Bài toán đơn giản áp dụng định luật bảo toàn điện tích môn Hóa học 11 năm 2021

Bài 1: Một dung dịch chứa a(mol) Na⁺ ; b(mol) Ca²⁺ ; c(mol) HCO₃^- ; d(mol) Cl^-

a. Lập biểu thức liên hệ giữa a, b, c, d.

b. Lập công thức tính khối lượng muối trong dung dịch.

Hướng dẫn giải

Tổng số điện tích (+) bằng tổng số điện tích (-) chứa trong cùng một dung dịch.

a.1 + b.2 = c.1 + d.1

KL muối = 23.a + 40.b + 61.c + 34,5.d

Bài 2: 1,92g Cu  + HNO₃ loãng, nóng, vừa đủ à V (lít) khí NO (đktc). Tính V, khối lượng HNO₃ nguyên chất đã phản ứng.

Hướng dẫn giải

Cách 1 :          

Viết và cân bằng PTPU

3Cu + 8HNO₃ → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O

0,03---- 0,08-----------------------0,02

Cách 2 :          

Theo định luật BTĐT : Số mol e nhường = Số mol e nhận

Cu       –  2e → Cu²⁺ (1)                     N⁺⁵ + 3e → N⁺² (2)

0,03 --- 0,06                                               0,06---0,02

→ NO₃^- = N⁺⁵ (2) + NO₃^- tham gia môi trường.

Bài 3: 13,92g Fe₃O₄ + HNO₃ → 0,448 lít khí N_xO_y (đktc). Tính khối lượng HNO₃ nguyên chất phản ứng.

Hướng dẫn giải

Cách 1 :          

Viết và cân bằng PTPU

(5x-2y)Fe₃O₄ + (46x-18y)HNO₃ → (15x-6y)Fe(NO₃)₃ + N_xO_y + (23x-9y)H₂O

0,06                                                                                  0,02

Cách 2 :

3Fe+8/3    -  e   →   3Fe+3 0,06-------0,06

xN+5  +  (5x-2y) →  à xN+2y/x             0,02(5x-2y)--- 0,02

Điều kiện : x £ 2 ; y £ 5 ( x,y Î N )

→ 0,02 (5x-2y) = 0,06

Nghiệm hợp lý : x = 1 ; y =1.

→ NO₃^- = OXHK + môi trường = 0,02 + 3. 0,06. 3 = 0,56 (mol)

Bài 4: 18,56g oxit sắt + HNO₃ à 0,224 lít khí một oxit của Nito (đktc). Tìm công thức 2 oxit. Tính khối lượng HNO₃ phản ứng.

Hướng dẫn giải

Công thức tổng quát  : Fe₂O_n ; N₂O_m với điều kiện n <3 ; m < 5 ( n, m Î R⁺ )

2Fe+n                     -   2(3-n)e      →     2Fe+3 18,56/(112 + 16n)       2(3-n)/(112 + 16n). 18,56

2N+5       + 2(5-m)e        →    2N+m                    0,02(5-m)              0,01

Theo định luật BTĐT :

2(3-n)/(112 + 16n). 18,56 = 0,02(5-m)

Với điều kiện trên phương trình có nghiệm hợp lý : m =1 ; n = 8/3

→ NO₃^- = OXHK + môi trường = 0,02 + 3. 0,24 = 0,74 (mol)

- Việc viết và tính theo phương trình phản ứng hiển nhiên không còn ưu việt nữa. Nếu thực hiện theo cách 1 như bài trước quả thật khó khăn hơn rất rất nhiều.

Bài 5:  3,94g hỗn hợp A gồm 2 kim loại hoạt động (X, Y) – hoá trị kim loại không đổi. A + O₂ dư à 4,74g hỗn hợp 2 oxit.

A + hỗn hợp (HCl ; H₂SO₄) loãng.

1/ Tính thể tích H₂ (đktc)

2/ Tìm giới hạn muối thu được.

3/ Nếu X, Y thuộc 2 chu kỳ liên tiếp của PNC II, dung dịch axit chỉ chứa HCl.

Tính % khối lượng mỗi muối.

Hướng dẫn giải

Quá trình nhận e của oxi và quá trình nhận e của H⁺ trong dung dịch axit khi phản ứng với kim loại là như nhau về số mol e (cùng khối lượng kim loại) :

1. Số mol O = (k/lượng oxit – k/lượng A)/ 16 = (4,74 – 3,94)/ 16 = 0,05 mol

O        +         2e      →       O-2 0,05-------------0,1-------------0,05

H+       +         e      →    1/ 2 H2                      0,1-------------0,05

2.

M        -         ne     →       M+n       -------------0,1-------------

H+       +         e        →   1/ 2 H2                      0,1-------------0,05

Tổng số mol e nhường của kim loại = 0,1 mol.

Muối tạo thành do sự kết hợp Cl^- và SO₄^2- với Mⁿ⁺ tuân theo định luật BTĐT :

Gọi a, b là số mol Cl^- và SO₄^2- tham gia tạo muối.

a.1 + b.2 = 0,1 (*)                  

Điều kiện : aÎ[0 ; 0,1] và b[0 ; 0,5]

Khối lượng muối = k/lượng kim loại + k/lượng Cl^- + k/lượng SO₄^2- = 3,94 + 35,5.a + 96.b

Thay (*) = 3,94 + 35,5.a + 96(0,1-a)/2

y = 8,74 – 12,5.a

Nhận xét y (khối lượng muối) là hàm nghịch biến theo aÎ[0 ; 0,1] do đó :

y (max) = y(0)    = 8,74 (g)

y (min)  = y(0,1) = 7,49 (g)

3/ Thay n = 2   à số mol kim loại = 0,1/2 = 0,05

→ KLNTTB = 3,94/0,05 = 78,8

→ Ca và Sr

Bài 6. 13,6g hỗn hợp 2 kim loại + O₂ à 2 oxit m(g) 2 oxit + H₂SO₄ 500ml ; 1M.

1/ Tính m

2/ Xác định 2 kim loại biết chúng ở PNC II, hoá trị không đổi, KLNT của kim loại này = KLPT oxit của kim loại kia.

Hướng dẫn giải

1/

2Mⁿ⁺     +    nSO₄^2-   →   M₂(SO₄)_n

                      0,5     →    0,5/n

2M    →   M₂O_n  →  M₂(SO₄)_n

                0,5/n       0,5/n

Theo định luật BTKL : m  = k/lượng KL +k/lượng O = 13,6 +  n.0,5/n .16 = 21,6 (g)

2/ Số mol e nhường nhận trong phản ứng oxy hoá là 1 mol :

O    + 2e  →   O-2 0,5----1

M       -  2e   →   M2+ 0,5 < ----1

→ Bài toán thực hiện theo cách gọi CTPT của oxit A_xO_y và X_mO_n ; gọi a,b là số mol từng kim loại ; viết PTPU với H₂SO₄ ; lập phương trình đại số 13,6g và 0,5 mol H₂SO₄ là cách giải thông thường rất dài và phức tạp vì đặt nhiều ẩn số.

Bài 7: (*1) 38g X (Fe ; Fe₂O₃) + HCl → 5,6 lít H₂

(*2) 38g X (Fe ; Fe₂O₃) + HNO₃ đặc, nóng → 16,8 lít NO₂.

1/ Tính % khối lượng mỗi chất trong X.

2/ Tính khối lượng HCl ; HNO₃ nguyên chất tham gia phản ứng

Các thể tích đo ở đktc ; không xét quá trình Fe + 2Fe³⁺ → 3Fe²⁺)

Hướng dẫn giải

1/ X + HCl →

Fe            -  2e         →     Fe2+ 0,25 < ------0,5--------------0,25

2H+     +  2e    →    H2               0,5 < -------0,25

X + HNO₃ đ,n →

Fe           - 3e          →     Fe3+ 0,25----- >0,75------------ 0,25

N+5     + 1e     →   N+4 0,75  --0,75 <-------0,75

Sử dụng giả thiết (*1) hay (*2) đều xác định đuợc số mol Fe.

2/

Muối clorua: Fe²⁺ : 0,25 mol ; Fe³⁺ (trong Fe₂O₃) + Cl^-

Muối nitrat: Fe³⁺  = 0,25 + Fe³⁺ (trong Fe₂O₃) + NO₃^-

→ Chú ý áp dụng định luật bảo toàn e cho quá trình OXHK tương ứng.

Bài 8: 62,1g Al + HNO₃ loãng à 16,8 lít hỗn hợp X (N₂O ; N₂) (đktc)

1/ Tính thể tích dung dịch HNO₃ 2M, biết đã lấy dư 25%.

2/ Tính thể tích mỗi khí.

Hướng dẫn giải

1/ Số mol X = 0,75 mol

Al      - 3e        →       Al3+  2,3         6,9                2,3

2N+5    + 8e     →   N2O 2x           8x            x 2N+5             + 10e        →  N2 2(0,75-x)        10(0,75-x)       (0,75-x  )

SNO₃^- = OXHK + môi trường = 2. 0,75 + 2,3 .3 = 8,4 mol

2/ Theo đinh luật BTĐT : 2,3 . 3 = 8x + 10(0,75-x)  → x = 0,3 mol

- Thông thường với bài toán trên viết 2 PTPU sản phẩm là N₂O và N₂ ; lập phương trình đại số và giải hệ 2 phương trình.

Bài 9: m(g) Cu + HNO₃ → 10,08 lít hỗn hợp (NO ; NO₂) có tỷ khối so với H₂ là 16,6. Tính m và lượng HNO₃ đã phản ứng. Các thể tích khí đo ở đktc.

Hướng dẫn giải

Dễ dàng tính được số mol NO : 0,36 mol ; số mol NO₂ : 0,09 mol

Cu      - 2e       →  Cu2+          (1,08+0,09)

N+5     + 3e    →  N+2 0,36       1,08       0,36 N+5     + 1e  →  N+4 0,09        0,09        0,09

Tính được : số mol Cu = 0,585 mol           

SNO₃^- = OXHK + môi trường = 0,36 +0,09 + 2. 0,585 = 1,62 mol

→ Sau khi tính được tỷ lệ NO : NO₂ có thể viết PTPU, cân bằng theo tỷ lệ và tính theo PTPU, hệ số PTPU là lớn.

13Cu + 36HNO₃  → 13Cu(NO₃)₃ + 8NO + 2NO₂ + 18H₂O

Bài 10:

m(g) hỗn hợp (Al ; Fe) + HCl → 7,28 lít H₂ (đktc)

m(g) hỗn hợp (Al ; Fe) + HNO₃ loãng, nóng → 5,6 lít NO (đktc)

Tính % khối lượng mỗi kim loại.

Hướng dẫn giải

Tác dụng với HCl

Al       - 3e    →    Al3+ Fe       - 2e   →   Fe2+

H+        + 1e  → 1/ 2H2               0,65       0,325

Tác dụng với HNO₃

M      - 3e    →    M+3 0,25      0,75

N+5      + 3e   → N+2              0,75       0,25

Nhận xét :

Số mol e hỗn hợp Al ; Fe nhường khi tác dụng HCl : 0,65 mol

Số mol e hỗn hợp Al ; Fe nhường khi tác dụng HNO₃: 0,75 mol

Số mol e mà Al nhường là như nhau với HCl và HNO₃ ; 1 mol Fe nhường cho HNO₃ nhiều hơn cho HCl là 1 mol e ;

Số mol Fe = 0,75 – 0,65 = 0,1 mol ;

Số mol Al = 0,25 – 0,1 = 0,15 mol.

 

Trên đây là một phần trích dẫn nội dung Bài toán đơn giản áp dụng định luật bảo toàn điện tích môn Hóa học 11 năm 2021. Để xem toàn bộ nội dung các em đăng nhập vào trang hoc247.net 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 tốt!