Bài toán áp dụng định luật bảo toàn electron

PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN ELECTRON

1. Nguyên tắc
Tổng số mol electron chất khử nhường bằng tổng số mol electron chất oxi hoá nhận


Dạng 1 : Kim loại tác dụng với dung dịch axit : HNO3; H2SO4 đặc
- Tính khối lượng muối tạo thành:
- Tính số mol HNO3 và H2SO4 phản ứng (kết hợp pp bảo toàn mol nguyên tử).
- So sánh số mol e nhận và nhường để biết có muối tạo thành do sự khử hay không.
Ví dụ 1: Hoà tan hoàn toàn 9,62 gam hỗn hợp X gồm Mg, Fe, Al trong lượng dư dung dịch HNO3 loãng, thu được 0,12 mol NO và 0,04 mol N2O. Tổng khối lượng muối khan tạo thành là
A. 41,86 gam. B. 51,78 gam. C. 14,86 gam. D. 64,18 gam.
Hướng dẫn
ne = 3NO + 8N2O = 0,36 + 0,32 = 0,68.


/ muối =
n electron nhường = 0,68 (mol)
Vậy
muối khan = m hhX +
/ muối = 9,62 + 62
0,68 = 51,78 (g).
Ví dụ 2: Hoà tan hoàn toàn 12,42 gam Al bằng dung dịch HNO3 loãng (dư), thu được dung dịch X và 1,344 lít (ở đktc) hỗn hợp khí Y gồm hai khí là N2O và N2. Tỉ khối của hỗn hợp khí Y so với khí H2 là 18. Cô cạn dung dịch X, thu được m gam chất rắn khan. Giá trị của m là
A. 38,34. B. 34,08. C. 106,38. D. 97,98.
(Trích đề thi TSĐH năm 2009 - Khối A)
Hướng dẫn
Ta có
=
= 0,46 (mol); ne = 0,46.3 = 1,38

=
= 0,06 (mol) ;
= 18
2 = 36

: 44 8
36

:
= 8 : 8 = 1 : 1

: 28 8

=
= 0,06 : 2 = 0,03 (mol)
Từ (1,2): số mol e nhận = 0,24 + 0,3 = 0,54 < số mol e nhường = 1,38
Do đó sản phẩm khử còn có
(NH4NO3), khi đó xảy ra thêm (3)

số mol e nhận ở (3) = 1,38 – 0,27 = 0,84 (mol)
Chất rắn khan thu được gồm

Vậy m = 213
0,46 + 80
0,105 = 106,38 (g).
Ví dụ 3: Hỗn hợp X gồm hai kim loại Al và Cu. Hoà tan hoàn toàn 18,2 gam X vào 100 ml dung dịch B chứa đồng thời H2SO4 12M và HNO3 2M, đun nóng. Sau phản ứng thu được dung dịch Y và 8,96 lít hỗn hợp khí (đktc) T gồm NO và SO2. Tỉ khối của T so với H2 là 23,5. Khối lượng của muối trong dung dịch Y là
A. 34,2 gam. B. 32,0 gam. C. 66,2 gam gam. D. 33,1 gam.
Lời giải
Dễ dàng tìm được: nNO = 0,2 mol ;

Dung dịch B gồm: H+ = 2,6 mol ; SO
= 1,2 mol ; NO
= 0,2 mol.
Các quá trình nhường và nhận electron:
Al ( Al3+ + 3e SO
+ 2e + 4H+ ( SO2 + 2H2O
x 3x 0,2 0,4 0,8 0,2
Cu ( Cu2+ + 2e NO
+ 3e + 4H+ ( NO + 2H2O
y 2y 0,2 0,6 0,8 0,2
Áp dụng sự bảo toàn electron, ta có: 3x + 2y = 1 (1)
Phương trình khối lượng : 27x + 64y =18,2 (2)
Giải hệ (1) và (2), ta được : nAl = 0,2 mol ; nCu = 0,2 mol.
Dung dịch Y gồm: Al3+ = 0,2 mol ; Cu2+ = 0,2 mol; H+ =1 mol ; SO42– = 1 mol (
bị oxi hoá hết).
Y gồm các muối sunfat :
Al2(SO4)3 = 0,1.342 = 34,2 (g)
CuSO4 = 0,2. 160 = 32 (g)
m