Giáo trình Phương pháp áp dụng định luật bảo toàn

Nội dung text: Giáo trình Phương pháp áp dụng định luật bảo toàn

1. Phương phỏp ỏp dụng định luật bảo toàn I - Nội dung Trong phản ứng oxi húa - khử, số mol electron mà chất khử cho đi bằng số mol electron mà chất oxi húa nhận về. - Sử dụng cho cỏc bài toỏn cú phản ứng oxi húa - khử, đặc biệt là cỏc bài toỏn cú nhiều chất oxi húa, nhiều chất khử. - Trong một phản ứng hoặc một hệ phản ứng, cần quan tõm đến trạng thỏi oxi húa ban đầu và cuối của một nguyờn tử mà khụng cần quan tõm đến cỏc quỏ trỡnh biến đổi trung gian. - Cần kết hợp với cỏc phương phỏp khỏc như bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyờn tố để giải bài toỏn. - Nếu cú nhiều chất oxi húa và nhiều chất khử cựng tham gia trong bài toỏn, ta cần tỡm tổng số mol electron nhận và tổng số mol electron nhường rồi mới cõn bằng. II - Bài tập ỏp dụng Bài 1. Để m (g) bột sắt ngoài khụng khớ một thời gian thu được12 gam hỗn hợp cỏc chất rắn FeO, Fe3O4, Fe2O3, Fe. Hũa tan hoàn toàn hỗn hợp đú bằng dung dịch HNO3 loóng thu được 2,24 lớt khớ NO duy nhất (đktc). Giỏ trị của m là A. 5,04 gam B. 10,08 gam C. 15,12 gam D. 20,16 gam Hướng dẫn giải. nFe = ; ; nNO giải phúng = 0,1 mol - Chất khử là Fe: - Chất oxi húa gồm O2 và HNO3 : Smol e- Fe nhường = Sne- chất oxi húa (O2, ) nhận:
2. ị m = 10,08 (g). Đỏp ỏn B. Bài 2. Hũa tan hoàn toàn 17,4 gam hỗn hợp 3 kim loại Al, Fe, Mg trong dung dịch HCl thấy thoỏt ra 13,44 lớt khớ. Nếu cho 34,8 gam hỗn hợp trờn tỏc dụng với dung dịch CuSO4 dư, lọc lấy toàn bộ chất rắn thu được sau phản ứng tỏc dụng với dung dịch HNO3 núng dư thỡ thu được V lớt khớ NO2 (đktc). Giỏ trị V là A. 11,2 lớt B. 22,4 lớt C. 53,76 lớt D. 76,82 lớt Hướng dẫn giải. Al, Mg, Fe nhường e, số mol electron này chớnh bằng số mol e Cu nhường khi tham gia phản ứng với HNO3. Số mol electron mà H+ nhận cũng chớnh là số mol electron mà HNO3 nhận. 17,4 gam hỗn hợp H+ nhận 1,2 mol e. Vậy 34,8 gam số mol e mà H+ nhận là 2,4 mol. Đỏp ỏn C Bài 3. Hũa tan hoàn toàn 28,8 gam kim loại Cu vào dung dịch HNO3 loóng, tất cả khớ NO thu được đem oxi húa thành NO2 rồi sục vào nước cú dũng oxi để chuyển hết thành HNO3. Thể tớch khớ oxi ở đktc đó tham gia vào quỏ trỡnh trờn là A. 5,04 lớt B. 7,56 lớt C. 6,72 lớt D. 8,96 lớt Hướng dẫn giải. Ta nhận thấy, Cu nhường electron cho HNO3 tạo thành NO2, sau đú NO2 lại nhường cho O2. Vậy trong bài toỏn này, Cu là chất nhường, cũn O2 là chất nhận electron. Cu - 2e đ Cu2+ 0,45 0,9 O2 + 4e đ 2O2- x 4x 4x = 0,9 ị x = 0,225 ị = 0,225.22,4 = 5,04 lớt Đỏp ỏn A Bài 4. Chia m gam hỗn hợp 2 kim loại A, B cú húa trị khụng đổi thành 2 phần bằng nhau :
3. - Phần 1 tan hết trong dung dịch HCl, tạo ra 1,792 lớt H2 (đktc). - Phần 2 nung trong oxi thu được 2,84 g hỗn hợp oxit. Giỏ trị của m là A. 1,56 gam B. 2,64 gam C. 3,12 gam D. 4,68 gam + Hướng dẫn giải. A,B là chất khử, H (ở phần 1) và O2 (ở phần 2) là chất oxi húa. + Số mol e- H nhận bằng số mol O2 nhận + - 2H + 2.1e đ H2 0,16 0,08 2- O2 + 4e đ 2O 0,04 0,16 ị mkl phần 2 = moxit - mO = 2,84 - 0,04.32 = 1,56 gam. m = 1,56.2 = 3,12 gam. Đỏp ỏn C Bài 5. Chia 38,6 gam hỗn hợp gồm Fe và kim loại M cú húa trị duy nhất thành 2 phần bằng nhau: - Phần 1: Tan vừa đủ trong 2 lớt dung dịch HCl thấy thoỏt ra 14,56 lớt H2 (đktc). - Phần 2: Tan hoàn toàn trong dung dịch HNO3 loóng núng thấy thoỏt ra 11,2 lớt khớ NO duy nhất (đktc) a. Nồng độ mol/l của dung dịch HCl là A. 0,45 M B. 0,25M C. 0,55 M D. 0,65 M b. Khối lượng hỗn hợp muối clorua khan thu được khi cụ cạn dung dịch sau phản ứng ở phần 1 là A. 65,54 gam B. 65,45 gam C. 55,64 gam D. 54,65 gam c. %m của Fe trong hỗn hợp ban đầu là
4. A. 30,05 % B. 50,05 % C. 50,03 % D. Kết quả khỏc d. Kim loại M là A. Mg B. Fe C. Al D. Cu Hướng dẫn giải. a. = 0,65 (mol) ị nH = 1,3 mol ị nHCl = nH = 1,3 mol CM = 0,65M. Đỏp ỏn D b. mmuối = mKl + Trong đú mmuối = 19,3 + 1,3.36,5 = 65,45 gam ? Đỏp ỏn B c. ỏp dụng phương phỏp bảo toàn e: - Phần 1: Fe - 2e đ Fe2+ 0,2 0,4 0,2 M - ae đ Ma+ + 2H + 2e đ H2 1,3 0,65 - Phần 2: Fe - 3e đ Fe3+ M - ae đ Ma+ N+5 + 3e đ N+2 (NO)
5. 1,5 0,5 x = 0,2, ay = 0,9 ị nFe = 0,2 ị %mFe = Đỏp ỏn C d. Đỏp ỏn D Bài 6. Hũa tan hoàn toàn 17,4 gam hỗn hợp 3 kim loại Al, Fe, Mg trong dung dịch HCl thấy thoỏt ra 13,44 lớt khớ. Nếu cho 8,7 gam hỗn hợp tỏc dụng dung dịch NaOH dư đ 3,36 lớt khớ. Vậy nếu cho 34,8 gam hỗn hợp trờn tỏc dụng với dung dịch CuSO4 dư, lọc lấy toàn bộ chất rắn thu được sau phản ứng tỏc dụng với dung dịch HNO3 núng dư thỡ thu được V lớt khớ NO2. Cỏc khớ đều được đo ở điều kiện tiờu chuẩn. Thể tớch khớ NO2 thu được là A. 26,88 lớt B. 53,70 lớt C. 13,44 lớt D. 44,8 lớt Hướng dẫn giải. 2Al + 6HCl đ AlCl3 + 3H2 Mg + HCl đ MgCl2 + H2 Fe + 2HCl đ FeCl2 + H2 Đặt số mol Al, Mg, Fe trong 17,4 gam hỗn hợp là x, y, z Trong 34,7 gam hỗn hợp : nAl = 0,4; nMg = 0,3; nFe = 0,3 2Al + 3CuSO4 đ Al2(SO4)3 + 3Cu Mg + CuSO4 đ MgSO4 + Cu
6. Fe + CuSO4 đ FeSO4 + Cu Cu + 4HNO3 đ Cu(NO3)2 + 2NO2 + H2O ỏp dụng định luật bảo toàn electron - Al, Mg, Fe là chất khử, nhường electron 2+ Cu nhận e từ cỏc kim loại sau đú lại nhường cho HNO3 - HNO3 là chất oxi hoỏ, nhận electron N+5 + 1e đ N+4 (NO2) a a ị a = 2,4 ị Đỏp ỏn A Bài 7. Cho tan hoàn toàn 3,6 gam hỗn hợp gồm Mg và Fe trong dung dịch HNO3 2M, thu được dung dịch D, 0,04 mol khớ NO và 0,01 mol N2O. Cho dung dịch D tỏc dụng với dung dịch NaOH lấy dư, lọc và nung kết tủa đến khối lượng thu được m gam chất rắn. a. Giỏ trị của m là A. 2,6 gam B. 3,6 gam C. 5,2 gam D. 7,8 gam b. Thể tớch HNO3 đó phản ứng là A. 0,5 lớt B. 0,24 lớt C. 0,26 lớt D. 0,13 lớt Hướng dẫn giải. a. - HNO3 là chất oxi hoỏ N+5 + 3e NO 0,12 0,04 (mol)
7. +5 +1 2N + 8e 2N (N2O) 0,08 0,02 0,01 (mol) - Mg và Fe là chất khử. Gọi x, y là số mol Mg và Fe trong hỗn hợp Mg - 2e Mg+2 x 2x (mol) Fe - 3e Fe+3 y 3y (mol)