Cách giải bài tập về oxi hóa khử hay, chi tiết
Cách giải bài tập về oxi hóa khử hay, chi tiết Hóa học lớp 10 với đầy đủ lý thuyết, phương pháp giải và bài tập có lời giải cho tiết sẽ giúp học sinh nắm được Cách giải bài tập về oxi hóa khử hay, chi tiết
Cách giải bài tập về oxi hóa khử hay, chi tiết
-
Phương pháp:
* Định luật bảo toàn electron
Trong phản ứng oxi hoá - khử, số mol electron mà chất khử cho bằng số mol electron mà chất oxi hoá nhận. ∑ne cho = ∑ne nhận
Sử dụng tính chất này để thiết lập các phương trình liên hệ, giải các bài toán theo phương pháp bảo toàn electron.
-
* Nguyên tắc
Viết 2 sơ đồ: sơ đồ chất khử nhường e- và sơ đồ chất oxi hoá nhận e-.
* Một số chú ý
- Chủ yếu áp dụng cho bài toán oxi hóa khử các chất vô cơ
- Có thể áp dụng bảo toàn electron cho một phương trình, nhiều phương trình hoặc toàn bộ quá trình.
- Xác định chính xác chất nhường và nhận electron. Nếu xét cho một quá trình, chỉ cần xác định trạng thái đầu và trạng thái cuối số oxi hóa của nguyên tố, thường không quan tâm đến trạng thái trung gian số oxi hóa của nguyên tố.
- Khi áp dụng PP bảo toàn electron thường sử dụng kèm các PP bảo toàn khác (bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố).
- Khi cho KL tác dụng với dung dịch HNO3 và dung dịch sau phản ứng không chứa muối amoni: nNO3- = tổng số mol e nhường (hoặc nhận).
a/ Bài toán kim loại tác dụng với axit không có tính oxi hóa
- Công thức liên hệ giữa số mol kim loại và số mol khí H2
2. nH2 = n2 . nM1 + n2 .n-M2 +….. (với n1, n2 là số electron nhường của kim loại M1 và M2 ; nM1 , nM2 là số mol của kim loại M1, M2).
- Công thức tính khối lượng muối trong dung dịch:
Mmuối = mKL + mgốc ax (mSO42-, mX-…)
Trong đó, số mol gốc axit được cho bởi công thức:
Ngốc ax = tổng e trao đổi/ điện tích gốc axit.
+ Với H2 SO4 : mMuối = mKL + 96.nH2
+ Với HCl: mmuối =mKL + 71.nH2
+ Với HBr: mmuối =mKL + 160.nH2
-
-
Ví dụ 1: Hòa tan 15g hỗn hợp X gồm 2 kim loại Mg, Al vào dung dịch Y gồm HNO3 và H2SO4 đặc thu được 0,1 mol mỗi khí SO2, NO, NO2, N2O. Phần tram khối lượng của Al, Mg trong X lần lượt là:
Hướng dẫn:
Gọi Mg, Al trong hỗn hợp X lần lượt là x, y (mol).
Ví dụ 2: Cho 15,8 gam KmnO4 tác dụng với dung dịch HCl đậm đặc. Thể tích khí clo thu được ở điều kiện tiêu chuẩn là:
A. 5,6 lít. B. 0,56 lít. C. 0,28 lít. D. 2,8 lít.
Hướng dẫn:
Ta có: Mn+7nhường 5 e (Mn+2),Cl-thu 2.e (Cl2)
Áp dụng định luật bảo toàn e ta có :
5.nKmnO4 =2.nCl2
⇒ nCl2 = 5/2 nKmnO4 =0.25 mol rArr; VCl2 =0,25 . 22,4 =0,56 lít
Ví dụ 3. Hòa tan hoàn toàn 20g hỗn hợp Mg và Fe vào dung dịch axit HCl dư thấy có 11,2 lít khí thoát ra ở đktc và dung dịch X. Cô cạn dung dịch X thì thu được bao nhiêu gam muối khan?
A. 55,5g. B. 91,0g. C. 90,0g. D. 71,0g.
Hướng dẫn:
Áp dụng công thức 2 ta có:
mmuối = m kim loại + mion tạo muối
= 20 + 71.0,5=55.5g
⇒ Chọn A
b/ Bài toán kim loại tác dụng với hỗn hợp axit có tính oxi hóa
Ví dụ 4. Hòa tan 15 gam hỗn hợp X gồm hai kim loại Mg và Al vào dung dịch Y gồm HNO3 và H2SO4 đặc thu được 0,1 mol mỗi khí SO2, NO, NO2, N2O. Phần trăm khối lượng của Al và Mg trong X lần lượt là:
A. 63% và 37%. B. 36% và 64%. C. 50% và 50%. D. 46% và 54%.
Hướng dẫn:
Ta có 24 nMg + 27 nAl =15 (1)
- Xét quá trình oxi hóa
Mg → Mg2++ 2e
Al → Al3++3e
⇒tổng số mol e nhường = 2nMg + 3 nAl
- Xét quá trình khử
2N+5 +2.4e → 2 N+1
S+6 + 2e → S+4
⇒tổng số mol e nhận = 2.0,4 + 0,2 = 1,4 mol
Theo định luật bảo toàn e ta có:
2nMg + 3 nAl = 1,4 (2)
Giải hệ (1) và (2) ta được nMg = 0,4 mol, nAl =0,2 mol
⇒% Al = 27.0,2/15 = 36%
⇒%Mg = 64%
⇒ Chọn B
Ví dụ 5: Một hỗn hợp X có khối lượng 18,2g gồm 2 Kim loại A (hóa trị 2) và B (hóa trị 3). Hòa tan X hoàn toàn trong dung dịch Y chứa H2SO4 và HNO3. Cho ra hỗn hợp khí Z gồm 2 khí SO2 và N2O. Xác định 2 kim loại A, B (B chỉ co thể là Al hay Fe). Biết số mol của hai kim loại bằng nhau và số mol 2 khí SO2 và N2O lần lượt là 0,1 mol mỗi khí.
A. Cu, Al B. Cu, Fe C. Zn, Al D. Zn, Fe
Hướng dẫn:
Quá trình khử hai anion tạo khí là:
4H+ + SO42- + 2e → SO2 + 2H2O
0,2 0,1 mol
10H+ + 2NO3- + 8e → N2O + 5H2O
0,8 0,1 mol
Tổng e (nhận) = 0,2 + 0,8 = 1 mol
A → A2+ + 2e
a 2a
B → B3+ + 3e
b 3b
Tổng e (cho) = 2a + 3b = 1 (1)
Vì số mol của hai kim loại bằng nhau nên: a= b (2)
Giải ( 1), (2 ) ta có a = b = 0,2 mol
Vậy 0,2A + 0,2B = 18,2 ⇒ A + B = 91 ⇒ A là Cu và B là Al.
c/ Bài toán kim loại tác dụng với axit có tính oxi hóa
Trong các phản ứng oxy hóa khử, sản phẩm tạo thành có chứa các muối mà ta thường gặp như muối sunfat SO42-(có điện tích là -2), muối nitrat NO3-, ( có điện tích là -1), muối halogen X-( có điện tích là -1), ... Thành phần của muối gồm caction kim loại (hoặc cation NH4+),và anion gốc acid. Muốn tính khối lượng muối tạo thành trong dung dịch ta tính như sau:
mmuối = mkim loại + mgốc acid
Trong đó: mgốc acid = Mgốc acid .ne (nhận)/(số điện tích gốc acid)
Ví dụ 6: Cho 6,3 g hỗn hợp Mg và Zn tác dụng hết với dung dịch HCl thấy thoát ra 3,36 lít H2 (đktc). Khối lượng muối tạo ra trong dung dịch là:
A. 15,69 g B. 16,95 g C. 19,65 g D. 19,56 g
Hướng dẫn:
Ta có: 2H++ 2e → H2
0,3 0,15 mol/
Vậy khối lượng muối trong dung dịch là:
Mmuối = mkim loại + mgốc acid = 6,3+35,5.0,3/1=16,95 g.
⇒ Chọn B
Một số lưu ý:
- Với kim loại có nhiều số oxy hóa khác nhau khi phản ứng với dung dịch axit HNO3 loãng, HNO3 đặc nóng sẽ đạt số oxi hóa cao nhất.
- Hầu hết các kim loại phản ứng được với HNO3 đặc nóng (trừ Pt, Au) và HNO3 đặc nguội (trừ Pt, Au, Fe, Al, Cr….) khi dó N+5trong HNO3 bị khử về mức oxi hóa thấp hơn trong những đơn chất khi tương ứng.
- Các kim loại tác dụng với ion trong môi trường axit H+coi như tác dụng với HNO3. Các kim loại Zn, Al tác dụng với ion trong môi trường kiềm OH-giải phóng NH3.
-
Ví dụ 7: Hoà tan 7,8g hỗn hợp bột Al và Mg trong dung dịch HCl dư. Sau phản ứng khối lượng dung dịch axit tăng thêm 7,0g. Khối lượng nhôm và magie trong hỗn hợp đầu là:
A. 2,7g và 1,2g B. 5,4g và 2,4g C. 5,8g và 3,6g D. 1,2g và 2,4g
Hướng dẫn:
Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có :mH2 = 7,8-7,0 =0,8 gam
Mặt khác theo công thức 1 và theo đề ta có hệ phương trình:
(Khi tham gia phản ứng nhôm nhường 3 e, magie nhường 2 e và H2 thu về 2 e)
3.nAl + 2.nMg =2.nH2=2.0.8/2 (1)
27.nAl +24.nMg =7,8 (2)
Giải phương trình (1), (2) ta có nAl =0.2 mol và nMg = 0.1 mol
Từ đó ta tính được mAl =27.0,2 =5,4 gam và mMg =24.0,1 =2,4 gam chọn đáp án B
