Phương pháp quy đổi

Khóa học Luyện thi ĐH Đảm bảo TLBG Phương pháp quy đổi Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 1 - PHƯƠNG PHÁP QUY ĐỔI 1. Nguyên tắc Khi quy đổi hỗn hợp nhiều chất về hỗn hợp ít chất hơn hoặc chỉ còn một chất hoặc về các nguyên tử tương ứng, phải bảo toàn số mol nguyên tố, bảo toàn số oxi hoá và bảo toàn khối lượng hỗn hợp. Một số trường hợp quy đổi : - Hỗn hợp gồm các oxit của sắt : + Quy về FeO và Fe2O3 + Qui về Fe3O4 (nếu số mol FeO = Fe2O3) + Qui về Fe và O2. - Hỗn hợp gồm sắt và các oxit của sắt : qui về Fe và O2. - Hỗn hợp gồm : Fe, FeS, FeS2 : qui về Fe và S. Sau khi qui đổi, thường sử dụng các phương pháp bảo toàn mol electron, bảo toàn nguyên tố để tìm kết quả. 2. Các ví dụ minh hoạ Ví dụ 1: (2008 - Khối A) Để hoà tan hoàn toàn 2,32 gam hỗn hợp gồm FeO, Fe3O4 và Fe2O3 (trong đó số mol FeO bằng số mol Fe2O3), cần dùng vừa đủ V lít dung dịch HCl 1M. Giá trị của V là A. 0,23. B. 0,18. C. 0,08. D. 0,16. Hướng dẫn Quy đổi hỗn hợp 3 oxit về 1 oxit Fe3O4 (vì Fe3O4 ≡ FeO.Fe2O3) Fe3O4 + 8HCl → FeCl2 + 2FeCl3 + 4H2O 0,01 → 0,08 3 4Fe On = 2,32 232 = 0,01 (mol); Vậy V = 0,08 1 = 0,08 (l). Ví dụ 2: 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, được dung dịch Y; cô cạn Y được 7,62 gam FeCl2 và m gam FeCl3. Giá trị của m là (Trích đề thi TSĐH năm 2008 - Khối B) A. 9,75. B. 8,75. C. 7,80. D. 6,50. Hướng dẫn Quy hỗn hợp về hai oxit FeO và Fe2O3 FeO + 2HCl → FeCl2 + H2O (1) 0,06 ← 0,06 Fe2O3 + 6HCl → 2FeCl3 + 3H2O (2) 0,03 → 0,06 Ta có 2FeCln = 7,62 127 = 0,06 (mol); → 2 3Fe On = 9,12 72 0,06 160 − × = 0,03 (mol). Vậy m = 162,5× 0,06 = 9,75 Ví dụ 3: Hoà tan hết m gam hỗn hợp X gồm FeO, Fe2O3, Fe3O4 bằng HNO3 đặc nóng thu được 4,48 lít khí NO2 (ở đktc). Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được 145,2 gam muối khan. Giá trị của m là A. 92,8. B. 78,4. C. 46,4. D. 47,2. Hướng dẫn Quy hỗn hợp X về hai chất FeO và Fe2O3 FeO + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO2 ↑ + 2H2O (1) Khóa học Luyện thi ĐH Đảm bảo TLBG Phương pháp quy đổi Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 2 - 0,2 0,2 ← 0,2 Fe2O3 + 6HNO3 → 2Fe(NO3)3 + 3H2O (2) 0,2 ← 0,4 Ta có 2NOn = 4,48 22,4 = 0,2 (mol) ; 3 3Fe(NO )n = 145,2 242 = 0,6 (mol) → 3 3Fe(NO )n ở (2) = 0,6 – 0,2 = 0,4 (mol) Vậy m = (72 +160)× 0,2 = 46,4 (g). Ví dụ 4: Hoà tan hoàn toàn 49,6 gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4 bằng H2SO4 đặc nóng thu được dung dịch Y và 8,96 lít khí SO2 (sản phẩm khử duy nhất ở đktc). Phần trăm khối lượng oxi trong hỗn hợp X là A. 20,97. B. 71,77. C. 79,03. D. 28,23. Quy hỗn hợp X về hai chất FeO, Fe2O3 2FeO + 4H2SO4 → Fe2(SO4)3 + SO2 ↑ + 4H2O (1) 0,8 ← 0,4 Fe2O3 + 3H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3H2O (2) 0,05− Ta có 2SOn = 8,96 22,4 = 0,4 (mol); → 2 3Fe On = 49,6 72 0,8 160 − × = 0,05− (mol) On trong hh X = 0,8 + 3× ( 0,05− ) = 0,65 (mol) Vậy O% m = 16 0,65 49,6 × × 100%
20,97%. * Quy hỗn hợp X về hai chất Fe3O4, Fe2O3 2Fe3O4 + 10H2SO4 → 3Fe2(SO4)3 + SO2 ↑ + 10H2O (1) 0,8 ← 0,4 Fe2O3 + 3H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3H2O (2) 0,85− → 2 3Fe On = 49,6 232 0,8 160 − × = 0,85− (mol); On trong hh X = 4× 0,8 + 3× ( 0,85− ) = 0,65 (mol) Vậy % Om = 16 0,65 49,6 × × 100%
20,97%. Ví dụ 5: 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. (Trích đề thi TSĐH năm 2008 - Khối A) * Quy hỗn hợp X về hai chất FeO, Fe2O3 3FeO + 10HNO3 → 3Fe(NO3)3 + NO ↑ + 5H2O (1) 0,18 0,18 ← 0,06 Fe2O3 + 6HNO3 → 2Fe(NO3)3 + 3H2O (2) 0,01− → 0,02− NOn = 1,344 22,4 = 0,06 (mol); → 2 3Fe On = 11,36 72 0,18 160 − × = 0,01− (mol) Khóa học Luyện thi ĐH Đảm bảo TLBG Phương pháp quy đổi Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 3 - 3 3Fe(NO )n = 0,18 + ( 0,02− ) = 0,16 (mol); Vậy m = 242× 0,16 = 38,72 (g). * Quy hỗn hợp X về hai chất Fe3O4, Fe2O3 3Fe3O4 + 28HNO3 → 9Fe(NO3)3 + NO ↑ + 14H2O (1) 0,18 0,54 ← 0,06 Fe2O3 + 6HNO3 → 2Fe(NO3)3 + 3H2O (2) 0,19− → 0,38− → 2 3Fe On = 11,36 232 0,18 160 − × = 0,19− (mol) 3 3Fe(NO )n = 0,54 + ( 0,38− ) = 0,16 (mol) Vậy m = 242× 0,16 = 38,72 (g). Ví dụ 6: (CĐ năm 2008 - Khối A, B) Trộn 5,6 gam bột sắt với 2,4 gam bột lưu huỳnh rồi nung nóng (trong điều kiện không có không khí), thu được hỗn hợp rắn M. Cho M tác dụng với lượng dư dung dịch HCl, giải phóng hỗn hợp khí X và còn lại một phần không tan G. Để đốt cháy hoàn toàn X và G cần vừa đủ V lít khí O2 (ở đktc). Giá trị của V là A. 2,80. B. 3,36. C. 3,08. D. 4,48. Ta có Fen = 5,6 56 = 0,1 (mol) ; Sn = 2,4 32 = 0,075 (mol) Ta nhận thấy hỗn hợp khí X gồm H2 và H2S ; phần không tan G là S. Quy đổi hỗn hợp X thành H2 và S, như vậy đốt cháy X và G coi như đốt cháy H2 và S: 2H2 + O2 → 2H2O (1) 0,1 → 0,05 S + O2 → SO2 (2) 0,075 → 0,075 Vậy V = 22,4× (0,05 + 0,075) = 2,8 (l). Ví dụ 7: Để m gam bột sắt ngoài không khí, sau một thời gian biến thành hỗn hợp A có khối lượng 12g gồm Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3. Cho A tác dụng hết với dung dịch HNO3 loãng dư thấy sinh ra 2,24 lít khí NO duy nhất ở đktc. m có giá trị là A. 12,08 gam B. 10,08 gam C. 11,58 gam D. 9,05 gam Lời giải Ta có thể quy đổi như sau: 4FeO ↔ Fe.Fe3O4 ; 3FeO ↔ Fe.Fe2O3 3Fe3O4 ↔ Fe.4Fe2O3 ; Fe3O4 ↔ FeO.Fe2O3 Vì vậy hỗn hợp A có thể quy đổi về hỗn hợp gồm : – 3 chất: Fe, FeO, Fe2O3 ; Fe, Fe3O4, Fe2O3 ; FeO, Fe3O4, Fe2O3. – 2 chất: Fe, FeO; Fe, Fe3O4; Fe, Fe2O3; FeO, Fe3O4; FeO, Fe2O3; Fe3O4, Fe2O3 – 1 chất: FexOy hoặc FeOa. Ứng với mỗi cách quy đổi là có một cách giải bài toán, sau đó áp dụng sự bảo toàn nguyên tố Fe và định luật bảo toàn khối lượng. mFe + moxi phản ứng = moxit Ví dụ 8: Cho 1,35 gam hỗn hợp 3 kim loại tác dụng hết với dung dịch HNO3 loãng, dư thu được 1,12 lít (đktc) hỗn hợp 2 khí NO và NO2 có tỉ khối so với H2 là 21,4. Khối lượng muối nitrat tạo ra là A. 5,69 g B. 6,59 g C. 5,00 g D. 6,5 g Lời giải Gọi = = 2NO NO n x (mol) ; n y (mol) . Ta có hệ phương trình: Khóa học Luyện thi ĐH Đảm bảo TLBG Phương pháp quy đổi Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 4 - =  ⇒  =  x +y = 0,05 x 0, 01 30x + 46y = 2,14 y 0, 04 Coi hỗn hợp 3 kim loại chỉ là một kim loại M, hoá trị n, số mol là a (mol) Bảo toàn electron ta có các quá trình cho và nhận electron : M → Mn+ + ne a na N+5 +3e → N+2 N+5 +1e → N+4 na = 3x+ y = 0,07 mmuối = mKL + 3NO m − = 1,35 + n.a.62 = 1,35 + 0,07. 62 = 5,69 (g) Ví dụ 9: Cho 4,64 gam hỗn hợp A gồm (FeO, Fe2O3, Fe3O4) trong đó số mol của FeO bằng số mol của Fe2O3 tan vừa đủ trong V lít dung dịch hỗn hợp gồm: H2SO4 0,2M và HCl 0,6 M. V có giá trị là A. 0,16 B. 0,32 C. 0,11 D. 0,1 Lời giải Do = 2 3FeO Fe O n n nên coi hỗn hợp chỉ là Fe3O4 . = = 3 4Fe O 4,64 n 0,02 (mol) 232 + =∑ Hn 0,4V + 0,6V = V (mol) Fe3O4 + 8H+ → 2Fe3+ + Fe2+ + 4H2O + =H n 8. 0,02 = 0,16 ⇒ V = 0,16 (lít) Ví dụ 10: Hoà tan hoàn toàn m gam hỗn hợp (FeO, Fe2O3, Fe3O4) vừa hết với dung dịch H2SO4 loãng thu được dung dịch A. Chia A làm 2 phần bằng nhau: – Phần 1 cho tác dụng dd NaOH dư thu kết tủa rồi nung trong không khí đến khối lượng không đổi được 8,8 gam chất rắn. – Phần 2 làm mất màu vừa đủ 100 ml dung dịch KMnO4 0,1M trong môi trường H2SO4 loãng dư. Vậy m có giá trị là A. 8,4 g B. 16,8 g C. 20,2 g D. 22 g Lời giải Cách 1. Quy Fe3O4 về FeO và Fe2O3 Nên hỗn hợp đầu quy về hỗn hợp FeO và Fe2O3. Gọi = = 2 3FeO Fe O n x(mol) ; n y(mol) trong 1/2 hỗn hợp. = = 2 3Fe O 8,8 n 0,055 (mol) 160 Sơ đồ đơn giản: FeO → Fe2O3 Fe2O3 → Fe2O3 Bảo toàn nguyên tố Fe: x + 2y = 0,11 (mol) = 4KMnO n 0,01 (mol) . Với KMnO4 thì: Fe2+ → Fe3+ + e Mn+7 + 5e → Mn+2 x x 0,01 0,05 Khóa học Luyện thi ĐH Đảm bảo TLBG Phương pháp quy đổi Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 5 - = ⇒ = + = = x 0,05 (mol) m 2(0, 05.72 0,03.160) 16,8 (g) y 0,03 (mol) Cách 2. Quy hỗn hợp về một chất có công thức quy đổi là FeOa. FeOa → Fe2O3 0,11 0,055 Fe+2a → Fe+3 + (3 – 2a)e Mn+7 + 5e → Mn+2 0,11 (3 – 2a).0,11 0,01 0,05 0,11(3 – 2a) = 0,05 0,28 14a 0,22 11 ⇒ = = m = 2.[0,11(56 + 16. 14 11 )] = 16,8 (g) Giáo viên: Phạm Ngọc Sơn Nguồn: Hocmai.vn