Phần 2. CÁC
PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN ĐƯỢC VẬN DỤNG ĐỂ GIẢI NHANH CÁC BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM KHÁCH
QUAN NHIỀU LỰA CHỌN PHẦN HOÁ VÔ CƠ.


V.1) Phương pháp bảo toàn khối lượng
dựa vào Định luật bảo toàn khối lượng (ĐLBTKL) .


1/Cơ sở
lí thuyết


* ĐLBTKL: Trong các phản ứng hóa học,
tổng khối lượng các chất tham gia phản ứng bằng tổng khối lượng các chất tạo
thành sau phản ứng.


A + B -> C + D


Ta
có mA + mB = mC + mD


Từ đó tính được khối lượng của 1
trong 4 chất A, B, C, D khi biết khối lượng của 3 chất còn lại.



* Đối với phản ứng chỉ có
chất rắn tham gia :


-Gọi
mT là tổng khối lượng các chất trước phản ứng


mS là tổng khối lượng các chất sau phản
ứng


Phản
ứng xảy ra hoàn toàn hay không hoàn toàn ta luôn có:


mT = mS


* Đối với phản ứng xảy ra trong dung
dịch mà sản phẩm có chất kết tủa tạo thành hoặc có chất khí bay ra thì khi tìm
khối lượng của dung dịch sau phản ứng phải trừ đi khối lượng chất rắn và chất
khí tách ra khỏi dung dịch.


*
Khi cô cạn dung dịch thì khối lượng hỗn hợp muối thu được bằng tổng khối lượng
của các cation kim loại và anion gốc axit.


2/Một số
bài tập minh hoạ


Bài 1)Hoà tan 28,4 gam một hỗn hợp gồm 2 muối cacbonat của 2 kim loại hoá trị
II bằng dung dịch HCl dư thu được 3,36 lít khí (ở 0^oC, 2 atm) và một
dung dịch A. Khối lượng muối có trong dung dịch A là:


A. 1,73 gam B. 3,17 gam C. 3,71 gam D. 31,7 gam


Giải: Gọi hai kim loại
hoá trị II là A


ACO₃ + 2HCl ACl₂ + CO₂ + H₂O (1)


nCO₂ =(3,36x2):
(0,082x273) = 0,3 mol


Từ (1) suy ra nHCl = 2nCO₂
= 2x0,3 = 0,6 mol


nH₂O = nCO₂
= 0,3 mol


Theo ĐLBTKL ta có: mACl₂ = mACO₃ + mHCl –
mCO₂ – mH₂O



= 28,4 +0,6x36,5- 44x0,3- 18x0,3 = 31,7
gam (chọn D)


Bài
2)
Cho hỗn hợp gồm 3 kim loại A, B, C có khối lượng 2,17 gam tác dụng hết với dung
dịch HCl tạo ra 1,68 lít H₂ (đktc). Khối lượng muối clorua trong
dung dịch sau phản ứng là:


A.7,945 gam B. 7,495 gam C. 7,549 gam D. 7,594 gam


Giải: Kí hiệu R là 3 kim
loại.


2R + 2aHCl 2RCl_a + aH₂↑
(1)


nH₂ = 1,68:22,4 =
0,075 mol


Từ (1) nHCl = 2nH₂
= 2x0,075= 0,15 mol


Theo ĐLBTKL ta có : mRCl_a
= mR + mHCl – mH₂


= 2,17 + 0,15x36,5 –­­
0,075x2 = 7,495 gam (chọn B)


Hoặc mRCl_a = mR + mCl^-(muối),
trong đó nCl^-(muối) = nHCl


Do đó
mRCl_a = 2,17 + 0,15x35,5 = 7,495 gam


Bài
3)
Hoà tan hoàn toàn 3,22 gam hỗn hợp X gồm Fe, Mg, Zn bằng một lượng vừa đủ dung
dịch H₂SO₄ loãng, thu được 1,344 lít H₂ (đktc)
và dung dịch chứa m gam muối, giá trị của m là:


A. 8,98 gam B. 9,52 gam C. 10,27 gam D. 7,25 gam


Giải: Gọi R là 3 kim
loại Fe, Mg, Zn.


R + H₂SO₄ RSO₄ + H₂
(1)


nH₂ = 1,344: 22,4 =
0,06 mol


Theo
(1) nH₂SO₄ = nH₂ = 0,06 mol


Theo
ĐLBTKL ta có : mRSO₄ = mR + mH₂SO₄ – mH₂



= 3,22 + 0,06x98 –
0,06x2 = 8,98 gam (chọn A)


Hoặc mRSO₄ = mR + mSO₄^2-(tạo
muối), trong đó nSO₄^2-(tạo muối)= nH₂SO₄


Do đó mRSO₄ = 3,22 + 0,06x96
= 8,98 gam


3/Một số bài tập tương tự


Bài 1) Hoà tan hết 38,60 gam hỗn hợp gồm Fe và kim loại M trong dung dịch HCl
dư thấy thoát ra 14,56 lít H₂ (đktc). Khối lượng muối clorua khan
thu được là:


A.48,75
gam B.84,75 gam C.74,85 gam D.78,45 gam


Bài 2) Hoà tan 28,4 gam một hỗn hợp gồm 2 muối cacbonat của 2 kim loại hoá
trị II bằng dung dịch HCl dư thu được 3,36 lít khí (ở 0^oC, 2 atm) và
một dung dịch A. Khối lượng muối có trong dung dịch A là:


A. 1,73 gam B. 3,17 gam C. 3,71 gam D. 31,7 gam


Bài
3)
Cho 115,0 gam hỗn hợp gồm ACO₃, B₂CO₃, R₂CO₃
tác dụng hết với dung dịch HCl thấy thoát ra 22,4 lít CO₂ (đktc).
Khối lượng muối clorua tạo ra trong dung dịch là:


A. 142 gam B. 126 gam C. 141 gam D. 123 gam


Bài
4)
Cho 24,4 gam hỗn hợp Na₂CO₃ và K₂CO₃
tác dụng vừa đủ với dung dịch BaCl₂. Sau phản ứng thu được 39,4 gam
kết tủa. Lọc kết tủa, cô cạn dung dịch thu được a gam muối clorua . Giá trị của a là:


A. 20 gam B. 25,6 gam C. 26,6 gam D. 30 gam














V.2) Phương pháp bảo toàn nguyên tử dựa vào
Định luật bảo toàn nguyên tử của các nguyên tố(ĐLBTNT)


* ĐLBTNT: Trong các phản ứng hoá học, các
nguyên tố luôn luôn được bảo toàn.


-Khối lượng của nguyên tố tham gia phản
ứng bằng khối lượng của nguyên tố đó tạo thành sau phản ứng.


-Số mol nguyên tử của nguyên tố tham gia
phản ứng bằng số mol nguyên tử của nguyên tố đó tạo thành sau phản ứng.


1/Một số bài tập minh hoạ


Bài 1) Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp gồm 0,3 mol Fe; 0,1
mol Fe₃O₄; 0,1 mol FeS₂ vào dung dịch H₂SO₄
đặc, nóng, dư thu được dung dịch A. Cho dung dịch NaOH dư vào dung dịch A thu
được kết tủa B. Lọc kết tủa, rửa sạch, sấy khô, nung đến khối lượng không đổi
thu được m gam chất rắn, m có giá trị là:


A. 84 gam B. 51 gam C. 56 gam D. 48 gam


Giải: Nếu giải bài
toán này bằng cách thông thường: Viết phương trình hoá học các phản ứng, dựa
vào các phương trình hoá học để tính toán đi tới kết quả sẽ dài dòng. Tuy nhiên
dùng bảo toàn lượng nguyên tố Fe ta sẽ tính nhanh đến kết quả như sau:


Toàn bộ Fe trong
hỗn hợp ban đầu được chuyển hoá thành Fe₂O₃ theo sơ đồ
sau:


Fe →
Fe FeS₂
→ Fe Fe₃O₄
→ 3Fe


0,3 mol 0,3 mol 0,1 mol 0,1 mol 0,1 mol 0,3 mol


Tổ hợp
ta có: 2Fe → Fe₂O₃



0,7 mol 0,35 mol


mFe₂O₃ =
0,35x160 = 56 gam (chọn C)


Bài 2) Tính khối lượng quặng pirit sắt chứa 75% FeS₂
(còn lại là tạp chất trơ) cần dùng để điều chế 1 tấn dung dịch H₂SO₄
98% (hiệu suất quá trình điều chế H₂SO₄ là 80%) ?


A. 1,28 tấn B. 1 tấn C. 1,05 tấn D. 1,2 tấn


Giải: Nếu viết đầy đủ phương trình hoá học thì cách
giải bài toán trở nên phức tạp. Tuy nhiên để giải nhanh ta lập sơ đồ (bảo toàn
lượng nguyên tố S) như sau:


FeS₂ → 2H₂SO₄


120 2x98





Khối lượng FeS₂
cần dùng là:





Khối lượng quặng: (0,75 x 100):75 = 1 tấn (chọn B)


Bài 3) Hoà tan hỗn hợp X gồm 0,01 mol Fe₃O₄,
0,015 mol Fe₂O₃, 0,03 mol FeO và 0,03 mol Fe bằng một
lượng vừa đủ dung dịch HNO₃ loãng. Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu
được chất rắn Y. Nung Y đến khối lượng không đổi thu được chất rắn Z. Khối
lượng chất rắn Z là:


A. 8 gam B. 9,6 gam C. 16 gam D. 17,6 gam


Giải: X (Fe₃O_4,Fe₂O₃,FeO,Fe)
+ dd HNO₃ vừa đủ dd Fe(NO₃)₃, cô cạn dung dịch thu được chất rắn Y
là Fe(NO₃)₃. Nung Y đến khối lượng không đổi thu được
chất rắn Z là (Fe₂O₃)


Bảo toàn lượng Fe
ta có: nFe(Z) thu được = nFe(X) ban đầu


= 0,01x 3 + 0,015x 2 + 0,03 +
0,03 = 0,12 mol


2Fe ↔ Fe₂O₃



(mol) 0,12
0,06


mZ thu được = mFe₂O₃
= 0,06x 160 = 9,6 gam (chọn B)


2/Một
số bài tập tương tự


Bài 1) Để khử hoàn toàn 3,04 gam hỗn hợp X gồm FeO,
Fe₃O₄, Fe₂O₃ cần 0,05 mol H₂.
Mặt khác hoà tan hoàn toàn 3,04 hỗn hợp X trong dung dịch H₂SO₄
đặc thu được thể tích khí SO₂ ( sản phẩm khử duy nhất) ở điều kiện
tiêu chuẩn là:


A. 448 ml B. 224 ml C. 336 ml D. 112 ml


Bài 2) Thổi từ từ V lít hỗn hợp khí (đktc) gồm CO và
H₂ đi qua một ống đựng 16,8 gam hỗn hợp 3 oxit: CuO, Fe₃O₄,
Al₂O₃ nung nóng, phản ứng hoàn toàn. Sau phản ứng thu
được m gam chất rắn và một hỗn hợp khí nặng hơn khối lượng của hỗn hợp khí ban
đầu là 0,32 gam. Tính V và m.


A. 0,224 lít và
14,48 gam
B. 0,672 lít và 18,46 gam


C. 0,112 lít và
12,28 gam
D. 0,448 lít và 16,48 gam


Bài 3) Thổi rất chậm 2,24 lít (đktc) một hỗn hợp khí
gồm CO và H₂ qua một ống sứ đựng hỗn hợp Al₂O₃,
CuO, Fe₃O₄, Fe₂O₃ có khối lượng là
24 gam dư đang được đun nóng. Sau khi kết thúc phản ứng khối lượng chất rắn còn
lại trong ống sứ là:


A. 22,4 gam B. 11,2 gam C. 20,8 gam D. 16,8 gam


Bài 4) Đốt cháy hoàn toàn 4,04 gam một hỗn hợp bột
kim loại gồm Al, Fe, Cu thu được 5,96 gam hỗn hợp 3 oxit. Hoà tan hết hỗn hợp 3
oxit bằng dung dịch HCl. Tính thể tích dung dịch HCl cần dùng.


A. 0,5 lít B. 0,7 lít C. 0,12
lít D. 1 lít


Bài 5) Hỗn hợp A gồm Fe₃O₄,
FeO, Fe₂O₃, mỗi oxit đều có 0,5 mol. Thể tích dung dịch
HCl 1M để hoà tan hỗn hợp A là:


A. 4 lít B. 8 lít C. 6 lít D. 9 lít


V.3) Phương pháp bảo toàn điện tích dựa vào
Định luật bảo toàn điện tích(ĐLBTĐT)


* Định luật bảo toàn điện tích được phát
biểu tổng quát: “Điện tích của một hệ thống cô lập thì luôn không đổi tức là
được bảo toàn”.


-Trong dung dịch các chất điện li hoặc chất
điện li nóng chảy thì tổng số điện tích dương của các cation bằng tổng số điện
tích âm của các anion.


1/Một số bài tập minh hoạ


Bài 1) Dung dịch A có chứa các ion sau: Mg²⁺, Ba²⁺,
Ca²⁺, 0,1 mol Cl^- và 0,2 mol NO₃^-.
Thêm dần V lít dung dịch K₂CO₃ 1M vào A đến khi được
lượng kết tủa lớn nhất. V có giá trị là:


A. 300ml B.
200ml C. 250ml D. 150ml


Giải : Để thu được kết tủa lớn nhất khi các ion Mg²⁺,
Ba²⁺, Ca²⁺ tác dụng hết với ion Ca²⁺.


Mg²⁺ + CO₃^2-
→ MgCO₃↓


Ba²⁺ + CO₃^2-
→ BaCO₃↓


Ca²⁺ + CO₃^2-
→ CaCO₃↓


Sau khi phản ứng kết thúc, trong
dung dịch chứa các ion K⁺, Cl^- và NO₃^-
(kết tủa tách khỏi dung dịch).


Áp dụng ĐLBTĐT ta có: nK⁺
= nCl^- + nNO₃^- = 0,1 + 0,2 = 0,3 mol nK₂CO₃ =0,15 molV_{d d}K₂CO₃ = 0,15 : 1 = 0,15 lít = 150 ml (chọn D)


Bài 2) (TSĐH khối A 2007): Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp gồm 0,12 mol FeS₂
và a mol Cu₂S vào axit HNO₃ (vừa đủ), thu được dung dịch
X (chỉ chứa 2 muối sunfat) và khí duy nhất NO. Giá trị của a là:


A. 0,04 B.
0,075
C.0,12 D.0,06


Giải : FeS₂ →
Fe³⁺ + 2SO₄^2-


0,12 0,12
0,24


Cu₂S →2Cu²⁺
+ SO₄^2-


a 2a a


Áp dụng ĐLBTĐT ta có : 3x0,12 + 2x2a = 0,24x2 + 2a a = 0,06 (chọn D)


Bài 3) (TSCĐ khối A 2007): Một dung dịch chứa 0,02
mol Cu²⁺, 0,03 mol K⁺, x mol Cl^- và y mol SO₄^2-.
Tổng khối lượng các muối tan có trong dung dịch là 5,435 gam. Giá trị của x và
y lần lượt là:


A. 0,03 và 0,02 B. 0,05 và
0,01 C. 0,01 và 0,03 D. 0,02 và 0,05


Giải : Ấp dụng ĐLBTĐT ta
có : 2x0,02 + 0,03 = x + 2y hay x +
2y = 0,07(1)


Khối lượng muối : 0,02x64 + 0,03x39 + 35,5x + 96y = 5,435 (2)


Giải hệ (1) & (2) được : x = 0,03 và y = 0,02 chọn A


2/Một số
bài tập tương tự


Bài 1) Kết quả xác định nồng độ mol của
các ion trong một dung dịch như sau:


Ion : Na⁺ Ca²⁺ NO₃^- Cl^- HCO₃^-


Số mol: 0,05 0,01 0,01 0,04 0,025


Hỏi kết quả đó đúng hay sai ? Tại sao.


Bài 2) Dung dịch A chứa a
mol Na⁺, b mol NH₄⁺, c mol HCO₃^-,
d mol CO₃^2- và e mol SO₄^2- ( không
kể các ion H⁺ và OH^- của H₂O). Cho ( c+ d+e )
mol Ba(OH)₂ vào dung dịch A, đun nóng thu được kết tủa B, dung dịch
X và khí Y. Tính số mol cúa mỗi chất trong kết tủa B, khí Y duy nhất có mùi
khai và mỗi ion trong dung dịch X theo
a, b, c, d, e.


Bài 3) Cho dung dịch G chứa các ion Mg²⁺, SO₄^2-,
NH₄⁺, Cl^-. Chia dung dịch G thành 2 phần bằng
nhau. Phần thứ nhất tác dụng với dung dịch NaOH dư, đun nóng, được 0,58 gam kết
tủa và 0,672 lít khí (đktc). Phần thứ
hai tác dụng với dung dịch BaCl₂ dư, được 4,66 gam kết tủa. Viết
phương trình hoá học của các phản ứng (dưới dạng ion thu gọn). Tính tổng khối
lượng của các chất tan trong dung dịch G.


Bài 4) Dung
dịch chứa các ion: Na⁺ a mol, HCO₃^- b mol, CO₃^2-
c mol, SO₄^2- d mol. Để tạo ra kết tủa lớn nhất người ta dùng 100 ml dung
dịch Ba(OH)₂ nồng độ x mol/lít. Lập biểu thức tính x theo a và b.


Bài 5)
Dung dịch có chứa a mol Na⁺, b mol Ca²⁺, c mol HCO₃^-
và d mol Cl^-. Biểu thức liên hệ đúng là:


A. a + b = c + d.
B. a + 2b = c + 2d


C. a +2b = c + d D. 2a + 2b = c + d.





V.4) Phương pháp bảo toàn electron dựa vào Định luật
bảo toàn electron


1/ Định luật bảo toàn electron: Trong các
phản ứng oxi hoá khử thì tổng số mol electron chất khử nhường bằng tổng mol
electron chất oxi hoá nhận.


-Khi có nhiều phản ứng hoặc phản ứng qua nhiều giai
đoạn thì cần nhận định đúng trạng thái đầu và trạng thái cuối của các chất oxi
hoá, hoặc chất khử không cần quan tâm đến trạng thái trung gian và không cần
viết phương trình hoá học của các phản ứng xảy ra.





2/ Các dạng
bài tập được vận dụng:


* Dạng 1:
Xác định các sản phẩm oxi hóa-khử.


Đặc điểm của loại toán này là phải
xác định được số oxi hóa của sản phẩm trước và sau phản ứng để từ đó xác định
đó là chất gì.


Ví
dụ 1: Hòa tan hết 2,16g FeO trong HNO₃ đặc. Sau một thời gian
thấy thoát ra 0,224 lít khí X (đktc) là sản phẩm khử duy nhất. Xác định X.


Giải: Khí X có chứa nitơ: N_xO_y


nFeO = 0,03mol ; nN_xO_y
= 0,01mol


FeO + HNO₃ ->
Fe(NO₃)₃ + N_xO_y + H₂O


0,03
Fe⁺² – 1e -> Fe⁺³


0,01 xN⁺⁵ + (5x – 2y)e -> xN^2y/x



Phương
trình bảo toàn e:


0,03
= 0,01(5x – 2y)


5x
– 2y = 3 -> x = 1 ; y = 1 (nhận)


->
x = 2 ; y = 2,5 (loại)


Vậy
X là NO


Ví dụ 2: Hòa tan 2,4g hỗn hợp Cu và Fe có
tỉ lệ số mol 1:1 và dung dịch H₂SO₄ đặc, nóng. Kết thúc
phản ứng thu được 0,05mol một sản phẩm khử duy nhất có chứa lưu huỳnh. Xác định
sản phẩm đó.


Gọi
a là số mol Fe -> nCu = nFe = a


-> m_kl
= 56a + 64a = 2,4 -> a = 0,02mol


Có
0,02 Fe
– 3e -> Fe⁺³


0,02 Cu
– 2e -> Cu⁺²


0,05 S⁺⁶+
ne -> S^+(6-n)


Phương trình bảo toàn e:


0,02 x 3 + 0,02 x 2 = 0,05n -> n = 2 -> S⁺⁴



Vậy sản phẩm khử là SO₂ .


* Dạng 2: Hỗn hợp kim loại tạo hỗn
hợp khí.


Ví dụ 3: Có 3,04g hỗn hợp Fe và Cu hòa
tan hết trong dung dịch HNO₃ tạo 0,08mol hỗn hợp NO và NO₂
có = 42. Hãy xác định thành phần % hỗn hợp kim loại ban đầu.


Giải:


Ta
có NO 30 4


42 ->




NO₂ 46 12


Mà nNO + nNO₂ = 0,08


-> nNO = 0,02mol
; nNO₂ = 0,06mol


Fe
Fe(NO₃)₃
+ Cu(NO₃)₂ + H_­2O


Cu NO
+ NO₂ + H₂O


a Fe
– 3e -> Fe⁺³


b Cu – 2e -> Cu⁺²


0,02 N⁺⁵
+ 3e -> N⁺²


0,06 N⁺⁵
+ 1e -> N⁺⁴


Bảo toàn electron, ta có:


3a + 2b = 0,02 x 3 + 0,06 -> 3a + 2b = 0,12 (1)


Khối lượng kim loại: 56a + 64b =
3,04 (2)


Hệ (1) & (2) -> a = 0,02 ; b
= 0,03 -> Fe = 1,12g hay 63,16%


-> Cu = 1,92g hay
36,84%


*
Dạng 3: Hỗn hợp kim loại cộng hỗn hợp muối.


Với dạng này cần phân biệt rõ chất
có và không thay đổi số oxi hóa.


Ví
dụ 4: Khuấy kỹ 100ml dung dịch A chứa
AgNO₃.Cu(NO₃)₂ với hỗn hợp kim loại có 0,03mol
Al và 0,05mol Fe. Sau phản ứng được dung dịch C và 8,12g chất rắn B gồm 3 kim
loại. Cho B tác dụng với HCl dư thì thu được 0,672 lít H₂ (đktc) . Tính nồng độ
mol/lít của AgNO₃ và Cu(NO₃)₂ trong A.


Giải: 3 kim loại thu được là Ag, Cu và Fe dư.


Giả sử: Cu(NO₃)₂ a mol và AgNO₃
b mol


Lượng Fe phản ứng với dung dịch muối x mol


Lượng Fe còn dư sau phản ứng trên là y mol


Fe
dư sẽ phản ứng với HCl:


Fe + 2HCl -> FeCl₂ + H₂


y(mol)
y(mol)


Ta
có: n_Fe = x + y = 0,05


nH₂
= y = 0,03


->
x = 0,02 mol ; y = 0,03 mol


Mặt
khác: 0,03 Al – 3e -> Al⁺³


0,05 Fe – 2e -> Fe⁺²


a Cu⁺²
+ 2e -> Cu


b Ag⁺
+ 1e -> Ag


0,03 2H⁺ + 2e -> H₂


Bảo toàn electron, ta có:


2a + b + (0,03 x 2) = (0,03 x 3) +
(0,05 x 2)


-> 2a + b = 0,13 (1)





Khối lượng B:


mCu + mAg + mFe/dư = 64a +
108b + (56 x 0,03) = 8,12


-> 64a + 108b = 6,44 (2)


Từ (1) và (2) :


-> a = 0,05mol
Cu(NO₃)₂ hay 0,5M


b =
0,03mol AgNO₃ hay 0,3M


*Với ví dụ trên, nếu giải bằng
phương pháp đại số thông thường sẽ phải viết 5 đến 7 phương trình và giải hệ 4
ẩn rất khó khăn.


* Dạng 4: Nhiều phản ứng xảy ra đồng
thời.


Ví dụ 5: Để p
gam bột Fe ngoài không khí sau một thời gian thu được chất rắn R nặng 7,52g gồm
chất rắn R nặng 7,52g gồm Fe, FeO, Fe­₃O₄: Hòa tan R bằng
dung dịch HNO₃ đặc, nóng thu được 0,672 lít (đktc) hỗn hợp NO và NO₂
có tỷ lệ số mol 1:1. Tính p.


Giải: Có m_oxit­ = mFe +
mO₂ = p + mO₂ =
7,52


-> mO₂ = 7,52 – p -> = =


n_khí =
0,03 mol -> nNO = nNO₂ = 0,015mol


Xét
Fe – 3e -> Fe⁺³



O₂ + 4e -> 2O^-2



0,015 N⁺⁵ + 3e -> N⁺²



0,015 N⁺⁵ + 1e -> N⁺⁴



Bảo toàn electron, ta có:


x 3 = x 4 + 0,015 x 3 + 0,015


-> p = 5,6g


* Dạng 5: Phản ứng nhiệt nhôm.


Ví dụ 6: Trộn 2,7g Al vào 20g hỗn hợp
Fe₂O₃ và Fe₃O₄ rồi tiến hành phản
ứng nhiệt nhôm được hỗn hợp A. Hòa tan A trong HNO₃ thấy thoát ra
0,36mol NO₂ là sản phẩm khử duy nhất. Xác định khối lượng của Fe₂O₃
và Fe₃O₄.


Ta
có: 0,1 Al – 3e -> Al⁺³



a 3Fe^+8/3 – 1e -> 3Fe⁺³



0,36 N⁺⁵
+ 1e -> N⁺⁴


Bảo toàn electron, ta có:


0,1 x 3 + a = 0,36 x 1 -> a = 0,06


-> nFe₃O₄ = 0,06mol hay 13,92g


nFe₂O₃
= 20 – 13,92 = 6,08g


* Dạng 6: Bài toán điện phân.


Ví dụ 7: Tiến
hành điện phân hoàn toàn dung dịch X chứa AgNO₃ và Cu(NO₃)₂
thu được 56g hỗn hợp kim loại ở catốt và 4,48 lít khí ở anốt (đktc). Tính số
mol mỗi muối trong X.


Giải: Khí thoát ra là O₂.


a
Ag⁺ + 1e -> Ag


b Cu²⁺
+ 2e -> Cu


0,2 2O^2-
- 4e -> O₂


Bảo toàn electron, ta có:


a + 2b = 0,8 (1).


Khối lượng kim loại: 108a + 64b = 56 (2).


Hệ (1) & (2) ->
a = 0,4 = nAgNO₃



b = 0,2 = nCu(NO₃)₂


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


Ví dụ 8: Thổi
một luồng CO qua hỗn hợp Fe và Fe₂O₃ nung nóng được chất
khí B và hỗn hợp D gồm Fe, FeO, Fe₂O₃ và Fe₃O₄.
Cho B lội qua dung dịch nước vôi trong (dư) thấy tạo 6g kết tủa. Hòa tan D bằng
H₂SO₄ (đặc, nóng) thấy tạo ra 0,18mol SO₂, còn
dung dịch E. Cô cạn E thu được 24g muối khan. Xác định thành phần hỗn hợp ban
đầu.


Giải:


2Fe -> Fe₂(SO₄)₃


a 0,5a
mol


Fe₂O₃ -> Fe₂(SO₄)₃



b b mol


-> nCO₂ = nCaCO₃ = 0,06mol


nSO₂ = 0,18mol


a Fe – 3e -> Fe⁺³


0,06 C⁺²
– 2e – C⁺⁴


0,18 S⁺⁶
+ 2e -> S⁺⁴


Bảo toàn electron, ta có:


3a + (2 x 0,06) = 0,18 x 2


-> a = 0,08 (1)


Khối lượng muối: 400 x (0,5a + b) = 24


-> 0,5a + b = 0,06mol (2)


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


b = 0,02mol = nFe₂O₃
hay 3,2g .


3/ Hệ
quả:


Một hỗn hợp gồm nhiều kim loại có hoá trị
không đổi và có khối lượng cho trước sẽ phải nhường một số mol electron không
đổi cho bất kỳ tác nhân oxi hoá nào.


Bài
tập minh hoạ:


Chia 1,24 gam hỗn hợp 2 kim loại có hoá trị
không đổi thành 2 phần bằng nhau :


- Phần I : Bị oxi hoá hoàn toàn thu được 0,78 gam hỗn
hợp oxit.


-Phần II : Tan hoàn toàn trong
dung dịch H₂SO₄ loãng thu được V lít H₂
(đktc). Giá trị V là :


A. 2,24 lít B. 0,112 lít C. 5,6 lít D. 0,224 lít


Giải: Khối lượng mỗi
phần: 1,24:2 = 0,62 gam


Số mol O kết hợp với 0,62 gam
hỗn hợp kim loại = (0,78 – 0,62) : 16 = 0,01 mol


Quá trinh tạo oxit: O + 2e
→ O^2-


mol: 0,01→0,02


Như vậy ở phần II hỗn hợp kim
loại khử H⁺ của dung dịch axit cũng nhường 0,02 mol electron. 2H⁺ +2e → H₂


mol: 0,02 →0,01


Vậy thể tích H₂ thu
được là: 0,01 x 22,4 = 0,224 lít (chọn
D)


Bài
tập tương tự:


Bài
1)
Chia hỗn hợp 2 kim loại A, B có hoá trị không đổi thành 2 phần bằng nhau :


-Phần I : Tan hết trong dung
dịch HCl tạo ra 1,792 lít H₂ (đktc).


-Phần II : Nung nóng trong
không khí đến khối lượng không đổi thu
được 2,84 gam chất rắn.


Khối lượng hỗn hợp 2 kim loại
trong hỗn hợp ban đầu là :


A. 2,4 gam B. 3,12 gam C. 2,2 gam D. 1,8 gam


Bài
2)
Lấy 7,88 gam hỗn hợp A gồm 2 kim loại hoạt động X, Y có hoá trị không đổi, chia
thành 2 phần bằng nhau:


- Phần I:
Nung trong oxi dư để oxi hoá hoàn toàn thu được 4,74 gam hỗn hợp 2 oxit.


-Phần II: Hoà tan hoàn toàn trong dung dịch
chứa hỗn hợp 2 axit HCl và H₂SO₄ loãng thu được V lít khí
(đktc). Giá trị V là:


A. 2,24 lít B. 0,112 lít C.1,12 lít D. 0,224 lít


----------------------------------------------------------------------------------------------






V.5) VẬN DỤNG PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN ELECTRON



TÍNH NHANH SỐ MOL AXIT CÓ TÍNH OXI HÓA



THAM GIA PHẢN ỨNG VỚI KIM LOẠI




1/
Cơ sở lý thuyết:


Xét phản ứng của a mol kim loại R
(có số oxi hóa + m) với HNO₃. Trong đó N⁺⁵ bị khử xuống N^+x
.


Đặt n_N^+x = b.
Các bán phản ứng:


R -> R⁺ⁿ + me N⁺⁵ + ( 5 – x)e -> N^+x



a a ma (5
– x)b b


Áp dụng định luật bảo toàn e:


-> ma = (5 – x)b -> b =


- Sản phẩm muối của kim loại tồn tại dưới dạng R(NO₃)_m
(a mol)


-> _{tạo muối với kim loại} = ma


= ne (số mol electron cho – nhận) (I)


Ta có: ­_{tạo muối với kim loại} +
­_{tạo sản phẩm khử N}^+
x


= ma + b = ma + = ma x ()


=
n_e.() (II)


Tương tự như trên ta xây dựng được
công thức tổng quát đối với trường hợp kim loại tác dụng với H₂SO₄
đặc.


R -> R⁺ⁿ + me S⁺⁶ + ( 6 – x)e -> S^+x



a a ma (6
– x)b b


Áp dụng định luật bảo toàn e:


-> ma = (6 – x)b -> b =


- Sản phẩm muối của kim loại tồn tại dưới dạng R₂(SO₄)_m
(a/2mol)


-> _{tạo muối với kim loại} =


= ne (số mol electron cho – nhận) (III)


Ta
có: ­_{tạo muối với kim loại} + ­_{tạo sản phẩm khử S}^+
x


= + b = + = ma x ()


=
n_e.() (IV)


Kết luận:


Từ
(I) và (III) ta nhận thấy:


n_e = _{tạo muối với kim loại} = 2_{tạo muối với kim loại}


Từ (II) và (IV) ta nhận thấy:


Nếu
biết số mol electron cho – nhận và số oxi hóa của sản phẩm khử trong phản ứng
của các axit có tính oxi hóa với kim loại sẽ tính nhanh được số mol axit tham
gia phản ứng.


2/ Một số bài tập áp dụng:


* Bài
1: Cho m(g) Al tác dụng với 150ml dung dịch HNO₃ a(M) vừa đủ
thu được khí N₂O duy nhất và dung dịch A. Cô cạn dung dịch A thu
được một muối khan có khối lượng (m + 18,6)g. Giá trị của a là:


A.
1,5 B. 2 C. 2,5 D. 3


Giải:
Sản phẩm khử là -> x = +1


muối_muối = m_k.im
loại + _{tạo muối với kim loại}


-> _{tạo muối với kim loại} = m_muối – m_{kim loại}


= (m +18,6) – m =18,6g


­-> n_e =_{tạo muối với kim loại ==0,3}


= n_e x= 0,3 x = 0,375 mol


­ -> a = = 2,5 -> Đáp án C.


Khi
chỉ có một kim loại tham gia phản ứng thì phương pháp này tỏ ra ít vượt trội
hơn so với phương pháp thông thường nhưng nếu là hỗn hợp nhiều kim loại không
rõ hóa trị tham gia phản ứng thì phương pháp này tỏ ra ưu việt hơn rất nhiều.


*
Bài 2: Hòa tan hoàn toàn m gam hỗn hợp 3 kim loại X, Y, Z trong một lượng vừa đủ
200ml HNO₃ b(M) thu được khí không màu hóa nâu trong không khí và
dung dịch A không chứa ion NH₄⁺ .Cô cạn dung dịch A thu
được (m + 37,2)g muối khan. Giá
trị của b là:


A. 2 B. 3 C.
4 D. 5


Giải: Sản phẩm khử là: -> x = + 2


m_muối
= m_{kim loại} +


->
n_e = = = 0,6


->
= n_e x= 0,6 x = 0,8 mol


-> b = = 4 -> Đáp án C.


*
Bài 3: Cần vừa đủ 0,5 lít dung dịch HNO₃ x (M) để hòa tan hoàn toàn m
gam hợp kim Al và Mg. Sau phản ứng thu được dung dịch A và hỗn hợp khí B gồm N₂O
và NO. Khi cô cạn dung dịch A thu được hai muối khan có tổng khối lượng là (m +
136,4). Biết = 18,5. Giá trị của x là:


A.
4,8 B. 5,6 C. 6,2 D. 7,0


Giải:
= 18,5 ->


->
n_NO: = 1: 1. Đặt n_NO = = x


Xét
các bán phản ứng:


N⁺⁵
+ 3e -> N⁺² 2N⁺⁵
+ 8e -> 2N⁺¹


3x <- x 8x <-
x


->
n_e = 3x + 8x = 11x (I)


Ta
có: = m_muối - m_{kim loại}


=
(m + 136,4) – m = 136,4g


->
n_e = = = 2,2 (II)


Từ
(I) và (II) -> 11x = 2,2


->
x = 0,2


Ta
có: = _{tạo muối với kim loại} + n_NO +
2



= n_e + + 2


= 2,2 + 0,2 + 2 x 0,2 = 2,8 mol


->
x = = 5,6


->
Đáp án B


*
Bài 4: m gam hỗn hợp ba kim loại X, Y, Z tác dụng vừa đủ với 250ml dung dịch HNO₃
c(M) vừa đủ thu được dung dịch A duy nhất. Nếu cho dung dịch A tác dụng với
dung dịch NaOH (dư) thấy thoát ra khí có mùi khai. Mặt khác nếu cô cạn cẩn thận
dung dịch A thu được (m + 21,6)g muối khan. Giá trị của c là:


A.
1,5 B. 1,75 C. 2,5 D. 2,75


Giải:



X,
Y, Z -> ion kim loại + n_e


N⁺⁵
+ 8e -> N^-3


n_e ->


m_muối
= m_{muối kim loại} + m_muối
amoni


m_muối
= m_{kim loại} + _{tạo muối với kim loại} + m_{muối amoni}


m_muối
= m + 21,6 = m + n_e x 62 + x 80


->
n­_e = 0,3


= _{tạo muối với kim loại} + _{tạo sản phẩm khử N}-3


= n_e + 2 = n_e + 2 x = 0,3 + 2 x = 0,375


->
c = = 1,5


->
Đáp án A.


*
Bài 5: Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp hai kim loại A, B trong axit H₂SO₄
(đặc, nóng) dư thu được khí SO₂ duy nhất và dung dịch X. Dẫn toàn bộ
lượng khí sinh ra qua bình đựng dung dịch nước Brom dư thấy có 96g brom phản
ứng. Số mol axit H₂SO₄ đã tham gia phản ứng là:


A.
0,8 B. 1,1 C. 1,2 D. 1,4





Giải:


Khi
dẫn khí SO₂ qua dung dịch nước Brom:


SO₂ + Br₂
+ 2H­₂O -> 2HBr + H₂SO₄


0,6 <- 0,6


Ta có: Sản phẩm khử là: -> x = 4


S⁺⁶
+ 2e -> S⁺⁴


1,2 <- 0,6


->
n_e = 1,2


= n_e x () = 1,2 x = 1,2 mol


->
Đáp án C .


3/Một số
bài tập giải bằng phương pháp bảo toàn electron:


Bài 1) Hoà tan hết 2,16 gam FeO trong HNO₃ đặc.
Sau một thời gian thấy thoát ra 0,224 lít khí X (đktc) là sản phẩm khử duy
nhất. Xác định X


A.NO B. NO₂ C. N₂O D.N₂.


Bài 2) Hoà tan 2,4 gam hỗn hợp Cu và Fe có tỉ lệ mol 1:1 vào
dung dịch H₂SO₄ đặc, nóng. Kết thúc phản ứng thu được
0,05 mol một sản phẩm khử duy nhất chứa lưu huỳnh. Xác định sản phẩm đó.


A.
H₂S B.
SO₂ C.
S D.Không xác định được.


Bài 3) Hoà tan hết 3,04 gam hỗn hợp Fe và Cu trong dung dịch HNO₃
tạo ra 0,08 mol hỗn hợp khí gồm NO và NO₂ có M = 42. Thành phần %
khối lượng hỗn hợp 2 kim loại Fe, Cu lần lượt là:


A.
36,15%, 63, 85%. B. 42,12%,
57,88%


C. 63,16%, 36,84% D. 36,
45%, 63, 55%.


Bài 4) Khuấy kỹ 100ml dung dịch A chứa AgNO₃,
Cu(NO)₂ với hỗn hợp kim loại có 0,03 mol Al và 0,05 mol Fe. Sau phản
ứng được dung dịch C và 8,12 gam chất rắn B
gồm 3 kim loại. Cho B tác dụng với HCl dư thì thu được 0,672 lít H₂
(đktc). Nồng độ mol/lít của AgNO₃ và Cu(NO₃)₂
trong A lần lượt là:


A. 0,3M; 0,5M B. 0,3M; 0,4M C. 0,2M; 0,5M D. 0,4M; 0,5M


Bài 5) Để p gam bột Fe ngoài không khí sau một thời gian thu được chất rắn A
có khối lượng 7,52 gam gồm Fe, FeO, Fe₃O₄. Hoà tan A
trong dung dịch HNO₃ đặc, nóng thu được 0,672 lít (đktc) hỗn hợp NO
và NO₂ có tỉ lệ mol 1:1. Tính p.


A. 5,6 gam
B. 4,6 gam C.
3,6 gam D. 7,6 gam


Bài 6) Trộn 2,7 gam Al vào 20 gam hỗn hợp Fe₂O₃ và Fe₃O₄
rồi tiến hành phản ứng nhiệt nhôm được hỗn hợp A. Hoà tan A trong HNO₃
thấy thoát ra 0,36 mol NO₂ là sản phẩm khử duy nhất. Xác định khối lượng
của Fe₂O₃ và Fe₃O₄.



ĐS: Fe₂O₃: 6,08 gam; Fe₃O₄: 13,92 gam.


Bài
7)
Điện phân hoàn toàn dung dịch X chứa AgNO₃ và Cu(NO₃)₂ thu được 56 gam hỗn hợp kim loại ở catot và
4,48 lít khí ở anot (đktc). Tính số mol mỗi muối trong X.



ĐS: AgNO₃ = 0,4 mol, Cu(NO₃)₂ = 0,2
mol.


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



ĐS: Fe = 4,48 gam; Fe₂O₃
= 3,2 gam.


Bài
9)
11,2 lít (đktc) hỗn hợp khí A gồm clo và oxi tác dụng vừa đủ với 16,98 gam hỗn
hợp B gồm Mg và Al tạo ra 42,34 gam hỗn hợp clorua và oxit của hai kim loại.


Xác định % thể tích từng chất trong hỗn hợp A
và % khối lượng từng chất trong hỗn hợp B.


ĐS: Trong A có 48% V_Cl, 52%V_O2.


Trong B có 77,74%
khối lương Mg; 22,26 % khối lượng Al.


Bài
10) Hoà
tan 2,16 gam kim loại R có hoá trị không đổi cần vừa đủ dung dịch chứa 0,17 mol
H₂SO₄ thu được hỗn hợp khí A gồm H₂, H₂S,
SO₂ (không có sản phẩm khử khác) có tỉ lệ mol tương ứng là 1:2:3.
Kim loại R cần tìm là


A. Al B. Fe C. Zn D. Mg


Bài 11) Khử hoàn toàn 12
gam hỗn hợp A gồm FeO, Fe₂O₃, Fe₃O₄
thu được 10,08 gam Fe.


a) Tính thể tích dung dịch chứa H₂SO₄
1M và HCl 2M cần để hoà tan hết 12 gam hỗn hợp A.


b) Tính thể tích SO₂
(đktc) thu được khi hoà tan hoàn toàn hỗn hợp A bằng dung dịch H₂SO₄
đặc, nóng, dư.


c) Tính thể tích dung dịch HNO₃
2M cần lấy để hoà tan hoàn toàn hỗn hợp A cho sản phẩm khử duy nhất là khí
NO.


ĐS: a) 0,06 lít; b) 3,36 lít; c) 0,32 lít.


Bài
12)
Oxi hoá hoàn toàn 2,184 gam bột sắt thu được 3,084 gam hỗn hợp 2 oxit sắt (hỗn
hợpA). Chia A thành 3 phần bằng nhau.


a) Để khử hoàn toàn phần 1 cần bao
nhiêu lít H₂ (đktc)?


b) Hoà tan hoàn toàn phần 2 bằng dung
dịch HNO₃ dư. Tính thể tích (đktc) khí NO (duy nhất) thoát ra ?


c) Phần thứ 3 đem trộn với 5,4 gam
Al rồi tiến hành phản ứng nhiệt nhôm (hiệu suất 100%).


Hoà tan chất rắn thu được sau
phản ứng bằng dung dịch HCl dư. Tính thể tích H₂ thoát ra (đktc).


ĐS: a) 0,4032 lít b) 22,4 ml c) 6,608 lít


Bài
13)
2,8 gam Fe tác dụng hết với dung dịch HNO₃ dư thu được V lít hỗn hợp
NO và NO₂ theo tỉ lệ mol NO₂:NO
= 2:1. V có giá trị là:


A. 2,016 lít B.1,008 lít C. 1,12 lít D. 2,24 lít


Bài
14)
Khử hoàn toàn m gam hỗn hợp A gồm FeO, Fe₂O₃ và Fe₃O₄
bằng khí CO. Lượng CO₂ sinh ra sau phản ứng hấp thụ vào dung dịch
Ca(OH)₂ dư thu được 20 gam kết tủa. Thể tích dung dịch B chứa HCl 1M
và H₂SO₄ 0,5M cần để hoà tan hết m gam hỗn hợp A là:


A. 300 ml B. 250 ml C. 200 ml D. 150 ml


Bài
15)
Cho 0,03 mol Fe_xO_y tác dụng hết với dung dịch HNO₃
thu được 0,224 lít khí X ( sản phẩm khử duy nhất) ở đktc. Xác định X ?


A. NO B. N₂O C. N₂ D. NO₂


Bài
16)
Hỗn hợp A gồm Fe₃O₄, FeO, Fe₂O₃,
mỗi oxit đều có 0,5 mol. Thể tích dung dịch HCl 1M để hoà tan hỗn hợp A là:


A. 4 lít B. 8 lít C. 6 lít D. 9 lít


Bài
17)
Tính khối lượng Fe cần hoà tan vào dung dịch H₂SO₄ loãng,
dư để thu được dung dịch phản ứng vừa đủ với 100 ml dung dịch chứa KMnO₄
0,2M và K₂Cr₂O₇ 0,1M


A. 8,96 gam B. 9,86 gam C. 9,68 gam D. 6,98 gam


Bài
18)
Hoà tan hỗn hợp X gồm 0,01 mol Fe₃O₄, 0,015 mol Fe₂O₃,
0,03 mol FeO, 0,03 mol Fe bằng một lượng vừa đủ dung dịch HNO₃
loãng. Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được chất rắn Y. Nung Y đến khối lượng
không đổi thu được chất rắn Z. Khối lượng chất rắn Z là:


A. 8 gam B. 9,6 gam C. 16 gam D. 17,6 gam


Bài
19)
Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp X gồm 0,002 mol FeS₂ và 0,003 mol FeS vào dung
dịch H₂SO₄ đặc, nóng dư thu được khí A. Thể tích dung
dịch NaOH 1M tối thiểu để hấp thụ hết lượng khí A ở trên là:


A. 25,8 m B. 14 ml C. 28,5 ml D. 57 ml


Bài
20)
Hoà tan 2,4 gam hỗn hợp X gồm FeS₂, FeS và S ( trong đó số mol FeS
bằng số mol S) vào dung dịch H₂SO₄ đặc, nóng dư. Thể tích
SO₂ (đktc) thu được là:


A. 0,784 lít B. 0,896 lít C. 3,36 lít D. 4,48 lít


Bài
21)
(TSĐH B 2007): Nung m gam bột sắt trong
oxi, thu được 3 gam hỗn hợp chất rắn X. Hoà tan hết hỗn hợp X trong dung dịch
HNO₃ (dư) thoát ra 0,56 lít (đktc) NO (là sản phẩm khử duy nhất).
Giá trị của m là:


A. 2,52 B. 2,22 C. 2,62 D. 2,32


Bài
22)
(TSĐH A 2008): Cho 11,36 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe₂O₃
và Fe₃O₄ phản ứng hết với dung dịch HNO₃ loãng
(dư), thu được 1,344 lít (đktc) NO (là sản phẩm khử duy nhất) và dung dịch X.
Cô cạn dung dịch X thu được m gam muối khan. Giá trị m là :


A.
49,09 B. 34,36 C. 35,50 D. 38,72


**************************************************************