Phát triển phương pháp bảo toàn electron

nerd_it

Advertisements

PHÁP TRIỂN PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN ELECTRONGIẢI NHANH CÁC BÀI TOÁN VỚI CHẤT KHỬ LÀ KIM LOẠI VÀ AXIT CÓ TÍNH OXI HÓA(٭)

I.                 Cơ sở lí thuyết:

Xét kim loại M có số oxi hóa khi tham gia phản ứng oxihóa khử là +n với (n>0) và axit HNO3.

Giọi số mol electron kim loạiM nhường là a (afile:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image002.gifRfile:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image004.gif) quá trình oxi hóa        M file:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image006.gif M+n  +n.e  tacó nM=file:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image008.gif. Giả sử N+5 bị khử xuống N+x ( xfile:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image002.gifZ) quá trình khử N+5 + (5-x)e file:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image006.gif N+x ta có n­­Nfile:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image010.gif = file:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image012.gif(1)

Vì số mol NO3-cần để tạo muối gấp n lần số mol của kim loại M nên           nNOfile:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image002.gif = n.file:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image004.gif(2).

Từ (1) và (2) ta có mối quanhệ giữa số mol NO3- tạo muối và số mol N+xđược biểu thị bằng biểu thức sau: file:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image006.gif= file:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image008.gif= 5-x(*)

Số mol electron trao đổi gấp bao nhiêu lần số mol điệntích của anion tạo muối thì số mol của anion tạo muối gấp bấy nhiêu lần số molcủa N­+x

Tương tự đối với chất oxi hóa là axit H­2SO4đặc.

Giả sử S+6 bị khửxuống S+x( xfile:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image010.gifZ) quá trình khử S+6 + (6-x)e file:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image012.gif S+x ta có   n­Sfile:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image014.gif =file:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image016.gif(1’)

Số mol SO42-tạo muối =file:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image018.gif.file:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image004.gif= file:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image021.gif(2’)

Từ (1’) và (2’) ta có mốiquan hệ giữa số mol SO42- tạo muối và số mol S+xlà:

file:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image002.gif=file:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image004.gif =file:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image006.gif(**)

Số mol electron trao đổi gấp bao nhiêu lần số mol điệntích anion tạo muối thì số mol của anion tạo muối gấp bấy nhiêu lần số mol củaS+x

Vậy số mol electron trao đổi gấp baonhiêu lần số mol điện tích của anion tạo muối thì số mol của anion tạo muối gấpbấy nhiêu lần số mol của chất có số oxi hóa +x( chất khử yếu hơn)

II. Một số ví dụ

Ví dụ 1. Cho m(g) kim loại Fe tác dụng vừa đủ với 100ml dungdịch HNO3 x(M) thu được 2,24 lít khí NO(đktc). Tính giá trị x?

Giải

Phương pháp thông thường:

Phươngtrình phản ứng: Fe + 4HNO3 file:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image008.gif Fe(NO3)3+ NO + H2O

từ phương trình ta có: nHNOfile:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image010.gif =4nNO=4.file:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image012.gif = 0,4 mol

ð   x = file:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image002.gif =4M

Phương pháp đề xuất:

Phươngtrình nhận electron: N+5 + 3e file:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image004.gif N+2 ta thấysố mol electron trao đổi gấp 3 lần số mol điện tích anion tạo muối nên  

nNOfile:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image006.giftạomuối = 3nNO  mà nHNOfile:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image008.gif= nNOfile:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image006.gif+ nNO = 3nNO + n­NO=4.nNO

ð   x = file:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image002.gif =4M

Ví dụ 2. Cho m(g) kim loại X tác dụng vừa đủ với 100ml dungdịch HNO3 x(M) thu được 2,24 lít khí NO(đktc). Tính giá trị của x?

Giải

Vớiví dụ này bằng phương pháp thông thường không giải được nhưng bằng phương phápđề xuất ở trên bài toán trở nên rất đơn giản chỉ với vài phép tính:

Phươngtrình nhận electron: N+5 + 3e file:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image004.gif N+2 ta thấysố mol electron trao đổi gấp 3 lần số mol điện tích anion tạo muối nên

nNOfile:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image006.gif = 3nNOmà nHNOfile:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image008.gif= nNOfile:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image006.gif+ nNO = 3nNO + n­NO=4.nNO

ð   x = file:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image002.gif =4M

Ví dụ 3. Hòa tan vừa đủ 6g hỗn hợp 2 kim loại X, Y có hóa trịtương ứng I, II vào dung dịch hỗn hợp 2 axit HNO3 và H2SO4,thì thu được 2,688 lít hỗn hợp khí B gồm NO2­ và SO2­(đktc) nặng 5,88g. Cô cạn dung dịch sau cùng thì thu được m(g) muối khan. Tínhm?

Giải

nB= file:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image011.gif= 0,12 mol

Giọi số mol của NO­2là x số mol của SO­2 là y ta có file:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image013.gif giải ra ta có file:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image015.gif      Phương trình nhậnelectron: S+6  +2efile:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image004.gifS+4            

                                                                   N+5 +1efile:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image004.gifN+4

Ta có nSOfile:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image002.gif tạomuối=file:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image004.gif.nSOfile:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image006.gif=0,2 mol => khối lượng anion sunfat tạo muối là: 96.0,02= 1,92g
nNOfile:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image008.giftạomuối=file:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image010.gif.nNOfile:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image006.gif= 0,1 mol => khối lượng anion nitrat tạo muối là:62.0,1= 6,2g

Vậy khối lượng muối khan thuđược là: m = 6 + 1,92 + 6,2 = 14,12g

Ví dụ 4.  Cho 12g hỗnhợp hai kim loại X, Y hòa tan hoàn toàn vào dung dịch HNO3 thu đượcm(g) muối và 1,12 lít khí không duy trì sự cháy(đktc). Tính giá trị của m?

Giải

Khíkhông duy trì sự cháy là N2

Phương trình nhận electron: N+5+5efile:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image013.gifN0

nNfile:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image015.gif=2nNfile:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image006.gif= 2.file:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image018.gif= 0,1mol.

nNOfile:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image020.giftạomuối = file:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image022.gifnNfile:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image015.gif= 5.0,1 = 0,5 mol => khối lượng anion nitarat tạomuối là: 0,5.62 = 31g.

Vậy khối lượng muối khan thuđược là: 31+ 12= 43g

Ví dụ 5. Hòa tan hỗn hợp gồm Mg, Fe và kim loại X vào dungdịch HNO3 thu được hỗn hợp khí gồm 0,03 mol NO2 và 0,02mol NO. Số mol HNO3 đã tham gia phản ứng là bao nhiêu?

Giải

Phươngtrình nhận electron: N+5 + 3e file:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image013.gif N+2

                                                                         N+5 +1efile:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image013.gifN+4

nNOfile:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image020.giftạomuối= file:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image010.gifnNfile:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image026.gif + file:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image028.gifnNfile:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image030.gif = nNOfile:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image006.gif+3nNO =0,03 + 3.0,02 = 0.09 mol

nHNOfile:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image033.gifđãphảnứng = nNOfile:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image020.giftạomuối + nNOfile:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image006.gif+ nNO = 0,09 + 0,03 + 0.02 = 0,14 mol

Ví dụ 6. Hòa tan hoàn toàn 5,04g hỗn hợp gồm 3 kim loại X, Y,Z      vào 100ml dung dịch HNO3x(M) thu được m(g) muối  0,02 mol NO2và0,005 mol N2O. Tính giá trị x và m?

Giải

Phươngtrình nhận electron: N+5 + 4e file:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image002.gif N+

                                                                                  N+5 +1efile:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image002.gifN+4

nNOfile:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image004.giftạomuối =file:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image006.gifnNfile:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image008.gif+ file:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image010.gifnNfile:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image012.gif= nNOfile:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image014.gif+ 4.(2nNfile:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image016.gifO )= 0,02 + 4.(0,005.2) = 0.02 + 0,04 = 0,06 mol

ð   mNOfile:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image004.giftạomuối =0,06.62 = 3,72g

ð   m =mKL+mNOfile:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image004.giftạomuối = 5,04 + 3,72 = 8,76g

nHNOfile:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image018.giftham gia phản ứng = nNOfile:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image004.giftạomuối + nNfile:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image008.gif+ nNfile:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image012.gif= 0,06 + 0,02 + 0,005.2 = 0,09 mol

ð   x= CMfile:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image020.gif=file:///C:/DOCUME%7E1/Root/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/02/clip_image022.gif=0,9M 

nerd_it

đây là bài viết rất hay

mai_anh_ma

bai viet nay chu ngộ nen kok dich dc

mai_anh_ma

Phiền bạn chỉnh sửa lại bài viết nếu không tôi sẽ phải xoá bài của bạn.