Ngọc Quang sưu tập và giải Hà nội – 2009 CÁC DẠNG TOÁN HÓA VÔ CƠ Liên hệ :Điện thoại : 0989.850.625 Convert by TVDT - 10 - PHƢƠNG PHÁP QUY ĐỔI Các em thân mến , để giải những bài toán hỗn hợp gồm nhiều chất nếu giải bằng cách thông thường , như đặt ẩn , bảo toàn e , bảo toàn khối lượng thì bài toán sẽ rất phức tạp . Để giúp các em giải nhanh những bài toán này tôi sẽ giới thiệu cho các em phương pháp QUY ĐỔI hỗn hợp về các nguyên tố . Ví dụ như hỗn hợp FeS , FeS 2 , S , Fe nếu đặt số mol các chất thì sẽ có 4 ẩn , nhưng nếu các em biết cách quy đổi hỗn hợp trên về F , S thì chỉ còn hai nguyên tố → Chỉ còn hai ẩn … Và còn nhiều ví dụ khác , hy vọng các ví dụ dưới đây sẽ giúp các em nắm bắt được phương pháp giải toán QUY ĐỔI . Câu 1: Để hoà tan hoàn toàn 2,32 gam hỗn hợp gồm FeO, Fe 3 O 4 và Fe 2 O 3 (trong đó số mol FeO bằng số mol Fe 2 O 3 ), cần dùng vừa đủ V lít dung dịch HCl 1M. Giá trị của V là A. 0,23. B. 0,18. C. 0,08. D. 0,16. Vì số mol FeO , Fe 2 O 3 bằng nhau nên ta có thể quy đổi chúng thành Fe 3 O 4 . Vậy hỗn hợp trên chỉ gồm Fe 3 O 4 . n Fe3O4 = 2,32 : 232 = 0,01 mol Fe 3 O 4 + 8HCl  2FeCl 3 + FeCl 2 + 4H 2 O 0,01 0,08 mol  n HCl = 0,08 mol  V HCl = 0,08/1 = 0,08 lít Chọn C . Câu 2: Cho 11,36 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe 2 O 3 và Fe 3 O 4 phản ứng hết với dung dịch HNO 3 loãng (dư), thu được 1,344 lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc) và dung dịch X. Cô cạn dung dịch X thu được m gam muối khan. Giá trị của m là A. 38,72. B. 35,50. C. 49,09. D. 34,36. n NO = 1,344/22,4 = 0,06 mol , gọi x , y là số mol của Fe(NO 3 ) 3 , H 2 O (Fe , FeO , Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 ) + HNO 3  Fe(NO3) 3 + NO + H 2 O x 0,06 y 11,36 2y.63 242x 0,06.30 18.y Trong : x mol Fe(NO 3 ) 3 có : 3x mol N , Trong 0,06 mol NO có 0,06 mol N  Số mol N ở vế trái : 3x + 0,06 mol Theo định luật bảo toàn nguyên tố :  n N vế trái = 3x + 0,06  n HNO3 = 3x + 0,06 (vì 1 mol HNO 3 tương ứng với 1 mol N ) . Mặt khác trong y mol H 2 O có 2y mol H  Số H ở HNO 3 cũng là 2y ( Bảo toàn H )  n HNO3 = 2y mol  3x + 0,06 = 2y  3x – 2y = -0,06 (1) Áp dụng định luật bảo toàn khối lƣợng : 11,36 + 126y = 242x + 1,8 + 18y  242x – 108y = 9,56 (2) Giai (1) , (2)  x = 0,16 mol , y = 0,27  m Fe(NO3)3 = 242.0,16 = 38,72 gam  Chọn A Cách 2 : Hỗn hợp gồm Fe , FeO , Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 được tạo thành từ hai nguyên tố O , Fe . Gỉa sử coi hỗn hợp trên là hỗn hợp của hai nguyên tố O , Fe . Ta quan sát sự biến đổi số oxi hóa : Fe – 3e  Fe +3 x 3x O + 2e  O -2 y 2y N +5 + 3e  N +2 0,18 0,06 Theo định luật bảo toàn e : 3x – 2y = 0,18 Tổng khối lượng hỗn hợp là : 56x + 16y = 11,36 Ngọc Quang sưu tập và giải Hà nội – 2009 CÁC DẠNG TOÁN HÓA VÔ CƠ Liên hệ :Điện thoại : 0989.850.625 Convert by TVDT - 11 - Giải hệ  x = 0,16 mol , y = 0,15 mol Viết phản ứng của Fe với HNO 3 Fe + HNO 3  Fe(NO 3 ) 3 + NO + H 2 O 0,16 0,16 mol  khối lượng muối là : 0,16.242 = 38,72 gam Câu 3 : Cho 9,12 gam hỗn hợp gồm FeO, Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 tác dụng với dung dịch HCl (dư). Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, được dung dịch Y; cô cạn Y thu được 7,62 gam FeCl 2 và m gam FeCl 3 . Giá trị của m là : A. 9,75 B. 8,75 C. 7,80 D. 6,50 Ta có thể quy đổi Fe 3 O 4 = FeO + Fe 2 O 3 → Lúc này hỗn hợp chất rắn chỉ còn FeO , Fe 2 O 3 FeO + 2HCl → FeCl 2 + H2O x x Fe 2 O 3 + 6HCl → 2FeCl 3 + 3H 2 O Y 2y Gọi x , y là số mol của chất FeO , Fe 2 O 3 . → m chất rắn = 72x + 160y = 9,12 gam Khối lượng muối FeCl 2 là : 127x = 7,62 Giai hệ : x = 0,06 mol , y = 0,03 mol → Khối lượng muối FeCl 3 = 2.0,03.162,5 = 9,75 gam Chọn đáp án A . Câu 4: Hoà tan hoàn toàn 2,9 gam hỗn hợp gồm kim loại M và oxit của nó vào nƣớc, thu đƣợc 500 ml dung dịch chứa một chất tan có nồng độ 0,04M và 0,224 lít khí H 2 (ở đktc). Kim loại M là A. Ca B. Ba C. K D. Na Dùng phương pháp quy đổi nguyên tố : M , M 2 O n quy đổi thành M , O Ta có : Mx + 16y = 2,9 x = 0,5.0,04 = 0,02 M + nH 2 O  M(OH) n + n/2H 2 x x M  M n+ + ne; O + 2e  O 2- ; 2H + + 2e  H 2 x----------  nx y--  2y 0,02  0,01 Bảo toàn số mol e → nx = 2y + 0,02 Giải hệ ta được : n = 2 ; M = 137 → Ba Đáp án B Câu 5: Cho 61,2 gam hỗn hợp X gồm Cu và Fe 3 O 4 tác dụng với dung dịch HNO 3 loãng, đun nóng và khuấy đều. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu đƣợc 3,36 lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc), dung dịch Y và còn lại 2,4 gam kim loại. Cô cạn dung dịch Y, thu đƣợc m gam muối khan. Giá trị của m là A. 151,5. B. 97,5. C. 137,1. D. 108,9. n NO = 0,15 mol ; kim loại dư là Cu → Chỉ tạo thành muối sắt II Quy đổi hỗn hợp thành 3 nguyên tố Cu , Fe , O Sơ đồ cho nhận e : Cu – 2e → Cu 2+ Fe – 2e → Fe 2+ O + 2e → O -2 N +5 + 3e → N +2 x--  2x y--  2y z--  2z 0,45-  0,15 Bảo toàn mol e → 2x + 2y = 2z + 0,45 Khối lượng : 61,2 = 64x + 56y + 16z + 2,4 (Cu dư ) Vì Fe 3 O 4 → n Fe : n O = y : z = 3 : 4 Giai hệ ta có : x = 0,375 ; y = 0,45 ; z = 0,6 Muối khan : Cu(NO 3 ) 2 = 0,375.188 = 70,5 ; Fe(NO 3 ) 2 = 0,45.180 = 81 → Tổng khối lượng : 151,5 gam . Ngọc Quang sưu tập và giải Hà nội – 2009 CÁC DẠNG TOÁN HÓA VÔ CƠ Liên hệ :Điện thoại : 0989.850.625 Convert by TVDT - 12 - Đáp án A Câu 6 : Nung m gam bột Cu trong oxi thu được 24,8 gam hỗn hợp chất rắn X gồm Cu , CuO , Cu 2 O hoàn tan hoàn toàn X trong H 2 SO 4 đặc nóng thoát ra 4,48 lít khí SO 2 duy nhất ở đktc . Tính m Quy đổi Cu , CuO , Cu 2 O về hai nguyên tố : Cu , O Cu – 2e  Cu +2 O + 2e  O -2 S +6 + 2e  S +4 Gọi x , y là số mol của Cu , O  2x = 2y + 0,4  x – y = 0,2 64x + 16y = 24,8  x = 0,35 , y = 0,15  m = 64.0,35 = 22,4 Câu 7 :Hòa tan hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm Fe , FeCl 2 , FeCl 3 trong H 2 SO 4 đặc nóng thoát ra 4,48 lít khí SO 2 duy nhất ở đktc và dung dịch Y . Thêm NH3 dư vào Y thu được 32,1 gam kết tủa . Tính m Quy đổi hỗn hợp Fe , FeCl 2 , FeCl 3 thành Fe , Cl Sơ đồ cho nhận e : Fe – 3e  Fe +3 Cl - + e  Cl -1 S +6 + 2e  S +4 Gọi x , y là số mol của Fe , Cl n SO2 = 0,2 mol  3x = y + 0,4 Fe  Fe +3  Fe(OH) 3  Kết tủa là Fe(OH) 3 có n = 0,3  x = 0,3  y = 0,5 Do đó m = 0,3.56 + 0,5.35,5 = 34,55 Câu 8 : 2002 A Cho 18,5 gam hỗn hợp Z gồm Fe , Fe 3 O 4 tác dụng với 200 ml dung dịch HNO 3 loãng đun nóng và khuấy đều . Sau phản ứng xảy ra hòan toàn thu được 2,24 lít khí NO duy nhất đktc , dung dịch Z 1 và còn lại 1,46 gam kim loại . Tính nồng độ mol/lit của dung dịch HNO 3 Dùng phương pháp quy đôi nguyên tố : Hỗn hợp z chỉ có hai nguyên tố Fe , O . Vì Z + HNO 3 còn dư kim loại → Fe dư , vậy Z1 chỉ có muối sắt II Fe - 2e → Fe +2 x 2x O + 2e → O -2 y 2y N +5 + 3e → N +2 0,3 0,1 Theo định luật bảo toàn e : 2x – 2y = 0,3 Tổng khối lượng Z : 56x + 16y = 18,5 - 1,46 Giải hệ : x = 0,27 , y = 0,12 Có phương trình : Fe + HNO 3 → Fe(NO 3 ) 2 + NO + H 2 O (1) 0,27 0,27 0,1 Bảo toàn nguyên tố N ở (1) → số mol HNO 3 = 2.0,27 + 0,1 = 0,64 → Nồng độ mol của HNO 3 : 0,64 / 0,2 = 3,2 Ngọc Quang sưu tập và giải Hà nội – 2009 CÁC DẠNG TOÁN HÓA VÔ CƠ Liên hệ :Điện thoại : 0989.850.625 Convert by TVDT - 13 - Câu 9 : Để m gam bột Fe trong khí oxi thu được 7,36 gam chất rắn X gồm Fe , Fe 2 O 3 , FeO , Fe 3 O 4 . Để hòa tan hoàn toàn hỗn hợp X cần vừa hết 120 ml dung dịch H 2 SO 4 1M tạo thành 0,224 lít khí H 2 ở điều kiện tiêu chuẩn . Tính m Lời giải : Quy đổi hỗn hợp X thành 2 nguyên tố Fe , O ; gọi số mol sắt tạo thành muối Fe II , sắt tạo thành muối Fe III , O là a ,b ,c Ta có : 56a + 56b + 16c = 7,36 Sơ đồ cho nhận e : Fe – 2e  Fe 2+ Fe – 3e  Fe 3+ O + 2e  O -2 2H +1 + 2e  H 2  2a + 3b – 2c = 0,02 Tóm tắt sơ đồ phản ứng : Fe ( a mol ) Fe ( b mol ) + H 2 SO 4 (0,12 mol )  FeSO 4 (a mol ) + Fe 2 (SO4)3 (b/2 mol ) Bảo toàn nguyên tố S : a + 3/2 b = 0,12 Giải hệ 3 phương trình : a = 0,06 , b = 0,04 , c = 0,11  Tổng số mol Fe : 0,06 + 0,04 = 0,1  Khối lượng Fe : 0,1 . 56 = 5,6 gam Câu 10 . Hoà tan 20,8 gam hỗn hợp bột gồm FeS, FeS 2 , S bằng dung dịch HNO 3 đặc nóng dư thu được 53,76 lít NO 2 (sản phẩm khử duy nhất, ở đkC. và dung dịch A. Cho dung dịch A tác dụng với dung dịch NaOH dư, lọc lấy toàn bộ kết tủa nung trong không khí đến khối lượng không đổi thì khối lượng chất rắn thu được là: A. 16 gam B. 9 gam C. 8,2 gam D. 10,7 gam Hỗn hợp FeS , FeS 2 , S được tạo ra từ các nguyên tố : Fe , S Số mol NO 2 = 53,76/22,4 = 2,4 mol Sơ đồ biến đổi e : Fe – 3e  Fe +3 x 3x S - 6e  S +6 y 6y N +5 + 1e  N +4 2,4 2,4 mol Tổng số mol e cho = tổng số mol e nhận  3x + 6y = 2,4 Tổng khối lượng hỗn hợp ban đầu : 56x + 32y = 20,8 Giải hệ ta có : x = 0,2 , y = 0,3 mol  Theo dõi sự biến đổi các nguyên tố : Fe  Fe 3+  Fe(OH) 3  Fe 2 O 3 0,2 0,1 ( Bảo toàn nguyên tố Fe ) S  SO 4 2-  Na 2 SO 4 tan  Khối lượng chất rắn là : khối lượng Fe 2 O 3 : 0,1.160 = 16 gam  Chọn A . Ca B. Ba C. K D. Na Dùng phương pháp quy đổi nguyên tố : M , M 2 O n quy đổi thành M , O Ta có : Mx + 16y = 2,9 x = 0,5.0,04 = 0 ,02 M + nH 2 O  M(OH) n. khác , hy vọng các ví dụ dưới đây sẽ giúp các em nắm bắt được phương pháp giải toán QUY ĐỔI . Câu 1: Để hoà tan hoàn toàn 2,32 gam hỗn hợp gồm FeO, Fe