Phương pháp áp dụng định luật bảo toàn electron

Phương pháp áp dụng định luật bảo toàn electron
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.
- Cần 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, Fe3O4, Fe2 O3, 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.
nFe = ; ; nNO giải phóng = 0,1 mol
- Chất khử là Fe:
- Chất oxi hóa gồm O2 và HNO3 :
Smol e- Fe nhường = Sne- chất oxi hóa (O2, ) nhận:
Þ m = 10,08 (g).
Đáp án B.
Bµi 2. 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 34,8 gam hỗn hợp trên tác dụng với dung
dịch CuSO4 dư, lọc lấy toàn bộ chất rắn thu được sau phản ứng tác dụng với dung
dịch HNO3 nóng dư thì thu được V lít khí NO2 (đktc). Giá trị V là
A. 11,2 lít B. 22,4 lít C. 53,76 lít D. 76,82 lít

Hướng dẫn giải. Al, Mg, Fe nhường e, số mol electron này chính bằng số mol e Cu
nhường khi tham gia phản ứng với HNO3. Số mol electron mà H+ nhận cũng
chính là số mol electron mà HNO3 nhận.
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 HNO3 loóng, tt c
khớ NO thu c em oxi húa thnh NO2 ri sc vo nc cú dũng oxi chuyn
ht thnh HNO3. 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 HNO3 to thnh NO2, sau ú NO2 li
nhng cho O2. Vy trong bi toỏn ny, Cu l cht nhng, cũn O2 l cht nhn
electron.
Cu - 2e đ Cu2+
0,45 0,9
O2 + 4e đ 2O2-
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 H2 (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 O2 ( phn 2) l cht oxi húa.
S mol e- H+ nhn bng s mol O2 nhn
2H+ + 2.1e- đ H2

0,16 ............ 0,08
O2 + 4e đ 2O2-
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 H2 (ktc).
- Phn 2: Tan hon ton trong dung dch HNO3 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. Kt qu khỏc
d. Kim loi M l
A. Mg B. Fe C. Al D. Cu
Hng dn gii.
a. = 0,65 (mol) ị nH = 1,3 mol ị nHCl = nH = 1,3 mol
CM = 0,65M. ỏp ỏn D
b. mmui = mKl +
Trong ú
mmui = 19,3 + 1,3.36,5 = 65,45 gam ?
ỏp ỏn B
c. ỏp dng phng phỏp bo ton e:
- Phn 1:
Fe - 2e đ Fe2+

0,2 ........ 0,4 ........... 0,2
M - ae đ Ma+
....
2H+ + 2e đ H2
1,3 ........... 0,65
- Phần 2:
Fe - 3e ® Fe3+
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 CuSO4 dư, lọc lấy
toàn bộ chất rắn thu được sau phản ứng tác dụng với dung dịch HNO3 nóng dư
thì thu được V lít khí NO2. Các khí đều được đo ở điều kiện tiêu chuẩn.
Thể tích khí NO2 thu được là
A. 26,88 lít B. 53,70 lít C. 13,44 lít D. 44,8 lít
Hướng dẫn giải.
2Al + 6HCl ® AlCl3 + 3H2
Mg + HCl ® MgCl2 + H2
Fe + 2HCl ® FeCl2 + H2
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 + 3CuSO4 ® Al2(SO4)3 + 3Cu

Mg + CuSO4 ® MgSO4 + Cu
Fe + CuSO4 ® FeSO4 + Cu
Cu + 4HNO3 ® Cu(NO3)2 + 2NO2 + H2O
áp dụng định luật bảo toàn electron
- Al, Mg, Fe là chất khử, nhường electron
Cu2+ nhận e từ các kim loại sau đó lại nhường cho HNO3
- HNO3 là chất oxi hoá, nhận electron
N+5 + 1e ® N+4 (NO2)
a .................... a
Þ a = 2,4
Þ
Đáp án A
Bµi 7. Cho tan hoàn toàn 3,6 gam hỗn hợp gồm Mg và Fe trong dung dịch HNO3
2M, thu được dung dịch D, 0,04 mol khí NO và 0,01 mol N2O. Cho dung dịch D
tác dụng với dung dịch NaOH lấy dư, lọc và nung kết tủa đến khối lượng thu được
m gam chất rắn.
a. Giá trị của m là
A. 2,6 gam B. 3,6 gam C. 5,2 gam D. 7,8 gam
b. Thể tích HNO3 đã phản ứng là
A. 0,5 lít B. 0,24 lít C. 0,26 lít D. 0,13 lít
Hướng dẫn giải.
a. - HNO3 là chất oxi hoá
N+5 + 3e NO
0,12 ........ 0,04 (mol)
2N+5 + 8e 2N+1 (N2O)
0,08 ....... 0,02 ... 0,01 (mol)
- Mg và Fe là chất khử. Gọi x, y là số mol Mg và Fe trong hỗn hợp
Mg - 2e Mg+2
x .........2x (mol)
Fe - 3e Fe+3

y ...... 3y (mol)
ST.