PHƯƠNG PHÁP ION - ELECTRON

Huỳnh Thị Long - Trường THPT Sào Nam Duy Xuyên Quảng Nam - ĐT: 0978739996
PHƯƠNG PHÁP ION-ELECTRON:
Áp dụng giải các bài toán phản ứng oxi hóa –khử có môi trường ;cân bằng các phản ứng oxi
hóa –khử có môi trường phức tạp; tính lượng môi trường H
+
tham gia phản ứng và ngược lại ; biết
lượng sản phẩm khử,tính lượng H
+
. Chỉ áp dụng cho dạng toán kim loại hoặc hỗn hợp các kim loại
tác dụng với axit có tính oxi hóa mạnh H
2
SO
4
đặc , HNO
3
là tối ưu nhất .
Nếu học sinh không biết phương pháp ion-electron này mà sử dụng phương pháp khác để giải
những bài toán hóa dạng trên , sẽ mất thời gian và có thể không tìm ra kết quả của bài toán .
Đối với bài toán oxit kim loại hoặc hỗn hợp oxit kim loại tác dụng với axit theo phản ứng oxi
hóa khử , khi sử dụng phương pháp ion – electron thì ngoài số mol H
+
tính theo bán phản ứng ion
– electron còn có số mol H
+
lấy oxi của oxit để tạo H
2
O .
*PHƯƠNG PHÁP:
Cân bằng theo phương pháp ion-electron áp dụng cho các phản ứng oxi hóa – khử xẩy ra trong
dung dịch có sự tham gia của môi trường : axit , bazơ , nước . Khi cân bằng cũng sử dụng theo 4
bước như phương pháp thăng bằng electron nhưng chất oxi hóa , chất khử được viết đúng dạng mà

nó tồn tại trong dung dịch theo nguyên tắc sau :
1. Nếu phản ứng có axit tham gia :
+ Vế nào thiếu bao nhiêu O thêm bấy nhiêu H
2
O để tạo ra H
+
ở vế kia và ngược lại .
Ví dụ : NO
3
-

→
NO
Vế phải thiếu 2 O , thêm vế phải 2H
2
O để tạo vế trái 4 H
+
sau đó cân bằng điện tích của bán phản
ứng . NO
3
-
+ 4H
+
+ 3e
→
NO +2H
2
O
2. Nếu phản ứng có bazơ tham gia :
+ Vế nào thiếu bao nhiêu O thêm lượng OH

-
gấp đôi để tạo H
2
O ở vế kia và ngược lại .
Ví dụ : Cr
2
O
3

→
2CrO
4
2-
Vế trái thiếu 5 O thêm vế trái 10 OH
-
để tạo 5H
2
O ở vế phải , sau đó cân bằng điện tích bán phản
ứng . Cr
2
O
3
+10 OH
-

→
2CrO
4
2-
+ 5H

2
O + 6e
Ngoài ra học sinh cần phải linh hoạt trong các trường hợp ngoài lệ .
3. Nếu phản ứng có H
2
O tham gia : * Sản phẩm phản ứng tạo ra axit , theo nguyên tắc 1.
* Sản phẩm phản ứng tạo ra bazơ , theo nguyên tắc 2.
MnO
4
-
+ 2H
2
O +3e
→
MnO
2
+ 4OH
-

***Chú ý sự thay đổi số oxi hóa của một số chất theo môi trường :
Trong môi trường bazơ : tạo K
2
MnO
4

KMnO
4
Trong môi trường trung tính và kiềm yếu : tạo MnO
2
, KOH

Trong môi trường axit :tạo Mn
2+

* BÀI TẬP VẬN DỤNG:
Dạng 1 : Cân bằng phản ứng oxi hóa khử có môi trường.
1.Bổ túc và cân bằng các phản ứng sau theo phương pháp ion-electron :
a. FeSO
4
+KMnO
4
+H
2
SO
4

→
... + … + … + …
b. SO
2
+ KMnO
4
+ H
2
O
→
... + … + …
c. CH
2
=CH
2

+ KMnO
4
+H
2
O
→
HOCH
2
-CH
2
OH + … + …
Huỳnh Thị Long - Trường THPT Sào Nam Duy Xuyên Quảng Nam - ĐT: 0978739996
d. Cu + NaNO
3
+HCl
→
e. FeS + HNO
3đ

→
Bài làm:
a.Ta có : FeSO
4
+KMnO
4
+H
2
SO
4

→
Fe
2
(SO
4
)
3
+ MnSO
4
+K
2
SO
4
+H
2
O
2Fe
2+

→
2Fe
3+
+ 2e x 5
MnO
4
-
+ 8H
+
+ 5e
→

Mn
2+
+ 4H
2
O x 2
10FeSO
4
+2KMnO
4
+8H
2
SO
4

→
5Fe
2
(SO
4
)
3
+2MnSO
4
+K
2
SO
4
+8H
2
O

b. Ta có : SO
2
+ KMnO
4
+H
2
O
→
K
2
SO
4
+MnSO
4
+H
2
SO
4
SO
2
+ 2H
2
O
→
SO
4
2-
+ 4H
+
+2e x 5

MnO
4
-
+8H
+
+5e
→
Mn
2+
+ 4H
2
O x 2
____________________________________
5SO
2
+ 2MnO
4
2-
+2H
2
O
→
5SO
4
2-
+ 4H
+
+2Mn
2+
5SO

2
+ 2KMnO
4
+2H
2
O
→
K
2
SO
4
+2MnSO
4
+2H
2
SO
4
c. Ta có: CH
2
=CH
2
+ KMnO
4
+H
2
O
→
HOCH
2
-CH

2
OH + MnO
2
+ KOH
MnO
4
-
+ 2H
2
O +3e
→
MnO
2
+ 4OH
-
x 2
CH
2
=CH
2
+ 2OH
-

→
HOCH
2
-CH
2
OH +2e x 3
3 CH

2
=CH
2
+ 2KMnO
4
+4H
2
O
→
3HOCH
2
-CH
2
OH + 2MnO
2
+ 2KOH
d. Cu + NaNO
3
+HCl
→
Cu
2+
+ NO + …
Cu
→
Cu
2+
+2e x 3
NO
3

-
+4H
+
+3e
→
NO+ 2H
2
O x 2
___________________________________
3Cu + 8H
+
+ 2NO
3
-

→
3Cu
2+
+ 2NO + 4H
2
O
Có 2 phương trình phân tử phù hợp :
3Cu + 8NaNO
3
+ 8HCl
→
3Cu(NO
3
)
2

+ 8NaCl + 2NO + 4H
2
O
3Cu + 2NaNO
3
+ 8HCl
→
3CuCl
2
+ 2NaCl + 2NO + 4H
2
O
e. . FeS + HNO
3đ

→

FeS +4H
2
O
→
Fe
3+
+ SO
4
2-
+ 8H
+
+ 9e x 1
NO

3
-
+2H
+
+1e
→
NO
2
+ H
2
O x 9
___________________________________
FeS + 9NO
3
-
+ 10H
+

→
Fe
3+
+ SO
4
2-
+ 9NO
2
+ 5H
2
O ; Có 2 phương trình phân tử phù hợp :
FeS + 12HNO

3đ

→
Fe(NO
3
)
3


+ H
2
SO
4
+ 9NO
2
+ 5H
2
O
3FeS + 30HNO
3đ

→
Fe(NO
3
)
3


+ Fe
2

(SO
4
)
3
+ 27NO
2
+ 15H
2
O
Dạng 2 : Kim loại hoặc hỗn hợp kim loại tác dụng với axit có tính oxi hóa
2. Hỗn hợp A gồm nhiều kim loại chưa biết hóa trị hòa tan vừa vặn trong 800ml dung dịch HNO
3
sinh ra hỗn hợp gồm 0,2 mol N
2
+ 0,1 mol NO .Tính nồng độ C
M
của dung dịch HNO
3
đã dùng ?
A. 1,5M B. 2,5M C.3,5M D.4,5M
Bài làm:
Huỳnh Thị Long - Trường THPT Sào Nam Duy Xuyên Quảng Nam - ĐT: 0978739996
Ta có : 2NO
3
-
+12H
+
+10e
→
N

2
+ 6H
2
O (1)
2,4 0,2 mol
NO
3
-
+4H
+
+3e
→
NO+ 2H
2
O (2)
0,4 0,1 mol
Từ (1), (2)
→
n
HNO3
= n
H+
= 2,4 +0,4 = 2,8 mol ; [HNO
3
] = 2,8 : 0,8 = 3,5M
→
Chọn 2C
3. Cho m gam hỗn hợp X gồm Fe , Al , Mg tác dụng với dung dịch HCl dư thu được 6,72 lit hiđro
ở (đktc) . Tính thể tích dung dịch HNO
3

2M đã dùng để hòa tan hết cũng m gam hỗn hợp X trên ?
Biết lượng HNO
3
đã dùng dư 20% so với lượng cần thiết và NO là sản phẩm khử duy nhất .
Bài làm:
Vì cũng m gam hỗn hợp X tác dụng với dung dịch HCl dư hoặc dung dịch HNO
3
dư nên tổng
số mol electron nhận trong 2 trường hợp này phải bằng nhau .
Ta có : 2H
+
+2e
→
H
2
(1)
mol 0,6 6,72/22,4
NO
3
-
+ 4H
+
+ 3e

→
NO + 2H
2
O (2)
mol 0.8 0,6
Từ (1), (2) suy ra số mol H

+
=số mol HNO
3

phản ứng
= 0,8 mol
Vì lượng HNO
3
đã dùng dư 20% so với lượng cần thiết nên :
Số mol HNO
3

đã dùng
=0,8 + 20%.0,8 = 0,96 mol
V dd HNO
3
= 0,96 : 2 = 0,48 lit
Dạng 3 : Oxit kim loại hoặc hỗn hợp oxit kim loại tác dụng với axit theo phản ứng oxi hóa khử .
4. Hòa tan m gam hỗn hợp Y gồm FeO , Fe
2
O
3
, Fe
3
O
4

(với n
FeO
: n

Fe2O3
= 1 : 1 ) cần 200ml dung dịch HNO
3
1,5M thu được x lit khí NO (đktc) là sản
phẩm khử duy nhất . Giá trị của m,x lần lượt là :
A. 7,46 gam ; 0,24 lit B. 52,2gam ; 1,68 lit C. 52gam ; 0.07 lit D. 51,2gam ; 1,68 lit
Bài làm:
Vì hỗn hợp Y gồm FeO , Fe
2
O
3
, Fe
3
O
4
có tỉ lệ mol FeO và Fe
2
O
3
là 1:1 , nên ta xem hỗn hợp Y
chỉ có Fe
3
O
4
. Số mol H
+
=số mol HNO
3
= 0,2 . 1,5 = 0,3 mol
Cách 1 (Fe

3
O
4
) 3Fe
+8/3

→
3Fe
3+
+1e (1) x 3
3. 0,3/28 3. 0,3/28
Ta có : NO
3
-
+ 4H
+
+ 3e

→
NO + 2H
2
O (2) x 1
3. 0,3/28 0,3/28 mol
Từ (1) , (2)
⇒
để tạo 1 mol NO phải cần
3 mol Fe
3
O
4

→
12 mol O
→
12 mol H
2
O
→
24 mol H
+
(3)
Từ (2) , (3)
→
Để tạo 1 mol NO cần 4 mol H
+
tham gia vào quá trình khử
và 24 mol H
+
tạo môi trường
____________________________
Cần 28 mol H
+

Vậy: 28 mol H
+
tạo 1mol NO
0,3 mol H
+
tạo số mol NO là :0,3/28 mol
V

NO
=22,4 . 0,3/28 = 0,24 lit Từ (1) , (2)
⇒
232. 3. 0,3/28 = 7,46 gam
Huỳnh Thị Long - Trường THPT Sào Nam Duy Xuyên Quảng Nam - ĐT: 0978739996
Cách 2 : 3Fe
3
O
4
+ 28 HNO
3

→
9 Fe(NO
3
)
3
+ NO + 14 H
2
O
Mol : 3. 0,3/28 0,3 0,3/28
Suy ra kết quả như trên. Chọn A
Nếu HS giải theo cách sau :
(Fe
3
O
4
) 3Fe
+8/3

→
3Fe
3+
+1e (1)
Mol : 0,225 0,225
Ta có : NO
3
-
+ 4H
+
+ 3e

→
NO + 2H
2
O (2)
mol 0,3 0,225 0,075
Từ (1) , (2)
⇒
m= 0,225 . 232 = 52,2gam ; x = 0,075. 22,4 = 1,68 lit
Chọn B là sai .Vì còn có H
+
lấy oxi của oxit tạo nước. Đối với dạng này khi giải HS phải cẩn thận!
III. BÀI TẬP TỰ LUYỆN :
1. Bổ túc và cân bằng phản ứng sau theo phương pháp ion-electron :
FeS
2
+ HNO
3
đặc →

2 . Hòa tan 3,085 gam hỗn hợp gồm Al , Zn , Fe trong 0,04 lit dung dịch H
2
SO
4đăcnong
x mol/lit vừa
đủ thu được dung dịch A ; 1,792 lit ( đktc) khí SO
2
và 0,32gam S . Cô cạn dung dịch A thu được
m gam muối khan . Giá trị của m và x là :
A. 13,645g và 10M B. 13,645 g và 5M C. 13,55g và 12M D. 13,55g và 22M
3. Để m gam bột Fe trong không khí thu được 3g hỗn hợp chất rắn X . Hòa tan vừa hết 3g hỗn hợp
X này cần 500ml dung dịch HNO
3
a mol/lit thu được 0,56 lit NO sản phẩm khử duy nhất . Giá trị
của m và a lần lượt là : A. 0,4M ; 2,152g B. 0,3M ; 2,152g C. 0,32 M ; 2,52g D. 0,2M; 2,52g
4. Có 2 dung dịch X , Y thỏa mãn :
X + Y
→
không phản ứng ; Cu + X → không phản ứng
Cu + Y → không phản ứng ; Cu + X + Y
→
Cu
2+
+ NO + …
X , Y là : A. NaNO
3
; K
2
SO
4

B. Na
3
PO
4
; KNO
3
C. NaNO
3
; KHSO
4
D. NaCl ; AgNO
3
5. Cho hỗn hợp Al , Zn vào dung dịch NaOH , NaNO
3
thấy thoát ra 2 khí X , Y . X , Y là :
A. H
2
; NO B. H
2
; N
2
O C. H
2
; NO
2
D. H
2
; NH
3
6. Hòa tan 10,71gam hỗn hợp gồm Al , Zn , Fe trong 4 lit dung dịch HNO

3
x mol/lit vừa đủ thu
được dung dịch A và 1,792 lit ( đktc) hỗn hợp khí gồm N
2
và N
2
O có tỉ khối so với heli là 9 . Cô
cạn dung dịch A thu được m gam muối khan .Giá trị của m và x là :
A. 55,35g và 2,2M B. 55,35g và 0,22M C. 53,55g và 2,2M D. 53,55g và 0,22M
7. Cho m gam bột Fe tác dụng với dung dịch chứa 1 mol HNO
3
đun nóng khuấy đều , phản ứng
toàn , giải phóng ra 0,25 mol khí NO là sản phẩm khử duy nhất của HNO
3
, sau phản ứng còn lại
1 g kim loại . Tính m ? A. 14g B. 15g C. 22g D. 29g
8. Cho 13,4g hỗn hợp Fe , Al , Mg tác dụng hết với một lượng dung dịch HNO
3
2M (lấy dư 10% )
thu được 4,48 lit hỗn hợp NO và N
2
O có tỉ khối so với hiđro bằng 18,5 và dung dịch không chứa
muối amoni . Thể tích dung dịch HNO
3
đã dùng và khối lượng muối có trong dung dịch sau phản
ứng lần lượt là : A. 15,4 lit và 81g B. 0,77 lit và 81,6g C. 1,4 lit và 86g D. 0,7 lit và 80,6g
9. Hòa tan hoàn hỗn hợp X gồm 2 kim loại A và B trong dung dịch HNO
3loãng
. Kết thúc phản ứng
thu dược hỗn hợp khí Y gồm 0,1mol NO ; 0,15mol NO

2
; 0,05 mol N
2
O . Biết rằng không có phản
ứng tạo NH
4
NO
3
. Số mol HNO
3
phản ứng là : A. 0,75mol B. 0,9mol C. 1,2mol D. 1,05mol
10. Hòa tan 1,68 g kim loại M trong dung dịch HNO
3
3,5M lấy dư 10% thu được sản phẩm khử
gồm 0,03mol NO
2
và 0,02mol NO . Thể dung dịch HNO
3
đã dùng và kim loại M là :
A. 40ml , Fe B. 44ml , Fe C. 40ml , Al D. 44ml , Al
2 B 3 C 4 C 5 D 6 B 7 C 8 B 9 C 10 B