Bao Hoa Hoc & Ung Dung

Lưu Trung Hiếu – Cao học hóa K20 – ĐHQGHN
Moblie: 0977 587 572

Phương pháp giải bài toán hóa học qui về hợp phần
mang điện
Lưu Trung Hiếu
Cao học hóa K20 - ĐHQGHN
1)Đặt vấn đề :
Sau hai năm áp dụng phương pháp thi trắc nghiêm khách quan trong kỳ tuyển sinh Cao đẳng
Đại học. Dựa trên cơ sở các đặc điểm của các phương trình phản ứng, đã có rất nhiều phương
pháp khác nhau đưa ra để giải nhanh các dạng bài tập trắc nghiệm khách quan như: phương
pháp bảo khối lượng và phương pháp bảo toàn electron.
Qua nghiên cứu đặc điểm các phản ứng hóa học và kết hợp với 1 số các định luật.Chúng tôi
đã đưa ra cách để giải nhanh một số bài toán trắc nghiệm khách quan tạm gọi là: “Phương
pháp trao đổi các hợp phần mang điện “
2)Ví dụ phân tích phương pháp:
Phản ứng trao đổi:
BaCO3 + 2HCl → BaCl2 + CO2 + H2O (1)
NaCl + AgNO3 → NaNO3 + AgCl↓ (2)
Phản ứng (1) 1 hợp phần mang điện CO3 được thay thế bởi 2 hợp phần mang điện Cl-
2-

Phản ứng (2) 1 hợp phần mang điện Cl- được thay thế bởi 1 hợp phần mang điện NO3-
Phản ứng oxi-khử:
Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2 ↑ (3)
3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO ↑ + 4H2O (4)
Fe và Cu có thể tách ra thành hai hợp phần mang điện trái dấu như sau:
Fe → ( Fe2+ ; 2e-)
Cu → (Cu2+ ; 2e- )
Vậy : Phản ứng (3) 2e- đã được thay thế bởi 1SO42-
Phản ứng (4) 2e- đã được thay thế bởi 2NO3-
Nhận xét: Khi tham ra phản ứng hóa học (gồm cả hai loại phản ứng trao đổi và oxi hóa
khử). Các hợp chất khi tham ra phản ứng đã xảy ra hiện tượng thay thế các hợp phần mang
điện của mình bằng các hợp phần mang điện khác, và lượng điện tích các hợp phần mang
điện thay thế cho nhau là bằng nhau.
3)Trên cơ sở phân tích trên áp dụng đối với một số bài
toán trắc nghiệm đã thi các năm
Ví dụ 1: Cho 11,36 gam hỗn hợp H 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 m là
A. 38,72. B. 35,50. C. 49,09. D. 34,36.
Lời giải:
Phương trình phản ứng:
Fe + 4 HNO3 → Fe(NO3)3 + NO↑ + 2 H2O (4)
Lưu Trung Hiếu – Cao học hóa K20 - ĐHQGHN
Moblie: 0977 587 572

Moblie: 0977 587 572

3FeO + 10HNO3 → 3Fe(NO3)3 + NO↑ + 5H2O (5)
3Fe3O4 + 28HNO3 → 9Fe(NO3)3 + NO↑ + 5H2O (6)
Fe2O3 + 6HNO3 → 2Fe (NO3)3 + 3H2O (7)
Phương pháp giải thông thường
Đặt số mol Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4 lần lượt là : x,y,z,t (mol)
Theo bài ra khối lượng của H là 11,36 (g)
→ 56x + 72y + 160z + 232t = 11,36 (a)
1 1
Theo (1,2,3,4) nNO = x + y + t = 1,344:22,4 =0,06 (b)
3 3
Theo (1,2,3,4) nFe ( NO3 )3 = x+ y + 2z +3t (c)
Theo yêu cầu của đầu bài ta phải tính được khối lượng của muối khan tức là phải tính được
giá trị của phương trình (c)
Trong bài này ta có 4 ẩn nhưng chỉ có 2 phương trình vậy không thể tìm được giá trị của (c)
theo kiểu tính ra từng ẩn một. Ta sẽ biến đổi khéo léo phương trình (a) và (b) để ra đượcgiá
trị của phương trình (c)
- Chia (a) cho 8 ta được: 7x + 9y + 20z + 29t = 1,42 (d)
- Nhân (b) với 3 ta được: 3x + y + t = 0,18 (e)
Vậy (d)+(e) = 10x + 10y + 20z + 30t = 1,6
→ x + y + 2z + 3t = 0,16 (mol)
Vậy m Fe ( NO3 )3 = 0,16 .242 = 38,72 (g)→ Đáp án A
Phương pháp trao đổi hợp phần mang điện
Theo các phương trình (4,5,6,7)
Khi phản ứng với HNO3 thì toàn bộ lượng sắt trong hỗn hợp H phải lên Fe3+
Hỗn hợp H có thể tách thành các hợp phần mang điện: (Fe3+; e-; O2-)
Sau khi phản ứng với HNO3 được Fe(NO3)3 tức là (Fe3+ ; NO3- )
Vậy thì toàn bộ lượng ( e ; O ) đã được thay thế bằng ( NO3- )
- 2-

Do điện tích của các hợp phần trao đổi là bằng nhau ta có: 1.ne- + 2.n O 2- = 1.n NO −
3

Theo bài ra hỗn hợp H tác dụng với dung dich HNO3 loãng ,dư thu được NO ta có bán
phương trình sau:
N5+ + 3e- = N2+ (NO) → ne- =3.nNO = 0,18 (mol)
Đặt số mol của Fe3+ : x (mol)
........................O2- : y (mol)
Hỗn hợp H có m=11,36(g) → 56x + 16y =11,36 (I)
Do phân tử thì chung hòa về điện, vậy hỗn hợp H sẽ có phương trình trung hòa như sau:
3.n Fe3+ = 1.ne- + 2.n O2- → 3x = 0,18 +2y (II)
Từ (I;II) → x= 0,16 (mol) ; y = 0,15 (mol)
→ m Fe(NO 3 ) 3 = m Fe3 + + m NO −
3

= 11,36 – m O 2- + m NO − = 11,36 – 0,15.16 + (0,18+0,15.2).62 = 38,72 → Đáp A
3

Nhận xét:

Moblie: 0977 587 572

Moblie: 0977 587 572

- Phương pháp trao đổi hợp phần mang điện cho ta kết quả nhanh hơn và việc tính
toán ít phức tạp hơn phương pháp thông thường .Nhưng vẫn đảm bảo được bản chất của của
phản ứng hóa học.
- Đối vói phương pháp giải toán hóa này chúng ta cần phải biết tách một cách hợp lý
hợp chất ban đầu ra thành các hợp phần mang điện trái dấu (tức là cách tách này phải phụ
thuộc vào bản chất của phản ứng).
Ví dụ : Khi Fe tác dụng với HNO3 thì sắt cho 3electron vậy ta sẽ tách Fe là (Fe3+ ; 3e-) ,
nhưng khi Fe tác dụng với HCl thì sắt chỉ cho 2 electron vậy ta sẽ tách Fe là (Fe2+ ; 2e-).
Để thuận tiện chúng tôi sẽ không viết các hệ số trước các electron và ngầm hiểu e- khi đó là
đại diện cho hợp phần mang điện âm của phân tử hợp chất ban đầu.
Trong cách tách trên thì điện tích e = -1 còn me = 0
Giả sử ion Aq có số mol là x → nđt = x.q (nđt là số mol của điện tích)
Dưới đấy là một số ví dụ minh họa:
1. Cho 9,94 gam hỗn hợp H gồm Al, Fe ,Cu tác dụng với dung dịch HNO3 loãng,dư
thu được 3,584 lít khí NO (đktc). Tổng khối lượng muối khan tạo thành là .
A. 39g B. 39,7g C. 29,7g D 50g
Lời giải:
Hỗn hợp kim loại tác dụng HNO3 thì kim loại lên trạng thái oxi hóa cao nhất:
Hỗn hợp ban đầu ( Al3+; Fe3+; Cu2+; e- ) .
Sau khi H + HNO3 thu được 3 muối nitrat tức là: ( Al3+; Fe3+; Cu2+; NO3- )
- -
Khi đó toàn bộ lượng e được thay bằng NO3 .
Do điện tích của các hợp phân mang điện trao đổi là bằng nhau ta có:
1.ne- = 1.n NO −
3

Theo bài ra khi H + HNO3 cho ra khí NO ta có bán phản ứng sau :
N5+ + 3e- = N2+ (NO) → ne- =3.nNO = 0,48 (mol) = n NO −
3

→ mmuối = m hh cation + m NO − = 9,94 + 0,48.62 = 39,7 → Đáp án B
3

2. (Đề ĐH Khối A – 2007)
Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp gồm 0,12 mol FeS2 và a mol Cu2S vào axit HNO3 (vừa đủ), thu
được dung dịch X (chỉ chứa hai muối sunfat) và khí duy nhất NO. Giá trị của a là
A. 0,04. B. 0,12. C. 0,075. D. 0,06.
Lời giải:
Khi hợp chất chứa kim loại ,lưu huỳnh tác dụng với axit HNO3 đều phải lên trạng thái oxi
hóa cao nhất.( sắt lên trạng thái oxi hóa +3 ; lưu huỳnh lên trạng thái +6 (SO42-)
Cách 1:PTPƯ tượng trưng như sau
FeS2 → Fe3+ + 2SO42- (1)
Cu2S → 2Cu 2+ + SO42- (2)
Theo bài ra sau phản ứng chỉ thu được 2 muối sunfat tức là dung dịch chỉ có 3 ion Fe3+;
Cu2+; SO42- .Vậy áp dụng cho dung dịch sau phản ứng ta có phương trình sau:
3nFe3+ + 2.nCu2+ = 2. nSO42-
Theo (1),(2) → 3.0,12 + 2.2a = 2.(0,12.2 +a)
a = 0,06

Moblie: 0977 587 572

Moblie: 0977 587 572

Cách 2 :Coi hỗn hợp ban đầu gồm (Fe3+; Cu2+; S6+; e- ) sau khi phản ứng sẽ thu được hỗn
hợp hai muối sunfat vậy hỗn hợp sau có thể được viết thành (Fe3+; Cu2+; S6+; O2- ) . Vậy toàn
bộ lượng electron đã được thay bằng anion O2-
→ : 1.ne- = 2.nO2- (*)
ne = (0,12 .15) + (10.a)
Nhưng toàn bộ lượng O2- nằm trong SO42-
Vậy nO2- = 4 nS hay 2nO2- = 8 nS → theo (*) ta có: (0,12 .15) + (10.a) = 8(2.0,12 + a)
→ a=0,06 (mol) → Đáp án D
3. Dung dÞch A chøa c¸c ion a mol Na ; b mol HCO3-; c mol CO32-; d mol SO42-. §Ó t¹o
+

ra kÕt tña lín nhÊt ngêi ta dïng 100 ml dd Ba(OH)2 nång ®é x mol/l. LËp biÓu thøc tÝnh x
theo a vµ b.
Lời giải:
Cho dung dịch A tác dụng dung dịch Ba(OH)2 xảy ra các phản ứng sau:
HCO3- + OH- = H2O + CO32-
CO32- + Ba2+ = BaCO3↓
SO42- + Ba2+ = BaSO4↓
Dung dịch A ta có thể viết như sau ( Na+;H+;CO32-;SO42- ) .Lượng Ba2+ thêm vào phải đủ để
phản ứng hết với CO32-;SO42- .Đồng thời khi đó OH- cũng đủ để phản ứng hết với H+ . ta có:
Do điện tích hợp phần mang điện trao đổi là bằng nhau:
2.nCO32- + 2.nSO42- = 2. nBa2+
→ x = a+ b+c
4. (khối A 2008): Cho 2,13 gam hỗn hợp X gồm ba kim loại Mg, Cu và Al ở dạng
bột tác dụng hoàn toàn với oxi thu được hỗn hợp Y gồm các oxit có khối lượng 3,33 gam. Thể
tích dung dịch HCl 2M vừa đủ để phản ứng hết với Y là
A. 57ml. B. 50 ml. C. 75 ml. D. 90 ml.
Lời giải
Khi hỗn hợp X tác dụng với oxi thì kim loại phải lên trạng thái oxi hóa cao nhất vì vậy có thể
tách hỗn hợp ban đầu thành ( Mg2+ ; Cu2+ ; Al3+ ; e- ). Sau khi phản ứng với oxi sẽ tạo ra
hỗn hợp oxit vậy hỗn hợp lúc sau có thể viết như sau (Mg2+; Cu2+ ; Al3+ ; O2-)
Tiếp tục phản ứng với dung dịch HCl sẽ tạo thành hỗn hợp muối (Mg2+; Cu2+ ; Al3+ ; Cl-)
Do điện tích các hợp phần mang điện trao đổi là bằng nhau nên ta có:
1.ne = 2.nO2- = 1.nCl- = nHCl = 2. (3,33- 2,13)/16 = 0,15 (mol)
→ VHCl = 0,15:2 =0,075(lit) → đáp án C

5. Để m (g) kim loai M ngoài không khí thu được 10 (g)hỗn hợp H. Cho H tác dụng với
hoàn toàn với dung HNO3 thu được 0,01 mol hỗn hợp khí N2 và N2O có tỉ khối so với H2 là
18,8 và dung dịch H’ biết đá dùng 500 ml dung dịch HNO3 0,5 M. Tính khối lượng m
Lời giải:
PTPƯ H + HNO3 = M(NO3)n + N2O0,6 + H2O
Sau khi phản ứng với HNO3 : 2N5+ + 2.4,4e- = 2N0,6+ (N2O0,6)
→ ne- =0,01. 8,8= 0,088 (mol)
Đặt số mol của O2- : x (mol)

Moblie: 0977 587 572

Moblie: 0977 587 572

n = nN ( M ( NO3 )n ) + nN ( N 2O0,6 )
Bảo toàn nguyên tố nitơ ở dạng nguyên tư thì : N ( HNO3 )
nN ( M ( NO3 )n )
→ = 0,25 – 0,2 = 0,23 (mol)
Gọi n là số oxi hóa cao nhất của M vậy hỗn hợp H ta có thể tách ra như sau:
H: (Mn+ ; e-; O2- )
Muối ta có thể tách như sau : (Mn+ ; NO3- )
1.ne− + 2.n = 1.n
O2− NO −
Áp dụng bảo toàn điện tích ta có : 3
0,088 + 2x = 0,23 → x = 0,071 (mol)
→m = 10 – 0,71.16 = 8,864 (g)

Moblie: 0977 587 572

Bao Hoa Hoc & Ung Dung

More Related Content

What's hot

Similar to Bao Hoa Hoc & Ung Dung

More from Trung Hiếu Lưu

Bao Hoa Hoc & Ung Dung