PPH3

PHƯƠNG PHÁP
BẢO TOÀN MOL ELECTRON
Tổ Hóa học – THPT Lê Lợi

Trước hết cần nhấn mạnh đây không phải là phương pháp cân bằng phản ứng oxi hóa - khử, mặc dù phương pháp thăng bằng electron dùng để cân bằng phản ứng oxi hóa - khử cũng dựa trên sự bảo toàn electron.
Nguyên tắc của phương pháp như sau: khi có nhiều chất oxi hóa, chất khử trong một hỗn hợp phản ứng (nhiều phản ứng hoặc phản ứng qua nhiều giai đoạn) thì tổng số electron của các chất khử cho phải bằng tổng số electron mà các chất oxi hóa nhận. Ta chỉ cần nhận định đúng trạng thái đầu và trạng thái cuối của các chất oxi hóa hoặc chất khử, thậm chí không cần quan tâm đến việc cân bằng các phương trình phản ứng. Phương pháp này đặc biệt lý thú đối với các bài toán cần phải biện luận nhiều trường hợp có thể xảy ra.
Sau đây là một số ví dụ điển hình.
Ví dụ 1: Oxi hóa hoàn toàn 0,728 gam bột Fe ta thu được 1,016 gam hỗn hợp hai oxit sắt (hỗn hợp A).
1. Hòa tan hỗn hợp A bằng dung dịch axit nitric loãng dư. Tính thể tích khí NO duy nhất bay ra (ở đktc).
A. 2,24 ml. (B. 22,4 ml. C. 33,6 ml. D. 44,8 ml.
2. Cũng hỗn hợp A trên trộn với 5,4 gam bột Al rồi tiến hành phản ứng nhiệt nhôm (hiệu suất 100%). Hòa tan hỗn hợp thu được sau phản ứng bằng dung dịch HCl dư. Tính thể tích bay ra (ở đktc).
(A. 6,608 lít. B. 0,6608 lít. C. 3,304 lít. D. 33,04. lít
Hướng dẫn giải 1. Các phản ứng có thể có:
2Fe + O2
2FeO (1)
2Fe + 1,5O2
Fe2O3 (2)
3Fe + 2O2
Fe3O4 (3)
Các phản ứng hòa tan có thể có:
3FeO + 10HNO3 (( 3Fe(NO3)3 + NO( + 5H2O (4)
Fe2O3 + 6HNO3 (( 2Fe(NO3)3 + 3H2O (5)
3Fe3O4 + 28HNO3 (( 9Fe(NO3)3 + NO( + 14H2O (6)
Ta nhận thấy tất cả Fe từ Fe0 bị oxi hóa thành Fe+3, còn N+5 bị khử thành N+2, O20 bị khử thành 2O(2 nên phương trình bảo toàn electron là:

mol.
trong đó,
là số mol NO thoát ra. Ta dễ dàng rút ra
n = 0,001 mol;
VNO = 0,001(22,4 = 0,0224 lít = 22,4 ml. (Đáp án B)
2. Các phản ứng có thể có:
2Al + 3FeO
3Fe + Al2O3 (7)
2Al + Fe2O3
2Fe + Al2O3 (8)
8Al + 3Fe3O4
9Fe + 4Al2O3 (9)
Fe + 2HCl (( FeCl2 + H2( (10)
2Al + 6HCl (( 2AlCl3 + 3H2( (11)
Xét các phản ứng (1, 2, 3, 7, 8, 9, 10, 11) ta thấy Fe0 cuối cùng thành Fe+2, Al0 thành Al+3, O20 thành 2O(2 và 2H+ thành H2 nên ta có phương trình bảo toàn electron như sau:


Fe0 ( Fe+2 Al0 ( Al+3 O20 ( 2O(2 2H+ ( H2
( n = 0,295 mol
(
lít. (Đáp án A)
Nhận xét: Trong bài toán trên các bạn không cần phải băn khoăn là tạo thành hai oxit sắt (hỗn hợp A) gồm những oxit nào và cũng không cần phải cân bằng 11 phương trình như trên mà chỉ cần quan tâm tới trạng thái đầu và trạng thái cuối của các chất oxi hóa và chất khử rồi áp dụng luật bảo toàn electron để tính lược bớt được các giai đoạn trung gian ta sẽ tính nhẩm nhanh được bài toán.
Ví dụ 2: Trộn 0,81 gam bột nhôm với bột Fe2O3 và CuO rồi đốt nóng để tiến hành phản ứng nhiệt nhôm thu được hỗn hợp A. Hoà tan hoàn toàn A trong dung dịch HNO3 đun nóng thu được V lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất) ở đktc. Giá trị của V là
A. 0,224 lít. (B. 0,672 lít. C. 2,24 lít. D. 6,72 lít.
Hướng dẫn giải Tóm tắt theo sơ đồ:


Thực chất trong bài