Phương pháp quy đổi trong hóa học vô cơ (chi tiết, có lời giải)

Bài viết Phương pháp quy đổi trong hóa học vô cơ với phương pháp giải chi tiết giúp học sinh ôn tập, biết cách làm bài tập Phương pháp quy đổi trong hóa học vô cơ.

Phương pháp quy đổi trong hóa học vô cơ (chi tiết, có lời giải)

Phương pháp giải

Các dạng bài thường gặp:

+ Các bài toán liên quan tới hỗn hợp oxit kim loại. muối sunfua,…

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Nung m gam bột sắt trong oxi, thu được 3,0 gam hỗn hợp chất rắn X. Hoà 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

B. 2,22

C. 2,62

D. 2,32

Giải

Trong trường hợp này ta có thể quy đổi hỗn hợp X về các hỗn hợp khác đơn giản gồm hai chất (Fe và Fe₂O₃; FeO và Fe₂O₃; Fe₃O₄ và Fe₂O₃; Fe và FeO; Fe và Fe₃O₄; FeO và Fe₃O₄ hoặc thậm chí chỉ một chất Fe_xO_y )

Do đó ta có thể giải bài tập theo một trong những cách như sau:

Cách 1: Quy đổi hỗn hợp X thành Fe và Fe₂O₃

Khi cho hỗn hợp gồm Fe và Fe₂O₃ tác dụng với dung dịch HNO₃ thì chỉ có Fe thay đổi số oxi hóa từ 0 lên +3. Áp dụng định luật bảo toàn mol electron, ta có: (2)

Khi cho hỗn hợp gồm Fe và Fe₂O3 tác dụng với dung dịch HNO3 thì chỉ có Fe thay đổi số oxi hóa từ 0 lên +3. Áp dụng định luật bảo toàn mol electron, ta có:

Khi cho hỗn hợp gồm Fe và Fe₂O₃ tác dụng với dung dịch HNO₃ thì chỉ có Fe thay đổi số oxi hóa từ 0 lên +3. Áp dụng định luật bảo toàn mol electron, ta có: (2)

Cách 2:

Khi cho hỗn hợp gồm Fe và Fe₂O₃ tác dụng với dung dịch HNO₃ thì chỉ có Fe thay đổi số oxi hóa từ 0 lên +3. Áp dụng định luật bảo toàn mol electron, ta có: (2)

Cách 3: Quy đổi hỗn hợp ban đầu về hỗn hợp gồm Fe và O.

Các quá trình nhường và nhận electron:

Khi cho hỗn hợp gồm Fe và Fe₂O₃ tác dụng với dung dịch HNO₃ thì chỉ có Fe thay đổi số oxi hóa từ 0 lên +3. Áp dụng định luật bảo toàn mol electron, ta có: (2)

⇒ Đáp án A.

Ví dụ 2: Nung 8,96 gam Fe trong không khí được hỗn hợp A gồm FeO, Fe₃O₄, Fe₂O₃. A hòa tan vừa vặn trong dung dịch chứa 0,5 mol HNO₃, bay ra khí NO là sản phẩm khử duy nhất. Số mol NO bay ra là.

A. 0,01.

B. 0,04.

C. 0,03.

D. 0,02.

Giải

Quy hỗn hợp A gồm (FeO, Fe₃O₄, Fe₂O₃) thành hỗn hợp (FeO, Fe₂O₃)

Ta có các phản ứng:

Khi cho hỗn hợp gồm Fe và Fe₂O₃ tác dụng với dung dịch HNO₃ thì chỉ có Fe thay đổi số oxi hóa từ 0 lên +3. Áp dụng định luật bảo toàn mol electron, ta có: (2)

⇒ Đáp án D.

Ví dụ 3: Hoà tan hoàn toàn 14,52 gam hỗn hợp X gồm NaHCO₃, KHCO₃ và MgCO₃ trong dung dịch HCl dư, thu được 3,36 lít khí CO₂ (đktc). Khối lượng muối KCl tạo thành trong dung dịch sau phản ứng là

A. 8,94 gam.

B. 16,7 gam.

C. 7,92 gam.

D. 12,0 gam.

Giải:

Nhận thấy MgCO₃ và NaHCO₃ đều khối lượng mol là 84.

Ta quy đổi hỗn hợp thành hh chỉ gồm NaHCO₃ (a mol) và KHCO₃ (b mol)

Khi cho hỗn hợp gồm Fe và Fe₂O₃ tác dụng với dung dịch HNO₃ thì chỉ có Fe thay đổi số oxi hóa từ 0 lên +3. Áp dụng định luật bảo toàn mol electron, ta có: (2)

⇒ Đáp án A.

Ví dụ 4: Hoà tan hoàn toàn 30,4 gam rắn X gồm cả CuS, Cu₂S và S bằng HNO₃ dư, thoát ra 20,16 lít khí NO duy nhất (đktc) và dung dịch Y. Thêm Ba(OH)₂ dư vào Y thu được m gam kết tủa. Giá trị của m là.

A. 81,55.

B. 104,20.

C. 110,95.

D. 115.85

Lời giải

Khi cho hỗn hợp gồm Fe và Fe₂O₃ tác dụng với dung dịch HNO₃ thì chỉ có Fe thay đổi số oxi hóa từ 0 lên +3. Áp dụng định luật bảo toàn mol electron, ta có: (2)

Quy đổi hỗn hợp X thành Cu (a mol) và S (b mol).

Các quá trình nhường và nhận electron:

Khi cho hỗn hợp gồm Fe và Fe₂O₃ tác dụng với dung dịch HNO₃ thì chỉ có Fe thay đổi số oxi hóa từ 0 lên +3. Áp dụng định luật bảo toàn mol electron, ta có: (2)

Bảo toàn khối lượng ta có: 64a + 32b = 30,4

Bảo toàn electron: 2a + 6b = 3.0,9

Khi cho hỗn hợp gồm Fe và Fe₂O₃ tác dụng với dung dịch HNO₃ thì chỉ có Fe thay đổi số oxi hóa từ 0 lên +3. Áp dụng định luật bảo toàn mol electron, ta có: (2)

⇒ Đáp án C

Ví dụ 5: Hỗn hợp X gồm Mg, MgS và S. Hòa tan hoàn toàn m gam X trong HNO₃ đặc, nóng thu được 2,912 lít khí N₂ duy nhất (đktc) và dung dịch Y. Thêm Ba(OH)₂ dư vào Y được 46,55 gam kết tủa. Giá trị của m là:

A. 4,8 gam.

B. 7,2 gam.

C. 9,6 gam.

D. 12,0 gam.

Giải:

Quy hỗn hợp thành hỗn hợp gồm Mg (a mol) và S (b mol)

Khi cho hỗn hợp gồm Fe và Fe₂O₃ tác dụng với dung dịch HNO₃ thì chỉ có Fe thay đổi số oxi hóa từ 0 lên +3. Áp dụng định luật bảo toàn mol electron, ta có: (2)

⇒ Đáp án C

Bài tập tự luyện

Bài 1: 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 khí NO (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc) và dung dịch X. Cô cạn dung dịch X thu được m gam muối khan. Giá trị của m là:

A. 49,09.

B. 34,36.

C. 35,50.

D. 38,72.

Lời giải:

Hướng dẫn giải:

Quy đổi hỗn hợp thành hỗn hợp Fe (a mol) và O (b mol) ⇒56a + 16b = 11,36

Khi cho hỗn hợp gồm Fe và Fe₂O₃ tác dụng với dung dịch HNO₃ thì chỉ có Fe thay đổi số oxi hóa từ 0 lên +3. Áp dụng định luật bảo toàn mol electron, ta có: (2)

⇒ Đáp án D

Bài 2: Cho 11,36g hỗn hợp Fe, FeO, Fe₂O₃ và Fe₃O₄ phản ứng hết với dung dịch HNO₃ loãng dư, thu được 1,344 lít khí NO ( sản phẩm khử duy nhất) ở đktc và dung dịch X. Cô cạn dung dịch X thu được m gam muối khan. Gía trị của m là:

A. 38,72

B. 35,50

C. 49,09

D. 34,36

Lời giải:

Hướng dẫn giải:

Cách 1: Quy đổi hỗn hợp thành Fe và Fe₂O₃

Bảo toàn e: 3n_Fe = 3n_NO ⇒ n_Fe = n_NO = 0,06 mol

⇒ n_Fe2O3 = (11,36-0,06.56)/160 = 0,05 mol

Bảo toàn Fe: n_Fe(NO3)3 = n_Fe + 2n_Fe2O3 = 0,06 + 0,1 = 0,16 mol

m_Fe(NO3)3 = 0,16.242 = 38,72g

⇒ Đáp án A

Cách 2: Quy đổi hốn hợp thành Fe (x mol) và O ( y mol)

⇒ 56x + 16y = 11,36g (1)

Viết quá trình cho nhận e và bảo toàn e ta có:

3n_Fe = 2 n_O + 3n_NO ⇒ 3x = 2y + 0,18

⇒ 3x – 2y = 0,18 (2)

Từ (1)(2) ⇒ x = 0,16; y = 0,15

m_Fe(NO3)3 = 0,16.242 = 38,72 (g)

⇒ Đáp án A

Bài 3: Hòa tan hoàn toàn 2,44g hỗn hợp bột X gồm Fe_xO_y và Cu bằng dung dịch H₂SO₄ đặc nóng dư. Sau phản ứng thu được 0,504 lít khí SO₂ (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc) và dung dịch chứa 6,6g hỗn hợp muối sunfat. Phần trăm khối lượng của Cu trong X là:

A. 39,34%

B. 65,57%

C. 26,23%

D. 13,11%

Lời giải:

Hướng dẫn giải:

Quy đổi hỗn hợp X thành Fe (a mol); O( b mol); Cu( c mol)

⇒ 56a + 16b + 64c = 2,44g (1)

Muối thu đươc là Fe₂(SO₄)₃ (a/2mol); CuSO₄ (c mol)

m muối = m Fe₂(SO₄)₃ + m CuSO₄ = 200a + 160c = 6,6 (2)

Viết quá trình cho nhận e và bảo toàn e:

3n Fe + 2n Cu = 2n NO + 2n SO₂

⇒ 3a + 2c – 2b = 0,045(3)

Từ (1)(2)(3) ⇒ a = 0,025; b = 0,025; c = 0,01

⇒ %m Cu = 0,01.64/2,44.100% = 26,23%

⇒ Đáp án C

Bài 4: Nung 8,4g Fe trong không khí, sau phản ứng thu được m gam chất rắn X gồm Fe, Fe₂O₃, Fe₃O₄, FeO. Hòa tan m gam hỗn hợp X vào dung dịch HNO₃ dư thu được 2,24 lít khí NO₂ (đktc) là sản phẩm khử duy nhất. Gía trị của m là:

A. 11,2g

B. 10,2g

C. 7,2g

D. 6,9g

Lời giải:

Hướng dẫn giải

Quy đổi hỗn hợp X về hai chất FeO và Fe₂O₃:

n Fe = n FeO + 2n Fe₂O₃ = 0,15 mol

Khi cho hỗn hợp gồm Fe và Fe₂O₃ tác dụng với dung dịch HNO₃ thì chỉ có Fe thay đổi số oxi hóa từ 0 lên +3. Áp dụng định luật bảo toàn mol electron, ta có: (2)

⇒ Đáp án B

Bài 5: Hòa tan hoàn toàn 3,76 gam hỗn hợp: S, FeS, FeS₂ trong HNO₃ dư được 0,48 mol NO₂ và dung dịch X. Cho dung dịch Ba(OH)₂ dư vào X, lọc kết tủa nung đến khối lượng không đổi thì khối lượng chất rắn thu được là:

A. 17,545 gam

B. 18,355 gam

C. 15,145 gam

D. 2,4 gam

Lời giải:

Hướng dẫn giải:

Phương pháp chung của loại bài tâp này là dùng quy đổi

Quy đổi hỗn hợp trên về 2 nguyên tố là Fe và S

Coi hỗn hợp gồm x mol Fe và y mol S. Ta có: 56x + 32y = 3,76 (1)

Các quá trình cho nhận electron:

Khi cho hỗn hợp gồm Fe và Fe₂O₃ tác dụng với dung dịch HNO₃ thì chỉ có Fe thay đổi số oxi hóa từ 0 lên +3. Áp dụng định luật bảo toàn mol electron, ta có: (2)

⇒ 3x + 6y = 0,48 mol (2)

Từ (1)(2) ⇒ x = 0,03 mol; y = 0,065 mol

m c/rắn = 0,5.0,03.160 + 0,065.233 = 17,545g

⇒ Đáp án A

Bài 6: Cho 38,4 gam hh Fe, FeO, Fe₃O₄ tác dụng với 2,4 mol HNO₃ (dư) trong dung dịch, thu được V lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất, đktc) và dung dịch X. Dung dịch X phản ứng với 1400 ml dung dịch NaOH 1M thu được 42,8 gam kết tủa. Giá trị của V là

A. 8,96

B. 6,72

C. 11,2

D. 3,36

Lời giải:

Hướng dẫn giải:

Quy đổi hỗn hợp ban đầu thành Fe và FeO với số mol lần lượt là x và y mol

PTHH xảy ra:

Fe + 4HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + 2H₂O + NO

3FeO + 10HNO₃ →3 Fe(NO₃)₃ + 5H₂O + NO

Dư HNO₃ nên khi tác dụng với NaOH nó sẽ phản ứng với NaOH trước còn dư mới phản ứng với Fe(NO₃)₃

HNO₃ + NaOH → NaNO₃ + H₂O

Fe(NO₃)₃ + 3NaOH → Fe(OH 3NaNO₃

Nên kết tủa có 0,4 mol Fe(OH)₃ nên lượng NaOH phản ứng với HNO₃ là 0,2 mol

Suy ra HNO₃ của X là 0,2 mol

Lượng HNO₃ phản ứng với hỗn hợp rắn đầu là 2,2 = 4x + 10/3 .y

Và 38,4 =56x + 72y nên x=y= 0,3 mol

Nên số mol NO là : 0,4 mol ⇒ V=8,96 lít

⇒ Đáp án A

Bài 7: Hòa tan hoàn toàn 17,04 g hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe₃O₄ và Fe₂O₃ trong 660 mol dd HCl 1M dư thu được dd A và 1,68 lít H₂ đktc. Cho AgNO₃ dư vào A thấy thoát ra 0,336 lít khí NO ( sản phẩm khử duy nhất) và tạo thành m g kết tủa. Giá tri của m là

A. 102,81g

B. 94,02g

C. 99,06 g

D. 94,71g

Lời giải:

Hướng dẫn giải:

Quy đổi hỗn hợp thành Fe và O với số mol là x và y → 56x + 16y =17,04 g

n NO =0,015 mol → n H⁺ (A)=0,06 mol

Bảo toàn số mol H⁺ có n HCl = 2nH₂ +2n O + n H⁺(A) → n O = y =(0,66 -0,06-2.0,075):2=0,225 mol

⇒ x =0,24 mol

Khi cho AgNO₃ vào dd A thì tạo ↓ AgCl và Ag

Bảo toàn số mol Cl thì AgCl : 0,66 mol

Bảo toàn e cho toàn bộ quá trình thì 3x =2.0,075 + 2.0,225 +3.0,015+ n Ag→ n Ag=0,075 mol

⇒ m =0,075.108 +0,66 .143,5=102,81 g

⇒ Đáp án A

Bài 8: Cho m gam Fe tác dụng với oxi một thời gian, thu được 14, 64 gam hỗn hợp rắn X. Hòa tan toàn bộ X trong V lít dung dịch HNO₃ 0,2M, thu được dung dịch Y chỉ chứa muối và 1,344 lít khí NO ( sản phẩm khử duy nhất của N⁺⁵, ở đktc). Cho dung dịch NaOH dư vào Y, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 20,94 gam kết tủa. giá trị của V là

A. 3,0.

B. 3,5.

C. 2,5.

D. 4,0.

Lời giải:

Hướng dẫn giải:

Quy đổi rắn X thành hỗn hợp ban đầu gồm Fe và O

Gọi x, y, z lần lượt là số mol Fe³⁺, Fe²⁺ và số mol O

Khi cho hỗn hợp gồm Fe và Fe₂O₃ tác dụng với dung dịch HNO₃ thì chỉ có Fe thay đổi số oxi hóa từ 0 lên +3. Áp dụng định luật bảo toàn mol electron, ta có: (2)

⇒ Đáp án A

Bài 9: Hòa tan hoàn toàn 19,2 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe₃O₄ và Fe₂O₃ trong 400ml dung dịch HNO₃ 3M (dư) đun nóng, thu được dung dịch Y và V lít khí NO( đktc, là sản phẩm khử duy nhất của NO^3-). Cho 350ml dung dịch NaOH 2M vào dung dịch Y thu được 21,4 gam kết tủa. Giá trị của V là

A. 3,36 lít.

B. 5,04 lít.

C. 5,60 lít.

D. 4,48 lít.

Lời giải:

Hướng dẫn giải:

Khi cho hỗn hợp gồm Fe và Fe₂O₃ tác dụng với dung dịch HNO₃ thì chỉ có Fe thay đổi số oxi hóa từ 0 lên +3. Áp dụng định luật bảo toàn mol electron, ta có: (2)

⇒ Đáp án D

Bài 10: Hòa tan m gam hỗn hợp A gồm Fe_xO_y, Fe và Cu bằng dung dịch chứa 1,8 mol HCl và 0,3 mol HNO₃ sau phản ứng thu được 5,824 lít khí NO ( đktc, sản phẩm khử duy nhất) và dung dịch X chứa ( m+60,24) gam chất tan. Cho a gam Mg vào dung dịch X, kết thúc phản ứng thu được (m-6,04) gam rắn và hỗn hợp Y gồm hai khí ( trong đó có một khí hóa nâu trong không khí) có tỉ khối so với He bằng 4,7. Giá trị a gần nhất với:

A. 23,0

B. 24,0

C. 21,0

D. 22,0

Lời giải:

Hướng dẫn giải:

n HCl = 1,8 (mol); n HNO₃ = 0,3 (mol); n NO = 0,26 (mol)

Quy đổi A thành Fe ( a) Cu ( b) ; O ( c) mol

Bảo toàn e ta có: 3a + 2b = 2c + 0,26.3 (1)

M_Y = 18,8 ⇒ 2 khí đó là H₂ và NO. Vậy trong dd X phải có H₂ dư

Dd X chứa: Fe³⁺ (a); Cu²⁺ (b); Cl^- (1,8), NO₃- ( 0,3 – 0,26 = 0,04); H⁺ dư = ( 2,1 – 0,26.4 -2c)

⇒ 56a + 64b + 35,5.1,8 + 62.0,04 + 1,06 – 2c = ( 56a + 64b + 16c) + 60,24

⇒ c = 0,4 (mol)

Vậy H⁺ dư = 0,26 (mol)

m Fe+Cu = m A – m O = m – 6,4. Nhưng khi cho Mg vào X thì thu được m – 6,04 gam chất rắn

⇒ Đã có Mg dư 6,4 – 6,04 = 0,36 gam. Vậy Fe³⁺, Cu²⁺ đã bị đẩy ra hết

M_Y = 18,8 (g/mol) dùng quy tắc đường chéo ⇒ nNO = 3/2 nH₂.

Đặt n NO = 3x ; n H₂ = 2x; n NH⁴⁺ = y (mol)

Có H₂ thoát ra nên NO₃- hết, bảo toàn N: 3x + y = 0,04 (3)

n H⁺ = 4.3x + 2.2x + 10y = 0,26 (4)

Từ ( 3) và (4) ⇒ x = y = 0,01 (mol). Từ (1) ⇒ 3a + 2b = 1,58

Bảo toàn e: 2n Mg = 3a + 2b + 3.3x + 2.2x + 8y

⇒ n Mg = (1,58 + 13. 0,01 + 8.0,01) : 2 = 0,895

⇒ m Mg ban đầu = 0,895.24 + 0,36 = 21,84 (g) ≈ 22 (g)

⇒ Đáp án D

Xem thêm các phương pháp giải nhanh bài tập Hóa học hay khác:

• Phương pháp quy đổi trong hóa học cực hay, chi tiết, có lời giải
• Phương pháp quy đổi trong hóa học hữu cơ hay, chi tiết, có lời giải

---