng Sản phẩm

thường là khí (NO;, NO, Nạ, SO;, H„§) hoặc NH,NO, (khi không có khí thoát ra, hoặc dung dịch thu được có số muối nhiều hơn số kim loại) Trường hợp phức tạp sinh ra hốn hợp khí

Phần 2 Phương pháp bảo toàn electron

Ag> Ag’ +e

AIS AI +3e

Quá trình nhận e:S'° +ae —„ S*

Theo bảo toàn e:n,,„u„„„ = Magnan => 0,3 = 0,150 => a =2

=> 86 OXH cilia trong X 46-2 = +4 X1&SO, > Bap anc

,05.1+0,05.2+0,05.3 =0,3 mol °;=s n,„ạ„ =0,18ø mọi

© Phần 2 Phương pháp bảo toàn electron

Theo bảo toàn e: leo bảo toàn ©:n,,u„„„ =n, uạ, => = 0,06= 22ax0<-2)2X5Y (6x~2y)=x=

=>x=y =1=>N,O, làNO -› Đáp án B,

Phần 2 Phương pháp bảo toàn electron

Quá trìnhnhườnge: AI~> AI” +3e;=n,,„„, #^ SE x3=1,2m6l

Giả thiết 1phân tử G có x nguyên tử N với số oxi hóa y

Các quá trình nhậne:N'5+1e —> N**;xN'5+(6x—xy)e —> xN"

Phần 2 Phương pháp bảo toàn electron

Dang 3 Kim loại mạnh đảy kim loại yếu hơn ra khỏi dung dịch muối

Phương pháp giải

~ _ Thứ tự các phản ứng trong dung dịch phải tuân theo dãy điện hóa của kim loại (qui tắc ø)

+ _ Chú ý: Fe có hai cặp oxi hóa khử:

Fe" Cu” Fe"

Fe’ Cu 'Fe™

=> Phải xác định đúng trạng thái oxi hóa của muối sắt trong dung dịch

Phần 2 Phương pháp bảo toàn electron

Dạng 3 Kim loại mạnh đảy kim loại yếu (tt) — Bai tap 7

Cho 0,2 mol Al vao 100 mi dung dich chứa CuSO, 1,5M và Fe,(SO,); aM Sau khi phản ứng kết thúc thu được hỗn hợp 2 kim loại, trong dung dịch chỉ:

có một muối duy nhất Giá trị của a là

Hướng dẫn giải

Dung dịch chỉ có 1muối duy nhất và hỗn hợp chỉ có 2kimloại

=> Phản ứng xảy ra vừa đủ, hỗn hợp kim loại là Cụ và Fe, muốilà AI'°

Quá trình nhường e: AI —» AI'° +3e;=n,„„„„„ =0,2:3 =

,6mol Các quá trình nhận e:Cu"” +2e -» Cu? ;Fe'" +3e —› Fe?

=>} n,„„, =1,6.0,1.2+2a.0,1.3 mol

Theo bảo toàn e:n,„„„„„ =n,„„„„ = 0,6 =1,6.0,1./2+2a.0,1.3

=> a=0,50—> Bap anB

Phần 2 Phương pháp bảo toàn electron

Dang 3 Kim loại mạnh đẩy kim loại yếu (tt) - Bài tập 8

Cho 6,3 gam hỗn hợp bột gồm Mg và AI vào dung dịch chứa hỗn hợp muối

AgNO, và Cu(NO,)„ Lượng chất rắn còn lại sau phản ứng được hòa tan hoàn toàn bằng HNO; dư, thu được 4,48 lit NO (đktc) Khối lượng của Mg trong hỗn hợp bột đầu là

A 2,4 gam B 3,6 gam €.2,7 gam D 4,05 gam

Phần 2 Phương pháp bảo toàn electron

Dang 3 Kim loại mạnh đảy kim loại yếu (tt) — Bai tap 8 (tt)

Cho 6,3 gam Mg va Al tac dụng với HNO,, thu được 4.48 lít khí NO (đktc), Khối lượng của Mg trong hỗn hợp bột đầu là

A.2.4 gam B 2,7 gam C 3,6 gam D 4,05 gam

Hướng dẫn giải Gọi x, y lần lượt là số mol của Mg và AI — 24x +27y =6,3 (*)

Các quá tr inh nhuéng e:Mg-» Mg"? +2e; Al-> AI'° +3e

=} n,u„„; =2x + 3y mol

Quá trình nhận e:N'° +3e —> N'?;

se 3=0,6mol Theo bảo toàn e:n,,„„„„„ =n,„ạ„ => 2x + 3y =0,6 (**)

Phần 2 Phương pháp bảo toàn electron

Dạng 3 Kim loại mạnh đầy kim loại yếu (tt) - Bai tập 9

Dung dịch X có chứa AgNO; và Cu(NO,); có cùng nồng độ Cho một lượng hỗn hợp bột gồm 0,03 moi AI và 0,05 moi Fe vào 100 m dung dịch X cho tới khi phản ứng kết thúc thu được chất ran Y có ba kim loại Cho Y vào HCI dư giải phóng 0,07 gam khí Nồng độ của hai muối là

Dung dich Al?*, Fe*

Phần 2 Phương pháp bảo toàn electron

Dang 3 Kim loại mạnh đảy kim loại yếu (tt) — Bai tap 9 (tt)

Hướng dẫn giải (tt)

Hạ (0,07 gam)

Ag, Cu, Fe dự —H€L Dung dich Fe?*

AI Ì Ag’ cu

Dung dich AI**, Fe?*

'Gọinồng độ mol của AgNO, và Cu(NO,), làa

Các quá tr ình nhường e: AI —› AI'° + 3e ;Fe > Fe” +2e

=> YN suing =0,03.3 + 0,05.2=0,19mol

Cac qua trinhnhan e: Ag’ #1e—> Ag; Cu’ +2e—> Cu;2H' +2e > H,

=3} nạ, =0,1.4.1+0,1.a 2+ 2 7” ,2=0,8a+0,07 moi

Theo bảo toàn e:n, ‘ontwong = Me nan =0,19=0,3a +0,07 =a=0,40

— Đáp án A

Dạng 4 Kim loại tác dụng với

Phần 2 Phương pháp bảo toàn electron

Ưu điểm: thoạt nhìn bài toán có vẻ như thiếu dữ kiện (với cách giải

thông thường) Tuy nhiên với phương pháp bảo toàn electron, bài toán trở nên đơn giản (không cần viết phương trình phản ứng dài dòng -> rút ngắn thời gian làm bài)

Phần 2 Phương pháp bảo toàn electron

Dạng 4 Kim loại tác dụng hỗn hợp phi kim tạo muối (tt) - Bai tập 10

Hỗn hợp X gồm O; và CI, tác dụng vừa đủ với hỗn hợp Y gồm 4.8 gam Mg

và 8,1 gam AI, thu được 37,06 gam chất rắn % thẻ tích của CI; trong X là

Hướng dẫn giải

Gọix, y lần lượtlà số mol củaO, và CI,

Theo bảo toàn khối lượng:m„ = 37,05 —4,8 — 8,1— 32x +71y =24,15 (*)

Các quá trình nhường e: AI-› AI* + 3e ;Mg —>Mg”? +2e

48 5,8

> Danang = GyX2 +55 x3 =1,3 mol

Các quá trình nhận e: O, +4e -› 2O ?;C|, +2e -> 2CI

Phần 2 Phương pháp bảo toàn electron

Dạng 4 Kim loại tác dụng hỗn hợp phi kim tạo mudi (tt) - Bai tập 11

Hỗn hợp X gồm S và Br, tác dụng vừa đủ với hỗn hợp Y gồm 9,75 gam Zn; 6,4 gam Cu và 9,0 gam Ca, được 53,15 gam chat ran Luong S trong X là

A 16,0 gam B 32 gam C 12,0 gam D 28,0 gam

Hướng dẫn giải Gọi x, y lần lượt là số mol của S va Br,

Bảo toàn khối lượng:m, =32x + 160y =63,15 -9,76 - 6,4 - 9,0 =28,0(*)

Các quá trình nhường e: Zn Zn’? +2e ; Cu» Cu"? +2e; Ca Ca"? +2e

=> DProinuing = eS x2 x 245% x2=0,95 mol

Cac qua trinhnhane:S+2e—> S? ;Br, +2e—> 2Br

=> DM, onan =2x +2y mol

Theo bảo toàn e:n,

z

Dang 5 Bai toán nhiệt nhôm - Bài tap 12

Nung hỗn hợp bột gồm 30,24 gam FeO và m gam AI ở nhiệt độ cao một thời gian thu được hỗn hợp rắn X Cho toàn bộ hỗn hợp X phản ứng với axit

HCI (dư) thoát ra 9,072 lít khí H; (ở đktc) Giá trị của m là

Hướng dẫn giải

Hạ (9,072 lít)

Sơ đồ biến đổi Je Ran X Hale

Thực chất chỉ có AI nhường electron và chỉ có H" nhận electron

Qua trinhnhudnge: Al Al”? +3e;=> Mune “y3 mol

Phần 2 Phương pháp bảo toàn electron

Dạng 5 Bài toán nhiệt nhôm (tt) — Bai tap 13

Trén 0,54 gam bột AI với hỗn hợp bột Fe,O, và CuO rồi tiền hành phản ứng nhiệt nhôm ở nhiệt độ cao trong điều kiện không có không khí một thời gian thu được hỗn hợp rắn X Hòa tan X trong dung dịch HNO; đặc dư thì thu được V lít khí NO; (sản phẩm khử duy nhất) ở đktc Giá trị của V là

leanuong

Phần 2 Phương pháp bảo toàn electron

Dạng 6 Bài toán về sắt và hợp chất của sắt — Bai tap 14 (DH B - 2007) Cho 0,01 mol một hợp chất của sắt tác dụng hết với H;§O, đặc nóng (dư), thoát ra 0,112 lít (ở đktc) khí SO; (là sản phẩm khử duy nhất) Công thức của hợp chất sắt đó là

Hướng dẫn giải Nhận xét: cả 4 trường hợp sắt đều có số OXH+2'

Sự nhường e củaFe”? : Fe'? -»Fe'" +1e;=n "

Phần 2 Phương pháp bảo toàn electron

Dạng 6 Bài toán về sắt và hợp chất của sắt (tt) — Bài tập 16

Cho 27,72 gam Fe tác dụng với HNO, loãng đun nóng thu được V lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất, đo ở đktc) và một dung dịch D, còn lại 2,62 gam kim loại không tan Giá trị của V là

A 10,08 B 11,088 C 7,392 D 6,72

Hướng dẫn giải Nhận xét:Fe dư => dung dịch D chỉ có muối Fe?"

(Do khiFe du, c6 phan img: Fe +2Fe” ~› 3Fe”")

=> V=6,72 lit > Bap anD

Phần 2 Phương pháp bảo toàn electron

Dang 6 Bài toán về sắt và hợp chất của sắt (tt) — Bài tập 16 (Đề ĐH B)

Nung m gam bột sắt trong oxi, thu được 3,0 gam hỗn hợp chắt rắn X Hòa

tan hết hỗn hợp X trong dung dịch HNO; (dư), thoát ra 0,66 lít (ở đktc) NO

(là sản phẩm khử duy nhát) Giá trị của m là (cho O = 16, Fe = 56)

Hướng dẫn giải

402.1%) pin x HNOs du,

(mgam) (30gam) Dung dịch Fe3*

Quá trình nhườnge: Fe ->Fe'” +3e;=>n,„uu„, “ggr3mol

Các quá tr ình nhận e:O, +4e 2O ? ;N'” +3e —› N!?

3,0-m , , 0,56

= Nerasc Gao “too x3mol

Theo bảo toàn e:n,„„u„„, 2D Monts 9x3 = 20, 4 4 OBOE

=>m=2,52 -› Đáp án A.

Phần 2 Phương pháp bảo toàn electron

Dạng 7 Bài toán điện phân - Bài tập 17

Điện phân nóng chảy oxit của kim loại R đến hoàn toàn, ở catot thu được 9,45 gam R, ở anot thoát ra 5,88 lít khí (đktc) Kim loại R là

Hướng dẫn giải

Goinlahéa tri ctia R trong oxit

Quátr ình nhận e (catot): R"" +ne—>R;=>n,„„, =

Quá tr ình nhường e (anot): 20? 0, † +4e;=>n,„,„„y =

5,88 49,45 Theobảo toàn e:n,„„„„ eet =n,„„ => S52 x4=^ SP xn=>R=9n 24° R

n=1>R=9 (loai)

=> R=18 (loai) > RIA Al > Dap nD

|n=3->R=27 (Al

Xétn:

© Phần 2 Phương pháp bảo toàn electron

z

Dạng 7 Bài toán điện phân (tt) — Bai tập 18

Điện phân dung dịch hỗn hợp muối CuSO, và KCI đến khi ở catot bắt đầu

thoát khí thì dừng lại Khối lượng catot tăng 4,8 gam, đồng thời ở anot thầy

thoát ra 1,4 lit (đktc) hỗn hợp khí O; và CI, Thể tích khí CI„ thu được là

A 0,28 lít B 0,56 lít C.4,12 It D.0,84 lít

Hướng dẫn giải Khi catot bắt đầu thoát khí c> vừa điện phân hết Cu?"

Gọi x, ylần lượt là số mol của CỊ, vàO, 2x*#y* TT ax+y ,0625 (")

Quá trình nhận e (catot): Cũ? +28 ->Cu;=>n „5€ x2=0,15mol

Các quá trình nhường e (anot):2CI- -› CỊ, *+2e;2H,O > 4H" +0, ? +4e

z

.C Mờ rộng phương pháp bảo toàn electron

Mở rộng 1 Phương pháp ion - electron

Nguyên tắc: Ở đây thay vì viết dưới dạng thông thường, ta viết các quá

trình nhường ~ nhận electron của chất oxi hóa dưới dạng ion

* Wu diém:

+ _ Thể hiện đúng bản chất phản ứng xảy ra trong dung dịch

+ _ Tính được khối lượng muối tạo thành: theo phương pháp bảo toàn

electron -> s6 mol ion gốc axit đi vào muối

-_ Nếu biết khối lượng hỗn hợp kim loại tham gia phản ứng -› khối

lượng muối

-_ Nếu biết khối lượng muối ~› khối lượng hỗn hợp kim loại

Phần 2 Phương pháp bảo toàn electron

Mờ rộng 1 Phương pháp ion — electron (tt) Bài tập 19

Cho 1,35 gam hỗn hợp gồm Cu, Mg va AI tác dụng hết với dung dịch HNO, thu được hỗn hợp khí gồm 0,01 mol NO và 0,04 mol NO; Khối lượng muối nitat tạo thành trong dung dịch là (dung dịch không có muối amoni)

A 4.45 gam B 5,69 gam C 3,83 gam D 6,31 gam

Hướng dẫn giải Các quá trình nhận e củaNO,,

4H" +NO; +3e -›NO2 +2H,O (1)

2H! +NO; +1e ->NO, † +H,O (2)

Phần 2 Phương pháp bảo toàn electron

Mờ rộng 1 Phương pháp ion — electron (tt) — Bài tập 20

Cho m gam hỗn hợp gồm Fe và AI tác dụng hết với dung dịch H;SO, đặc nóng thu được 8,4 lít SO; (sản phẩm khử duy nhất, đo & dktc), trong dung dịch tạo thành 45,65 gam hỗn hợp muối sunfat Khối lượng của Fe trong hỗn hợp đầu là

A 58 gam B 8,4 gam C 9,65 gam D 14,0 gam

Gọi x, y lần lượt là số ml của AI,Fe = 27x + 56y =9,65 (°)

Bao toan e: 3x +3y =0,75 ("*)

Từ Œ),Œ*) => x =0,18; y =0,1=> m,, =56.0,1=5,6 gam—> Bap an A,