Các dạng bài toán quy đổi và cách giải

Các dạng bài toán quy đổi và cách giải

Với Các dạng bài toán quy đổi và cách giải Hoá học lớp 12 gồm đầy đủ phương pháp giải, ví dụ minh họa và bài tập trắc nghiệm có lời giải chi tiết sẽ giúp học sinh ôn tập, biết cách làm dạng bài tập toán quy đổi từ đó đạt điểm cao trong bài thi môn Hoá 12.

A. Lý thuyết ngắn gọn

- 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.

B. Phương pháp giải

Hỗn hợp gồm Fe và oxit sắt được quy đổi về Fe, O.

Hỗn hợp gồm Fe, FeS, FeS₂ được quy đổi về Fe, S.

Bước 1: Viết quá trình nhường nhận electron cho cả quá trình (đầu – cuối) và áp dụng định luật bảo toàn electron.

Bước 2: Kết hợp bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố tính theo yêu cầu đề bài.

C. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: 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 với dung dịch H₂SO₄ đặc, nóng dư, thu được 4,2 lít khí SO₂ (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc). Giá trị của m là

A. 18.

B. 16.

C. 15.

D. 12.

Lời giải chi tiết

Coi hỗn hợp X gồm Fe (0,225 mol) và O (x mol)

Quá trình cho nhận electron:

Fe → Fe³⁺ + 3e

0,225 → 0,675

O + 2e → O^2-

x → 2x

S⁺⁶ + 2e → S⁺⁴

0,375 ← 0,1875

Bảo toàn electron: 0,675 = 2x + 0,375

→ x = 0,15

Bảo toàn khối lượng: m_X = m_Fe + m_O

→ m_X = 0,225.56 + 0,15.16 = 15 gam

Chọn C.

Ví dụ 2: Cho 6,72 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe₂O₃, Fe₃O₄ phản ứng hết với 500 ml dung dịch HNO₃ aM loãng dư thu được 0,448 lít khí NO (đktc, là sản phẩm khử duy nhất) và dung dịch X. Dung dịch X có thể hòa tan tối đa 8,4 gam Fe. Giá trị của a là

A. 1,50.

B. 1,14.

C. 1,11.

D. 0,57

Lời giải chi tiết

n_NO = 0,02 mol

Coi hỗn hợp gồm Fe (x mol) và O (y mol)

→ 56x + 16y = 6,72 (*)

Quá trình cho nhận electron:

Fe → Fe³⁺ + 3e

x → x → 3x

O + 2e → O^2-

y → 2y

N⁵⁺ + 3e → N⁺²

0,06 ← 0,02

Bảo toàn electron: 3x = 2y + 0,06

→ 3x – 2y = 0,06 (**)

Từ (*) và (**) suy ra: x = 0,09; y = 0,105

Dung dịch X gồm Fe³⁺ (0,09 mol) và H⁺, còn dư phản ứng tối đa với 0,15 mol Fe

Fe + 3Fe³⁺ → 3Fe²⁺

0,045 ← 0,09 → 0,135

3Fe +8H⁺ + 2NO₃^- → 3Fe²⁺ + 2NO + 4H₂O

0,105 → 0,105 → 0,0,7

Ta có:

n_NO = 0,07 + 0,02 = 0,09 mol

Xét cả quá trình:

Chọn B.

Ví dụ 3: Hòa tan hoàn toàn 3,76 gam hỗn hợp X ở dạng bột gồm S, FeS và FeS₂ trong dung dịch HNO₃ đặc, nóng, dư, thu được 0,48 mol NO₂ (sản phẩm khử duy nhất) và dung dịch Y. Cho dung dịch Y tác dụng với dung dịch Ba(OH)₂ dư, lọc và nung kết tủa đến khối lượng không đổi thu được m gam hỗn hợp rắn Z. Giá trị của m là

A. 11,650.

B. 12,815.

C. 17,545.

D. 15,145.

Lời giải chi tiết

Coi hỗn hợp X gồm Fe (a mol) và S (b mol)

→ 56a + 32b = 3,76 (*)

Quá trình cho nhận electron:

Fe → Fe³⁺ + 3e

a → a → 3a

S → S⁺⁶ + 6e

b → b → 6b

N⁺⁵ + 1e → N⁺⁴

0,48 ← 0,48

Bảo toàn electron: 3a + 6b = 0,48 (**)

Từ (*) và (**) suy ra: a = 0,03; b = 0,065

Bảo toàn nguyên tố Fe:

Bảo toàn nguyên tố S:

Chọn C.

D. Bài tập tự luyện

Câu 1: Hòa tan 1,16 gam hỗn hợp FeO, Fe₂O₃, Fe₃O₄ (trong đó số mol FeO bằng số mol Fe₂O₃), cần vừa đủ V ml dung dịch HCl 0,1 M. Giá trị của V là

A. 400.

B. 160.

C. 800.

D. 180.

Câu 2: Cho khí CO đi qua ống chứa 10 gam Fe₂O₃ đốt nóng, thu được m gam hỗn hợp X (gồm ba oxit). Hỗn hợp X đem hoà trong HNO₃ đặc, nóng, dư thu được 8,96 lít NO₂. Giá trị của m là

A. 8,4.

B. 7,2.

C. 6,8.

D. 5,6.

Câu 3: Đốt cháy x mol Fe bằng oxi thu được 5,04 gam hỗn hợp A. Hòa tan A bằng dung dịch HNO₃ dư thu được 0,035 mol hỗn hợp Y gồm NO và NO₂ (sản phẩm khử duy nhất). Tỉ khối hơi của Y đối với H₂ bằng 19. Giá trị của x là

A. 0,04.

B. 0,05.

C. 0,06.

D. 0,07.

Câu 4: Cho 8,16 gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe₃O₄ và Fe₂O₃ phản ứng hết với dung dịch HNO₃ loãng (dung dịch Y), thu được 1,344 lít NO (đktc) và dung dịch Z. Dung dịch Z hòa tan tối đa 5,04 gam Fe, sinh ra khí NO. Biết trong các phản ứng, NO là sản phẩm khử duy nhất của N⁺⁵. Số mol HNO₃ có trong Y là

A. 0,54 mol.

B. 0,78 mol.

C. 0,50 mol.

D. 0,44 mol.

Câu 5: Hòa tan hoàn toàn 4,56 gam hỗn hợp X ở dạng bột gồm FeS và FeS₂ và S trong dung dịch HNO₃ đặc nóng dư thu được 0,48 mol NO₂ (là sản phẩm khử duy nhất) và dung dịch Y. Cho dung dịch Y tác dụng với dung dịch Ba(OH)₂ dư, lọc và nung kết tủa đến khối lượng không đổi, được m gam hỗn hợp rắn Z. Giá trị gần nhất của m là

A. 15,8.

B. 20,5.

C. 16,5.

D. 18,5.

Câu 6: Hỗn hợp X gồm Fe, Fe₂O₃, Fe₃O₄, FeO với số mol mỗi chất là 0,1 mol, hòa tan hết vào dung dịch Y gồm HCl và H₂SO₄ loãng dư thu được dung dịch Z. Nhỏ từ từ dung dịch Cu(NO₃)₂ 1M vào dung dịch Z cho tới khi ngưng thoát khí NO. Thể tích dung dịch Cu(NO₃)₂ cần dùng và thể tích khí thoát ra (ở đktc) là

A. 25 ml; 1,12 lít.

B. 0,5 lít; 22,4 lít.

C. 50 ml; 2,24 lít.

D. 50 ml; 1,12 lít.

Câu 7: Cho m 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 thu được 7,62 gam FeCl₂ và 9,75 gam FeCl₃. Giá trị của m là

A. 9,12

B. 8,75

C. 7,80

D. 6,50

Câu 8: Để hòa tan hoàn toàn 23,2 gam hỗn hợp gồm FeO, Fe₃O₄, Fe₂O₃ (trong đó số mol FeO bằng số mol Fe₂O₃), cần dùng vừa đủ V lít dung dịch HCl 0,5M. Giá trị của V là

A. 1,8

B. 0,8

C. 2,3

D. 1,6

Câu 9: Cho 7,68 gam hỗn hợp gồm FeO, Fe₃O₄, Fe₂O₃ tác dụng vừa hết với 260 ml dung dịch HCl 1M thu được dung dịch X. Cho dung dịch X phản ứng với dung dịch NaOH dư thu được kết tủa Y. Nung Y ngoài không khí đến khối lượng không đổi, thu được m gam chất rắn. Giá trị của m là

A. 16,0.

B. 8,0.

C. 24,0.

D. 12,0.

Câu 10: Hỗn hợp A gồm FeO, Fe₂O₃, Fe₃O₄ (trong đó số mol FeO bằng số mol Fe₂O₃. Hòa tan 46,4 gam trong dung dịch H₂SO₄ loãng dư thu được 200 ml dung dịch X. Thể tích dung dịch KMnO₄ 0,1 M cần thiết để phản ứng hết 100 ml dung dịch X là

A. 200 ml.

B. 500 ml.

C. 250 ml.

D. 150 ml.

ĐÁP ÁN