Chuyên đề Phương pháp bảo toàn electron

doc 10 trang Người đăng duyenlinhkn2 Ngày đăng 25/07/2022 Lượt xem 268Lượt tải 1 Download
Bạn đang xem tài liệu "Chuyên đề Phương pháp bảo toàn electron", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Chuyên đề Phương pháp bảo toàn electron
PHƯƠNG PHÁP BẢO TỒN ELECTRON
Nguyên tắc:
Trong phản ứng oxihố - khử :
số e nhường =số e nhận
	 => số mol e nhường =số mol e nhận	 
Phạm vi ứng dụng:
Phương pháp này cho phép giải nhanh nhiều bài tốn oxihoa – khử phức tạp thường gặp :
 	+ Trong hỗn hợp các chất phản ứng cĩ nhiều chất oxihoa – khử và nhiều chất khử khác nhau, khơng đủ điều kiện để xác định số lượng và thứ tự các phản ứng xảy ra.
+ Phản ứng oxihoa – khử xảy ra qua nhiều trạng thái trung gian.Chẳng hạn :
	+3e
	Fe	Fe2+	Fe3+ 	 	
	-3e	
* Các bước áp dụng:
Bước1:Xác định chất khử(nhường e) và chất oxihoa(nhận e), ta dựa vào số oxihoa để xác định.
Bước2:Viết và cân bằng phương trình nhường nhận e(cĩ gắn số mol tương ứng của các chất trong mỗi quá trình).
Bước3:Từ định luật bảo tồn e ta viết phưong trình giữa các đại lượng và giải phương trình để trả lời các yêu cầu màbài tốn đặt ra.
Các dạng bài tập:
1. Dạng 1:Kim loại (hỗn hợp kim loại), hợp chất cĩ tính khử của kim loại tác dụng với hợp chất cĩ tính oxihoa.
 Ví dụ:Hợp chất cĩ tính khử của kim loại:FeO, FeCO3, Fe(OH)2, FeS2 
 FeO +	HNO3	Fe(NO3)3 +	 NO + H2O
	 FeCO3 +	HNO3	Fe(NO3)3 +	 NO + 	 CO2 +	H2O
Bài tập minh họa:
Bài tập 1: Hịa tan hết 2,16g FeO trong axit HNO3 thấy thốt ra 0,224l khí X(đktc) là sản phẩm khử duy nhất.Xác định X?
	Tĩm tắt bài tốn: 
	 HNO3	 Khí X 0.224l (đktc)	
FeO	 	 (Sp khử duy nhất)	Xác định khí X?
	 dd B
	Giải:
	B1:Xác định chất khử (FeO), chất oxi hố (HNO3)
	 Đặt khí X chứa Nitơ là NxOy
	B2 :Viết pt nhường nhận e
	Quá trình nhường e	Quá trình nhận e
	Fe+2 Fe+3 + 1e	 N+5 + e (NxOy) 0,03	 0,03	 (5x-2y)0,01 0,01x
	B3 :Áp dụng định luật bảo tồn e ta cĩ :
(5x-2y)0,01 = 0,03 ĩ 5x-2y = 3
	Biện luận ta được: x = 1, y = 1 => X là NO.
Bài tập 2 :Cĩ 3,04g Hỗn hợp Fe vàCu hịa tan hết trong HNO3 tạo thành 0,08mol NO và NO2 cĩ= 42 và thu được dd B. Hãy xác định thành phần % hỗn hợp ban đầu.
	Tĩm tắt :
Fe	 HNO3	 hh 	NO
Cu	 	 08mol	NO2 Xđ %Fe, %Cu ?	
	 = 42
	 dd B 	
	Giải :	Đặt số mol của NO và NO2 lần lượt là x,y.
	Ta cĩ hệ : x+y = 0,08 ĩ x = 0,02
	 30x + 46y = 42(x + y)	 y = 0,06
	Quá trình nhường e	Quá trình nhận e
	 Fe Fe+3 + 3e	 N+5 + 3e N+2 
 	 3a	 0,06	 0,02
 Cu Cu+2 + 2e N+5 + 1e N+4(NO2)
	 2b	0,06	 0,06
Ta cĩ hệ : 3a + 2b = 0,12	 ĩ 	 a= 0.02 =>%Fe = 36,84%
	56a + 64b = 3,04	 b = 0,03 =>%Cu = 63,16%
2.Dạng 2 : Hỗn hợp kim loại + hỗn hợp muối (với dạng này cần phân biệt rõ chất cĩ và khơng thay đổi số oxi hố)
 * Lưu ý:Dãy điện hố và quy tắc :
	Oxhmạnh + Khmạnh Oxhyếu + Khyếu
Bài tập 3: Khuấy kỹ 100ml dd A chứa AgNO3, Cu(NO3)2 với hỗn hợp kim loại cĩ0,03molAl và 0,05mol Fe. Sau phản ứng thu được dd C và 8,12g chất rắn B gồm 3kim loại. Cho B tác dụng với HCl dư thì thu được 0,672l H2 (đktc). Tính nồng độ CM của AgNO3 và Cu(NO3)2 trong A.
Tĩm tắt : 
 Al (0,03mol) 100ml dd A (AgNO3, Cu(NO3)2)	HCl	 H2 0,672l(đktc)
	Brắn(3kl)
 Cu (0,05mol)	 Crắn m(g)
	Xđ CM của AgNO3, Cu(NO3)2 trong A?
	Giải :
	Vì Al hoạt động mạnh hơn Fe nên Al hết => hh B gồm 3kl:Ag, Cu, Fedư
	Ta cĩ : Fedư + 2HCl FeCl2 + H2 => nFe(pứ)= 0,02mol
 	0,03	 0,03	
m B= mCu + mAg + mFe dư => mCu + mAg = m B - mFe dư =8,12 – 56.0,03=6,44g
Mặt khác: 
	Quá trình nhường e	Quá trình nhận e
	 Al Al+3 + 3e	 Cu+2 + 2e Cu 
	0,03	3.0,03	 b	 2b
 Fe Fe+2 + 2e Ag+ + 1e Ag
	0,02	2.0,02	 a	 a 
	Suy ra: a + 2b = 0,13	 ĩ a= 0,03	=> CM(AgNO3)=0,3M
	 108a + 64b = 6,44	 b= 0,05 => CM(Cu(NO3)2)=0,2M
3.Dạng 3: Phản ứng nhiệt nhơm.
Phản ứng nhiệt nhơm là phản ứng giữa Al với oxit kim loại hoạt động hố học kém hơn ở nhiệt độ cao.	 
	2xAl + 3MxOy yAl2O3 + 3xM
Bản chất của phản ứng nhiệt nhơm là phản ứng oxihoa – khử.Al là chất oxihoa, oxit kim loại là chất khử( Al chiếm oxi của oxit kim loại để tạo Al2O3 : 4Al + 3O2 à 2Al2O3).
Bài tập 4: Trộn 0,54g bột Al với hh Fe2O3 và CuO rồi tiến hành phản ứng nhiệt nhơm trong điều kiện khơng cĩ khơng khí trong 1 thời gian, được hh rắn X. Hịa tan Xtrong dd HNO3(đặc,nĩng dư) thì thu được V (l)NO2 (sp khử duy nhất ở đktc). Xác định V?
Tĩm tắt :
Trộn	 0,54g Al t0 	 HNO3 đ,nĩng,dư	V(l) NO2(đktc)
	 CuO	Xrắn	Xđ V?
 	 Fe2O3	 dd A 
Tư duy bài tốn theo sơ đồ:	 +1e
	Fe2O3, CuO	HNO3
 Al	hh X	Al+3, Fe+3, Cu+2, NO2
	 -3e
	Quá trình nhường e	Quá trình nhận e
	 Al Al+3 + 3e	 N+5 + 1e N+4(NO2) 
	0,02	 0,06	 	 0,06	0,06
=> = 1,344(l)
4.Dạng 4: Bài tốn điện phân.
Điện phân là một quá trình oxihĩa – khử xảy ra trên bề mặt các điện cực khi cĩ dịng điện 1 chiều đi qua. Gồm 2 loại: Điện phân nĩng chảy và điện phân dung dịch.
Quy tắc:
Quy tắc catot (quy tắc âm cực):
Tại catot nhận các ion dương chạy về và tại đây xảy ra quá trình khử cation kim loại Mn+, H+, H2O.
Các cation kim loại nhĩm IA, IIA, Al3+ khơng bị khử. H2O bị khử theo phản ứng:
2H2O + 2e H2 + 2OH-
Các cation kim loại khác bị khử lần lượt theo trật tự trong dãy điện hố.
 Mn+	+ ne M 
Quy tắc anot ( quy tắc dương cực):
Tại anot nhận các ion âm chạy về và tại đây xảy ra quá trình oxi hố.
Các anion gốc axit cĩ oxi và F – khơng bị oxi hố: SO42-, NO3- ,PO43- (trừ các gốc axit hữu cơ).H2O bị oxi hố theo phản ứng:
2H2O - 4e O2 + 4H+
Các trường hợp khác bị điện phân theo trật tự :
	S2- > I - > Cl- > OH- > H2O
Chú ý:
Về bản chất, quan điểm về anot, catot trong pin điện hố và trong bình điện phân hồn tồn giống nhau: + Catot là nơi xảy ra sự khử.
+ Anot là nơi xảy ra sự oxihoa
Tuy nhiên, sự phát sinh dịng điện trong pin điện hĩa và sự điện phân là hai quá trình ngược nhau (một quá trình tạo ra dịng điện, một quá trình nhờ tác dụng dịng điện).Vì vậy, dấu của điện cực là ngựơc nhau.
+ Trong pin: anot là cực âm, catot là cực dương.
+ trong bình điện phân: anot là cực dương, catot làcực âm.
 	Bài tập 4: Tiến hành điện phân hồn tồn dung dịch X chứa AgNO3, Cu(NO3)2 thu được 56g hỗn hợp kim loại ở catốt và 4,48l khí ở anốt. Tính số mol mỗi muối trong X?
	Tĩm tắt:
 dd X 
AgNO3	 HNO3	 Catot:hh Ag
 Cu(NO3)2	 (56g) Cu Xđ n của AgNO3, Cu(NO3)2 trong X?
	 Anot: khí 4,48l (đktc) 	
	Giải: Gọi số mol của AgNO3, Cu(NO3)2 trong X lần lượt là a, b.
 Quá trình điện phân:
	Ở catot: Ag+, Cu+2(, H2O)	Ở anot: NO3-, H2O
	 Ag+ + 1e Ag	2H2O 4H+ + O2 + 4e 
 	a	a	 a 	0,2	 0,8
 	Cu+2 + 2e Cu 
	 b 2b	 b
	Suy ra hệ: a + 2b = 0,8	 ĩ a= 0,4	
	 108a + 64b = 56	 b= 0,2
5.Dạng 5: Kim loại (hỗn hợp kim loại) cĩ hĩa trị khơng thay đổi khi tác dụng với nhiều tác nhân oxi hoa.
 * Chú ý: Chất khử chỉ thể hiện 1 mức oxi hoa với mọi tác nhân oxi hoa.
Bài tập 5: Chia 1,2g hỗn hợp 2 kim loại cĩ hố trị khơng đổi thành 2 phần bằng nhau:
 +Phần 1: Bị oxi hoa hồn tồn thu được 0,78g hỗn hợp oxit.
 +Phần 2: Tan trong dd H2SO4 l thu được V(l) H2 (đktc). Tính V?
Tĩm tắt:
	 O2
A	Chia 2phần bằng nhau Phần 1 hồn tồn hh oxit 0,78g
B	 	 	Xđ V?
	 	 Phần 2	 Khí H2 V(l)
	Giải:
 +Phần1: Áp dụng định luật bảo tồn khối lượng
	moxit = mkl + mO(oxit) => nO(oxit) = = = 0,01mol
 Ta cĩ:	
	Quá trình nhường e	Quá trình nhận e
	M M+n + ne	 O2 + 4e 2O-2 
	 x	nx	 0,02	 0,01
 	2H+ + 2e H2
	 	 0,02	 0,01
	Vì ne nhường (kl) = 
 ne nhường (kl) = => = = 0,02 => =0,224l	 	 
6.Dạng 6: Cĩ nhiều phản ứng oxi hố – khử xảy ra đồng thời.
	Là phản ứng xảy ra qua nhiều giai đoạn trung gian.
Bài tập 5: Để m(g) bột Fe ngồi khơng khí, sau một thời gian tạo thành hỗn hợp B cĩ khối lượng 12g gồm Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3. Cho B tác dụng hồn tồn với dung dịch HNO3 thấy sinh ra 2,24l khí NO duy nhất (đktc). Tính m.
Tĩm tắt:
	Khơng khí	Fe dd HNO3 (hồn tồn)
Bột Fe	 	 hh B 	FeO	 Khí NO 2,24l (đktc)
 m(g)	 (12g)	Fe3O4	 	 (Sp khử duy nhất)
	Fe2O3	Xđ m?
Giải: 
Bài tốn này co 18cách giải (Vũ Khắc Ngọc)
+ Cách1: 
Tư duy bài tốn theo sơ đồ:
	 +4e	 +3e
 +O2	 HNO3
Fe	 hh B (Fe, FexOy(-2))	 NO, Fe+3
	 -3e	
	Dựa vào sơ đồ: Fe là chất khử; O2, HNO3 là chất oxi hoa
	Áp dụng ĐLBT khối lượng: Fe + O2 -> hh B
 = mB – mFe = 12 –m => = ; nFe = 
 Ta cĩ:Quá trình nhường e	Quá trình nhận e
	Fe Fe+3 + 3e	 O2 + 4e 2O-2 
 	N+5 + 3e N+2
	 	 0,3	 0, 1
	Aùp dụng ĐLBT e: => m = 10,08g
+ Cách2:FexOy + HNO3 Fe(NO3)3 + NO + H2O
 	x	 	 0,1
Áp dụng ĐLBT nguyên tố Nito:
	= + nN(NO) = 3x + 0,1
 và dựa vào pứ: = = (3x + 0,1)
Áp dụng ĐLBT khối lượng: 
	mhh + = + mNO + 
12 + (3x + 0,1)63 = 242.x + 0,1.30 + (1,5x + 0,05)18 => x = 0,18
Tượng tự áùp dụng ĐLBT nguyên tố Fe: Febđ 	 Fe(NO3)3
 	 x	 x
	=> n Fe(bđ)= x = 0,18mol => m Fe(bđ) = 10,08g 
+ Cách3:
Quy đổi: hh B Fe
	FeO	 2chất Fe => mhh = mFe + =12g
	Fe3O4	 Fe2O3
	Fe2O3
Ta cĩ ptpứ: Fe + 4HNO3 Fe(NO3)3 + NO + H2O
	 0,1	 0,1
 Fe2O3 + 6HNO3 2Fe(NO3)3 + 3H2O
=> mFe(hh) = 0,1.56 = 5,6 => = 12 – 0,1.56 = 6,4g
2Fe 	 Fe2O3
2.56g 160g	=> mFe(bđ) = mFe(hh) + = 5,6 + 4,48 = 10, 08g
4,48g	 6,4g
7.Dạng 7: Phản ứng khử tạo ra nhiều sản phẩm.
Bài tập 8: Thổi 1 luồng khí CO qua hỗn hợp Fe và Fe2O3 nung nĩng được chất khí B và hỗn hợp rắn D gồm Fe, FeO, Fe3O4. Cho B lội qua dd nước vơi trong (dư) thấy tạo được 6g kết tủa.Hồ tan D bằng H2SO4 (đặc, nĩng) thấy tạo 0,18mol SO2 và dd E. Cơ cạn dd E thu được 24g muối khan. Xác định thành phần hỗn hợp đầu?
Tĩm tắt: 	
	 Ca(OH)2 dư
 Fe	 CO	 	 Khí B 6g
 Fe2O3	 	 	 cơ cạn
	 Fe HSO4 đ,nĩng	 dd E 	 muối khan 24g
	 	hh rắn D FeO
	 Fe3O4	 SO2 0,18mol
	Xđ thành phần hh đầu?
Giải: Tư duy bài tốn theo sơ đồ:
	Fe, Fe2O3
	-3e	 -2e	 Ca(OH)2
	CO 	 CO2 	 CaCO3 
	0,06mol	0,06mol	 0,06mol
H2O + SO2 +Fe+3 hh D + H2SO4
	=> muối khan là Fe2(SO4)3 
	+2e
 Áp dụng ĐLBT nguyên tố Fe: 2Fe 	Fe2(SO4)3 (==0,06mol)
	 a 	 0,5a	 Ta cĩ:
	Fe2O3 	 Fe2(SO4)3 	0,5a + b = 0,06 (1)
	 b 	b
 Mặt khác:
	Quá trình nhường e	Quá trình nhận e
	 Fe Fe+3 + 3e	 S+6 + 2e S+4 
	 a	3.a	 	 0,36 0,18
 C+2 C+4 + 2e 
	 	 0,06 0,12
 Áp dụng ĐLBT e: 3a + 0,12 = 0,36 => a = 0,08 (2)
Từ (1) và (2) : a = 0,08mol => mFe = 4,48g 
	 b = 0,02mol => = 3,2g
Phương pháp bảo tồn electron mở rộng:
1.Phương pháp bảo tồn e kết hợp với bán phản ứng ion – electron:
Là vận dụng định luật bảo tồn e vào phương trình bán phản ứng ion – electron. Để giải nhanh các bài tốn với chất khử là kim loại và axit co ùtính oxi hoa thể hiện ở gốc (H2SO4, HNO3 ). 
Khi bài tốn yêu cầu tính khối lượng muối hoặc là số mol axit phản ứng thì phương pháp này tỏa ra ưu việt hơn.
* Bài tập minh họa: Cho hỗn hợp chứa 0,15mol Cu và 0,15mol Fe phản ứng vừa đủ với dd HNO3 được 0,2mol khí NO (sản phẩm khử duy nhất). Tổng khối lượng các muối trong dung dịch sau phản ứng là:
A.64,5g 	B.40,8g	C.51,6g	D.55,2g
	+ Cách1: 
Áp dụng ĐLBT e: 
 	Quá trình nhường e	Quá trình nhận e
	 Fe Fe+3 + 3e	 N+5 + 3e N+2 
 0,15 0,45	 0,6	 0,2
 Cu Cu+2 + 2e 
 0,15	 0,3
=> ne(nhường) = 0.75mol	=> ne(nhận) = 0.6mol	
	Ta thấy: 	ne(nhường) >ne(nhận) : vơ lí
=> Phải cĩ thêm chất nhận e (0,15mol) và chỉ cĩ thể là Fe+3:
Fe+3 +1e 	 Fe+2
	0,15 0,15 0,15
=>Hết Fe+3,dd cĩ Fe(NO3)2 0,15mol, Cu(NO3)2 0,15mol => mmuối = 0,15(180 + 188) = 55,2g
+ Cách2: 
Vì kim loại phản ứng vừa đủ nên:
	mmuối = mkl + (tạo muối)
 	4 HNO3 + 3e 3NO3-(muối) + NO + 2H2O 
	 0,6mol	 0,2mol
=> mmuối = 0,15(64 + 56) + 0,6.62 = 55,2g
* Vận dụng phương pháp trên trong 1 số trường hợp thường gặp:
1.1 Phản ứng kim loại + axit nitric:
	 NO2
	Kl + HNO3 Muối nitrat + NO + H2O
	 N2O
	 N2
	 NH4NO3
(Al, Fe khơng tác dụng với HNO3 đặc nguội)
Ta cĩ cơng thức: 
(tạo sp khử) = n(nguyên tử Nito trong sp khử)
(muối) =ne(nhường) (hoặcne(nhận))
 =số e(nhận trong bán pứ).n(sp khử)
(pứ) = (muối) + (tạo sp khử)
Lưu ý:chỉ dùng cho trường hợp dd sau phản ứng khơng muối amoni.
Một số phản ứng thường gặp:
Sp khử
Quá trình
(mơi trường)
= (muối)
(pứ)
NO2
NO3- + 2H+ + 1e -> NO2 + H2O
2. 
NO
NO3- + 4H+ + 3e -> NO + 2H2O
3.
4.
N2O
2NO3- + 10H+ + 8e -> N2O + 5H2O
8.
10.
N2
2NO3- + 12H+ + 10e -> N2 + 6H2O
10.
12.
NH4NO3
NO3- + 10H+ + 8e -> NH4+ + 3H2O
9.
((tạo muối với KL)=8.)
10.
 * Bài tập vận dụng:Hòa tan hoàn toàn 12,42g Al bằng dd HNO3 0.01M. Thu được dd X và 1,344l (đktc) hh Y gồm 2khí N2O và N2. Tỉ khối của khí Y so với H2 là 18. Cô cạn dd X được muối khan. Xđ khối lượng muối khan thu được và thể tích dd HNO3 tối thiểu cần dùng?
Giải: Gọi số mol N2O, N2 lần lượt là a, b.
 	Ta có hệ: a + b = 0,06	=>	a = 0,03mol
	 	b = 0,03mol
	Quá trình nhường e	Quá trình nhận e
	Al Al +3 + 3e	 2NO3- + 10H+ + 8e N2O + 5H2O 
	0,46 	 1,38	0,3 0,24	0.03
 	2NO3- + 12H+ + 10e N2 + 6H2O
	 0,36	0,3	 0,03
Vì 0,24 + 0,3 < 1,38 nên phải cĩ phản ứng : 
NO3- + 10H+ + 8e NH4+ + 3H2O
	1,05	 0,84	0,105
=> muối khan gồm:	Al(NO3)3:0,46mol	=> mmuối = 213.0,56 + 80.0,105 = 106,38g
	NH4NO3 :0,105mol
=> (pứ) = 10.+ 12.+ 10.= 0,3 + 0,36 + 1,05 = 1,71mol 
Hay (pứ) = (axit) = 0,3 + 0,36 + 1,05 = 1,71 mol
 => (cần dùng) = 1,71.0,01 = 0,0171(l)
1.2 Phản ứng kim loại + axit Sunfuric đậm đặc:
	 SO2
Kl + H2SO4 	 Muối sunfat	 + S	+ H2O
 	 H2S
(Al, Fe khơng tác dụng với H2SO4 đặc nguội)
	Ta cĩ cơng thức: 
(tạo sp khử) = n(sp khử)
(muối) =ne(nhường) (hoặc ne(nhận))
= số e(nhận trong bán pứ).n(sp khử)
 (pứ) = (muối) + (tạo sp khử)
Một số phản ứng thường gặp:
Sp khử
Quá trình
(mơi trường)
= (muối)
(pứ)
SO2
SO42- + 4H+ +2e -> SO2 + 2H2O
S
SO42- + 8H+ +6e -> S + 4H2O
H2S
SO42- + 10H+ +8e -> H2S + 4H2O
* Bài tập vận dụng:Hồ tan hết 16,3 hh kim loại gồm Mg, Al, Fe trong dd H2SO4 đặc nĩng thu được 0,55mol SO2. Cơ cạn dd sau phản ứng, m chất rắn thu được là:
A. 51,8g	B. 55,2g	C. 69,1g	D. 82,9g
Giải:
	Ta cĩ: SO42- + 4H+ +2e -> SO2 + 2H2O
	 (muối) = = 0,55 mol
mmuối = mkl + = 16,3 + 96.0,55 = 69,1(g)
1.3 Phản ứng kim loại + axit nitric + axit Sunfuric đậm đặc:
* Bài tập minh họa:Cho 12,9g hh gồm Al và Mg phản ứng hết 100ml dd 2 axit H2SO4 7M và HNO3 4M thấy thốt ra 0,1 mol SO2, 0,1 mol NO, 0,1mol N2O:
	a)Tính thành phần % của Mg trong hh đầu
	b) Cơ cạn dd sau phản ứng thu được bao nhiêu gam muối khan
Giải:	Gọi số mol của Mg, Al trong hh lần lượt là a,b. 
 => 24a+27b = 12,9g 	(1)
	Quá trình nhường e	Quá trình nhận e
	Mg Mg+2 + 2e	 2NO3- + 10H+ + 8e N2O + 5H2O 
	 a	 2a	 0,2	 0,8 0,1
 Al Al +3 + 3e	NO3- + 4H+ + 3e NO + 2H2O
 b 	 3b	 0,1	 0,3	 0,1
	SO42- + 4H+ +2e SO2 + 2H2O
	 0,1 0,2 0,1
	Áp dụng ĐLBT e: 2a + 3b = 0,8 +0,3 + 0,2 = 1,3 (2)
	Từ (1) và (2) giải hệ ta được: a = 0,2; b = 0,3 => %Mg = 37,21%
 	Từ quá trình nhận e ta cĩ: (muối) = 0,7 – 0,1 = 0,6
	(muối) = 0,4 – 0,3 = 0,1
=> mmuối = 12,9 + 96.0,6 + 62.0,1 = 76,7
Như vậy, nếu biết được số mol chất khử hoặc số mol muối tạo thành hoặc số mol axit phản ứng thì ta biết được số mol electron cho. Trên cơ sở đĩ chúng ta cĩ thể xây dựng được các bài tốn xác định sản phẩm khử và cĩ thể mở rộng cho các bài tốn về xác định tên kim loại,khối lượng muối tạo thành, số mol axit và số nồng độ mol axit của các axit cĩ tính oxihoa mạnh.
2.Phương pháp bảo tồn e kết hợp với một số phương pháp khác:
Ví dụ để giải nhanh các bài tốn hỗn hợp oxit sắt ngồi dùng phương pháp bảo tồn electron ta kết hợp với phương pháp quy đổi.
Ưu nhược điểm:
Ưu điểm: 
+ làm bài tốn trở nên đơn giản, giải nhanh.
+ Khơng cần viết phản ứng.
+ Số kimloại, số sản phẩm khử trong bài tốn càng nhiều thì phương pháp càng trở nên ưu việt.
Nhược điểm:
+ Khơng thấy rõ bản chất hố học.
+ Chỉ ápdụng cho phương trình phản ứng oxi hoa – khử.
+ Khơng giải được bài tốn hữu cơ mà chủ yếu là vơ cơ. 
Lưu ý :
Xác định các chất nhường và nhận e. Trong 1 phản ứng hoặc hệ phản ứng cần quan tâm đến trạng thái oxihoa ban đầu và cuối của1nguyên tố mà khơng cần quan tâm đến các quá trình biến đổi trung gian.
Cần kết hợp với các phương pháp khác như: bảo tồn khối lượng, bảo tồn nguyên tố, quy đổi, đường chéo.
Khi dư hoặc phản ứng vừa đủ thì ta dùng phương pháp bảo tồn electron. Cịn nếu thiếu thì ta sử dụng phương trình ion.
Ví dụ: Thực hiện 2 thí nghiệm :
Cho 3,84g Cu phản ứng với 80ml dd HNO3 1M thấy thốt ra V1(l) NO.
Cho 3,84g Cu phản ứng với 80ml dd HNO3 1M và H2SO4 0,5M thấy thốt ra V2(l) NO.
Biết NO là sản phẩm khử duy nhất, các thể tích khí đo ở cùng điều kiện. Quan hệ giữa V1, V2 ?
Giải:
TN1: = 0,08mol => = = 0,08mol
 	Ptpứ ion thu gọn:
2NO3- + 3Cu + 8H+ 3Cu2+ + 2NO + 4H2O
Ta thấy: H+ phản ứng hết, NO được tính theo H+.
	Theo ptpứ: = = = 0,02mol 
=> V1= 0,448l 
TN2: = 0,08mol	=> = 0,16mol
	= 0,04mol	=0,08mol
 	Ptpứ ion thu gọn:
2NO3- + 3Cu + 8H+ 3Cu2+ + 2NO + 4H2O
Ta thấy: Cu, H+ phản ứng hết, NO được tính theo H+ hoặc Cu.
	Theo ptpứ: = = = 0,04mol => V2 = 0,896l
	Vậy: => V2 = 2V1
Một số sai lầm cĩ thể mắc phải:
Vấn đề thứ nhất:
Sai lầm khi sử dụng phương pháp bán phản ứng oxi hoa – khử. Phương pháp này phát huy tác dụng đối với bài tốn cho kim loại hoặc hỗn hợp kim loại phản ứng với axi tính oxi hoa như HNO3, H2SO4 đặc, cịn nếu áp dụng bài tốn hỗn hợp kim loại, oxit kim loại hay hỗn hợp oxit, hỗn hợp lim loại với hydroxit thì dễ sai.
 Ví dụ: Cho hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe3O4 cĩ khối lượng 4,04g phản ứng hết với dd HNO3 thu được 336ml khí NO(đktc, sản phẩm khử duy nhất).Số mol HNO3 đã dùng:
	A. 0,06mol	B. 0,0975	C. 0,18	D.0,125mol
Giải:
	= 0,015mol
	NO3- + 4H+ + 3e 	 NO + 2H2O 
	 0,045	 0,015
	=> ne (trao đổi) = 0,045mol
	=> Từ hh X cĩ thể tạo ra tối đa: 
= mhh X + = 4,04 + 
	Fe2O3 	 Fe(NO3)3 => (trong dd sau pứ) 
	Fe(NO3)3 	Fe + 3
=> (pứ) = (muối) + = 3.0,055 + 0,015 = 0,18 mol => Đáp án C
Sai lầm cĩ thể gặp:
	Sử dụng 	NO3- + 4H+ + 3e 	 NO + 2H2O 
	 4.0,015	 0,015
	=> (pứ) = = 0,06 mol 	=> Đáp án A
Vấn đề thứ hai:
Sai lầm khi sử dụng các phương pháp thăng bằng electron.
	Ví dụ: Thể tích khí thốt ra khi cho 10,4g hỗn hợp Fe và C( trong đĩ Fe chiếm 53,85% về khối
 lượng) phản ứng với dd HNO3 đặc,nĩng,dư là(đo ở đktc):
	A. 42,56 l	B. 51,52 l	C.14,2 l	D. 44,8 l
 Giải : 
	Gọi số mol Fe và C lần lượt là x, y
	Ta cĩ hệ : 56x + 12y = 10,4	=> x = 0,1
	 	y = 0,4
	Quá trình nhường e	Quá trình nhận e
	 Fe Fe+3 + 3e	 N+5 + 1e N+4(NO2)
	 0,1	 3. 0,1	 	 1,9	1,9
 C + O-2 + 4e 
	0,4 	 	 0,4	 4.0,4
	=> = 3.0,1 + 4.0,4 =1,9 mol và (tạo thành) = 0,4 mol
 => = 22,4.(1,9 + 0,4) = 51,52 (l) => Đáp án B
Sai lầm cĩ thể gặp:
	Bỏ quên cĩ CO2 tạo ra, chỉ xác định số mol NO2 theo phương pháp thăng bằng electron
	Quá trình nhường e	Quá trình nhận e
	 Fe Fe+3 + 3e	 N+5 + 1e N+4(NO2)
	0,1	 3. 0,1	 	 1,9	 1,9
 C + 4e 
	0,4 	 	 4.0,4
=> = 3.0,1 + 4.0,4 =1,9 mol => = 22,4.1,9 = 42,56 (l) => Đáp án A
	Dạng này cũng cĩ thể xây dựng từ phản ứng của FeS, FeS2 với H2SO4 đặc
	FeS Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O
	FeS2 Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O	
Vấn đề thứ ba:
Sai lầm vì xác định sai hoặc chưa đủ sản phẩm của phản ứng oxi hoa – khử.
Ví dụ: Số mol HNO3 tối thiểu hịa tan 0,06mol Fe kim loại là(sản phẩm khử duy nhất là NO):
	A. 0,24	B. 0,16	C. 0,2	D. 0,28
Giải:
Ta cĩ: Quá trình nhường e	Quá trình nhận e
	 Fe Fe+3 + 3e	 NO3- + 4H+ + 3e NO + 2H2O 
 2Fe+3 + Fe 3Fe+2 	 0,16	 0,12
 3Fe 3Fe+2 + 6e 
Hay	Fe Fe+2 + 2e 
0,06	 0,12
	 => (pứ) = = 0,16 mol 	=> Đáp án B
Sai lầm cĩ thể gặp:
Bỏ quên phản ứng: 2Fe+3 + Fedư 3Fe+2 
Ta cĩ: 
	Quá trình nhường e	Quá trình nhận e
	 Fe Fe+3 + 3e	 NO3- + 4H+ + 3e NO + 2H2O
	0,06	0,18	 0,24	 0,18
	=> (pứ) = = 0,24 mol 	=> Đáp án A
	Ta cĩ thể xây dựng tiếp ví dụ tương tự dựa vào phản ứng với HNO3, phần sản phẩm ẩn đi là NH4NO3, yêu cầu tính số (g) muối sau phản ứng.
Như vậy,ta cĩ thể sử dụng những sai lầm cĩ thể mắc phải để xây dựng những dạng trắc nghiệm cho bài tốn.

Tài liệu đính kèm:

  • docchuyen_de_phuong_phap_bao_toan_electron.doc