Phương pháp bảo toàn e - hay

PHƯƠNG  PHÁP  BẢO TOÀN ELECTRON

1. Nguyên tắc:

Trong phản ứng oxihoá - khử :

số e nhường =số e nhận

                                  =>       số mol e nhường =số mol e nhận 

2. 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 Fe2+ 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.

3. 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     +   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 có= 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 ? 

         = 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

         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                 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 đktc). Xác định V?

Tóm tắt :

Trộn  0,54g Al              t0              HNO3 đ,nóng,dư V(l) NO2(đktc)

   CuO    Xrắn      Xđ V?

        Fe2O3                 dd A                               

Tư duy bài toán theo sơ đồ:    +1e

 Fe2O3, CuO HNO3

          Al hh X Al+3, Fe+3, Cu+2, NO2

         -3e

 Quá trình nhường e  Quá trình nhận e

  Al              Al+3   +     3e                 N+5     +      1e               N+4(NO2)    

 0,02    0,06                           0,06  0,06

=> = 1,344(l)

4.Dạng 4: Bài toán điện phân.

Điện phân là một quá trình oxihóa – khử xảy ra trên bề mặt các điện cực khi có dòng điện 1 chiều đi qua. Gồm 2 loại: Điện phân nóng chảy và điện phân dung dịch.

Quy tắc:

• Quy tắc catot (quy tắc âm cực):

-          Tại catot nhận các ion dương chạy về và tại đây xảy ra quá trình khử cation kim loại Mn+, H+, H2O.

-          Các cation kim loại nhóm IA, IIA, Al3+ không bị khử. H2O bị khử theo phản ứng:

2H2O     +      2e                H2­      +     2OH-

-          Các cation kim loại khác bị khử lần lượt theo trật tự trong dãy điện hoá.

Mn+ +        ne                  M  

• Quy tắc anot ( quy tắc dương cực):

-          Tại anot nhận các  ion âm chạy về và tại đây xảy ra quá trình oxi hoá.

-          Các anion gốc axit có oxi và F – không bị oxi hoá: SO42-, NO3- ,PO43- …(trừ các gốc axit hữu cơ).H2O bị oxi hoá theo phản ứng:

2H2O     -      4e                  O2­      +     4H+

-          Các trường hợp khác bị điện phân theo trật tự :

 S2- > I­ - > Cl- > OH- > H2O

• Chú ý:

-          Về bản chất, quan điểm về anot, catot trong pin điện hoá và trong bình điện phân hoàn toàn giống nhau: + Catot là nơi xảy ra sự khử.

+ Anot là nơi xảy ra sự oxihoa

-          Tuy nhiên, sự phát sinh dòng điện trong pin điện hóa và sự điện phân là hai quá trình ngược nhau (một quá trình tạo ra dòng điện, một quá trình nhờ tác dụng dòng điện).Vì vậy, dấu của điện cực là ngựơc nhau.

+ Trong pin: anot là cực âm, catot là cực dương.

+ trong bình điện phân: anot là cực dương, catot làcực âm.

  Bài tập 4: Tiến hành điện phân hoàn toàn dung dịch X chứa AgNO3, Cu(NO3)2 thu được 56g hỗn hợp kim loại ở catốt và 4,48l khí ở anốt. Tính số mol mỗi muối trong X?

 Tóm tắt:

   dd X   AgNO3      HNO3    Catot:hh    Ag

      Cu(NO3)2                 (56g)      Cu    Xđ n của AgNO3, Cu(NO3)2 trong X?

        Anot: khí  4,48l (đktc)    

 Giải: Gọi số mol của AgNO3, Cu(NO3)2 trong X lần lượt là a, b.

Quá trình điện phân:

 Ở catot: Ag+, Cu+2(, H2O) Ở anot: NO3-, H2O

  Ag+     +     1e                Ag 2H2O              4H+    +     O2    +     4e

      a  a        a                0,2      0,8

           Cu+2    +     2e                Cu            

  b               2b        b

 Suy ra hệ:     a + 2b = 0,8                        a= 0,4 

           108a + 64b = 56        b= 0,2

5.Dạng 5: Kim loại (hỗn hợp kim loại) có hóa trị không thay đổi khi tác dụng với nhiều tác nhân oxi hoa.

      * Chú ý: Chất khử chỉ thể hiện 1 mức oxi hoa với mọi tác nhân oxi hoa.

Bài tập 5: Chia 1,2g hỗn hợp 2 kim loại có hoá trị không đổi thành 2 phần bằng nhau:

     +Phần 1: Bị oxi hoa hoàn toàn thu được 0,78g hỗn hợp oxit.

     +Phần 2: Tan trong dd H2SO4 l thu được V(l) H2 (đktc). Tính V?

Tóm tắt:

                 O2­

A Chia 2phần bằng nhau      Phần 1 hoàn toàn                  hh oxit 0,78g

B                Xđ V?

             Phần  2            Khí H2 V(l)

 Giải:

       +Phần1: Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng

 moxit = mkl + mO(oxit)  =>   nO(oxit) = = = 0,01mol

       Ta có: 

 Quá trình nhường e  Quá trình nhận e

 M              M+n   +     ne                 O2     +     4e                2O-2    

    x   nx              0,02         0,01

                2H+     +     2e                 H2

                    0,02          0,01

 Vì    ne nhường (kl) =

        ne nhường (kl) = => = = 0,02 => =0,224l            

6.Dạng 6: Có nhiều phản ứng oxi hoá – khử xảy ra đồng thời.

 Là phản ứng xảy ra qua nhiều giai đoạn trung gian.

Bài tập 5: Để m(g) bột Fe ngoài không khí, sau một thời gian tạo thành hỗn hợp B có khối lượng 12g gồm Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3. Cho B tác dụng hoàn toàn với dung dịch HNO3 thấy sinh ra 2,24l khí NO duy nhất (đktc). Tính m.

Tóm tắt:

 Không khí  Fe       dd HNO3  (hoàn toàn)

Bột Fe    hh B  FeO          Khí NO 2,24l (đktc)

m(g)            (12g) Fe3O4                (Sp khử duy nhất)

    Fe2O3   Xđ m?

Giải:

Bài toán này co 18cách giải (Vũ Khắc Ngọc)

+ Cách1:

Tư duy bài toán theo sơ đồ:

   +4e         +3e

         +O2              HNO3

Fe           hh B (Fe, Fex­Oy(-2))   NO, Fe+3

    -3e 

 Dựa vào sơ đồ: Fe là chất khử; O2, HNO3 là chất oxi hoa

 Áp dụng ĐLBT khối lượng: Fe  +  O2 ->  hh B

                     = mB – mFe = 12 –m   => = ;   nFe =

       Ta có:Quá trình nhường e    Quá trình nhận e

 Fe              Fe+3  +  3e                 O2         +          4e                2O-2    

                N+5     +        3e                 N+2

                   0,3          0, 1

 Aùp dụng ĐLBT e:             =>   m = 10,08g

+ Cách2:FexOy     +      HNO3          Fe(NO3)3      +      NO    +      H2O

             x         0,1

Áp dụng ĐLBT nguyên tố Nito:

 = +  nN(NO) = 3x  +   0,1

           và dựa vào pứ: = = (3x + 0,1)

Áp dụng ĐLBT khối lượng:

 mhh + = + mNO +

      12 + (3x + 0,1)63 = 242.x + 0,1.30 + (1,5x + 0,05)18  => x = 0,18

Tượng tự áùp dụng ĐLBT nguyên tố Fe: Febđ    Fe(NO3)3

                           x                      x

  =>  n Fe(bđ)= x = 0,18mol  => m Fe(bđ) = 10,08g   

+ Cách3:

Quy đổi: hh B   Fe

 FeO     2chất      Fe      => mhh = mFe + =12g

 Fe3O4           Fe2O3

 Fe2O3

Ta có ptpứ: Fe      +    4HNO3              Fe(NO3)3      +       NO       +      H2O

         0,1         0,1

        Fe2O3   +  6HNO3               2Fe(NO3)3       +      3H2O

=> mFe(hh) = 0,1.56 = 5,6    => = 12 – 0,1.56 = 6,4g

2Fe            Fe2O3

2.56g            160g => mFe(bđ) = mFe(hh) + = 5,6 + 4,48 = 10, 08g

4,48g           6,4g

7.Dạng 7: Phản ứng khử tạo ra nhiều sản phẩm.

Bài tập 8: Thổi 1 luồng khí CO qua hỗn hợp Fe và Fe2O3 nung nóng được chất khí B và hỗn hợp rắn D gồm Fe, FeO, Fe3O4. Cho B lội qua dd nước vôi trong (dư) thấy tạo được 6g kết tủa.Hoà tan D bằng H2SO4 (đặc, nóng) thấy tạo 0,18mol SO2 và dd E. Cô cạn dd E thu được 24g muối khan. Xác định thành phần hỗn hợp đầu?

Tóm tắt:    

        Ca(OH)2 dư

       Fe  CO          Khí B                         6g

       Fe2O3                       cô cạn

         Fe     HSO4 đ,nóng     dd E          muối khan 24g

           hh rắn D   FeO

          Fe3O4        SO2 0,18mol

  Xđ thành phần hh đầu?

Giải:    Tư duy bài toán theo sơ đồ:

 Fe, Fe2O3­

   -3e    -2e             Ca(OH)2

     CO      CO2           CaCO3

     0,06mol 0,06mol         0,06mol

H2O +   SO2   +Fe+3             hh D  +   H2SO4

        => muối khan là Fe2(SO4)3      

    +2e

     Áp dụng ĐLBT nguyên tố Fe: 2Fe   Fe2(SO4)3     (==0,06mol)

         a        0,5a   Ta có:

    Fe2O3                 Fe2(SO4)3       0,5a + b = 0,06 (1)

        b          b

                    Mặt khác:

 Quá trình nhường e  Quá trình nhận e

  Fe              Fe+3   +     3e                 S+6     +      2e             S+4   

  a   3.a                          0,36           0,18

         C+2              C+4   +     2e                                     

             0,06       0,12

          Áp dụng ĐLBT e:  3a + 0,12 = 0,36  => a = 0,08 (2)

Từ (1) và (2) :     a = 0,08mol      => mFe = 4,48g

         b = 0,02mol      => = 3,2g

1. Phương pháp bảo toàn electron mở rộng:

1.Phương pháp bảo tồn e kết hợp với bán phản ứng ion – electron:

Là vận dụng định luật bảo toàn e vào phương trình bán phản ứng ion – electron. Để giải nhanh các bài toán với chất khử là kim loại và axit co ùtính oxi hoa thể hiện ở gốc (H2SO4, HNO3 …).

Khi bài toán yêu cầu tính khối lượng muối hoặc là số mol axit phản ứng thì phương pháp này tỏa ra ưu việt hơn.

* Bài tập minh họa: Cho hỗn hợp chứa 0,15mol Cu và 0,15mol Fe phản ứng vừa đủ với dd HNO3 được 0,2mol khí NO (sản phẩm khử duy nhất). Tổng khối lượng các muối trong dung dịch sau phản ứng là:

A.64,5g   B.40,8g  C.51,6g  D.55,2g

 + Cách1:

Áp dụng ĐLBT e:

  Quá trình nhường e Quá trình nhận e

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

         0,15                            0,45    0,6         0,2

          Cu              Cu+2   +     2e                                     

         0,15                               0,3

=> ne(nhường) = 0.75mol => ne(nhận) = 0.6mol 

 Ta thấy:  ne(nhường) >ne(nhận) : vô lí

=> Phải có thêm chất nhận e (0,15mol) và chỉ có thể là Fe+3:

Fe+3 +1e           Fe+2

     0,15   0,15          0,15

=>Hết Fe+3,dd có Fe(NO3)2 0,15mol, Cu(NO3)2 0,15mol  => mmuối = 0,15(180 + 188) = 55,2g

+ Cách2:

Vì kim loại phản ứng vừa đủ nên:

 mmuối = mkl + (tạo muối)

    4 HNO3          +     3e            3NO3-(muối)      +       NO     +     2H2O   

          0,6mol      0,2mol

=> mmuối = 0,15(64 + 56)  + 0,6.62 = 55,2g

* Vận dụng phương pháp trên trong 1 số trường hợp thường gặp:

1.1 Phản ứng kim loại + axit nitric:

          NO2

 Kl    +    HNO3        Muối nitrat    +      NO    +     H2O

           N2O

           N2

            NH4NO3

(Al, Fe không tác dụng với HNO3 đặc nguội)

Ta có công thức:

(tạo sp khử) = n(nguyên tử Nito trong sp khử)

(muối) =ne(nhường) (hoặcne(nhận))

     =số e(nhận trong bán pứ).n(sp khử)

(pứ) = (muối) + (tạo sp khử)

Lưu ý:chỉ dùng cho trường hợp dd sau phản ứng không muối amoni.

Một số phản ứng thường gặp:

  * Baøi taäp vaän duïng:Hoøa tan hoaøn toaøn 12,42g Al baèng dd HNO3 0.01M. Thu ñöôïc dd X vaø 1,344l (ñktc) hh Y goàm 2khí N2O vaø N2. Tæ khoái cuûa khí Y so vôùi H2 laø 18. Coâ caïn dd X ñöôïc muoái khan. Xñ khoái löôïng muoái khan thu ñöôïc vaø theå tích dd HNO3 toái thieåu caàn duøng?

Giaûi: Goïi soá mol N2O, N2 laàn löôït laø a, b.

  Ta coù heä:           a + b = 0,06 => a = 0,03mol

               b = 0,03mol

 Quá trình nhường e  Quá trình nhận e

 Al            Al +3   +     3e  2NO3- + 10H+ + 8e          N2O + 5H2O 

 0,46                1,38    0,3        0,24 0.03

                2NO3- + 12H+ + 10e              N2 + 6H2O

                                                                     0,36 0,3      0,03

Vì 0,24 + 0,3 < 1,38  nên phải có phản ứng :

NO3- + 10H+ + 8e             NH4+ + 3H2O

    1,05     0,84 0,105

=> muối khan gồm: Al(NO3)3:0,46mol => mmuối = 213.0,56 + 80.0,105 = 106,38g

    NH4NO3 :0,105mol

=> (pứ) = 10.+ 12.+ 10.= 0,3 + 0,36 + 1,05 = 1,71mol 

Hay (pứ) = (axit) = 0,3 + 0,36 + 1,05 = 1,71 mol

=> (cần dùng) = 1,71.0,01 = 0,0171(l)

1.2 Phản ứng kim loại + axit Sunfuric đậm đặc:

              SO2

Kl    +    H2SO4            Muối sunfat    +            S  +     H2O

                    H2S

(Al, Fe không tác dụng với H2SO4 đặc nguội)

 Ta có công thức:

(tạo sp khử) = n(sp khử)

(muối) =ne(nhường) (hoặc ne(nhận))

=  số e(nhận trong bán pứ).n(sp khử)

(pứ) = (muối) + (tạo sp khử)

Một số phản ứng thường gặp:

* Baøi taäp vaän duïng:Hoà tan hết 16,3 hh kim loại gồm Mg, Al, Fe trong dd H2SO4 đặc nóng thu được 0,55mol SO2. Cô cạn dd sau phản ứng, m chất rắn thu được là:

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

Giải:

 Ta có:   SO42- + 4H+ +2e -> SO2 + 2H2O

  (muối) = = 0,55 mol

mmuối = mkl + = 16,3 + 96.0,55 = 69,1(g)

1.3 Phản ứng kim loại + axit nitric + axit Sunfuric đậm đặc:

* Bài tập minh họa:Cho 12,9g hh gồm Al và Mg phản ứng hết 100ml dd 2 axit H2SO4 7M và HNO3 4M thấy thoát ra 0,1 mol SO2, 0,1 mol NO, 0,1mol N2O:

  a)Tính thành phần % của Mg trong hh đầu

  b) Cô cạn dd sau phản ứng thu được bao nhiêu gam muối khan

Giải: Gọi số mol của Mg, Al trong hh lần lượt là a,b.

 => 24a+27b = 12,9g               (1)

 Quá trình nhường e  Quá trình nhận e

 Mg           Mg+2  +     2e  2NO3- + 10H+ + 8e          N2O + 5H2O 

  a                        2a           0,2                       0,8          0,1

         Al                    Al +3   +     3e NO3- + 4H+ + 3e              NO + 2H2O

           b      3b           0,1       0,3             0,1

 SO42- + 4H+ +2e             SO2 + 2H2O

        0,1                 0,2            0,1

 Áp dụng ĐLBT e: 2a + 3b = 0,8 +0,3 + 0,2 = 1,3                                              (2)

  Từ (1) và (2) giải hệ ta được: a = 0,2; b = 0,3   => %Mg = 37,21%

   Từ quá trình nhận e ta có: (muối) = 0,7 – 0,1 = 0,6

     (muối) = 0,4 – 0,3 = 0,1

=> mmuối = 12,9 + 96.0,6 + 62.0,1 = 76,7

Như vậy, nếu biết được số mol chất khử hoặc số mol muối tạo thành hoặc số mol axit phản ứng thì ta biết được số mol electron cho. Trên cơ sở đó chúng ta có thể xây dựng được các bài toán xác định sản phẩm khử và có thể mở rộng cho các bài toán về xác định tên kim loại,khối lượng muối tạo thành, số mol axit và số nồng độ mol axit của các axit có tính oxihoa mạnh.

2.Phương pháp bảo toàn e kết hợp với một số phương pháp khác:

Ví dụ để giải nhanh các bài toán hỗn hợp oxit sắt ngoài dùng phương pháp bảo toàn electron ta kết hợp với phương pháp quy đổi.

1. Ưu nhược điểm:

• Ưu điểm: 

+ làm bài toán trở nên đơn giản, giải nhanh.

+ Không cần viết phản ứng.

+ Số kimloại, số sản phẩm khử trong bài toán càng nhiều thì phương pháp càng trở nên ưu việt.

• Nhược điểm:

+ Không thấy rõ bản chất hoá học.

+ Chỉ ápdụng cho phương trình phản ứng oxi hoa – khử.

+ Không giải được bài toán hữu cơ mà chủ yếu là vô cơ.

2. Lưu ý :

• Xác định các chất nhường và nhận e. Trong 1 phản ứng hoặc hệ phản ứng cần quan tâm đến trạng thái oxihoa ban đầu và cuối của1nguyên tố mà không cần quan tâm đến các quá trình biến đổi trung gian.
• Cần kết hợp với các phương pháp khác như: bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố, quy đổi, đường chéo.
• Khi dư hoặc phản ứng vừa đủ thì ta dùng phương pháp bảo toàn electron. Còn nếu thiếu thì ta sử dụng phương trình ion.

Ví dụ: Thực hiện 2 thí nghiệm :

1.     Cho 3,84g Cu phản ứng với 80ml dd HNO3 1M thấy thoát ra V1(l) NO.
2.     Cho 3,84g Cu phản ứng với 80ml dd HNO3 1M và H2SO4 0,5M thấy thoát ra V2(l) NO.

Biết NO là sản phẩm khử duy nhất, các thể tích khí đo ở cùng điều kiện. Quan hệ giữa V1, V2 ?

Giải:

TN1: = 0,08mol => = = 0,08mol

  Ptpứ ion thu gọn:

2NO3-     +      3Cu     +     8H+                     3Cu2+     +      2NO      +      4H2O

Ta thấy: H+ phản ứng hết, NO được tính theo H+.

 Theo ptpứ: = = =  0,02mol  

=> V1= 0,448l  

TN2: = 0,08mol =>       = 0,16mol

 = 0,04mol  =0,08mol

    Ptpứ ion thu gọn:

2NO3-     +      3Cu     +     8H+                     3Cu2+     +      2NO      +      4H2O

Ta thấy: Cu, H+ phản ứng hết, NO được tính theo H+ hoặc Cu.

  Theo ptpứ: = = = 0,04mol    => V2 = 0,896l

  Vậy: => V2 = 2V1

3. Một số sai lầm có thể mắc phải:

• Vấn đề thứ nhất:

Sai lầm khi sử dụng phương pháp bán phản ứng oxi hoa – khử. Phương pháp này phát huy tác dụng đối với bài toán cho kim loại hoặc hỗn hợp kim loại phản ứng với axi tính oxi hoa như HNO3, H2SO4 đặc, còn nếu áp dụng bài toán hỗn hợp kim loại, oxit kim loại hay hỗn hợp oxit, hỗn hợp lim loại với hydroxit thì dễ sai.

   Ví dụ: Cho hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe3O4­ có khối lượng 4,04g phản ứng hết với dd HNO3 thu được 336ml khí NO(đktc, sản phẩm khử duy nhất).Số mol HNO3 đã dùng:

 A. 0,06mol  B. 0,0975  C. 0,18 D.0,125mol

Giải:

 = 0,015mol

  NO3-   +   4H+   +  3e           NO   +   2H2O 

                    0,045           0,015

 =>    ne (trao đổi) = 0,045mol

 =>    Từ hh X có thể tạo ra tối đa:

= mhh X  + = 4,04 +

 Fe2O3          Fe(NO3)3           => (trong dd sau pứ)

 Fe(NO3)3   Fe   +   3

=> (pứ) = (muối) + = 3.0,055 + 0,015 = 0,18 mol    => Đáp án C

Sai lầm có thể gặp:

 Sử dụng  NO3-   +   4H+   +  3e           NO   +   2H2O 

      4.0,015           0,015

 => (pứ) = = 0,06 mol  => Đáp án A

• Vấn đề thứ hai:

Sai lầm khi sử dụng các phương pháp thăng bằng electron.

 Ví dụ: Thể tích khí thoát ra khi cho 10,4g hỗn hợp Fe và C( trong đó Fe chiếm 53,85% về khối

     lượng) phản ứng với dd HNO3 đặc,nóng,dư là(đo ở đktc):

  A. 42,56 l  B. 51,52 l  C.14,2 l  D. 44,8 l

      Giải :

 Gọi số mol Fe và C lần lượt là x, y

 Ta có hệ :         56x    +    12y = 10,4  =>        x = 0,1

         y = 0,4

 Quá trình nhường e  Quá trình nhận e

  Fe              Fe+3   +     3e                          N+5     +      1e             N+4(NO2)

   0,1    3. 0,1                          1,9  1,9

         C      +     O-2             +     4e                                     

 0,4              0,4      4.0,4

  => = 3.0,1 + 4.0,4 =1,9 mol      và (tạo thành) = 0,4 mol

=>  = 22,4.(1,9 + 0,4) = 51,52 (l)    => Đáp án B

Sai lầm có thể gặp:

 Bỏ quên có CO2 tạo ra, chỉ xác định số mol NO2 theo phương pháp thăng bằng electron

 Quá trình nhường e  Quá trình nhận e

  Fe              Fe+3   +     3e                          N+5     +      1e             N+4(NO2)

 0,1    3. 0,1                          1,9    1,9

         C                    +     4e                                     

 0,4              4.0,4

=> = 3.0,1 + 4.0,4 =1,9 mol   =>  = 22,4.1,9 = 42,56 (l) => Đáp án A

 Dạng này cũng có thể xây dựng từ phản ứng của FeS, FeS2 với H2SO4 đặc

  FeS Fe2(SO4)3  +  SO2  +    H2O

  FeS2 Fe2(SO4)3  +  SO2  +    H2O 

• Vấn đề thứ ba:

Sai lầm vì xác định sai hoặc chưa đủ sản phẩm của phản ứng oxi hoa – khử.

Ví dụ: Số mol HNO3 tối thiểu hòa tan 0,06mol Fe kim loại là(sản phẩm khử duy nhất là NO):

 A. 0,24   B. 0,16   C. 0,2   D. 0,28

Giải:

Ta cĩ: Quá trình nhường e  Quá trình nhận e

  Fe              Fe+3   +     3e                       NO3- + 4H+    +    3e         NO + 2H2O                     

         2Fe+3   +    Fe           3Fe+2               0,16       0,12

         3Fe             3Fe+2   +    6e                                      

Hay Fe               Fe+2   +    2e  

0,06    0,12

   => (pứ) = = 0,16 mol  => Đáp án B

Sai lầm có thể gặp:

Bỏ quên phản ứng:  2Fe+3   +    Fedư            3Fe+2  

Ta có:

 Quá trình nhường e  Quá trình nhận e

  Fe              Fe+3   +     3e                      NO3- + 4H+    +    3e          NO + 2H2O

 0,06   0,18              0,24        0,18

  => (pứ) = = 0,24 mol  => Đáp án A

 Ta có thể xây dựng tiếp ví dụ tương tự dựa vào phản ứng với HNO3, phần sản phẩm ẩn đi là NH4NO3, yêu cầu tính số (g) muối sau phản ứng.

• Như vậy,ta có thể sử dụng những sai lầm có thể mắc phải để xây dựng những dạng trắc nghiệm cho bài toán.