Phương pháp quy đổi trong hóa học vô cơ

VnDoc xin giới thiệu tới bạn đọc Phương pháp quy đổi trong hóa học vô cơ. Nội dung tài liệu sẽ giúp các bạn giải bài tập Hóa học lớp 12 nhanh và chính xác hơn. Mời các bạn tham khảo.

1. Phương pháp và ví dụ quy đổi trong hóa học vô cơ

Lý thuyết và Phương pháp giải

- Khi quy đổi hỗn hợp nhiều chất (hỗn hợp X) (từ ba chất trở lên) thành hỗn hợp hai chất hay chỉ còn một chất ta phải bảo toàn số mol nguyên tố và bảo toàn khối lượng hỗn hợp.

- Có thể quy đổi hỗn hợp X về bất kì cặp chất nào, thậm chí quy đổi về một chất. Tuy nhiên ta nên chọn cặp chất nào đơn giản có ít phản ứng oxi hóa khử nhất để đơn giản việc tính toán.

- Trong quá trình tính toán theo phương pháp quy đổi đôi khi ta gặp số âm đó là sự bù trừ khối lượng của các chất trong hỗn hợp. Trong trường hợp này ta vẫn tính toán bình phương và kết quả cuối cùng vẫn thỏa mãn.

Khi quy đổi hỗn hợp X về một chất là Fe_xO_y thì oxit Fe_xO_y tìm được chỉ là oxit giả định không có thực.

Ví dụ minh họa

Bài 1: Cho 9,12 gam hỗn hợp gồm FeO, Fe₂O₃, Fe₃O₄ tác dụng với dung dịch HCl dư. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được dung dịch Y. Cô cạn dung dịch Y thu được 7,62 gam FeCl₂ và m gam FeCl₃. Giá trị của m là:

A. 9,75

B. 8,75

C. 7,80

D. 6,50

Hướng dẫn:

Xem Fe₃O₄ là FeO.Fe₂O₃

Ta có:

m_FeCl3 = 0,06.162,5 = 9,75 (g)

Bài 2: Nung 8,4 gam Fe trong không khí, sau phản ứng thu được m gam chất rắn X gồm Fe, Fe₂O₃, Fe₃O₄, FeO. Hòa tan m gam hỗn hợp X vào dung dich HNO₃ dư thu được 2,24 lít khí NO₂ (đktc) là sản phẩm khử duy nhất. Giá trị của m là:

A. 11,2 gam

B. 10,2 gam

C. 7,2 gam

D. 6,9 gam

Hướng dẫn:

Cách 1: Quy hỗn hợp X về 2 chất Fe và Fe₂O₃:

Hòa tan hỗn hợp X vào dung dịch HNO₃ dư ta có:

⇒ Số mol nguyên tử Fe trong oxit Fe₂O₃ là

Vậy m_X = m_Fe + m_Fe2O3

Cách 2: Quy hỗn hợp X về hai chất FeO và Fe₂O₃:

Ta có: 0,15 mol

m_{hh X} = 0,1.72 + 0,025.160 = 11,2 gam

Chú ý: Vẫn có thể quy hỗn hợp X về hai chất (FeO và Fe₃O₄) hoặc (Fe và FeO), hoặc (Fe và Fe₃O₄) nhưng việc giải trở nên phức tạp hơn (cụ thể là ta phải đặt ẩn số mol mỗi chất, lập hệ phương trình, giải hệ phương trình hai ẩn số).

Cách 3: Quy hỗn hợp X về một chất là Fe_xO_y

Vậy công thức quy đổi là Fe₆O₇ (M = 448) và

n_Fe6O7 = 0,1/(3.6 - 2.7) = 0,025 mol

m_X = 0,025.448 = 11,2 gam

Nhận xét: quy đổi hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe₂O₃, Fe₃O₄ về hỗn hợp hai chất là FeO và Fe₂O₃ là đơn giản nhất.

2. Bài tập trắc nghiệm phương pháp quy đổi trong hóa học vô cơ

Bài 1: Hòa tan hoàn toàn 20,88 gam một oxit sắt bằng dung dịch H₂SO₄ đặc, nóng thu được dung dịch X và 3,248 lít khí SO₂ (sản phầm khử duy nhất, ở đktc). Cô cạn dung dịch X, thu được m gam muối sunfat khan. Giá trị của m là:

A. 52,2

B. 48,4

C. 54,0

D. 58,0

Đáp án: D

Ta có: n_SO2 = 0,145 mol

Quy đổi 20,88 g oxit sắt Fe_xO_y thành 20,88 g Fe và O

Gọi n_Fe = x mol; n_O = y mol

Quá trình nhường electron:

- Quá trình nhận electron:

Áp dụng định luật bảo toàn electron, ta có: 3x = 2y + 0,29 ⇒ 3x - 2y = 0,29 (1)

Mặt khác: 56x + 16y = 20,88 (2)

Từ (1) và (2) ⇒ x = 0,29 và y = 0,29

Muối sinh ra là muối Fe₂(SO₄)₃. Áp dụng ĐL bảo toàn nguyên tố ta có:

Bài 2: Cho 11,36 gam hỗn hợp 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 của m là:

A. 38,72

B. 35,50

C. 49,09

D. 34,36

Đáp án: A

Quy đổi hỗn hợp Fe, FeO, Fe₂O₃ và Fe₃O₄ thành Fe và Fe₂O₃.

Vậy muối = (0,1 + 0,06).242 = 38,72 (g)

* Cách 2:

Xem hỗn hợp Fe, FeO, Fe₂O₃ và Fe₃O₄ chỉ gồm 2 nguyên tố Fe và O

Ta có sơ đồ: Fe: x mol; Fe(NO₃)₃: x mol

O: y mol

Ta có 56x + 16y = 11,36 (1)

- Quá trình nhường electron:

- Quá trình nhận electron:

Áp dụng định luật bảo toàn electron, ta có: 3x = 2y + 0,18 (2)

Từ (1) và (2) ⇒ x = 0,16 mol và y = 0,15 mol

m_Fe(NO3)3 = 0,16.242 = 38,72 (g)

Bài 3: Cho 11,36 gam hỗn hợp 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. Tính m?

A. 42,18g

B. 38,72g

C. 36,27g

D. 41,24g

Bài 4: Hỗn hợp A gồm FeO, Fe₂O₃, Fe₃O₄ (trong đó số mol FeO bằng số mol Fe₂O₃). Hòa tan 4,64 gam A trong dung dịch H₂SO₄ loãng dư được 200 ml dung dịch X. Tính thể tích dung dịch KMnO₄ 0,1M cần thiết để chuẩn độ hết 100 ml dung dịch X?

A. 0,1l

B. 0,12l

C. 0,2l

D. 0,24l

Đáp án:C

Vì số mol của FeO bằng số mol của Fe₂O₃ nên ta coi hỗn hợp là Fe₃O₄

Ta có

Trong 100 ml X sẽ có 0,01 mol FeSO₄ nên:

10FeSO₄ + 2KMnO₄ + 8H₂SO₄ → 5Fe₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 8H₂O

→ n_KMnO4 = 0,02 mol → V_KMnO4 = 0,02/0,1 = 0,2 lit

Bài 5: Để khử hoàn toàn 3,04 gam hỗn hợp X gồm FeO, Fe₃O₄, Fe₂O₃, cần 0,05 mol H₂. Mặt khác hòa tan hoàn toàn 3,04 gam hỗn hợp X trong dung dịch H₂SO₄ đặc nóng thì thu được thể tích V ml SO₂ (đktc). Giá trị V(ml) là:

A. 112ml

B. 224 ml

C. 336 ml

D. 448 ml.

Đáp án: B

Quy đổi hỗn hợp X về hỗn hợp hai chất FeO và Fe₂O₃ với số mol là x, y

Ta có:

Có: x + 3y = 0,05 và 72x + 160y = 3,04

⇒ x = 0,02mol; y = 0,01mol

Vậy V_SO2 = 0,01 . 22,4 = 0,224 lít hay 224ml

Bài 6: Nung nóng 12,6 gam Fe ngoài không khí sau một thời gian thu được m gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe₂O₃ và Fe₃O₄. Hỗn hợp này phản ứng hết với dung dịch H₂SO₄ đặc nóng (dư), thu được 4,2 lít khí SO₂ (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc). Tính m?

A. 15g

B. 9g

C. 18g

D. 24g