Trờng THPT Ba Đình -Nga Sơn -Thanh Hoá (Chuẩn Quốc gia-Đơn vị Anh hùng -Huan chơng Độc lập hạng Ba ) sử dụng phơng pháp bảo toàn electron I. Nguyên tắc của phơng pháp bảo toàn e Khi có nhiều chất oxi hoá hoặc chất khử trong hỗn hợp phản ứng (nhiều phản ứng hoặc phản ứng qua nhiều giai đoạn ) thì "Tổng số mol e mà các chất khử cho phải bằng tổng số mol e mà các chất oxi hoá nhận " Tức là : n e nhờng = n e nhận II. Các giải pháp để tổ chức thực hiện. Mấu chốt quan trọng nhất là học sinh phải nhận định đúng trạng thái đầu và trạng thái cuối của các chất o xi hoá ,chất khử ,nhiều khi không cần quan tâm tới cân bằng phản ứng Phơng pháp này đặc biệt lý thú đối với các bài toán phải biện luận nhiều trờng hợp xảy ra III.Các ví dụ 1- Ví dụ 1: Hoà tan hoàn toàn 1.2 gam Kim loại M vào dung dịch HNO 3 d thu đợc 0.224 lít khí N 2 duy nhất ở đktc . Kim loại M là : A- Mg B- Fe C- Al D- Cu Hớng dẫn : Chọn đáp án A Số mol của N 2 = 0.01 . Theo bảo toàn e có M- n(e) M n+ 2N +5 + 10 (e) N 2 0.1/n 0.1 0.1 0.01 Suy ra Mn 2.11.0 = M = 12n Lập bảng M= 24 ( Mg) 2- Ví dụ 2 Cho 40.5 gam Al tác dụng với dung dịch HNO 3 thu đợc 10.08 lít khí X ở đktc ( không có sản phẩm khử nào khác ) . X là A.NO 2 B.NO C. N 2 O D. N 2 Hớng dẫn : Chọn đáp án D Số mol của Al = 1.5 ( mol) và số mol khí X = 0.45 mol . Theo bảo toàn e có Bùi Ngọc Anh -Tổ Hoá học Trờng THPT Ba Đình -Nga Sơn -Thanh Hoá (Chuẩn Quốc gia-Đơn vị Anh hùng -Huan chơng Độc lập hạng Ba ) Al- 3(e) Al 3+ N +5 + n (e) sản phẩm 1.5 4.5 0.45n 0.45 Suy ra 0.45 n = 4.5 n = 10 . Vậy khí X là N 2 3- Ví dụ 3 Cho 8,3 gam hỗn hợp gồm Al,Fe vào 1 lít dung dịch AgNO 3 0.1 M và Cu(NO 3 ) 2 0.2 M .Sau khi phản ứng kết thúc thu đợc chất rắn Z ( không tác dụng với dung dịch HCl ) và dung dịch T không còn màu xanh . Khối lọng của Z và %m Al trong X là : A. 23.6 gam & 32.53% B. 2.36 gam & 32.53% C. 23.6 gam & 45.53% D . 12.2 gam & 28.27% Hớng dẫn : Chọn đáp án A Z không tác dụng với với dung dịch HCl Al, Fe hết Dung dịch T không còn màu xanh Cu(NO 3 ) 2 phản ứng hết Vậy chất rắn Z gồm có Ag,Cu m Z = m Ag + m Cu = 0.1x108 + 0.2 x 64 = 23.6 gam Gọi số mol của Al ,Fe lần lợt là a,b Al -3(e) Al 3+ Ag + + 1(e) Ag a 3a 0.1 0.1 Fe - 2(e) Fe 2+ Cu 2+ + 2(e) Cu b 2b 0.2 0.4 Theo Bảo toàn e ta có phơng trình 3a + 2b =0.5 Vậy ta có hệ phơng trình =+ =+ 3.85627 5.023 ba ba = = 1.0 1.0 b a %m Al = 100. 3.8 271.0 x =32.53% 4- Ví dụ 4 Hoà tan hỗn hợp X gồm Al và Fe vào dd HNO 3 d sau phản ứng hoàn toàn thu đợc dd A và 4.4 gam hh khí Y có thể tích 2.688 lít (đktc) gồm 2 khí không màu trong đó có một khí tự hoá nâu ngoài không khí .Số e mà hh X nhờng là : Bùi Ngọc Anh -Tổ Hoá học Trờng THPT Ba Đình -Nga Sơn -Thanh Hoá (Chuẩn Quốc gia-Đơn vị Anh hùng -Huan chơng Độc lập hạng Ba ) A. 2,53 .10 23 B .3,97 .10 23 C.3,25 .10 23 D. 5,53 .10 23 Giáo viên gợi ý : Muốn tìm số e nhờng phải tìm đợc số mol e nhờng vì khi đó 1 mol bao giờ cũng có 6.023 . 10 23 e ,nên học sinh sẽ nghĩ ngay ra phơng pháp sử dụng bảo toàn e Cách giải : Số mol khí Y là 2.688 : 22.4 = 0.12 mol Suy ra M = 12.0 44.4 = 37 mà có khí NO (M = 30) khí còn lại là N 2 O Gọi số mol NO , N 2 O lần lợt là a , b .Ta có hệ =+ =+ 44.44430 12.0 ba ba a=b=0.06 Khi cho Al,Fe vào dd HNO 3 thì Quá trình oxi hoá Quá trình khử Al - 3 e Al 3+ N +5 + 3e N +2 Fe- 3 e Fe 3+ 3a a 2N +5 + 8e N 2 +1 8a a n e nhờng n e nhận = 11 a = 0.66 mol Theo định luật bảo toàn e : n e nhờng = n e nhận = 0.66 mol Số e mà hh X nhờng là : 0,66 x6.023 . 10 23 = 3,97 .10 23 Đáp án B 5- Ví dụ 5 Hỗn hợp X gồm FeS 2 và MS có số mol bằng nhau ,M là kim loại hoá trị không đổi .Cho 6.51g X tác dụng hoàn toàn với dd HNO 3 d đợc dd A và 13.216 lít khí ở đktc hỗn hợp khí B gồm NO 2 và NO có khối lợng 26.34 gam .Thêm một lợng d dd BaCl 2 vào ddA thấy tạo ra m gam kết tủa .Kim loại M và khối lợng m là : A- Zn và 20.97g B. Al và 15.57g C. Mg và 4.55 g D. Cu và 45.69g Hớng dẫn n khí B = 13.216 :22.4 = 0.5875 mol .Gọi số mol NO 2 và NO là a,b Bùi Ngọc Anh -Tổ Hoá học Trờng THPT Ba Đình -Nga Sơn -Thanh Hoá (Chuẩn Quốc gia-Đơn vị Anh hùng -Huan chơng Độc lập hạng Ba ) Ta có hệ =+ =+ 34.263046 5875.0 ba ba = = 05.0 54.0 b a dd A + BaCl 2 tạo ra kết tủa dd A có SO 4 2- pt Ba 2+ + SO 4 2- = BaSO 4 Gọi x là số mol của FeS 2 và MS Quá trình oxi hoá Quá trình khử FeS 2 - 15 e Fe 3+ + 2S +6 N +5 + 3e N +2 x 15x 3a a MS - 8 e M 2+ + 2S +6 N +5 + e N +4 x 8x b b n e nhờng = 15x+8x n e nhận = 3a+b = 0.69 mol Theo định luật bảo toàn e : n e nhờng = n e nhận 23 x =0.69 x = 0.03 Mặt khác 120.0,03 + (M+32) .0,03 = 6.51 M = 65 (Zn) số mol SO 4 2- = n ZnS + 2n FeS2 = 0.03 + 2.0,03 = 0.09 m = 0.09 x 233 = 20.97 gam Đáp án A 6- Ví dụ 6 Nung 8.4 gam Fe trong không khí sau p thu đợc m gam chất rắn X gồm Fe ,Fe 2 O 3 ,FeO , Fe 3 O 4 . Hoà tan hết m gam chất rắn X vào dd HNO 3 d đợc 2.24 lít khí NO 2 ở đktc là sản phẩm khử duy nhất .Giá trị của m là : A- 11.2 gam B- 10.2 gam C-7.2 gam D- 6.9 gam Hớng dẫn 8.4 gam Fe 2 O m gam X :FeO ,Fe 2 O 3 ,FeO , Fe 3 O 4 3 HNO muối Fe 3+ Từ trên ta thấy Fe ban đầu đã chuyển hết vào dd dới dạng muối Fe 3+ Bùi Ngọc Anh -Tổ Hoá học Trờng THPT Ba Đình -Nga Sơn -Thanh Hoá (Chuẩn Quốc gia-Đơn vị Anh hùng -Huan chơng Độc lập hạng Ba ) m O = m - 8.4 n O = 16 4.8 m Quá trình oxi hoá Quá trình khử Fe- 3 e Fe 3+ O + 2 e O -2 0.15 0.45 16 4.8 m 8 4.8 m N +5 + e N +4 0.1 0.1 n e nhờng = 0.45 n e nhận = 8 4.8 m + 0.1mol Theo định luật bảo toàn e : n e nhờng = n e nhận 8 4.8 m + 0.1 =0.45 m = 11.2 gam Đáp án A 7- Ví dụ 7 Để m gam phoi sắt A trong không khí sau p thu đợc 12.0 gam chất rắn B gồm FeO ,Fe 2 O 3 ,Fe , Fe 3 O 4 . Cho B tác dụng hoàn toàn với dd HNO 3 d đợc 2.24 lít khí NO ở đktc là sản phẩm khử duy nhất .Giá trị của m là : A- 11.2 gam B- 10.08 gam C-11.08 gam D- 1.12 gam Hớng dẫn m gam Fe 2 O 12 gam X :FeO,Fe 2 O 3 ,FeO , Fe 3 O 4 3 HNO muối Fe 3+ Từ trên ta thấy Fe ban đầu đã chuyển hết vào dd dới dạng muối Fe 3+ m O =12 - m n O = 16 12 m n Fe = m/56 Bùi Ngọc Anh -Tổ Hoá học Trờng THPT Ba Đình -Nga Sơn -Thanh Hoá (Chuẩn Quốc gia-Đơn vị Anh hùng -Huan chơng Độc lập hạng Ba ) Quá trình oxi hoá Quá trình khử Fe - 3 e Fe 3+ O + 2 e O -2 56 m 56 3m 16 12 m 8 12 m N +5 + 3e N +2 0.3 0.1 n e nhờng = 56 3m n e nhận = 8 12 m + 0.3 mol Theo định luật bảo toàn e : n e nhờng = n e nhận 8 12 m + 0.3 = 56 3m m = 10.08 gam Đáp án B IV.Các bài tập đề nghị Bài tập 1 Hoà tan hoàn toàn 9.6 gam Mg trong một lợng dd HNO 3 thì thu đợc 2.24 lít khí A ở đktc .Khí A là : A- NO B- NO 2 C- N 2 D- N 2 O Bài tập 2 Lấy 0.03 mol Al và 0.05 mol Fe cho tác dụng với 100 ml dd chứa AgNO 3 và Cu(NO 3 ) 2 khuyâý kỹ tới phản ứng xảy ra hoàn toàn chỉ thu đợc 8.12 g chất rắn gồm 3 kim loại . Hoà tan chất rắn đó bằng dd HCl d thấy bay ra 0.672 lít khí H 2 ở đktc . Hiệu suất các phản ứng là 100 % . Nồng độ mol/l của AgNO 3 và Cu(NO 3 ) 2 lần lợt là : A- 0.3 M và 0.5 M B- 0.3 M và 0.15 M C- 0.13 M và 0.25 M D- 0.1 M và 0.2 M Bùi Ngọc Anh -Tổ Hoá học Trờng THPT Ba Đình -Nga Sơn -Thanh Hoá (Chuẩn Quốc gia-Đơn vị Anh hùng -Huan chơng Độc lập hạng Ba ) Bài tập3 Cho 3.04 gam hợp kim Fe ,Cu tan hoàn toàn trong dd HNO 3 nóng thì thu đợc 1.792 lít khí NO ,NO 2 ở đktc có tỷ khối hơi đối với H 2 là 21 . %m Cu và %m Fe lần lợt là : A-63.16% và 36.84 % B- 50% và 50 % C- 27.1% và 72.9 % D- 19.4% và 80.6% Bài tập 4 Cho thanh Al vào dd CuSO 4 ,sau một thời gian nhấc thanh Al ra thấy thanh Al tăng m gam .Al có 3,613.10 23 electron tham gia phản ứng trao đổi trong quá trình phản ứng với CuSO 4 . Vậy m có giá trị là : A-13.8 gam B- 1.38 gam C- 2.7 gam D - 27.8 gam Bài tập 5 Khi cho một thanh Fe vào dd CuSO 4 ,sau một thời gian nhấc thanh Fe ra làm khô và cân nặng thấy thanh sắt tăng lên 6.4 gam .Số electron tham gia phản ứng trao đổi của Fe trong quá trình phản ứng với CuSO 4 : A-1,44.10 24 B- 4,818.10 23 C- 9,636.10 23 D - 0.8 Bùi Ngọc Anh -Tổ Hoá học . -Huan chơng Độc lập hạng Ba ) sử dụng phơng pháp bảo toàn electron I. Nguyên tắc của phơng pháp bảo toàn e Khi có nhiều chất oxi hoá hoặc chất khử trong hỗn. loại M là : A- Mg B- Fe C- Al D- Cu Hớng dẫn : Chọn đáp án A Số mol của N 2 = 0.01 . Theo bảo toàn e có M- n(e) M n+ 2N +5 + 10 (e) N 2 0.1/n 0.1 0.1 0.01