PHÁP TRIỂN PHƯƠNG PHÁP BẢO TỒN ELECTRON GIẢI NHANH CÁC BÀI TỐN VỚI CHẤT KHỬ LÀ KIM LOẠI VÀ AXIT CĨ TÍNH OXI HĨA(‫)٭‬ Với hình thức thi trắc nghiệm học sinh thường nhiều thời gian giải tập tính tốn Để giải vấn đề cần tim phương pháp giải nhanh nhằm tiết kiệm thời gian Với tập hỗn hợp kim loại phản ứng với hỗn hợp axit có tính oxi hóa tốn khó để giúp học sinh giải nhanh loại tập tơi đưa phương pháp(‫)٭‬ I Cơ sở lí thuyết: Xét kim loại M có số oxi hóa tham gia phản ứng oxi hóa khử +n với (n>0) axit HNO3 Giọi số mol electron kim loại M nhường a (a  R * ) q trình oxi hóa a M  M+n +n.e ta có nM= n Giả sử N+5 bị khử xuống N+x ( x Z) q trình khử N+5 + (5-x)e  N+x ta có nN  x = Vì số mol NO3 - cần để tạo muối gấp n lần số mol kim loại M nên a (1) 5 x nNO 3 = n a (2) n Từ (1) (2) ta có mối quan hệ số mol NO3- tạo muối số mol N+x biểu thị biểu thức sau: nNO  nN  x = a = 5-x(*) 5 x Số mol electron trao đổi gấp lần số mol điện tích anion tạo muối số mol anion tạo muối gấp nhiêu lần số mol N+x Tương tự chất oxi hóa axit H2SO4 đặc Giả sử S+6 bị khử xuống S+x( x  Z) q trình khử S+6 + (6-x)e  S+x ta có nS  x = a (1’) 6 x n a a Số mol SO42- tạo muối = = (2’) n Từ (1’) (2’) ta có mối quan hệ số mol SO42- tạo muối số mol S+x là: nSO 2 nS  x a 6 x = = (**) a 6 x Số mol electron trao đổi gấp lần số mol điện tích anion tạo muối số mol anion tạo muối gấp nhiêu lần số mol S+x www.hoahoc.edu.vn Vậy số mol electron trao đổi gấp lần số mol điện tích anion tạo muối số mol anion tạo muối gấp nhiêu lần số mol chất có số oxi hóa +x( chất khử yếu hơn) II Một số ví dụ Ví dụ Cho m(g) kim loại Fe tác dụng vừa đủ với 100ml dung dịch HNO3 x(M) thu 2,24 lít khí NO(đktc) Tính giá trị x? Giải Phương pháp thơng thường: Phương trình phản ứng: Fe + 4HNO3  Fe(NO3)3 + NO + H2O từ phương trình ta có: nHNO =4nNO =4  x= 2,24 = 0,4 mol 22,4 0,4 =4M 0,1 Phương pháp đề xuất: Phương trình nhận electron: N+5 + 3e  N+2 ta thấy số mol electron trao đổi gấp lần số mol điện tích anion tạo muối nên nNO 3 tạomuối = 3nNO mà nHNO = nNO 3 + nNO = 3nNO + nNO =4.nNO  x= 0,4 =4M 0,1 Với phương pháp học sinh khơng cần phải viết phương trình phản ứng cần lập tỉ số số mol electron trao đổi số mol điện tích anion tạo muối thực số phép tính dơn giản tiết kiệm nhiều thời gian Ví dụ Cho m(g) kim loại X tác dụng vừa đủ với 100ml dung dịch HNO3 x(M) thu 2,24 lít khí NO(đktc) Tính giá trị x? Giải Với ví dụ phương pháp thơng thường khơng giải phương pháp đề xuất tốn trở nên đơn giản với vài phép tính: Phương trình nhận electron: N+5 + 3e  N+2 ta thấy số mol electron trao đổi gấp lần số mol điện tích anion tạo muối nên nNO 3 = 3nNO mà nHNO = nNO 3 + nNO = 3nNO + nNO =4.nNO  x= 0,4 =4M 0,1 Với phương pháp dùng giải nhanh tập phù hợp để đề kiểm tra trắc nghiệm khách quan với câu hỏi dạng: nồng độ, khối lượng muối tạo thành,số mol axit tham gia phản ứng,… www.hoahoc.edu.vn Ví dụ Hòa tan vừa đủ 6g hỗn hợp kim loại X, Y có hóa trị tương ứng I, II vào dung dịch hỗn hợp axit HNO3 H2SO4, thu 2,688 lít hỗn hợp khí B gồm NO2 SO2 (đktc) nặng 5,88g Cơ cạn dung dịch sau thu m(g) muối khan Tính m? Giải nB= 2,688 = 0,12 mol 22,4  x  y  0,12 Giọi số mol NO2 x số mol SO2 y ta có  giải ta có 46 x  64 y  5,88  x  0,1   y  0,02 Phương trình nhận electron: S+6 +2e  S+4 N+5 +1e  N+4 Ta có nSO 4 tạomuối= nSO =0,2 mol => khối lượng anion sunfat tạo muối là: 96.0,02 = 1,92g nNO 3 tạomuối= nNO = 0,1 mol => khối lượng anion nitrat tạo muối là: 62.0,1= 6,2g Vậy khối lượng muối khan thu là: m = + 1,92 + 6,2 = 14,12g Ưu điểm phương pháp số kim loại tùy ý được, nhiều kim loại phương pháp tỏ vợt trội so với phương pháp thơng thường Ví dụ Cho 12g hỗn hợp hai kim loại X, Y hòa tan hồn tồn vào dung dịch HNO3 thu m(g) muối 1,12 lít khí khơng trì cháy(đktc) Tính giá trị m? Giải Khí khơng trì cháy N2 Phương trình nhận electron: N+5 +5e  N0 nN =2nN = nNO 3 tạomuối = 1,12 = 0,1mol 22.4 nN = 5.0,1 = 0,5 mol => khối lượng anion nitarat tạo muối là: 0,5.62 = 31g Vậy khối lượng muối khan thu là: 31+ 12= 43g Ví dụ Hòa tan hỗn hợp gồm Mg, Fe kim loại X vào dung dịch HNO3 thu hỗn hợp khí gồm 0,03 mol NO2 0,02 mol NO Số mol HNO3 tham gia phản ứng bao nhiêu? Giải Phương trình nhận electron: N+5 + 3e  N+2 N+5 +1e  N+4 nNO 3 tạomuối= 4 2 nN + nN = nNO +3nNO =0,03 + 3.0,02 = 0.09 mol 1 nHNO đãphảnứng = nNO 3 tạomuối + nNO + nNO = 0,09 + 0,03 + 0.02 = 0,14 mol www.hoahoc.edu.vn Ví dụ Hòa tan hồn tồn 5,04g hỗn hợp gồm kim loại X, Y, Z vào 100ml dung dịch HNO3 x(M) thu m(g) muối 0,02 mol NO2và 0,005 mol N2O Tính giá trị x m? Giải Phương trình nhận electron: N+5 + 4e  N+ N+5 +1e  N+4 nNO 3 tạomuối = nN 4 + nN 1 = nNO + 4.(2nN O )= 0,02 + 4.(0,005.2) = 0.02 + 0,04 = 0,06 mol 1  mNO 3 tạomuối =0,06.62 = 3,72g  m =mKL+ mNO 3 tạomuối = 5,04 + 3,72 = 8,76g nHNO tham gia phản ứng = nNO 3 tạomuối + nN 4 + nN 1 = 0,06 + 0,02 + 0,005.2 = 0,09 mol  x= CM HNO = www.hoahoc.edu.vn 0.09 =0,9M 0,1 Bài 1: Cho 1,35gam hỗn hợp A gồm Cu, Mg, Al tác dụng với HNO3 dư 1,12lit NO NO2 có khối lượng trung bình 42,8 Biết thể tích khí đo đktc Tổng khối lượng muối nitrat sinh là: A 9,65g B 7,28g C 4,24g D 5,69g Bài 2: Cho tan hồn tồn 58g hỗn hợp A gồm Fe, Cu, Ag dung dịch HNO3 2M thu 0,15 mol NO, 0,05mol N2O dung dịch D Cơ cạn dung dịch D, khối lượng muối khan thu là: A 120,4g B 89,8g C 116,9g D 90,3g Bài 3: Hòa tan hết 16,3 gam hỗn hợp kim loại gồm Mg, Al Fe dung dịch H2SO4 đặc, nóng thu 0,55 mol SO2 Cơ cạn dung dịch sau phản ứng, khối lượng chất rắn khan thu là: A 51,8g B 55,2g C 69,1g D 82,9g Bài 4: Cho 18,4 g hỗn hợp kim loại A,B tan hết dung dịch hỗn hợp gồm HNO3 đặc H2SO4 đặc, nóng thấy 0,2 mol NO 0,3 mol SO2 Cơ cạn dung dịch sau phản ứng, khối lượng chất rắn thu là: A 42,2g B 63,3g C 79,6g D 84,4g Bài 5: Cho 18,4 g hỗn hợp kim loại A,B tan hết dung dịch hỗn hợp gồm HNO3 đặc H2SO4 đặc, nóng thấy 0,3 mol NO 0,3 mol SO2 Cơ cạn dung dịch sau phản ứng, khối lượng chất rắn thu là: A 42,2g B 63,3g C 79,6g D 84,4g Bài 6: Cho m gam Fe tác dụng vừa đủ với 100ml dung dịch HNO3 x(M) thu 2,24 lit khí NO( đktc) Tính giá trị x? Bài 7: Cho m gam kim loại X tác dụng vừa đủ với 100ml dung dịch HNO3 x(M) thu 2,24 lit NO(đktc) Tính giá trị x? Bài 8: Hòa tan vừa đủ 6g hỗn hợp kim loại X,Y có hóa trị tương ứng I,II vào dung dịch hỗn hợp axit HNO3 H2SO4 thu 2,688 lit hỗn hợp khí B gồm NO2 SO2( đktc) có tổng khối lượng 5,88g Cơ cạn dung dịch sau thu m(g) muối khan Tính m? Bài 9: Cho 12gam hỗn hợp kim loại X,Y hòa tan hồn tồn vào dung dịch HNO3 thu m(g) muối 1,12lit khí khơng trì cháy(đktc) Tính giá trị m? Bài 10: Hòa tan hỗn hợp gồm Mg,Fe kim loại X vào dung dịch HNO3 thu hỗn hợp khí gồm 0,03 mol NO2 0,02mol NO Số mol HNO3 tham gia phản ứng bao nhiêu? Bài 11: Hòa tan hồn tồn 5,04g hỗn hợp gồm kim loại X,Y,Z vào 100 ml dung dịch HNO3 x(M) thu m(g) muối, 0,02mol NO2 0,005mol N2O Tính giá trị x m? Bài 12: Cho 13,4gam hỗn hợp Fe,Al,Mg tác dụng hết với lượng dung dịch HNO3 2M( lấy dư 10%) thu 4,48 lit hỗn hợp NO N2O có tỷ khối so với H2 18,5 dung dịch khơng chứa muối amoni Tính thể tích dung dịch HNO3 dùng khối lượng muối có dung dịch sau phản ứng www.hoahoc.edu.vn Bài 13: Hòa tan hồn tồn 8g hỗn hợp kim loại dung dịch HNO3 dư thu hỗn hợp sản phẩm khử gồm 0,1mol NO 0,2 mol NO2 Khối lượng muối có dung dịch (khơng có muối amoni) sau pahn3 ứng là: A 39g B 32,8g C 23,5g D Khơng xác định Bài 14: Hòa tan hồn tồn 5,1g hỗn hợp Al Mg dung dịch HNO3 dư thu 1,12 lit( đktc) khí N2( sản phẩm khử nhất) Tính khối lượng muối có dung dịch sau phản ứng? A 36,6g B 36,1g C 31,6g D Kết khác Bài 15: Hòa tan 1,68 g kim loại M dung dịch HNO3 3,5M lấy dư 10% thu sản phẩm khử gồm 0,03 mol NO2 0,02 mol NO Thể tích dung dịch HNO3 dùng là: A 40ml B 44ml C 400ml D 440ml Bài 16: Cho 12,9 gam hỗn hợp Mg Al phản ứng với 100ml dung dịch hỗn hợp axit HNO3 4M H2SO4 7M thu 0,1 mol khí SO2, NO N2O( khơng có sản phẩm khử khác) Thành phần % theo khối lượng Al hỗn hợp ban đầu là: A 62,79% B 52,33% C 41,86% D 83,72% Bài 17: Cho 12,9 gam hỗn hợp Mg Al phản ứng với dung dịch hỗn hợp axit HNO3 H2SO4 (đặc nóng) thu 0,1 mol khí SO2, NO N2O( khơng có sản phẩm khử khác) Cơ cạn dung dịch sau phản ứng khối lượng muối khan thu là:: A.31,5g B 37,7g C 34,9g D 47,3g Bài 18: Hòa tan hỗn hợp X gồm kim loại A B dung dịch HNO3 lỗng Kết thúc phản ứng thu hỗn hợp khí Y gồm 0,1 mol NO ; 0,15 mol NO2 0,05 mol N2O Biết khơng có phản ứng tạo muối NH4NO3 Số mol HNO3 phản ứng là: A 0,75mol Bài 19: www.hoahoc.edu.vn B 0,9mol C 1,2mol D 1,05 mol VẬN DỤNG PHƯƠNG PHÁP BẢO TỒN ELECTRON TÍNH NHANH SỐ MOL AXIT CĨ TÍNH OXI HĨA THAM GIA PHẢN ỨNG VỚI KIM LOẠI [HHUD 02/2008] I CƠ SỞ LÝ THUYẾT Dựa vào bảo tồn electron ta chứng minh được: a/ Đối với axit HNO3 nNO - (muối) = ne (cho-nhậ n)  n HNO3  n NO - (muố i)  n NO - (sản phẩm khử)  n e 3 6-x 5-x b/ Đối với axit H2SO4 đặc,nóng n SO 2- (muối) =  n H2SO4 n e (cho-nhận)  n SO 2- (muối)  nSO 2- (sản phẩ m khử )  ne 4 8-x 2(6-x) Nhận xét: ne = nNO - (muố i) = nSO 2- (muối) II BÀI TẬP VẬN DỤNG Bài 1: Cho m(g) Al tác dụng với 150ml dung dịch HNO3 a(M) vừa đủ thu khí N2O dung dịch A Cơ cạn dung dịch A thu muối khan có khối lượng (m + 18,6)g Giá trị a là: A 1,5 B C 2,5 D Bài 2: Hòa tan hồn tồn m gam hỗn hợp kim loại X,Y,Z lượng vừa đủ 200ml HNO3 b(M) thu khí khơng màu hóa nâu khơng khí dung dịch A khơng chứa ion NH4+ Cơ cạn dung dịch A thu (m + 37,2)g muối khan Giá trị b là: A B C D Bài 3: Cần vừa đủ 0,5 lit dung dịch HNO3 x (M) để hòa tan hồn tồn m gam hợp kim Al Mg Sau phản ứng thu dung dịch A hỗn hợp khí B gồm N2O NO Khi cạn dung dịch A thu muối khan có tổng khối lượng (m + 136,4) Biết tỷ khối B so với H2 18,5 Giá trị x là: A 4,8 B 5,6 C 6,2 D 7,0 Bài 4: Có m gam hỗn hợp kim loại X,Y,Z tác dụng vừa đủ với 250 ml dung dịch HNO3 c (M) vừa đủ thu dung dịch A Nếu cho dung dịch A tác dụng với dung dịch NaOH( dư) thấy khí có mùi khai Mặt khác cạn cẩn thận dung dịch A thu (m + 21,6)g muối khan Giá trị c là: A 1,5 www.hoahoc.edu.vn B 1,75 C 2,5 D 2,75 Bài 5: Hòa tan hồn tồn hỗn hợp kim loại A,B axit H2SO4 (đặc, nóng) dư thu khí SO2 dung dịch X Dẫn tồn lượng khí sinh qua bình đựng đựng nước Brom dư thấy có 96g Brom phản ứng Số mol axit H2SO4 tham gia phản ứng: A 0,8 www.hoahoc.edu.vn B 1,1 C 1,2 D 1,4 ... phản ứng là: A 0,75mol Bài 19: www.hoahoc.edu.vn B 0,9mol C 1,2mol D 1,05 mol VẬN DỤNG PHƯƠNG PHÁP BẢO TỒN ELECTRON TÍNH NHANH SỐ MOL AXIT CĨ TÍNH OXI HĨA THAM GIA PHẢN ỨNG VỚI KIM LOẠI [HHUD... tạo muối là: 62.0,1= 6,2g Vậy khối lượng muối khan thu là: m = + 1,92 + 6,2 = 14,12g Ưu điểm phương pháp số kim loại tùy ý được, nhiều kim loại phương pháp tỏ vợt trội so với phương pháp thơng... gian Ví dụ Cho m(g) kim loại X tác dụng vừa đủ với 100ml dung dịch HNO3 x(M) thu 2,24 lít khí NO(đktc) Tính giá trị x? Giải Với ví dụ phương pháp thơng thường khơng giải phương pháp đề xuất tốn