Một số kiến thức cơ bản về phương pháp bảo toàn electron môn Hóa học 12 năm 2021

1. Nguyên tắc: Trong phản ứng oxi hoá-khử, tổng số electron của chất oxi hoá nhận phải bằng tổng số electron của chất khử nhường.

2. Áp dụng: Chỉ áp dụng được với những phản ứng oxi hoá-khử, đặc biệt với những bài toán oxi hoá-khử xảy ra nhiều trường hợp hoặc xảy ra qua nhiều phản ứng như :

* Hỗn hợp chất oxi hoá tác dụng với hỗn hợp chất khử.

* Hỗn hợp chất khử tác dụng với chất oxi hoá (HNO₃, H₂SO₄ đặc) tạo hỗn hợp các sản phẩm khử (NO₂, NO, N₂...).

* Bài toán oxi hoá khử xảy ra qua nhiều giai đoạn (Ví dụ như bài tập về các trạng thái oxi hoá của sắt).

3. Thực hiện: Có thể không cần viết phương trình phản ứng hoặc chỉ viết sơ đồ phản ứng (không cần cân bằng) nhưng cần phải :

* Xác định được chất oxi hoá - chất khử cũng như số mol của chúng.

* Viết được quá trình nhận electron – nhường electron từ đó áp dụng Bảo toàn electron :  

Số Mol chất khử x Số electron nhường  = Số Mol chất oxi hoá x Số electron nhận

                                                                        (Số Mol electron trao đổi)

4. Các dạng bài tập thường áp dụng tính nhanh theo phương pháp bảo toàn electron.

* Kim loại tác dụng với chất oxi hoá.

* Xác định sản phẩm khử của phản ứng oxi hoá-khử.

* Hỗn hợp chất oxi hoá tác dụng với hỗn hợp chất khử.

* Hỗn hợp chất khử tác dụng với chất oxi hoá tạo hỗn hợp các sản phẩm khử.

* Phản ứng oxi hoá-khử xảy ra qua nhiều giai đoạn.

* Phản ứng oxi hoá-khử có Electron trao đổi qua chất trung gian.

 * Kim loại hoặc hỗn hợp kim loại tác dụng với Axit có tính oxi hoá : tính nhanh khối lượng muối tạo thành và lượng Axit phản ứng dựa vào sản phẩm khử.

a. Dạng 1: Kim loại tác dụng với chất oxi hoá.

Khi tham gia các phản ứng hoá học, kim loại luôn là chất khử M → Mⁿ⁺ + ne còn chất kia là chất oxi hoá.

* Kim loại tác dụng với phi kim, khi đó phi kim là chất oxi hoá 

Cl₂ + 2.1e → 2Cl^-

O₂ + 2.2e → 2O^2-

* Kim loại tác dụng với Axit loãng giải phóng H₂, khi đó H⁺ là chất oxi hoá.

2H⁺ + 2.1e → H₂

* Kim loại tác dụng với HNO₃, H₂SO₄ thì N⁺⁵; S⁺⁶ là chất oxi hoá.

N⁺⁵ + 1e → N⁺⁴                 

2N⁺⁵+ 2.4e → 2N⁺¹ (N₂O)

N⁺⁵ + 3e → N⁺²                 

S⁺⁶ + 2e → S⁺⁴    . . .

b. Dạng 2. Xác định sản phẩm khử của phản ứng oxi hoá-khử

N⁺⁵ + 1e → N⁺⁴                 

2N⁺⁵+ 2.4e → 2N⁺¹ (N₂O)

Từ số Mol electron trao đổi (tính qua chất khử), cần biết được số Mol của sản phẩm khử để xác định số Electron nhận từ đó xác định CTPT của sản phẩm. 

Câu 1. 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.

Hướng dẫn giải

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 2. 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.

Hướng dẫn giải

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 3. 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.

Hướng dẫn giải

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 4. 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.

Hướng dẫn giải

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

Bài 1. Hoà tan hoàn toàn m gam Al vào dung dịch HNO₃ rất loãng thì thu được hỗn hợp gồm 0,015 mol khí N₂O và 0,01mol khí NO (phản ứng không tạo NH₄NO₃). Giá trị của m là:

A. 13,5 gam.     

B. 1,35 gam.    

C.  0,81 gam.    

D. 8,1 gam.

Bài 2. Hòa tan hoàn toàn 1,2g kim loại X vào dung dịch HNO₃ dư thu được 0,224 lít khí N₂ (đktc). Giả thiết phản ứng chỉ tạo ra khí N₂. Vậy X là:

A. Zn                

B. Cu                 

C. Mg                 

D. Al

Bài 3. Một hỗn hợp gồm hai bột kim loại Mg và Al được chia thành hai phần bằng nhau:

- Phần 1: cho tác dụng với HCl dư thu được 3,36 lít H₂.

- Phần 2: hoà tan hết trong HNO₃ loãng dư thu được V lít một khí không màu, hoá nâu trong không khí (các thể tích khí đều đo ở đktc). Giá trị của V là:

A. 2,24 lít.        

B. 3,36 lít.        

C. 4,48 lít.         

D. 5,6 lít.

Bài 4. Hoàn tan hoàn toàn 12 g hỗn hợp Fe, Cu ( tỉ lệ mol 1: 1) bằng HNO₃ thu được V lít hỗn hợp khí ( đktc) gồm NO, NO₂ và dung dịch Y chứa 2 muối và axit dư. Tỉ khối của X so với H₂ là 19. Giá trị V là:

A. 5,6               

B. 2,8               

C. 11,2              

D. 8,4

Bài 5. Cho 1,35 gam hỗn hợp Cu, Mg, Al tác dụng với HNO₃ dư được 896 ml hỗn hợp gồm NO và NO₂ có . Tính tổng khối lượng muối nitrat sinh ra (khí ở đktc).

A. 9,41 gam.   

B. 10,08 gam.   

C. 5,07 gam.    

D. 8,15 gam.

Bài 6. Hòa tan hết 4,43 gam hỗn hợp Al và Mg trong HNO₃ loãng thu được dung dịch A và 1,568 lít (đktc) hỗn hợp hai khí (đều không màu) có khối lượng 2,59 gam trong đó có một khí bị hóa thành màu nâu trong không khí. Tính số mol HNO₃ đã phản ứng.

A. 0,51 mol.     

B. 0,45 mol.       

C. 0,55 mol.    

D. 0,49 mol.

Bài 7. Hòa tan hoàn toàn m gam hỗn hợp gồm ba kim loại bằng dung dịch HNO₃ thu được 1,12 lít hỗn hợp khí D (đktc) gồm NO₂ và NO. Tỉ khối hơi của D so với hiđro bằng 18,2. Tính thể tích tối thiểu dung dịch HNO₃ 37,8% (d = 1,242g/ml) cần dùng.

A. 20,18 ml.     

B. 11,12 ml.      

C. 21,47 ml.      

D. 36,7 ml.

Bài 8. Hòa tan 6,25 gam hỗn hợp Zn và Al vào 275 ml dung dịch HNO₃ thu được dung dịch A, chất rắn B gồm các kim loại chưa tan hết cân nặng 2,516 gam và 1,12 lít hỗn hợp khí D (ở đktc) gồm NO và NO₂. Tỉ khối của hỗn hợp D so với H₂ là 16,75. Tính nồng độ mol/l của HNO₃ và tính khối lượng muối khan thu được khi cô cạn dung dịch sau phản ứng.

A. 0,65M và 11,794 gam.        

B. 0,65M và 12,35 gam.     

C. 0,75M và 11,794 gam.          

D. 0,55M và 12.35 gam.

Bài 9. Hòa tan hoàn toàn 9,4 gam đồng bạch (hợp kim Cu – Ni ) vào dun dịch HNO₃ loãng dư. Khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 0,09 mol NO và 0,003 mol N₂. Phần trăm khối lượng Cu trong hỗn hợp là:

A. 74, 89%      

B. 69.04%        

C. 27.23%         

D. 25.11%

Bài 10. Hòa tan hết 35,4 g hỗn kim loại Ag và Cu trong dung dịch HNO₃ loãng dư thu được 5,6 lít khí duy nhất không màu hóa nâu trong không khí. Khối lượng Ag trong hỗn hợp.

A. 16,2 g          

B. 19,2 g          

C. 32,4 g           

D. 35,4g

Trên đây là toàn bộ nội dung Một số kiến thức cơ bản về phương pháp bảo toàn electron môn Hóa học 12 năm 2021. Để xem thêm nhiều tài liệu tham khảo hữu ích khác các em chọn chức năng xem online hoặc đăng nhập vào trang Chúng tôi để tải tài liệu về máy tính.

Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập .

Chúc các em học tập tốt !