Chuyên đề:một số bài toán áp dụng PP bảo toàn e

CHUYÊN ĐỀ: MỘT SỐ BÀI TOÁN ÁP DỤNG ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ELECTRON
- Chất oxi hoá: là chất nhận electron của chất khác.
- Chất khử: là chất nhường electron cho chất khác.
- Quá trình oxi hoá: là quá trình xảy ra sự mất electron.
- Quá trình khử: là quá trình xảy ra sự nhận electron.
A. MỘT SỐ KIẾN THỨC CẦN NHỚ:
M?T S? B�I TO�N �P D?NG D?NH LU?T B?O TO�N ELECTRON
I. MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN:
VD: Xác định các chất oxi hoá, các chất khử và viết các bán phản ứng oxi hoá khử sau:
1. KMnO4 + HCl → KCl + MnCl2 + Cl2 + H2O
2. Al + HNO3 → Al(NO3)3 + N2O + H2O
Đáp án:
1. KMnO4 + HCl → MnCl2 + Cl2 + KCl + H2O
- Chất oxi hoá: Mn+7 (KMnO4)
- Chất khử: Cl-1(HCl)
- Quá trình nhường electron:
2Cl-1 → Cl2 + 2 x 1e
1 mol 2 mol electron
- Quá trình nhận electron:
Mn+7 + 5e → Mn+2
1 mol 5 mol electron
2. Al + HNO3 → Al(NO3)3 + N2O + H2O
- Chất oxi hoá: N+5(HNO3)
- Chất khử: Al
- Quá trình nhận electron:
2N+5 + 2 x 4e → 2N+1
2 x 4 mol electron 1 mol
- Quá trình nhận electron:
Al0 → Al+3 + 3e
1 mol 3 mol electron

II. NỘI DUNG
1. Nguyên tắc
Dựa trên nguyên tắc này chúng ta có thể giải được nhiều bài toán nếu dùng các phương pháp khác sẽ không giải được hoặc lời giải dài dòng, phức tạp.
2. Các bước giải bài tập theo phương pháp bảo toàn electron
Trong một phản ứng oxi hoá khử: Tổng số electron do chất khử nhường bằng tổng số electron do chất oxi hoá nhận. Từ đó có thể suy ra: “Tổng số mol electron mà các chất khử nhường bằng tổng số mol electron do các chất oxi hoá nhận”.
- Bước 1: Xác định chất khử và chất oxi hoá.
- Bước 2: Viết các bán phản ứng oxi hoá khử.
- Bước 3: Dựa vào các bán phản ứng oxi hoá khử ( các quá trình nhường nhận electron) tìm số mol electron nhường hoặc nhận.
- Bước 4: Chuyển đổi theo yêu cầu của bài ra.
III. MỘT SỐ LƯU Ý
- Bài toán còn phải kết hợp thêm các phương pháp khác như: phương pháp bảo toàn nguyên tố, phương pháp bảo toàn khối lượng.
- Tính oxi hoá của các axit: HNO3, H2SO4 đặc nóng….
+ Sản phẩm khử của HNO3 thường là: N2, NO, NO2, N2O, NH4NO3.
+ Sản phẩm khử của H2SO4 đặc nóng: SO2, S, H2S.
- Một số axit có tính khử như: HCl, HBr, HI, H2S ….
- Nếu bài toán tạo ra các sản phẩm có số oxi hoá trung gian thì ta chỉ quan tâm đến trạng thái số oxi hoá đầu và cuối của chất khử và chất oxi hoá, mà không cần quan tâm đến giai đoạn trung gian.
- Nếu một hoặc nhiều kim loại tác dụng với các axit có tính oxi hoá mạnh như: HNO3, H2SO4 đặc, nóng…. thì:
ngốc axit trong muối = nelectron nhận : Số điện tích ion gốc axit

Ví dụ 1 :
Để sắt ngoài không khí một thời gian thu được hỗn hợp gồm sắt và các oxit sắt. Hoà tan hỗn hợp này bằng dung dịch HNO3 dư thu được dung dịch muối sắt (III) nitrat và khí NO là sản phẩm khử duy nhất.
Ở VD này ta nhận thấy:
Fe0 → hỗn hợp có Fe0, Fe+2, Fe+8/3, và Fe+3 → Fe+3
Do đó ta có thể bỏ qua giai đoạn trung khi tạo thành hỗn hợp, mà bản chất chỉ từ Fe0 → Fe+3
Nên quá trình nhường electron:
Fe0 → Fe+3 + 3e
Quá trình nhận electron:
N+5 + 3e → N+2
Ví dụ 2:
Trộn bột Al với Fe2O3 rồi tiến hành phản ứng nhiệt nhôm trong điều kiện không có không khí sau một thời gian thu được hỗn hợp chất rắn. Hoà tan hỗn hợp chất rắn trên bằng lượng vừa đủ dd H2SO4 đặc nóng, thu được khí SO2 là sản phẩm khử duy nhất.
Ở VD này ta nhận thấy:
Al0 →Al+3
Fe+3 → hỗn hợp có Fe0, Fe+2, Fe+8/3 và Fe+3 →Fe+3
Do vậy ta có thể bỏ qua quá trình nhận electron của Fe+3 và quá trình nhường electron của Fe và các oxit sắt.
Vì vậy quá trình nhường electron chỉ do Al0 → Al+3
Quá trình nhận electron của S+6 →S+4
Bài toán áp dụng định luật bảo toàn electron được chia thành các dạng bài tập sau:
Dạng 1. Bài toán có một chất khử và một chất oxi hoá
Dạng 2. Bài toán có nhiều chất khử và một chất oxi hoá ( hoặc một chất khử và nhiều chất oxi hoá).
Dạng 3. Bài toán có nhiều chất khử và nhiều chất oxi hoá.
Ví dụ 1. Hoà tan hết 2,16 gam FeO trong HNO3 sau phản ứng thấy thoát ra 0,244 lit khí X (đktc) là sản phẩm khử duy nhất. Tìm X?
IV. MỘT SỐ BÀI TOÁN ÁP DỤNG
Dạng I. Bài toán có một chất oxi hoá và một chất khử
Ví dụ 2: Trộn 5,4 gam Al với hỗn hợp Fe2O3 và CuO, rồi tiến hành phản ứng nhiệt nhôm trong điều kiện không có không khí sau một thời gian thu được hỗn hợp chất rắn A. Hoà tan hỗn hợp chất rắn A bằng lượng vừa đủ dung dịch HNO3 thì thu được bao nhiêu lít khí N2O (đktc). Biết N2O là sản phẩm khử duy nhất.
Đáp số:
VD 1: X là: NO
VD 2:
Thể tích của khí N2O là: V = 1,68 (lít)
VD 3: m = 13,92 (gam)
Ví dụ 3: Nung m(g) Fe2O3 với khí CO thiếu thu được 6,52(g) hỗn hợp Y gồm 4 chất rắn. Hòa tan Y hết vào dd HNO3 thì thu được 6,72 lít khí NO (đktc) duy nhất. Tìm m.
Dạng II. Bài toán có một chất oxi hoá và nhiều chất khử
( hoặc nhiều chất khử và một chất oxi hoá )
Ví dụ 1: Để m gam sắt ngoài không khí, sau một thời gian thu được chất rắn X có khối lượng (m + 1,6) gam. Nếu cho toàn bộ X tác dụng với dung dịch H2SO4 đặc, nóng, dư thì thu được 4,48 lít khí SO2 (đktc) duy nhất thoát ra. Tính m.

Ví dụ 2: Cho 2,52 g hh X gồm Al và Mg trộn theo tỉ lệ mol 2 : 3 tác dụng với H2SO4 đặc thì thu được muối sunfat và 0,03 mol một sản phẩm duy nhất chứa lưu huỳnh. Xác định sản phẩm tạo thành .
Ví dụ 3: Cho hỗn hợp kim loại A gồm Zn và Al. Lấy nửa hỗn hợp A tác dụng với dung dịch CuSO4 dư. Phản ứng xong đem toàn bộ chất rắn tạo thành cho tác dụng hết với HNO3 thu được 4,48 lít NO duy nhất (đktc).
a. Nếu cho hỗn hợp A tác dụng hết với HNO3. Tính thể tích khí N2 duy nhất (đktc) sinh ra
b. Nếu khối lượng hỗn hợp A là 24,9 gam. Tính khối lượng từng kim loại trong A.
Đáp số:
VD 1: m = 11,2 (gam)
VD 2: Sản phẩm khử: H2S
VD 3: a. V = 2,688 (lít)
b. mAl = 5,4 (gam)
mZn = 19,5 (gam)
Ví dụ 1: Hoà tan m gam hỗn hợp A gồm Fe và kim loại M (có hoá trị không đổi) trong dung dịch HCl dư thì thu được 1,008 lít khí (đktc) và dung dịch chứa 4,575 gam muối khan. Tính m.
Mặt khác cũng hoà tan m gam hỗn hợp A trên trong dung dịch chứa hỗn hợp HNO3 đặc và H2SO4 ở nhiệt độ thích hợp thì thu được 1,8816 lít hỗn hợp 2 khí (đktc) có tỉ khối hơi so với H2 là 25,25. Xác định kim loại M.
Dạng III. Bài toán có nhiều chất oxi hoá và nhiều chất khử
Ví dụ 2:
1. Cho 7,22g hỗn hợp X gồm Fe và kim loại M có hóa trị không đổi. Chia hỗn hợp thành 2 phần bằng nhau:
- Hoà tan hết phần 1 trong dung dịch HCl được 2,128 (lít) H2.
- Hoà tan hết phần 2 trong dung dịch HNO3 được 1,792 lít khí NO duy nhất.
Xác định kim loại M và % khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp X?
2. Cho 3,61g X tác dụng với 100ml dung dịch A chứa Cu(NO3)2 và AgNO3. Sau phản ứng thu được dung dịch B và 8,12g chất rắn D gồm 3 kim loại . Cho chất rắn D tác dụng với dung dịch HCl dư thu được 0,672 (lít) H2. khí đo ở. Tính CM của Cu(NO3)2 và AgNO3 trong dung dịch A.
Các chất đktc và các phản ứng xảy ra hoàn toàn.
Ví dụ 3: Hỗn hợp A gồm Mg và Al, hỗn hợp B gồm O2 và Cl2. Cho 1,29 gam hỗn hợp A phản ứng hết với 1,176 lít hỗn hợp B (đktc) thu dược 4,53 gam hỗn hợp X gồm các oxit và muối clorua. Tính % theo khối lượng của mỗi kim loại trong hỗn hợp đầu.
Đáp số:
VD 1: Kim loại M là Al
VD 2: 1. Kim loại M là: Al
%mAl = 22,44%
%mFe = 77,56%
2. CMCu(NO3)2 = 0,5 M
CNAgNO3 = 0,3 M
VD 3: %mAl = 62,8%
%mMg = 37,2%

B. CÁC BÀI TẬP ÁP DỤNG