- CƠ SỞ LÝ THUYẾT - Trong một hệ oxi hoá khử: “tổng số e do chất khử như ng bằng tổng số e mà chất oxi hoá nhận”. - Hay “tổng số mol e chất khử như ng bằng tổng số mol e chất oxi hoá nhận”. - t Áp dụng phương pháp bảo toàn e thì: 3x + 2y + 3z = 3t. - Khi áp dụng phương pháp bảo toàn electron ta phải làm các bước sau. - B1: Từ dữ kiện của ví dụ đổi ra số mol. - B2: Viết quá trình oxi hoá, quá trình khử, đồng th i thiết lập các đại lượng theo số mol. - B3: Áp dụng định luật bảo toàn e cho hai quá trình trên: “Tổng số mol e chất như ng bằng tổng số mol e chất nhận”. - Cần có nhiều chất oxi hoá và nhiều chất khử cùng tham gia trong Ví dụ ta cần tìm tổng số mol e nhận và tổng số mol e như ng rồi mới cân bằng. - Cho 3,2 gam bột Cu tác dụng với 100 ml dung dịch hỗn hợp HNO3 0,8 M và H2SO4 0,2 M. - Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn sinh ra V lít khí NO (đktc) sản phẩm khử duy nhất. - Bài gi i: Áp dụng phản ứng oxi hoá khử: NO3 4H 3e NO 2H2O 0,12 0,03 nH (HNO3 ) 0,08mol Ta có: nH 0,12mol nH (H 2SO4 ) 2.H 2SO VNO = 0,03 x lít D đúng Ví d 2: (Trích đề thi tuyển sinh Đả CĐ- Khối A-2008). - Nung nóng m gam hỗn hợp Al và Fe2O3 (trong môi trư ng không có không khí) đến phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được hỗn hợp rắn Y, chia Y thành hai phần bằng nhần bằng nhau: Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn Trang | 1 - Khóa học LTĐả KIT-1: Môn Hóa học (Thầy Vũ Khắc Ngọc) Phương pháp b o toàn electron - Phần 1 tác dụng với H2SO4 loãng dư sinh ra 3,08 lít khí hiđrô (đktc. - Bài gi i: Phân tích bài toán: Từ P2 + NaOH dư nên Al dư còn Fe2O3 hết: Như vậy hỗn hợp Y: Fe, Al2O3 và Al dư . - Gọi x, y, z lần lượt là số mol Al2O3, Fe và Al dư trong mỗi phần: Al 3e Al3 z 3z z P1: Fe 2e Fe 2 áp dụng ĐLBT e: 3z + 2y y 2y y 2H 2e H Al 3e Al P2: z 3z z áp dụng ĐLBT e: 3z = 0,075 z = 0,025M. - Nung m gam bột Fe trong ôxi thu được 3 gam hỗn hợp chất rắn X. - Hoà tan hết hỗn hợp X bằng HNO3 dư, thu được 0,56 lít khí NO (đktc) là sản phẩm khử duy nhất. - Bài gi i. - Hoà tan 5,6 gam Fe bằng dung dịch H2SO4 loãng thu được dung dịch X. - Dung dịch X phản ứng vừa đủ với V ml dung dịch KMnO4 0,5 M. - Bài gi i 5,6 n Fe 0,1mol . - 0,5 Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn Trang | 2 - Khóa học LTĐả KIT-1: Môn Hóa học (Thầy Vũ Khắc Ngọc) Phương pháp b o toàn electron Ví d 5 (Trích đề thi tuyển sinh Đả CĐ- Khối A-2007). - Hoà tan hoàn toàn 12 gam hỗn hợp Fe và Cu ( tỉ lệ mol 1:1) bằng 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). - Bài gi i: Xác định %V của NO và NO2 trong X: 30x 46(1 x) M X 19.2 x 0,5hay50% n NO n NO2 xmol 1 Các phương trình oxi hoá khử: nFe = a nCu = a. - Hoà tan 5,4 gam Al bằng một lượng dung dịch H2SO4 loãng dư. - Sau phản ứng thu được dung dịch X và V lít khí H2 đktc. - Bài gi i: Al 3e Al3 0,3 ứng với 6,72 lít D đúng. - Hoà tan hết hỗn hợp bột gồm m gam Cu và 4,64 gam Fe3O4 vào dung dịch H2SO4 loãng dư, sau phản ứng hoàn toàn thu được dung dịch X. - Dung dịch X làm mất màu vừa đủ 100 ml dung dịch KMnO4 0,1 M. - Bài gi i: Fe3O4 + 4 H2SO4 FeSO4 + Fe2(SO4)3 + 4H2O. - Dung dịch X là H2SO4 dư FeSO4, CuSO4. - 2 Ví d 8: Cho m gam Al tan hoàn toàn dung dịch HNO3 nóng dư thu được 11,2 lít (đktc) hỗn hợp khí A gồm: N2, NO, N2O có tỉ lệ về số mol tương ứng là 2:1:2. - Bài gi i: 11, 2 nA 0,5mol n N2 0, 2mol;n NO 0,1mol. - n N2O 0, 2mol 22, 4 Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn Trang | 3 - Khóa học LTĐả KIT-1: Môn Hóa học (Thầy Vũ Khắc Ngọc) Phương pháp b o toàn electron + Quá trình oxi hoá: Al - 3e Al3+ (1) a 3a a + Quá trình khử: Áp dụng ĐLBT e: 2N+5 + 10e N2 3a a = 1,3. - +5 +2 N + 3e N (NO N+5 + 8e N+1(N2O Ví d 10: Để m gam bột sắt ngoài không khí 1 th i gian thu được 11,8 gam hỗn hợp các chất rắn FeO, Fe2O3, Fe, Fe3O4. - Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp đó bằng dung dịch HNO3 loãng thu được 2,24 lít khí NO duy nhất (đktc). - Bài gi i: m 11,8 m n Fe . - 0, 3 56 8 Ví d 11: Hoà tan hoàn toàn 17,4 gam hỗn hợp 3 kim loại Al, Fe, Mg trong dung dịch HCl thấy thoát ra 13,44 lít khí, nếu cho 34,8 gam hỗn hợp trên tác dụng với dung dịch CuSO4 dư, lọc lấy toàn bộ chất rắn thu được sau phản ứng tác dụng với dung dịch HNO3 nóng dư, thu được V lít khí NO2 đktc. - Bài gi i: Al, Fe, Mg như ng e, số mol e này chính bằng số mol e Cu như ng khi tham gia phản ứng với HNO 3 số mol e mà H+ nhận cũng chính là số mol e mà HNO3 nhận. - 22,4 17,4 gam hỗn hợp H+ nhận 1,2mol e. - Vậy 34,8 gam số mol mà H+ nhận là: 2,4 mol. - 17,4g hỗn hợp nH 1, 2 . - 34,8g hỗn hợp nH 2, 4mol . - H Ví d 12: Hoà tan hoàn toàn 43,2 gam kim loại Cu vào dung dịch HNO3 loãng dư, tất cả khí NO thu được đem ôxi hoá thành NO2 rồi sục vào nước có dòng oxi để chuyển hết thành dung dịch HNO3. - Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn Trang | 4 - Khóa học LTĐả KIT-1: Môn Hóa học (Thầy Vũ Khắc Ngọc) Phương pháp b o toàn electron Bài gi i: Ta nhận thấy Cu như ng e cho HNO3 tạo thành NO2, sau đó NO2 lại như ng cho O2. - Ví d 13: Chia m gam hỗn hợp 2 kim loại A, B có hoá trị không đổi thành 2 phần bằng nhau. - Phần 1 tan hết trong dung dịch HCl tạo ra 1,792 lít H2 đktc. - Phần 2 nung trong oxi thu được 2.84 gam hỗn hợp oxit. - Bài gi i: A, B là chất khử H. - Chia 44 gam hỗn hợp gồm Fe và kim loại M có hoá trị không đổi thành 2 phần bằng nhau. - P2 tan hoàn toàn trong dung dich HNO3 loãng nóng thấy thoát ra 11,2 lít khí NO duy nhất đktc. - Khối lượng hỗn hợp muối clorua khan thu được khi cô cạn dung dịch sau pư P1 là: A. - Phần trăm khối lượng của Fe trong hỗn hợp ban đầu là: A. - Bài gi i: a) n H 0,65mol n HCl 2n H 2.0,65 1,3mol . - a n 0,9 Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn Trang | 5 - Khóa học LTĐả KIT-1: Môn Hóa học (Thầy Vũ Khắc Ngọc) Phương pháp b o toàn electron Vậy a = 2. - Ví d 15: Cho luồng khí CO qua m gam bột Fe2O3 nung nóng thu được 14 gam hỗn hợp X gồm 4 chất rắn. - Cho hỗn hợp X hòa tan hoàn toàn bằng HNO3 dư, thu được 2,24 lít khí NO (đktc) là sản phẩm khử duy nhất. - Bài gi i: CO là chất khử (ta coi Fe2O3 không tham gia vào phản ứng oxi hoá khử) moxi(trong oxit. - 16 +2 +4 C + 2e C m 14 m 14 16 8 - HNO3 là chất oxi hoá: N+5 + 3e N+2 0,3 0,1mol m 14 Ta có: 0,3 m 16,4g A đúng. - 8 Ví d 16: Cho tan hoàn toàn 58 gam hỗn hợp A gồm Fe, Cu, Ag trong dung dịch HNO3 2M loãng nóng thu được dung dich B và 0,15 mol khí NO và 0,05 mol NO2. - Cô cạn dung dich B khối lượng muối khan thu được là: A. - Bài gi i: Nếu chỉ dùng phương pháp bảo toàn e thông thư ng, ta cũng chỉ lập được 2 phương trình 3 ẩn số và sẽ gặp khó khăn trong việc giải. - Ví d 17: Cho luồng khí CO qua m gam bột Fe2O3 nung nóng thu được X gồm 4 chất rắn. - Phần 1 hoà tan bằng HNO3 dư, thu được 0,02 mol khí NO và 0,03 mol N2O. - Phần 2 hoà tan hoàn toàn trong dung dịch H2SO4 đặc nóng thu được V lít SO2 (đktc). - Bài gi i: HNO3 là chất ôxi hóa. - N+5 + 3e N mol +5 ne nhận mol 2N + 8e 2N+1 (N2O Chất khử hai phần là như nhau, do đó số mol eletron H2SO4 nhận bằng số mol eletron HNO3 nhận. - VSO lít 0,3 0,15 Ví d 18: Chia hỗn hợp X gồm Al và Al2O3 thành 2 phần bằng nhau. - Phần 1 tác dụng NaOH dư thu được 0,3 mol khí. - Phần 2 tan hoàn toàn trong dung dịch HNO3 thu được 0,075 mol khí Y duy nhất. - Bài gi i: Trong X chỉ có Al có tính khử: 2H2O + 2e H2 + 2OH- Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn Trang | 6 - Khóa học LTĐả KIT-1: Môn Hóa học (Thầy Vũ Khắc Ngọc) Phương pháp b o toàn electron 0,6 0,3 Khi tác dụng với HNO3, chất oxi hoá là HNO3. - Ví d 19: Cho tan hoàn toàn 7,2 gam FexOy trong HNO3 thu được 0,1 mol NO2. - Bài gi i: N+5 + 1e N+4 …..(NO2. - 56x 16y 56x 16y Ví d 20: Hoà tan hoàn toàn 19,2 gam kim loại M trong dung dịch HNO3 dư thu được 8,96 lít (đktc) hỗn hợp khí NO2 và NO có tỉ lệ về thể tích 3:1. - Khối lượng HNO3 đã tham gia phản ứng là. - Bài gi i: 8,96 V 3 n NO2 3 n h 2khÝ 0, 4mol vì NO2 22, 4 VNO 1 n NO 1 3 n NO2 .0, 4 0,3mol nNO = 0,1mol. - 4 Chất khử M: M - ne Mn n M M Chất oxi hoá: NO3 1e 2H NO 2 H 2O NO3 3e 4H NO 2H 2 O Áp dụng định luật bảo toàn e: ne nhận = ne như ng .n 0,6 . - M .n 32n M 64(n 2) 0,6 2) n HNO nH 0,6 0,4 1mol mHNO3 1.63 63gam C đúng 3 Ví d 21: Hoà tan hoàn toàn 11,2g Fe trong dung dịch HNO3 dư, thu được A và 6,72 lít hỗn hợp khí X gồm NO và một khí X với tỉ lệ thể tích là 1: 1. - Bài gi i n h 2khÝ 0,3mol n Fe 0, 2mol Quá trình oxi hoá: Fe - 3e Fe Quá trình khử: NO3 3e 4H 2H 2 O NO Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn Trang | 7 - Khóa học LTĐả KIT-1: Môn Hóa học (Thầy Vũ Khắc Ngọc) Phương pháp b o toàn electron 5x 2y x xNO3 (5x 2y)e N xO y 5x 2y Áp dụng định luật bảo toàn e x x 1 A đúng NO 2 y 2 Ví d 22: Một hỗn hợp 3 kim loại gồm Al, Fe, Mg có khối lượng 26,1 gam được chia làm 3 phần bằng nhau. - Phần 1 cho tan hết trong dung dịch HCl thấy thoát ra 13,44 lít khí. - Phần 2 cho tác dụng với dung dịch NaOH dư thu được 3,36 lít khí. - Phần 3 cho tác dung dịch CuSO4 dư, lọc lấy toàn bộ chất rắn thu được sau phản ứng đem hoà tan trong dung dịch HNO3 dư thì thu được V lít khí NO2 ( các khí đều đo đktc). - Giá trị V lít thu được là: A. - Bài gi i: 2Al + 6HCl AlCl3 + 3H2 26,1 Mg + 2HCl MgCl2 + H2 Khối lượng mỗi phần m 8,7g 3 Fe + 2HCl FeCl2 + H2 Gọi x, y, z là số mol Al, Mg, Fe trong 7,4 gam hỗn hợp. - 27x 24y 56z 8,7 x 0,1 1,5x y z 0,3 y x 0,075 Trong 34,7 g hỗn hợp nAl = 0,4. - 2Al + 3CuSO4 Al2(SO4)3 + 3Cu Mg + CuSO4 MgSO4 + Cu Fe + CuSO4 FeSO4 + Cu Cu + 4HNO3 Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O - P3 khi các kim loại tác dụng với dung dịch CuSO4 tạo thành Cu, lượng Cu này tác dụng với HNO3 tạo ra Cu2+. - ne như ng = 3. - Ví d 23: Chia hỗn hợp X gồm Al, Al2O3, ZnO thành 2 phần bằng nhau. - Phần 1 cho tác dụng dung dịch NaOH dư thu được 0,3 mol khí. - Bài gi i: Trong X chỉ có Al có tính khử nước bị nhôm khử theo phương trình 2H2O + 2e H 2 + 2OH- 0,075n = 0,6, n là số e mà N+5 nhận để 0,6 0,3mol tạo thành Y. - Khi tác dụng với HNO3, chất oxi hoá là HNO3 Vậy Y là N2 O N+5 + ne Y C đúng . - 0,075n 0,075 Ví d 24: Cho tan hoàn toàn 3,76 gam hỗn hợp X dạng bột gồm: S, FeS và FeS2 trong dung dịch HNO3 thu được 0,48 mol NO2 và dung dịch dung dịch D. - Cho dung dịch D tác dụng dung dịch Ba(OH)2 dư, lọc và nung kết tủa đến khối lượng không đổi được m gam chất hỗn hợp rắn. - Bài gi i: Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn Trang | 8 - Khóa học LTĐả KIT-1: Môn Hóa học (Thầy Vũ Khắc Ngọc) Phương pháp b o toàn electron Fe 2S21 tương đương với Fe2+. - S0, Vì vậy có thể coi hỗn hợp X gồm hai chất S và FeS có số mol a và b ta có: Số gam: X = 32a + 88b = 3,76 (I) Chất khử: 0 S - 6e S +6 a 6a FeS-2 - 9e Fe3. - Ví d 25: Cho tan hoàn toàn 3,6 gam hỗn hợp gồm Fe và Mg trong dung dịch HNO3 2M loãng nóng thu được dung dịch D, 0,04 mol khí NO và 0,01 mol N2O. - Cho dung dịch D tác dụng với NaOH lấy dư, lọc và nung kết tủa đến khối lượng không đổi thu được m gam chất rắn. - Bài gi i: a) HNO3 là chất oxi hoá: N+5 + 3e NO mol 2N+5 + 8e 2N+1 (N2O mol ne nhận mol. - Mg và Fe là chất khử. - Gọi x, y là số mol Mg và Fe trong hỗn hợp Mg - 2e Mg3+ x 2x mol ne như ng = 2x + 3y Fe - 3e Fe3+ y 3y mol Ta có hệ phương trình: 24x 56y 3,6 x 0,01molMg 0,01molMgO 2x 3y 0,2 y 0,06molFe 0,03molFe2O3 m mMgO mFe O g . - Trong đó Mg và Fe là chất khử, oxi là chất oxi hoá, số mol e nhân vẫn là 0,2mol: O + 2e O2- 0,1 0,2 m = mMg, Fe + mO = 3,6 + 16