Phương pháp áp dụng định luật bảo toàn

Phương pháp áp dụng định luật bảo toàn
I - Nội dung
Trong phản ứng oxi hóa - khử, số mol electron mà chất khử cho đi bằng số mol electron
mà chất oxi hóa nhận về.
- Sử dụng cho các bài toán có phản ứng oxi hóa - khử, đặc biệt là các bài toán có nhiều
chất oxi hóa, nhiều chất khử.
- Trong một phản ứng hoặc một hệ phản ứng, cần quan tâm đến trạng thái oxi hóa ban
đầu và cuối của một nguyên tử mà không cần quan tâm đến các quá trình biến đổi trung
gian.
- C
ần kết hợp với các phương pháp khác như bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố để
giải bài toán.
- Nếu có nhiều chất oxi hóa và nhiều chất khử cùng tham gia trong bài toán, ta cần tìm
tổng số mol electron nhận và tổng số mol electron nhường rồi mới cân bằng.
II - Bài tập áp dụng
Bµi 1. Để m (g) bột sắt ngoài không khí một thời gian thu được12 gam hỗn
hợp các chất rắn FeO, Fe
3
O
4
, Fe
2
O
3
, Fe. Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp đó bằng dung dịch
HNO3 loãng thu được 2,24 lít khí NO duy nhất (đktc). Giá trị của m là
A. 5,04 gam B. 10,08 gam C. 15,12 gam D. 20,16 gam
Hướng dẫn giải.
n
Fe
= ; ; n

NO
giải phóng = 0,1 mol
- Chất khử là Fe:

- Chất oxi hóa gồm O
2
và HNO
3
:


Smol e- Fe nhường = Sne- chất oxi hóa (O
2
, ) nhận:
ị m = 10,08 (g).
ỏp ỏn B.
Bài 2. Hũa tan hon ton 17,4 gam hn hp 3 kim loi Al, Fe, Mg trong
dung dch HCl thy thoỏt ra 13,44 lớt khớ. Nu cho 34,8 gam hn hp trờn tỏc dng vi
dung dch CuSO
4
d, lc ly ton b cht rn thu c sau phn ng tỏc dng vi dung
dch HNO
3
núng d thỡ thu c V lớt khớ NO
2
(ktc). Giỏ tr V l
A. 11,2 lớt B. 22,4 lớt C. 53,76 lớt D. 76,82 lớt
Hng dn gii. Al, Mg, Fe nhng e, s mol electron ny chớnh bng s mol e Cu
nhng khi tham gia phn ng vi HNO
3

. S mol electron m H+ nhn cng chớnh l s
mol electron m HNO
3
nhn.
17,4 gam hn hp H
+
nhn 1,2 mol e. Vy 34,8 gam s mol e m H
+
nhn l 2,4 mol.
ỏp ỏn C
Bài 3. Hũa tan hon ton 28,8 gam kim loi Cu vo dung dch HNO
3

loóng, tt c khớ NO thu c em oxi húa thnh NO
2
ri sc vo nc cú dũng oxi
chuyn ht thnh HNO
3
. Th tớch khớ oxi ktc ó tham gia vo quỏ trỡnh trờn l
A. 5,04 lớt B. 7,56 lớt C. 6,72 lớt D. 8,96 lớt
Hng dn gii.
Ta nhn thy, Cu nhng electron cho HNO
3
to thnh NO
2
, sau ú NO
2
li nhng cho
O
2

. Vy trong bi toỏn ny, Cu l cht nhng, cũn O
2
l cht nhn electron.
Cu - 2e đ Cu
2+

0,45 0,9
O2 + 4e đ 2O
2-

x 4x
4x = 0,9 ị x = 0,225 ị = 0,225.22,4 = 5,04 lớt
ỏp ỏn A
Bài 4. Chia m gam hn hp 2 kim loi A, B cú húa tr khụng i thnh 2
phn bng nhau :
- Phn 1 tan ht trong dung dch HCl, to ra 1,792 lớt H
2
(ktc).
- Phn 2 nung trong oxi thu c 2,84 g hn hp oxit.
Giỏ tr ca m l
A. 1,56 gam B. 2,64 gam C. 3,12 gam D. 4,68
gam
Hng dn gii. A,B l cht kh, H
+
( phn 1) v O
2
( phn 2) l cht oxi húa.
S mol e- H
+
nhn bng s mol O

2
nhn
2H
+
+ 2.1e
-
đ H
2

0,16 ............ 0,08
O
2
+ 4e đ 2O
2-

0,04 ...... 0,16
ị mkl phn 2 = moxit - mO = 2,84 - 0,04.32 = 1,56 gam. m = 1,56.2 = 3,12 gam.
ỏp ỏn C
Bài 5. Chia 38,6 gam hn hp gm Fe v kim loi M cú húa tr duy nht
thnh 2 phn bng nhau:
- Phn 1: Tan va trong 2 lớt dung dch HCl thy thoỏt ra 14,56 lớt H
2
(ktc).
- Phn 2: Tan hon ton trong dung dch HNO
3
loóng núng thy thoỏt ra 11,2 lớt khớ
NO duy nht (ktc)
a. Nng mol/l ca dung dch HCl l
A. 0,45 M B. 0,25M C. 0,55 M D. 0,65 M
b. Khi lng hn hp mui clorua khan thu c khi cụ cn dung dch sau phn ng

phn 1 l
A. 65,54 gam B. 65,45 gam C. 55,64 gam D. 54,65 gam
c. %m ca Fe trong hn hp ban u l
A. 30,05 % B. 50,05 % C. 50,03 % D. Kết quả khác
d. Kim loại M là
A. Mg B. Fe C. Al D. Cu
Hướng dẫn giải.
a. = 0,65 (mol) Þ nH = 1,3 mol Þ nHCl = nH = 1,3 mol
CM = 0,65M. Đáp án D
b. mmuối = mKl +
Trong đó
mmuối = 19,3 + 1,3.36,5 = 65,45 gam ?
Đáp án B
c. áp dụng phương pháp bảo toàn e:
- Phần 1:
Fe - 2e ® Fe
2+

0,2 ........ 0,4 ........... 0,2
M - ae ® Ma
+

....
2H
+
+ 2e ® H
2

1,3 ........... 0,65
- Phần 2:

Fe - 3e ® Fe
3+

M - ae ® Ma
+

N
+5
+ 3e ® N
+2
(NO)
1,5 0,5

x = 0,2, ay = 0,9
Þ nFe = 0,2 Þ %mFe =
Đáp án C
d.
Đáp án D
Bµi 6. 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 8,7 gam hỗn hợp tác dụng dung dịch NaOH dư ® 3,36 lít khí.
Vậy nếu cho 34,8 gam hỗn hợp trên tác dụng với dung dịch CuSO
4
dư, lọc lấy toàn bộ
chất rắn thu được sau phản ứng tác dụng với dung dịch HNO
3
nóng dư thì thu được V lít
khí NO
2
. Các khí đều được đo ở điều kiện tiêu chuẩn.

Thể tích khí NO
2
thu được là
A. 26,88 lít B. 53,70 lít C. 13,44 lít D. 44,8 lít
Hướng dẫn giải.
2Al + 6HCl ® AlCl
3
+ 3H
2

Mg + HCl ® MgCl
2
+ H
2

Fe + 2HCl ® FeCl
2
+ H
2

Đặt số mol Al, Mg, Fe trong 17,4 gam hỗn hợp là x, y, z

Trong 34,7 gam hỗn hợp : nAl = 0,4; nMg = 0,3; nFe = 0,3
2Al + 3CuSO
4
® Al2(SO
4
)
3
+ 3Cu

Mg + CuSO
4
® MgSO
4
+ Cu