Chuyên đề Phương pháp bảo toàn electron

Trang 1

PH PHƯƠ ƯƠ ƯƠNG NG PH PHÁ ÁÁP PP B BBẢ ẢẢO OO TO TOÀ ÀÀN NN ELECTRON

I. Nguyên tắc: Trong phản ứng oxihoá - khử :

số e nhường =số e nhận

=> số mol e nhường =số mol e nhận

II. Phạm vi ứng dụng: - Phương pháp này cho phép giải nhanh nhiều bài toán oxihoa – khử phức tạp thường gặp : + Trong hỗn hợp các chất phản ứng có nhiều chất oxihoa – khử và nhiều chất khử khác nhau, không đủ điều kiện để xác định số lượng và thứ tự các phản ứng xảy ra.

+ Phản ứng oxihoa – khử xảy ra qua nhiều trạng thái trung gian.Chẳng hạn :

+3e

Fe

2e

2e



  Fe2+ 1e

1e



  Fe3+

-3e * Các bước áp dụng: Bước1:Xác định chất khử(nhường e) và chất oxihoa(nhận e), ta dựa vào số oxihoa để xác định. Bước2:Viết và cân bằng phương trình nhường nhận e(có gắn số mol tương ứng của các chất trong mỗi quá trình). Bước3:Từ định luật bảo toàn e ta viết phưong trình giữa các đại lượng và giải phương trình để trả lời các yêu cầu màbài toán đặt ra. III. Các dạng bài tập:

1. Dạng 1:Kim loại (hỗn hợp kim loại), hợp chất có tính khử của kim loại tác dụng với hợp chất có tính oxihoa. Ví dụ:Hợp chất có tính khử của kim loại:FeO, FeCO3, Fe(OH)2, FeS2 …

FeO + HNO3 Fe(NO3)3 + NO + H2O FeCO3 + HNO3 Fe(NO3)3 + NO + CO2 + H2O • Bài tập minh họa:

Bài tập 1: Hòa tan hết 2,16g FeO trong axit HNO3 thấy thoát ra 0,224l khí X(đktc) là sản phẩm khử duy nhất.Xác định X? Tóm tắt bài toán:

HNO3 Khí X 0.224l (đktc) FeO (Sp khử duy nhất) Xác định khí X? dd B Giải:

B1:Xác định chất khử (FeO), chất oxi hoá (HNO3) Đặt khí X chứa Nitơ là NxOy B2 :Viết pt nhường nhận e

Quá trình nhường e Quá trình nhận e

Fe+2 Fe+3 + 1e N+5 +

2x 5 y       

e (NxOy) 0,03

0,03 (5x-2y)0,01 0,01x

B3 :Áp dụng định luật bảo toàn e ta có :

(5x-2y)0,01 = 0,03  5x-2y = 3 Biện luận ta được: x = 1, y = 1 => X là NO.

Bài tập 2 :Có 3,04g Hỗn hợp Fe vàCu hòa tan hết trong HNO3 tạo thành 0,08mol NO và NO2 cóM = 42 và thu được dd B. Hãy xác định thành phần % hỗn hợp ban đầu. Tóm tắt :

Fe HNO3 hh NO Cu 08mol NO2 Xđ %Fe, %Cu ?

M = 42 dd B Giải : Đặt số mol của NO và NO2 lần lượt là x,y. Ta có hệ : x+y = 0,08  x = 0,02

30x + 46y = 42(x + y) y = 0,06

Quá trình nhường e Quá trình nhận e Fe Fe+3 + 3e N+5 + 3e N+2 3a 0,06 0,02

2y

x N



ThuVienDeThi.com

Trang 2

Cu Cu+2 + 2e N+5 + 1e N+4(NO2)

2b 0,06 0,06 Ta có hệ : 3a + 2b = 0,12  a= 0.02 =>%Fe = 36,84% 56a + 64b = 3,04 b = 0,03 =>%Cu = 63,16%

2.Dạng 2 : Hỗn hợp kim loại + hỗn hợp muối (với dạng này cần phân biệt rõ chất có và không thay đổi số oxi hoá) * Lưu ý:Dãy điện hoá và quy tắc :

Oxhmạnh + Khmạnh Oxhyếu + Khyếu Bài tập 3: Khuấy kỹ 100ml dd A chứa AgNO3, Cu(NO3)2 với hỗn hợp kim loại có0,03molAl và 0,05mol Fe. Sau phản ứng thu được dd C và 8,12g chất rắn B gồm 3kim loại. Cho B tác dụng với HCl dư thì thu được 0,672l H2 (đktc). Tính nồng độ CM của AgNO3 và Cu(NO3)2 trong A. Tóm tắt : Al (0,03mol) 100ml dd A (AgNO3, Cu(NO3)2) HCl H2 0,672l(đktc) Brắn(3kl) Cu (0,05mol) Crắn m(g) Xđ CM của AgNO3, Cu(NO3)2 trong A? Giải :

Vì Al hoạt động mạnh hơn Fe nên Al hết => hh B gồm 3kl:Ag, Cu, Fedư Ta có : Fedư + 2HCl FeCl2 + H2 => nFe(pứ)= 0,02mol 0,03 0,03 m B= mCu + mAg + mFe dư => mCu + mAg = m B - mFe dư =8,12 – 56.0,03=6,44g

Mặt khác:

Quá trình nhường e Quá trình nhận e Al Al+3 + 3e Cu+2 + 2e Cu 0,03 3.0,03 b 2b Fe Fe+2 + 2e Ag+ + 1e Ag

0,02 2.0,02 a a

Suy ra: a + 2b = 0,13  a= 0,03 => CM(AgNO3)=0,3M 108a + 64b = 6,44 b= 0,05 => CM(Cu(NO3)2)=0,2M

3.Dạng 3: Phản ứng nhiệt nhôm.

Phản ứng nhiệt nhôm là phản ứng giữa Al với oxit kim loại hoạt động hoá học kém hơn ở nhiệt độ cao.

2xAl + 3MxOy 

0t

yAl2O3 + 3xM

Bản chất của phản ứng nhiệt nhôm là phản ứng oxihoa – khử.Al là chất oxihoa, oxit kim loại là chất khử( Al chiếm oxi của oxit kim loại để tạo Al2O3 : 4Al + 3O2  2Al2O3). Bài tập 4: Trộn 0,54g bột Al với hh Fe2O3 và CuO rồi tiến hành phản ứng nhiệt nhôm trong điều kiện không có không khí trong 1 thời gian, được hh rắn X. Hòa tan Xtrong dd HNO3(đặc,nóng dư) thì thu được V (l)NO2 (sp khử duy nhất ở …