Dưới đây là nội dung Bài toán đơn giản áp dụng định luật bảo toàn điện tích môn Hóa học 11 năm 2021 được hoc247 biên soạn và tổng hợp, với nội dung đầy đủ, chi tiết có đáp án đi kèm sẽ giúp các em học sinh ôn tập củng cố kiến thức, nâng cao kỹ năng làm bài. Mời các em cùng tham khảo!
1. Điện tích luôn xuất hiện hoặc mất đi từng cặp có giá trị bằng nhau nhưng ngược dấu
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
2. Trong phản ứng OXHK : số electron nhường = số electron nhận
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 NxOy (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 + NxOy + (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 : Fe2On ; N2Om 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.
3. Mở rộng hơn quá trình nhường electron của kim loại
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 SO42- với Mn+ tuân theo định luật BTĐT :
Gọi a, b là số mol Cl- và SO42- 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 SO42- = 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+ + nSO42- → M2(SO4)n
0,5 → 0,5/n
2M → M2On → 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 AxOy và XmOn ; 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!
