Áp dụng định luật bảo toàn Electron

Một số bài toán Áp dụng định luật bảo toàn Electron

Hôm nay tôi sẽ hướng dẫn cho các bạn về nguyên tắc sử dụng định luật và phạm vi sử dụng như sau:

1. Nguyên tắc áp dụng định luật bảo toàn Electron:

Tổng số electron cho bằng tổng số electron nhận. Từ đó suy ra tổng số mol electron cho bằng tổng số mol electron nhận. Sử dụng công thức ∑ e nhường= ∑e nhận    =>   ∑ mol e nhường = ∑ mol e nhận.

2. Phạm vi sử dụng định luật: Chỉ áp dụng được các bài toán xảy ra phản ứng Oxi hóa – khử.

Phương pháp này áp dụng cho các bài toán mà các chất tham gia phản ứng có sự thay đổi số oxi hoá (các phản ứng oxi hoá khử), các bài toán phức tạp xảy ra qua nhiều quá trình, thậm trí nhiều bài không xác định dược chất dư chất hết. Điều đặc biệt lý thú của phương pháp này là không cần viết bất cứ một phương trình phản ứng nào, không cần quan tâm tới các giai đoạn trung gian…

Một số dạng bài tập thường sử dụng định luật bảo toàn Electron:

  •  Kim loại (hoặc hỗn hợp kim loại) tác dụng với axit ( hoặc hỗn hợp axit) không có tính oxi hoá (HCl, H2SO4 loãng …).
  •  Kim loại (hoặc hỗn hợp kim loại) tác dụng với axit ( hoặc hỗn hợp axit) có tính oxi hoá (HNO3, H2SO4 đặc, nóng …) tạo 1 khí hoặc hỗn hợp khí.
  • Oxit kim loại (hoặc hỗn hợp ox it kim loại) tác dụng với axit ( hoặc hỗn hợp axit) có tính oxi hoá (HNO3, H2SO4 đặc, nóng …).
  • Các bài toán liên quan tới sắt (điển hình là bài toán để sắt ngoài không khí)
  • Bài toán nhúng kim loại vào dung dịch muối

Một số bài toán áp dụng Định luật bảo toàn Electron:

Ví dụ 1: Cho 7,8g hỗn hợp bột kim loại Mg và Al tác dụng với dd HCl dư thu được 8,96l H2 ở đktc. Xác định khối lượng các kim loại trong hỗn hợp

Ta có: nH2= 8,96/22,4= 0,4mol

Goi x,y lần lượt là số mol của Al và Mg. Ta có 27x + 24y =7,8 (1)

Mg0  —> Mg+2 + 2e

y                          2y mol e           —> ∑ mol e nhường = 3x + 2y

Al0  —> Al+3 +     3e

x                          3x mol e

2H+ + 2e —>  H20                                             —> ∑ mol e nhận= 0,8 mol e

0,8        0,4

Áp dụng định luật bảo toàn e Ta có: 3x +2y = 0,8 (2)

Từ (1) và (2) ta có hệ phương trình 27x + 24y = 7,8

3x  + 2y   = 0,8          »  x= 0,1, y= 0,2.

Câu 2Đốt cháy mg nhôm bằng 0,05 mol O2 ( oxi phản ứng hết). Hỗn hợp chất rắn thu được cho hòa tan hoàn toàn vào dd HCl dư, thấy có 1,12 l khí sinh ra ở đktc. Tính m?

Giải:

nH2= 1,12/22,4=0,05 mol

Có khí sinh ra chứng tỏ có dư nhôm. Ta không cần bận tâm lượng nhôm dư. Chất rắn gồm Al2O3 và Al dư. Sau khi cho tác dunhj với HCl dư thì Al2O3 và Al dư chuyển hết sang Al+3. Như vậy cuối cùng Al chuyển hết sang Al+3. Trạng thái đầu là Al, trạng thái cuối là Al+3.

Gọi x là số mol của nhôm:

Alo   —> Al+3  +    3e

x                           3x mol e         —> ∑ mol e nhường = 3x

Trong suốt quá trình ta thấy có 2 ‘chất’ đã nhận e. Đó là H+  và O2

2H+  +2e  —> H20

0,1         0,05                       —> ∑ mol e nhận= 0,1 + 0,2 = 0,3

Oo2  + 4e   —> 2O-2

0,05     0,2

Áp dụng định luật bảo toàn e ta có: 3x = 0,3. suy ra x = 0,1 mol.suy ra m = 27.0,1=2,7g

Câu 3: Đốt cháy 5,6g Fe bằng oxi không khí, sau phản ứng thu được 6,8g hỗn hợp các chất rắn. Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp chất rắn bằng dd HNO3 dư. Sản phẩm là Fe(NO3)3 , V(l) khí NO ở đktc và nước. Tính V?

Giải: nFe= 5,6/56= 0,1 mol

+> Đốt cháy Fe bằng oxi thì sản phẩm có thể là hỗn hợp chất rất phức tạp Fe3O4, FeO, Fe2O3, có thể có Fe dư. Ta không thể viết các phương trình phản ứng để giải. Ta nhận thấy sau khi qua HNO3 thì tất cả Sắt đều chuyển về Fe+3. Như vậy trạng thái đầu là Fe, trạng thái cuối là Fe+3.

Fe0    —>  Fe+3      + 3e

0,1                            0,3 mol e                       —> ∑ mol e nhường = 0,3

+> Trong suốt quá trình phản ứng ta thấy đã có 2 chất nhận e là O2 và N+5 trong HNO3. Vấn đề đặt ra là tính số mol O2 tham gia phản ứng để tính số mol e mà oxi đã nhận

Ta có: mFe  + m O2 pư = m hỗn hợp chất rắn   ( định luật bảo toàn khối lượng)

è mO2 pư = m hh  – mFe = 6,8-5,6 = 1,2g —> nO2 pư = 1,2/32= 0,0375 mol

Ta có:

O20   + 4e —> 2O-2

0,0375      0,15 mol e

N+5   + 3e    —> N+2O        ( Gọi x là số mol NO)

3x            x

è ∑ mol e nhận = 0,15 + 3x

Áp dụng định luật bảo toàn e  ∑ mol e nhường = ∑ mol e nhận  Ta có 0,3 = 0,15 + 3x  —> x = 0,05 mol

—> V = 0,05.22,4= 1,12 lít

Bài tập tự làm:

Bài 1: Hoà tan hoàn toàn 1,5 g hỗn hợp gồm Al và Mg bằng dung dịch HCl dư thu được 1,68 lít khí H2 (đktc). Tính phần trăm khối lượng mội kim loại trong hỗn hợp ban đầu.
Bài 2: Cho 3,2 g Cu tác dụng với dung dịch HNO3 đặc, dư thu được NO2 có thê tích là bao nhiêu?
Bài 3: Hoà tan hết 12 gam một kim loại chưa rõ hoá trị bằng dung dịch HNO3 loãng thu được 2,24 lít ở đktc một khí không màu, không mùi, không cháy. Xác định tên kim loại?
Bài 4: Hoà tan hết a gam Cu trong dung dịch HNO3 loãng thì thu được 1,12 lít hỗn hợp khí NO và NO2 ở đktc, có tỉ khối so với H2 là 16,6. Tìm a?
Bài 5: Hoà tan hoàn toàn 12 gam hỗn hợp Fe và Cu có số mol bằng nhau bằng axit HNO3 thu được V lít hỗn hợp khí gồm NO và NO2 đo ở đktc, có tỉ khối so với H2 bằng 19. Tìm V?
Bài 6: Hoà tan hết 7,44 gam hỗn hợp Al và Mg trong thể tích vừa đủ 500 ml dung dịch HNO3 loãng thu được dung dịch A và 3,136 lít hỗn hợp 2 khí đẳng mol có khối lượng 5,18g, trong đó có 1 khí không màu hoá nâu trong không khí. Tính thành phần trăm khối lượng kim loại trong hỗn hợp ban đầu?
7.1. Cho m gam Al tác dụng với 150 ml dung dịch HNO3 a (M) vừa đủ thu được khí N2O duy nhất và dung dịch A. Cô cạn dung dịch A thu được (m+18,6)g. Tính a?
7.2. Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp 2 kim loại A và B trong axit H2SO4 đặc nóng dư thu được khí SO2 duy nhất và dung dịch X. Dẫn toàn bộ lượng khí sinh ra vào bình đựng dung dịch nước Brom dư thấy có 96 gam brom phản ứng. Số mol axit H2SO4 đã tham gia phản ứng là?
Bài 8: (Bài toán để sắt ngoài không khí – Bài toán kinh điển)
Để m gam sắt ngoài không khí, sau một thời gian thu được hỗn hợp B gồm 4 chất rắn là : Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4 có khối lượng 12 gam. Cho B tác dụng với axit HNO3 thấy giải phóng ra 2,24 ltí khí NO duy nhất ở đktc. Tính m?

Bài 9: Hòa 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 thì thu được V lít khí NO2 (đktc). Giá trị V là?

Bài 10: Hòa tan hoàn toàn 28,8 gam kim loại Cu vào dung dịch HNO3 loãng, tất cả khí NO thu được đem oxi hóa thành NO2 rồi sục vào nước có dòng oxi để chuyển hết thành HNO3. Thể tích khí oxi ở đktc đã tham gia vào quá trình trên là

Bài 11: 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)

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 cô 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? Xác định kim loại M?

 

About admin