Mời các quý thầy cô và các em học sinh cùng tham khảo và tải về chi tiết tài liệu dưới đây:
CHUYÊN ĐỀ: PHẢN ỨNG OXI HOÁ KHỬ
Ví dụ 1: Oxi hóa hoàn toàn 0,728 gam bột Fe ta thu được 1,016 gam hỗn hợp hai oxit sắt (hỗn hợp
A).
1. Hòa tan hỗn hợp A bằng dung dịch axit nitric loãng dư. Tính thể tích khí NO duy nhất bay
ra (ở đktc).
A. 2,24 ml. B. 22,4 ml. C. 33,6 ml. D. 44,8 ml.
2. Cũng hỗn hợp A trên trộn với 5,4 gam bột Al rồi tiến hành phản ứng nhiệt nhôm (hiệu suất
100%). Hòa tan hỗn hợp thu được sau phản ứng bằng dung dịch HCl dư. Tính thể tích bay
ra (ở đktc).
A. 6,608 lít. B. 0,6608 lít. C. 3,304 lít. D. 33,04. lít
Hướng dẫn giải
1. Các phản ứng có thể có:
to 2Fe + O2 2FeO (1)
to 2Fe + 1,5O2 Fe2O3 (2)
to 3Fe + 2O2 Fe3O4 (3)
Các phản ứng hòa tan có thể có:
3FeO + 10HNO3 3Fe(NO3)3 + NO + 5H2O (4)
Fe2O3 + 6HNO3 2Fe(NO3)3 + 3H2O (5)
3Fe3O4 + 28HNO3 9Fe(NO3)3 + NO + 14H2O (6)
Ta nhận thấy tất cả Fe từ Fe0 bị oxi hóa thành Fe+3, còn N+5 bị khử thành N+2, O20 bị khử
thành 2O2 nên phương trình bảo toàn electron là:
0,728
3n 0,009 4 3 0,039
56
mol.
trong đó, là số mol NO thoát ra. Ta dễ dàng rút ra
n = 0,001 mol;
VNO = 0,00122,4 = 0,0224 lít = 22,4 ml. (Đáp án B)
2. Các phản ứng có thể có:
to 2Al + 3FeO 3Fe + Al2O3 (7)
to 2Al + Fe2O3 2Fe + Al2O3 (8)
to 8Al + 3Fe3O4 9Fe + 4Al2O3 (9)
Fe + 2HCl FeCl2 + H2 (10)
2Al + 6HCl 2AlCl3 + 3H2 (11)
n
Xét các phản ứng (1, 2, 3, 7, 8, 9, 10, 11) ta thấy Fe0 cuối cùng thành Fe+2, Al0 thành Al+3,
O20 thành 2O2 và 2H+ thành H2 nên ta có phương trình bảo toàn electron như sau:
5,4 3
0,013 2 0,009 4 n 2
27
Fe0 Fe+2 Al0 Al+3 O20 2O2 2H+ H2
n = 0,295 mol
V 0,295 22,4 6,608H2 lít. (Đáp án A)
Nhận xét: Trong bài toán trên các em không cần phải băn khoăn là tạo thành hai oxit sắt (hỗn
hợp A) gồm những oxit nào và cũng không cần phải cân bằng 11 phương trình như trên mà chỉ
cần quan tâm tới trạng thái đầu và trạng thái cuối của các chất oxi hóa và chất khử rồi áp dụng luật
bảo toàn electron để tính lược bớt được các giai đoạn trung gian ta sẽ tính nhẩm nhanh được bài
toán.
Ví dụ 2: Trộn 0,81 gam bột nhôm với bột Fe2O3 và CuO rồi đốt nóng để tiến hành phản ứng nhiệt
nhôm thu được hỗn hợp A. Hoà tan hoàn toàn A trong dung dịch HNO3 đun nóng thu
được V lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất) ở đktc. Giá trị của V là
A. 0,224 lít. B. 0,672 lít. C. 2,24 lít. D. 6,72 lít.
Hướng dẫn giải
Tóm tắt theo sơ đồ:
2 3 to
NO
Fe O
0,81 gam Al V ?
CuO 3
hßa tan hoµn toµn
hçn hî p A dung dÞch HNO
Thực chất trong bài toán này chỉ có quá trình cho và nhận electron của nguyên tử Al và N.
Al Al+3 + 3e
0,81
27
0,09 mol
và N+5 + 3e N+2
0,09 mol 0,03 mol
VNO = 0,0322,4 = 0,672 lít. (Đáp án D)
Ví dụ 3: 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 giải
Đặt nMg = x mol ; nAl = y mol. Ta có:
24x + 27y = 15.(1)
Quá trình oxi hóa:
Mg Mg2+ + 2e Al Al3+ + 3e
x 2x y 3y
Tổng số mol e nhường bằng (2x + 3y).
Quá trình khử:
N+5 + 3e N+2 2N+5 + 2 4e 2N+1
0,3 0,1 0,8 0,2
N+5 + 1e N+4 S+6 + 2e S+4
0,1 0,1 0,2 0,1
Tổng số mol e nhận bằng 1,4 mol.
Theo định luật bảo toàn electron:
2x + 3y = 1,4 (2)
Giải hệ (1), (2) ta được: x = 0,4 mol ; y = 0,2 mol.
27 0,2
%Al 100% 36%.
15
%Mg = 100% 36% = 64%. (Đáp án B)
Ví dụ 4: Trộn 60 gam bột Fe với 30 gam bột lưu huỳnh rồi đun nóng (không có không khí) thu
được chất rắn A. Hoà tan A bằng dung dịch axit HCl dư được dung dịch B và khí C. Đốt
cháy C cần V lít O2 (đktc). Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. V có giá trị là
A. 11,2 lít. B. 21 lít. C. 33 lít. D. 49 lít.
Hướng dẫn giải
Vì
Fe S
30
n n
32
nên Fe dư và S hết.
Khí C là hỗn hợp H2S và H2. Đốt C thu được SO2 và H2O. Kết quả cuối cùng của quá trình
phản ứng là Fe và S nhường e, còn O2 thu e.
Nhường e: Fe Fe2+ + 2e
60 mol
56
2 60
56
mol
S S+4 + 4e
30 mol
32
4 30
32
mol
Thu e: Gọi số mol O2 là x mol.
O2 + 4e 2O-2
x mol 4x
4x 2 460 30 Ta có:
56 32
giải ra x = 1,4732 mol.
V 22,4 1,4732 33O2 lít. (Đáp án C)
Ví dụ 5: Hỗn hợp A gồm 2 kim loại R1, R2 có hoá trị x, y không đổi (R1, R2 không tác dụng với
nước và đứng trước Cu trong dãy hoạt động hóa học của kim loại). Cho hỗn hợp A phản
ứng hoàn toàn với dung dịch HNO3 dư thu được 1,12 lít khí NO duy nhất ở đktc.
Nếu cho lượng hỗn hợp A trên phản ứng hoàn toàn với dung dịch HNO3 thì thu được bao
nhiêu lít N2. Các thể tích khí đo ở đktc.
A. 0,224 lít. B. 0,336 lít. C. 0,448 lít. D. 0,672 lít.
Hướng dẫn giải
Trong bài toán này có 2 thí nghiệm:
N5 TN1: R1 và R2 nhường e cho Cu2+ để chuyển thành Cu sau đó Cu lại nhường e cho để
N2 thành (NO). Số mol e do R1 và R2 nhường ra là
5 N
N2 + 3e
0,05 0,15
4
22,
12
1,
N5 TN2: R1 và R2 trực tiếp nhường e cho để tạo ra N2. Gọi x là số mol N2, thì số mol e thu
vào là
2
5 N
0 + 10e
N 2
10x x mol
Ta có: 10x = 0,15 x = 0,015
= 22,4.0,015 = 0,336 lít. (Đáp án B)
Ví dụ 6: Cho 1,35 gam hỗn hợp gồm Cu, Mg, Al tác dụng hết với dung dịch HNO3 thu được hỗn
hợp khí gồm 0,01 mol NO và 0,04 mol NO2. Tính khối lượng muối tạo ra trong dung
dịch.
A. 10,08 gam. B. 6,59 gam. C. 5,69 gam. D. 5,96 gam.
Hướng dẫn giải
Cách 1: Đặt x, y, z lần lượt là số mol Cu, Mg, Al.
VN 2
Cu Mg Al3 2 2 Nhường e: Cu = + 2e Mg = + 2e Al = + 3e
x x 2x y y 2y z z 3z
N N N N 2 4 5 5 Thu e: + 3e = (NO) + 1e = (NO2)
0,03 0,01 0,04 0,04
Ta có: 2x + 2y + 3z = 0,03 + 0,04 = 0,07
và 0,07 cũng chính là số mol NO3
Khối lượng muối nitrat là:
1,35 + 620,07 = 5,69 gam. (Đáp án C)
Ví dụ 7: (Câu 19 – Mã đề 182 – Khối A – TSĐH – 2007)
Hòa tan hoàn toàn 12 gam hỗn hợp Fe, Cu (tỉ lệ mol 1:1) bằng axit HNO3, thu được V lít
(ở đktc) hỗn hợp khí X (gồm NO và NO2) và dung dịch Y (chỉ chứa hai muối và axit dư).
Tỉ khối của X đối với H2 bằng 19. Giá trị của V là
A. 2,24 lít. B. 4,48 lít. C. 5,60 lít. D. 3,36 lít.
Hướng dẫn giải
Đặt nFe = nCu = a mol 56a + 64a = 12 a = 0,1 mol.
Cho e: Fe Fe3+ + 3e Cu Cu2+ + 2e
0,1 0,3 0,1 0,2
Nhận e: N+5 + 3e N+2 N+5 + 1e N+4
3x x y y
Tổng ne cho bằng tổng ne nhận.
3x + y = 0,5
Mặt khác: 30x + 46y = 192(x + y).
x = 0,125 ; y = 0,125.
Vhh khí (đktc) = 0,125222,4 = 5,6 lít. (Đáp án C)
Ví dụ 8: Nung m gam bột sắt trong oxi, thu được 3 gam hỗn hợp chất rắn X. Hòa tan hết hỗn hợp
X trong dung dịch HNO3 (dư), thoát ra 0,56 lít (ở đktc) NO (là sản phẩm khử duy nhất).
Giá trị của m là
A. 2,52 gam. B. 2,22 gam. C. 2,62 gam. D. 2,32 gam.
Hướng dẫn giải
m gam Fe + O2 3 gam hỗn hợp chất rắn X 0,56 lít NO.
Thực chất các quá trình oxi hóa – khử trên là:
Cho e: Fe Fe3+ + 3e
HNO d3
m
56
3m
56
mol e
Nhận e: O2 + 4e 2O2 N+5 + 3e N+2
3 m
32
4(3 m)
32
mol e 0,075 mol 0,025 mol
3m
56
4(3 m) =
32
+ 0,075
m = 2,52 gam. (Đáp án A)
Ví dụ 9: Cho m gam bột Fe vào dung dịch HNO3 lấy dư, ta được hỗn hợp gồm hai khí NO2 và NO
có VX = 8,96 lít (đktc) và tỉ khối đối với O2 bằng 1,3125. Xác định %NO và %NO2 theo
thể tích trong hỗn hợp X và khối lượng m của Fe đã dùng?
A. 25% và 75%; 1,12 gam. B. 25% và 75%; 11,2 gam.
C. 35% và 65%; 11,2 gam. D. 45% và 55%; 1,12 gam.
Xem thêm