Phương pháp bảo toàn electron (hay, chi tiết)

---

---

Bài viết Phương pháp bảo toàn electron với phương pháp giải chi tiết giúp học sinh ôn tập, biết cách làm bài tập Phương pháp bảo toàn electron.

Phương pháp bảo toàn electron (hay, chi tiết)

A. Phương pháp & Ví dụ

Lý thuyết và Phương pháp giải

Trong phản ứng oxi hoá - khử, số mol electron mà chất khử cho bằng số mol electron mà chất oxi hoá nhận. ∑ne cho = ∑ne nhận

Sử dụng tính chất này để thiết lập các phương trình liên hệ, giải các bài toán theo phương pháp bảo toàn electron.

* Nguyên tắc

Viết 2 sơ đồ: sơ đồ chất khử nhường e^- và sơ đồ chất oxi hoá nhận e^-.

* Một số chú ý

- Chủ yếu áp dụng cho bài toán oxi hóa khử các chất vô cơ

- Có thể áp dụng bảo toàn electron cho một phương trình, nhiều phương trình hoặc toàn bộ quá trình.

- Xác định chính xác chất nhường và nhận electron. Nếu xét cho một quá trình, chỉ cần xác định trạng thái đầu và trạng thái cuối số oxi hóa của nguyên tố, thường không quan tâm đến trạng thái trung gian số oxi hóa của nguyên tố.

- Khi áp dụng PP bảo toàn electron thường sử dụng kèm các PP bảo toàn khác (bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố).

- Khi cho KL tác dụng với dung dịch HNO₃ và dung dịch sau phản ứng không chứa muối amoni: n_NO3^- = tổng số mol e nhường (hoặc nhận).

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1. Cho 15,8 gam KMnO₄ tác dụng với dung dịch HCl đậm đặc. Thể tích khí clo thu được ở điều kiện tiêu chuẩn là:

A. 5,6 lít.        B. 0,56 lít.        C. 0,28 lít.        D. 2,8 lít.

Hướng dẫn:

Ta có: Mn⁺⁷ nhường 5 e (Mn⁺²),Cl^- thu 2.e (Cl₂)

Áp dụng định luật bảo toàn e ta có :

5.n_KMnO4 = 2.n_Cl2

⇒ n_Cl2 = 5/2 n_KMnO4 =0.25 mol⇒ V_Cl2 = 0,25 . 22,4 = 0,56 lít

Ví dụ 2. Cho hỗn hợp chứa 0,05 mol Fe và 0,03 mol Al tác dụng với 100ml dd Y gồm AgNO₃ và Cu(NO₃)₂ cùng nồng độ mol. Sau phản ứng được chất rắn Z gồm 3 kim loại. Cho Z tác dụng với dd HCl dư thu được 0,35mol khí.Nồng độ mol mỗi muối trong Y là?

Hướng dẫn:

3 kim loại trong chất rắn Z là Ag, Cu và Fe dư ⇒ Al và 2 muối trong Y hết

Z + HCl:

B. Bài tập trắc nghiệm

Câu 1. Cho m gam bột Cu vào 400 ml dung dịch AgNO₃ 0,2M, sau một thời gian phản ứng thu được 7,76 gam hỗn hợp chất rắn X và dung dịch Y. Lọc tách X, rồi thêm 5,85 gam bột Zn và Y, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 10,53 gam chất rắn Z. Giá trị của m là?

Lời giải:

Đáp án:

Ta có: n_AgNO3 = 0,08 mol; n_Zn = 0,09 mol

Dựa vào sơ đồ (quan tâm đến trạng thái đầu và trạng thái cuối)

⇒ Ag⁺ là chất nhận e và Zn là chất nhường e

Ag⁺ + 1e → Ag

0,08     0,08     0,08

Zn – 2e → Zn²⁺

x      2x

Bảo toàn e ⇒ 2x = 0,08 ⇒ x = 0,04

n_{Zn dư} = 0,09 – 0,04 = 0,05 mol

Ta thấy: hỗn hợp rắn X và hỗn hợp rắn Z gồm 3 kim loại Ag, Cu, Zn dư với

∑m_kl = 7,76 + 10,53 = 18,29g

m_Cu = 18,29 – (m_Ag + m_{Zn dư}) = 18,29 – (0,08.108 + 0,05.65) = 6,4g

Câu 2. Hòa tan hết 7,44 gam hỗn hợp Al, Mg trong thể tích vừa đủ là 500 ml dung dịch HNO₃ loãng thu được dung dịch A và 3,136 lít (đktc) hỗn hợp hai khí đẳng mol có khối lượng 5,18 gam, trong đó có một khí bị hóa nâu trong không khí. Tính thành phần phần trăm theo khối lượng của mỗi kim loại trong hỗn hợp.

Lời giải:

Đáp án:

n_hh = 3,136/22,4 = 0,14; (M- _khí ) = 5,18/0,14 = 37

NO (M = 30) → Khí 2: N₂O (M = 44)

n_NO = n_NO2 = 0,14/2 = 0,07 mol

Al – 3e → Al³⁺

x mol

Mg – 2e → Mg²⁺

y mol

N⁺⁵ + 3e → N⁺² (NO)

         3a      a

2N⁺⁵ + 8e → 2N⁺¹ (N₂O)

          8a      a

Theo định luật bảo toàn e ⇒ 3x + 2y = 3a + 8a = 0,77

Lại có : 27x + 24y = 7,44

→ x = 0,2; y = 0,085

%m_Mg = 27,42%; %m_Al = 72,85%

Câu 3. Hòa tan 19,2 gam kim loại M trong H₂SO₄ đặc dư thu được khí SO₂. Cho khí này hấp thụ hoàn toàn trong 1 lít dung dịch NaOH 0,6M, sau phản ứng đem cô cạn dung dịch thu được 37,8 gam chất rắn. Xác định M.

Lời giải:

Đáp án:

n_NaOH = 0,6 mol

Nếu chất rắn là NaHSO₃ thì: n_NaHSO3 = 0,3635 mol

Nếu chất rắn là Na₂SO₃ thì: n_Na2SO3 = 0,3 mol

Nhận thấy: n_NaOH = 2n_Na2SO3 nên phản ứng giữa SO₂ với NaOH là:

SO₂ + 2NaOH → Na₂SO₃ + H₂O

0,3        0,6        0,3

Ta có: M – ne → Mn⁺

S⁺⁶ + 2e → S⁺⁴ (SO₂)

       0,6        0,3

Áp dụng định luật bảo toàn e ta có:

n_M = 0,6/n → M = 19,2/(0,6/n) = 32n

Chọn n = 2 → M = 64 (Cu)

Câu 4. Cho 19,2g Cu tác dụng hết với dung dịch HNO₃. Tất cả lượng khí NO sinh ra đem oxi hóa thành NO₂ rồi sục vào nước cùng với dòng khí oxi để chuyển hết thành HNO₃. Tính thể tích Oxi (đktc) đã tham gia vào quá trình trên.

Lời giải:

Đáp án:

Phương pháp bảo toàn e

Cu – 2e → Cu⁺²

0,3      0,6

O₂ + 4e → 2O^-2

x      4x

→ 4x = 0,6 → x = 0,15

→ V_O2 = 0,15 × 22,4 = 3,36l

Câu 5. Cho a gam hỗn hợp A gồm FeO, CuO, Fe₃O₄, (có số mol bằng nhau) tác dụng vừa đủ với 250ml dung dịch HNO₃ thu được dung dịch B và 3,136 lít hỗn hợp NO₂ và NO có tỉ khối 90 với hidro là 20,143. Tính a và C_M của HNO₃.

Lời giải:

Đáp án:

Số mol e cho = số mol e nhận ⇒ 0,09 + (0,05 × 3) = 0,24 (mol)

→ Số mol Fe⁺² = 0,24 mặt khác n_FeO = n_Fe3O4 = 0,12 (mol)

a = 0,12(80 + 72 + 232) = 46,08

n_HNO3 = n_NO + n_NO2 + 3n_Fe + 2n_Cu = 0,14 + 3(0,12 × 4) + 2 × 0,12 = 1,82 (mol)

Vậy C_MHNO3 = 1,82 : 0,25 = 7,28M

Câu 6. Để m g phoi bào sắt (A) ngoài không khí sau một thời gian biến thành hỗn hợp (B) có khối lượng 30g gồm Fe và các oxit FeO, Fe₃O₄, Fe₂O₃. Cho B tác dụng hoàn toàn nitric acid thấy giải phóng ra 5,6 lít khí NO duy nhất (đktc). Tính m?

Lời giải:

Đáp án:

Fe + 1/2 O₂ → FeO (1)

3Fe + 2 O₂ → Fe3O₄ (2)

2Fe + 3/2 O₂ → Fe₂O₃ (3)

Fe + 4 HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + NO↑ + 2H₂O (4)

3FeO + 10 HNO₃ → 3Fe(NO₃)₃ + NO↑ + 5H₂O (5)

3Fe₃O₄ + 28HNO₃ → 9Fe(NO₃)₃ + NO↑ + 14H₂O (6)

Fe₂O₃ + 6HNO₃ → 2Fe(NO₃)₃ + 3H₂O (7)

7 phương trình phản ứng trên được biểu diễn bằng các quá trình oxi hóa khử sau:

Fe - 3e → Fe⁺³

O (O₂) + 2e → O^-2

N⁺⁵ + 3e → N⁺²

Vậy n_NO = 0,25 (theo giả thiết), số mol Fe là x và số mol nguyên tử oxi là y

Theo quy tắc bảo toàn e ta có: 3x = 2y + 0,75 (I)

Mặt khác B chỉ gồm Fe và O nên ta còn có 56x + 16y = 30 (II)

Giải hệ ta được: x = 0,45 và m = 0,45 × 56 = 25,2g

C. Bài tập tự luyện

Câu 1: Cho 1,44g hỗn hợp gồm kim loại M và oxide của nó MO, có số mol bằng nhau, tác dụng hết với H₂SO₄ đặc, đun nóng. Thể tích khí SO₂ (đkc) thu được là 0,2479 lít. Cho biết rằng hoá trị lớn nhất của M là II. Kim loại M là

A. Cu.

B. Fe.

C. Al.

D. Zn.

Câu 2: Cho 3,2 gam bột đồng (copper) tác dụng với 100 ml dung dịch hỗn hợp gồm HNO₃ 0,8 M và H₂SO₄ 0,2 M. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, sinh ra V lít khí NO (là sản phẩm khử duy nhất, ở đkc). Giá trị của V là

A. 1,2395.

B. 0,4958.

C. 1,9832.

D. 0,7437.

Câu 3: Nung m gam sắt (iron) trong không khí, sau một thời gian người ta thu được 104,8 gam hỗn hợp rắn A gồm Fe, FeO, Fe₂O₃, Fe₃O₄. Hòa tan hoàn toàn A trong HNO₃ dư thu được dung dịch B và 14,815 lít khí hỗn hợp khí NO và NO₂ (đkc) có tỉ khối so với He là 10,167. Giá trị của m là

A.72.

B. 69,54.

C. 91,28.

D. 78,4.

Câu 4: Cho hỗn hợp gồm FeO, CuO, Fe₃O₄ có số mol ba chất đều bằng nhau tác dụng hết với dung dịch HNO₃ thu được hỗn hợp khí gồm 0,09 mol NO₂ và 0,05 mol NO. Số mol của mỗi chất là

A. 0,12 mol.

B. 0,24 mol.

C. 0,21 mol.

D. 0,36 mol.

Câu 5: Hòa tan 5,6 gam Fe bằng dung dịch H₂SO₄ loãng dư thu được dung dịch X. Dung dịch X phản ứng vừa đủ với V dung dịch KMnO₄ 0,5M. Giá trị của V là

A. 20 ml.

B. 40 ml.

C. 60 ml.

D. 80 ml.

Xem thêm các dạng bài tập Hóa học lớp 10 có trong đề thi Tốt nghiệp THPT khác:

• Dạng 1: Xác định loại phản ứng hóa học

• Dạng 2: Xác định chất khử, chất oxi hóa trong phản ứng hóa học

• Dạng 3: Cách xác định số oxi hóa của các nguyên tố

• Dạng 4: Phương pháp cân bằng phản ứng oxi hóa khử

• Dạng 5: Các dạng bài tập về oxi hóa - khử

• Dạng 7: Kim loại tác dụng với axit

Lời giải bài tập lớp 10 sách mới:

• Giải bài tập Lớp 10 Kết nối tri thức
• Giải bài tập Lớp 10 Chân trời sáng tạo
• Giải bài tập Lớp 10 Cánh diều

---

---

---