Chuyên đề hóa học 2

Giáo viên: Nguyễn Thị Thủy

Trường THPT Hương Khê

CHUYÊN ĐỀ:

PHƯƠNG PHÁP TÍNH NHANH KHỐI LƯỢNG MUỐI TẠO THÀNH

TRONG PHẢN ỨNG OXI HÓA - KHỬ

A. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI:

Trong các đề thi tốt nghiệp cũng như đề thi ĐH-CĐ có rất nhiều bài toán yêu cầu tính khối lượng muối tạo thành trong các phản ứng oxh - khử. Với đặc điểm của bài tập trắc nghiệm là phải xử lý nhanh, do đó ngoài các phương pháp giải thông thường thì còn có những phương pháp giải đặc biệt nhằm rút ngắn cách suy luận, nhanh chóng tìm ra kết quả. Do đó tôi đã chọn đề tài này để góp phần giúp học sinh tính nhanh khối lượng muối tạo thành trong các phản ứng oxh-khử.

B. NỘI DUNG ĐỀ TÀI:

I. Cơ sở lý thuyết:

1. Kim loại tác dụng với HNO3.

a, Sản phẩm phản ứng là NO2:  N+5 + 1e  N+4.

Ví dụ:      Al + 6HNO3  Al(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O.

  Cu + 4HNO3  Cu(NO3)2 + 2NO2  + 2H2O

Trong mọi phản ứng không phụ thuộc vào hóa trị của kim loại tham gia phản ứng, ta luôn có:

(Trong muối) =

b, Sản phẩm phản ứng là NO:  N+5 + 3e N+2.

Ví  dụ: Fe    + 4HNO3  Fe(NO3)3 + NO + 2H2O

  3Cu + 8HNO3  Cu(NO3)2 + 2NO  + 4H2O

  3Ag + 4HNO3  3AgNO3 + NO  + 2H2O

Trong mọi phản ứng không phụ thuộc vào hóa trị của kim loại tham gia phản ứng, luôn có:

(Trong muối) = 3

c, Sản phẩm phản ứng là N2O: 2N+5 + 8e  2N+1 (N2O)

Ví dụ: 8Al + 30HNO3  8Al(NO3)3 + 3N2O  + 15H2O

  4Mg + 10HNO3  4Mg(NO3)2 + N2O  + 5H2O

Với mọi phản ứng không phụ thuộc vào hóa trị của kim loại phản ứng luôn có:

(Trong muối) = 8

=> Vậy với mọi kim loại khi tác dụng với HNO3, số mol trong muối được tính theo công thức.

Trong đó: a là số electron mà N+5 nhận để tạo thành sản phẩm X

N+5 + ae  X

X có thể là hỗn hợp nhiều chất khác nhau tạo thành do sự khử N+5.

Ví dụ 1:

Cho 1,35 g hỗn hợp A gồm Cu, Mg, Al tác dụng với HNO3 dư được 1,12 lít NO và NO2 có khối lượng mol trung bình là 42,8 lít và dung dịch A (không chứa muối amoni). Biết thể  tích khí đo được ở đktc.Cô cạn dd A thu được m gam muối khan.Giá trị của m là:

A. 9,65   B. 7,28  C. 4,24   D. 5,69

Giải

* Cách giải thông thường:

Dựa vào sơ đồ đường chéo ta tính được số mol NO và NO2 lần lượt là 0,01 mol và 0,04 mol. Ta có các sản phản ứng sau:

  + 4H+ + 3e  NO + 2H2O

   + 2H+ + 1e  NO2 + H2O

Tổng số Mol electron nhận là: 0,01 . 3 + 0,04 = 0,07 (Mol)

Gọi x, y, z lần lượt là số mol của Cu, Mg, Al có trong 1,35 gam hỗn hợp kim loại, ta có:

Cu  Cu+2 + 2e

      x             2x

    Mg  Mg+2 + 2e

      y              2y 

Al  Mg+3 + 3e

      z              3z

    2x + 2y + 3z = 0,07

Khối lượng muối nitrat sinh ra:

 m  =  + +

  =  1,35 + 62 (2x + 2y + 3z)

  =   1,35 + 62 . 0.07 = 5,69 (g)

* cách giải nhanh:

 mmuối khan   = mKim loại +

 Mà: =  3nNO +

    =  3.0,01 + 0.04 =0,07

=> mMuối khan = 1,35 + 0,07.62 = 5,69 (g)

Ví dụ 2:

Hòa tan hoàn toàn 5,04 g hỗn hợp gồm 3 kim loại x, y, z vào 100ml dd HNO3 X(M) thu được m(g) muối, 0,02mol NO2 và 0,005mol N2O. Giá trị của X và m là:

 A. 0,03 M và 21,1gam    B. 0,9 M và 8,76 gam

 C. 0,23 M và 54,1 gam    D. 0,2 M và 81,1 gam

Giải

 Ta có:  N+5 + 1e  N+4

    2N+5 + 8e  2N+1 (N2O)

     (Trong muối) = + 8 = 0,02 + 0,05. 8 = 0,06 (mol)

      mMuối = 0,06 .62 + 5,04 = 8,76 (g)

pứ = trong muối + + 2

   = 0.06 + 0,02 + 0,05 .2 = 0,09 (mol)

=> x = = = 0,9 M

=> Chọn đáp án B.

2. Kim loại tác dụng với H2SO4 đặc, nóng:

Xét các phản ứng;

  2Al + 6 H2SO4  Al2(SO4)3 + 3 SO2 + 6H2O

  4Mg + 5 H2SO4  4MgSO4 + H2S + 4H2O

  2Ag + 2 H2SO4  Ag2SO4 + SO2 + 2H2O

Với mọi kim loại khi tác dụng với H2SO4, số mol muối Sunfat được tính theo công thức:

Trong đó: b là số electron mà S+6 nhận để tạo thành sản phẩm y.

S+6 + b.e  y

Ví dụ 3:

Hòa tan hết 16,3 gam hỗn hợp kim loại gồm Mg, Al và Fe trong dd H2SO4 đặc, nóng thu được 0,55 mol SO2. Cô cạn dd sau phản ứng, khối lượng chất rắn khan thu được là:

A. 51,8 g  B. 55,2 g  C. 69,1 g  D. 82,9 g

* Cách thông thường:  Sử dụng phương pháp bảo toàn electron

   Mg0  Mg+2 + 2e

    x                 2x

   Al0   Al+3 + 3e

    y     3y

   Fe0   Fe+3 +  3e

    z      3z

   S+6  + 2e   S+4

Ta có:  2x + 3y + 3z = 1,1  (I)

  24x + 27y + 56z =16,3 (II)

Chất rắn khan thu được gồm MgSO4, Al2(SO4)3 và Fe2(SO4)3

   m = 120x + 171y + 200z

Lấy pt (I) x 48 + pt (II) ta được:

     m = 48 . 1,1 + 16,3 = 69,1 (g)

* Cách tính nhanh:

  trong muối = = 0,55 (mol)

m Muối = mKL + trong muối

= 16,3 + 0,55.96 = 69,1 (g)

=> Đáp án C.

3. Kim loại tác dụng với hỗn hợp HNO3 và H2SO4 đặc nóng.

Tương tự hai trường hợp trên, khi kim loại tác dụng với hỗn hợp hai axit, nếu sản phẩm tạo thành là hỗn hợp các chất sinh ra do sự khử N+6 và S+5 thì ta tính tổng số mol muối và , sau đó xác định lượng muối tạo thành.

Ví dụ 4:

Cho 14,8 gam hỗn hợp kim loại A và B tan hết trong dd hỗn hợp gồm HNO3 đặc và H2SO4 đặc nóng thấy thoát ra 0,3 mol NO và 0,3 mol SO2. Cô cạn dd sau phản ứng, khối lượng chất rắn thu được là:

 A. 42,2 g  B.63,3 g  C. 79,6 g  D. 103 g

Giải

   m = mKl + (trong muối) + (Trong muối)

 Trong đó: (Trong muối)  =   = 0,3 (mol)

   (Trong muối)    = =  3.0,3 = 0,9 (mol)

=> m = 18,4 + 0,3.96 + 0,9.62 = 103 (g)

=> Đáp án D.

Ví dụ 5:

Hòa tan 15 gam hỗn hợp gồm hai kim loại Mg và Al vào hỗn hợp dung dịch gồm gồm HNO3 và H2SO4 đặc thu được 0,1 mol mỗi khí SO2, NO, NO2, N2O và dung dịch A (không chứa muối amoni). Cô cạn dung dịch A thu được m gam muối khan. Giá trị của m là:

 A. 80 g  B. 85 g  C. 99 g  D. 70 g

Giải

mMuối = mKL + (Trong muối) + (Trong muối)

Với  (Trong muối) = + 3 + 8

       = 0,1 + 3. 0,1 + 8.0,1 = 0,12 (mol)

   (Trong muối)= = 0,1 (mol)

=> mMuối = 15 + 1,2.62 + 0,1.96 = 99 (g)

=> Đáp án C.

II. Một số bài tập vận dụng

Bài 1: Hòa tan vừa đử 6 gam hỗn hợp hai kim loại X,Y có hóa trị tương ứng I và II vào dung dịch hỗn hợp hai axit HNO3 và H2SO4 thì thu được 2,688 lít hỗn hợp khí B gồm NO2 và SO2 (đktc) có tổng khối lượng là 5,88 gam. Cô cạn dung dịch sau cùng thì thu được m (gam) muối khan. Giá trị của m là:

A. 14,12 g  B. 23,12 g  C. 21,11 g  D. 41,21 g

Bài 2: Cho 12 gam hỗn hợp hai kim loại X,Y hòa tan hoàn toàn vào dung dịch HNO3 thu được m gam muối và 1,12 lít khí không duy trì sự cháy (đktc). Giá trị của m là:

A. 51 g   B. 25 g  C. 21 g  D. 43 g

Bài 3: Hòa tan hoàn toàn 58 gam hỗn hợp A gồm Fe, Cu, Ag trong dung dịch HNO3 2M thu được 0,15 mol NO, 0,05 mol N2O và dung dịch D (không chứa muối amoni). Cô cạn dung dịch D, khối lượng muối khan thu được là:

A. 120,4 g  B. 89,8 g  C. 116,9 g  D. 110,7 g

Bài 4: Hòa tan hoàn toàn 12 gam hỗn hợp X gồm Fe và Cu bằng dung dịch HNO3 dư, kết thúc thí nghiệm thu được 6,72 lít (đktc) hỗn hợp khí NO, NO2 có khối lượng 12,2 gam. Khối lượng muối nitrat sinh ra là:

A. 30,6 g   B. 39,9 g  C. 43 g  D. 55,4 g