Bài toán bảo toàn electron là một trong những dạng bài tập quan trọng trong chương trình Hóa học lớp 10 và ôn thi đại học. Việc nắm vững phương pháp giải bài toán này sẽ giúp học sinh tự tin hơn khi làm bài thi và đạt được kết quả cao. Bài viết dưới đây sẽ cung cấp cho bạn đọc kiến thức đầy đủ và chi tiết nhất về bài toán bảo toàn e, cùng với những ví dụ minh họa cụ thể.
Phương Pháp Bảo Toàn Electron Là Gì?
Phương pháp bảo toàn electron dựa trên định luật bảo toàn electron, phát biểu như sau:
Trong mọi phản ứng oxi hóa – khử, tổng số electron do chất khử nhường bằng tổng số electron mà chất oxi hóa nhận.
Các Bước Giải Bài Toán Bảo Toàn E
Để giải bài toán bảo toàn e, ta cần thực hiện theo các bước sau:
- Xác định chất khử và chất oxi hóa: Xác định nguyên tố có sự thay đổi số oxi hóa trong phản ứng. Nguyên tố nào tăng số oxi hóa là chất khử, giảm số oxi hóa là chất oxi hóa.
- Viết bán phản ứng oxi hóa – khử: Viết hai bán phản ứng oxi hóa và khử, cân bằng số nguyên tử và điện tích cho mỗi bán phản ứng.
- Tìm bội chung nhỏ nhất của số electron trao đổi: Nhân hệ số thích hợp vào hai bán phản ứng để số electron nhường bằng số electron nhận.
- Cân bằng phương trình phản ứng: Cộng hai bán phản ứng đã cân bằng, rút gọn các chất giống nhau ở hai vế.
- Thiết lập biểu thức bảo toàn electron: Dựa vào số mol chất khử hoặc chất oxi hóa đã biết để tính toán số mol các chất khác trong phương trình.
Ví Dụ Minh Họa
Ví dụ 1: Cho 100 ml dung dịch FeSO4 0,1M tác dụng với dung dịch KMnO4 0,02M trong môi trường H2SO4 loãng, dư. Tính thể tích dung dịch KMnO4 đã dùng.
Lời giải:
- Xác định chất khử và chất oxi hóa:
- FeSO4 là chất khử (Fe+2 → Fe+3)
- KMnO4 là chất oxi hóa (Mn+7 → Mn+2)
- Viết bán phản ứng oxi hóa – khử:
- Fe+2 → Fe+3 + 1e
- Mn+7 + 5e → Mn+2
- Tìm bội chung nhỏ nhất của số electron trao đổi:
- Nhân 5 vào bán phản ứng oxi hóa.
- Cân bằng phương trình phản ứng:
- 5Fe+2 + Mn+7 → 5Fe+3 + Mn+2
- Thiết lập biểu thức bảo toàn electron:
- n(Fe+2) = 0,1 * 0,1 = 0,01 mol
- Theo phương trình phản ứng: n(KMnO4) = n(Fe+2) / 5 = 0,002 mol
- V(KMnO4) = 0,002 / 0,02 = 0,1 lít = 100 ml
Ví dụ 2: Cho m gam hỗn hợp Fe và Cu (tỉ lệ mol 1:1) tác dụng với dung dịch HNO3 loãng, dư thu được V lít khí NO (đktc, sản phẩm khử duy nhất). Tính giá trị của V.
Lời giải:
- Xác định chất khử và chất oxi hóa:
- Fe và Cu là chất khử (Fe → Fe+3, Cu → Cu+2)
- HNO3 là chất oxi hóa (N+5 → N+2)
- Viết bán phản ứng oxi hóa – khử:
- Fe → Fe+3 + 3e
- Cu → Cu+2 + 2e
- N+5 + 3e → N+2
- Tìm bội chung nhỏ nhất của số electron trao đổi:
- Nhân 2 vào bán phản ứng oxi hóa của Fe, nhân 3 vào bán phản ứng oxi hóa của Cu.
- Cân bằng phương trình phản ứng:
- 2Fe + 3Cu + 8HNO3 → 2Fe(NO3)3 + 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
- Thiết lập biểu thức bảo toàn electron:
- Do Fe và Cu có tỉ lệ mol 1:1 nên n(Fe) = n(Cu) = x mol
- Tổng số mol electron nhường: 3x + 2x = 5x mol
- Theo phương trình phản ứng: n(NO) = 2/8 * 5x = 1.25x mol
- V(NO) = 1.25x * 22,4 = 28x lít
Kết luận:
Bài toán bảo toàn e là một dạng bài tập quan trọng, đòi hỏi học sinh phải nắm vững kiến thức về phản ứng oxi hóa – khử và kỹ năng viết phương trình, cân bằng phương trình hóa học. Hy vọng bài viết này đã giúp bạn đọc hiểu rõ hơn về phương pháp giải bài toán bảo toàn electron.
FAQ về Bài Toán Bảo Toàn E
1. Khi nào nên sử dụng phương pháp bảo toàn electron?
Phương pháp bảo toàn electron được sử dụng khi giải các bài toán liên quan đến phản ứng oxi hóa – khử, đặc biệt là khi cần tính toán số mol hoặc khối lượng của các chất tham gia và sản phẩm.
2. Làm thế nào để xác định chính xác số oxi hóa của các nguyên tố?
Cần nắm vững quy tắc xác định số oxi hóa của các nguyên tố trong hợp chất và ion. Lưu ý trường hợp đặc biệt của một số nguyên tố có nhiều số oxi hóa.
3. Có những phương pháp nào khác để giải bài toán oxi hóa – khử?
Ngoài phương pháp bảo toàn electron, ta có thể sử dụng phương pháp cân bằng theo số oxi hóa hoặc phương pháp ion – electron.
4. Làm thế nào để nâng cao kỹ năng giải bài toán bảo toàn electron?
Nên luyện tập giải nhiều dạng bài tập khác nhau, từ cơ bản đến nâng cao. Chú ý phân tích kỹ đề bài, xác định rõ yêu cầu của đề bài trước khi giải.
Các Bài Viết Liên Quan
Bạn Cần Hỗ Trợ?
Liên hệ với chúng tôi qua:
- Số Điện Thoại: 02033846993
- Email: [email protected]
- Địa chỉ: X2FW+GGM, Cái Lân, Bãi Cháy, Hạ Long, Quảng Ninh, Việt Nam.
Đội ngũ chăm sóc khách hàng của chúng tôi luôn sẵn sàng hỗ trợ bạn 24/7.