CÁC DẠNG BÀI TẬP NITO-PHOTPHO

CÁC DẠNG BÀI TẬP NITO – PHOTPHO

Dạng 1: Hoàn thành sơ đồ phản ứng

1. Phương pháp:

Cần nắm chắc kiến thức về tính chất hoá học, phương pháp điều chế các chất, đặc biệt về các chất thuộc nhóm nitơ như \[{{N}_{2}},\text{ }NO,\text{ }N{{O}_{2}},\text{ }HN{{O}_{3}},\text{ }N{{H}_{3}}\] \[{{N}_{2}},\text{ }NO,\text{ }N{{O}_{2}},\text{ }HN{{O}_{3}},\text{ }N{{H}_{3}}\], muối nitrat, muối amoni, H3PO4, muối photphat…
Cần nhớ: Mỗi mũi tên trong sơ đồ nhất thiết chỉ biểu diễn bằng một phản ứng.

2. Ví dụ

Ví dụ 1: Sơ đồ phản ứng sau đây cho thấy rõ vai trò của thiên nhiên và con người trong việc chuyển nitơ từ khí quyển vào trong đất, cung cấp nguồn phân đạm cho cây cối:

Hãy viết các phản ứng trong sơ đồ chuyển hoá trên.

Giải

\[X:\text{ }{{O}_{2}}~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~Y:\text{ }HN{{O}_{3}}~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~Z:\text{ }Ca{{\left( OH \right)}_{2}}~~~~~~~~~~~~~~~~M~:\text{ }N{{H}_{3}}\]

Ví dụ 2 : Viết các phương trình phản ứng thực hiện dãy chuyển hoá sau :

Giải

\[B:\text{ }N{{H}_{3}}~~~~~~~~~~A:\text{ }{{N}_{2}}~~~~~~~~~~~~~~C:\text{ }NO~~~~~~~~~~~~D:\text{ }N{{O}_{2}}~~~~~E:\text{ }HN{{O}_{3}}~~G:\text{ }NaN{{O}_{3}}~~~~~H:\text{ }NaN{{O}_{2~~~~~~~}}\]

Ví dụ 3: Hoàn thành sơ đồ chuyển hoá sau:

Gỉai:

Dạng 2: Nhận biết một số chất tiêu biểu của nhóm nitơ

1. Phương pháp

Lựa chọn những phản ứng có dấu hiệu đặc trưng (sự biến đổi màu, mùi, kết tủa, sủi bọt khí…) để nhận biết.

2. Ví dụ

Ví dụ 1: Chỉ được dùng một kim loại, làm thế nào phân biệt những dung dịch sau đây: \[NaOH,\text{ }NaN{{O}_{3}},\text{ }HgC{{l}_{2}},\text{ }HN{{O}_{3}},\text{ }HCl.\]

Giải

Dùng kim loại Al, cho Al tác dụng lần lượt với các mẫu thử

Nếu có khí màu nâu bay ra là \[HN{{O}_{3}}:\]

\[Al\text{ }+\text{ }4HN{{O}_{3}}\to \text{ }Al{{\left( N{{O}_{3}} \right)}_{3}}+\text{ }NO\uparrow \text{ }+\text{ }2{{H}_{2}}O\]

\[2NO\text{ }+\text{ }{{O}_{2}}\to ~2N{{O}_{2}}\](màu nâu)

Nếu có kim loại trắng sinh ra là \[HgC{{l}_{2}}~~~\]

\[2Al\text{ }+\text{ }3HgC{{l}_{2}}\to ~3Hg\text{ }+\text{ }2AlC{{l}_{3}}\]

Có bọt khí bay ra và có kết tủa, kết tủa tan ra là NaOH

\[2Al\text{ }+\text{ }2{{H}_{2}}O\text{ }+\text{ }2NaOH\text{ }\to ~2NaAl{{O}_{2}}+\text{ }3{{H}_{2}}\uparrow \]

Có bọt khí bay ra là HCl

\[2Al\text{ }+\text{ }6HCl\text{ }\to ~2AlC{{l}_{3}}+\text{ }3{{H}_{2}}\uparrow \]

Còn lại là \[NaN{{O}_{3}}\]

Ví dụ 2 : Chỉ dùng một chất khác để nhận biết từng dung dịch sau : \[N{{H}_{4}}N{{O}_{3}},\text{ }NaHC{{O}_{3}},\text{ }{{\left( N{{H}_{4}} \right)}_{2}}S{{O}_{4}},\text{ }FeC{{l}_{2}}v\grave{a}\text{ }FeC{{l}_{3}}\]. Viết phương trình các phản ứng xảy ra.

Ví dụ 3: Mỗi cốc chứa một trong các chất sau: \[Pb{{\left( N{{O}_{3}} \right)}_{2}},\text{ }N{{a}_{2}}{{S}_{2}}{{O}_{3}},\text{ }MnC{{l}_{2}}N{{H}_{4}}Cl,\text{ }{{\left( N{{H}_{4}} \right)}_{2}}C{{O}_{3}},\text{ }ZnS{{O}_{4}}.\text{ }C{{a}_{3}}\left( P{{O}_{4}} \right)\text{ }v\grave{a}\text{ }MgS{{O}_{4}}\]. Dùng nước, dung dịch NaOH, dung dịch HCl để nhận biết mỗi chất trên.

Giải

Cho nước vào các mẫu thử, tất cả đều tan, chỉ có mẫu thử chứa \[C{{a}_{3}}{{\left( P{{O}_{4}} \right)}_{2}}\]không tan.

Cho từ từ dung dịch NaOH vào các mẫu thử chứa các hoá chất trên có những hiện tượng xảy ra như sau:

Chỉ có hai mẫu thử cho khí \[N{{H}_{3}}\] mùi khai là \[NH{{}_{4}}Cl\text{ }v\grave{a}\text{ }{{\left( N{{H}_{4}} \right)}_{2}}C{{O}_{3}}\].

\[N{{H}_{4}}Cl\text{ }+\text{ }NaOH\text{ }\to ~N{{H}_{3}}\uparrow +\text{ }{{H}_{2}}O\text{ }+\text{ }NaCl~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~{{\left( N{{H}_{4}} \right)}_{2}}C{{O}_{3}}+\text{ }NaOH\text{ }\to ~2N{{H}_{3}}\uparrow \text{ }+\text{ }2{{H}_{2}}O\text{ }+\text{ }N{{a}_{2}}C{{O}_{3}}\]

Để nhận biết hai muối này ta cho tác dụng với dung dịch HCl, mẫu thử nào cho khí bay lên là \[{{\left( N{{H}_{4}} \right)}_{2}}C{{O}_{3}}\], còn mẫu thử không có hiện tượng gì xảy ra là \[N{{H}_{4}}Cl.\]

Có bốn mẫu thử cho kết tủa trắng \[Zn{{\left( OH \right)}_{2}},\text{ }Mg{{\left( OH \right)}_{2}},\text{ }Pb{{\left( OH \right)}_{2}}v\grave{a}\text{ }Mn{{\left( OH \right)}_{2}}\], nếu tiếp tục cho NaOH và \[Zn{{\left( OH \right)}_{2}}v\grave{a}\text{ }Pb{{\left( OH \right)}_{2}}tan\text{ }c\grave{o}n\text{ }Mg{{\left( OH \right)}_{2}}\]không tan, như vậy ta biết được cốc chứa \[MgS{{O}_{4}}\]:

Để nhận biết \[Pb{{\left( N{{O}_{3}} \right)}_{2}}voi\text{ }ZnS{{O}_{4}}\] ta cho dung dịch HCl vào hai mẫu thử, mẫu thử nào cho kết tủa màu trắng là \[Pb{{\left( N{{O}_{3}} \right)}_{2}}\], còn mẫu thử không tác dụng là ZnSO4.

\[Pb{{\left( N{{O}_{3}} \right)}_{2}}+\text{ }2HCl\text{ }\to ~PbC{{l}_{2}}\downarrow \text{ }+\text{ }2HN{{O}_{3}}\]

Mn(OH)2 không bền, dễ bị oxi hoá thành \[Mn{{\left( OH \right)}_{4}}\]màu nâu còn Mg(OH)2 không bị oxi hoá.

\[2Mn{{\left( OH \right)}_{2}}+\text{ }{{O}_{2(kk)}}+\text{ }2{{H}_{2}}O\text{ }\to ~2Mn{{\left( OH \right)}_{4}}\]

Mẫu cuối cùng còn lại là \[N{{a}_{2}}{{S}_{2}}{{O}_{3}}.\]

Có thể cho dung dịch HCl vào mẫu thử còn lại này, có kết tủa màu vàng và có khí mùi hắc (SO2):

\[N{{a}_{2}}{{S}_{2}}{{O}_{3}}+\text{ }2HCl\text{ }\to \text{ }2NaCl\text{ }+\text{ }S{{O}_{2}}\uparrow \text{ }+\text{ }S\downarrow +\text{ }{{H}_{2}}O\]

Dạng 3: Cân bằng phản ứng oxi hoá - khử của những phản ứng có sự tham gia của \[HN{{O}_{3}}\]hoặc \[N{{O}_{3}}^{-}\] theo phương pháp thăng bằng ion – electron

1. Phương pháp

Cân bằng phản ứng oix hoá - khử theo phương pháp thăng bằng ion – electron cũng phải đảm bảo nguyên tắc: tổng electron mà chất khử cho bằng tổng electron mà chất oxi hoá nhận (như ở phương pháp thăng bằng electron).Chỉ khác là chất oxi hoá, chất khử viết dưới dạng ion.
Cần nhớ: Chất kết tủa (không tan), chất khí (chất dễ bay hơi), chất ít điện li (H2O) phải để dạng phân tử.
Tuỳ theo môi trường phản ứng là axit, bazơ hoặc trung tính mà sau khi xác định nhường, nhận electron ta phải cân bằng thêm điện tích hai vế.
- Nếu phản ứng xảy ra trong môi trường axit, ta thêm \[{{H}^{+}}\]vào vế nào dư oxi, vế còn lại thêm .
- Nếu phản ứng xảy ra trong môi trường bazơ, ta thêm OH- vào vế nào thiếu oxi, vế còn lại thêm \[{{H}_{2}}O\].
- Nếu phản ứng xảy ra trong môi trường nước thì nếu tạo axit ta cân bằng như môi trường axit, nếu tạo bazơ ta cân bằng như môi trường bazơ.
Nhân hệ số cho hai quá trình nhường và nhận electron sao cho: số electron nhường ra của chất khử bằng số electron nhận vào của chất oxi hoá.
Kiểm tra số nguyên tố ở hai vế theo thứ tự: kim loại ® phi kim ® hiđro và oxi.

2. Ví dụ

Ví dụ 1: Cân bằng phản ứng sau đây theo phương pháp thăng bằng ion electron:

\[Cu\text{ }+\text{ }HN{{O}_{3}}\to ~Cu{{\left( N{{O}_{3}} \right)}_{2}}+\text{ }NO\text{ }+\text{ }{{H}_{2}}O\]

Giải

Dạng ion:

Quá trình oxi hoá:

Quá trình khử:

(Vì môi trường axit nên thêm \[{{H}^{+}}\] vào vế trái (dư oxi) và thêm nước vào vế phải:

Ví dụ 2: Cân bằng phản ứng sau theo phương pháp thăng bằng ion electron

\[Cu\text{ }+\text{ }NaN{{O}_{3}}+\text{ }{{H}_{2}}S{{O}_{4}}\to ~Cu{{\left( N{{O}_{3}} \right)}_{2}}+\text{ }NO\text{ }+\text{ }N{{a}_{2}}S{{O}_{4}}+\text{ }{{H}_{2}}O\]

Giải:

Phương trình dạng ion rút gọn:

\[3Cu\text{ }+\text{ }2N{{O}_{3}}^{-}+\text{ }8{{H}^{+}}\to ~3C{{u}^{2+}}+\text{ }2NO\uparrow \text{ }+\text{ }4{{H}_{2}}O\]

Phương trình dạng phân tử:
\[3Cu\text{ }+\text{ }8NaN{{O}_{3}}+\text{ }4{{H}_{2}}S{{O}_{4}}\to ~3Cu{{\left( N{{O}_{3}} \right)}_{2}}+\text{ }2NO\text{ }+\text{ }4N{{a}_{2}}S{{O}_{4}}+\text{ }4{{H}_{2}}O\]

Dạng 4: Xác định nguyên tố thuộc nhóm nitơ dựa vào việc xác định số hiệu nguyên tử Z hoặc nguyên tử khối (M)

1. Phương pháp

Đối với bài toán về số hạt proton, nơton, electron phải thiết lập phương trình toán học để tìm được Z.
Đối với bài toán khối lượng, phải tìm cách xây dựng phương trình để tìm ra NTK (M), từ đó suy ra nguyên tố cần tìm.

2. Ví dụ

Ví dụ 1: Có hai nguyên tử A, B thuộc phân nhóm chính trong hệ thống tuần hoàn.
Tổng số điện tích hạt nhân của A và B bằng số khối nguyên tử Na.
Hiệu số điện tích hạt nhân của chúng bằng số điện tích hạt nhân của nguyên tử nitơ.
a) Xác định vị trí của A, B trong hệ thống tuần hoàn.
b) Viết công thức cấu tạo của hợp chất tạo thành từ A, B và nguyên tử có cấu hình electron là \[1{{s}^{1}}\].

Giải:

\[\to \text{ }{{Z}_{A}}=\text{ }15;\text{ }{{Z}_{B}}=\text{ }8\]

Cấu hình electron của A: \[1{{s}^{2}}2{{s}^{2}}2{{p}^{6}}3{{s}^{2}}3{{p}^{3}}\]

A thuộc chu kì 3, phân nhóm chính nhóm V, A là Photpho (P)

Cấu hình electron của B: \[1{{s}^{2}}2{{s}^{2}}2{{p}^{4}}\]

B thuộc chu kì 2, phân nhóm chính nhóm VI, B là Oxi (O).

b) Nguyên tử có cấu hình e là \[1{{s}^{1}}\] là Hiđro (H). Þ Hợp chất được cấu tạo từ

H, P, O là: \[{{H}_{3}}P{{O}_{4}},\text{ }HP{{O}_{4}},\text{ }HP{{O}_{4}},\text{ }{{H}_{3}}P{{O}_{4}},\text{ }{{H}_{3}}P{{O}_{3}},\text{ }{{H}_{4}}{{P}_{2}}{{O}_{7}}\]

Ví dụ 2: Nguyên tố R thuộc phân nhóm chính, có công thức oxit cao nhất dạng R2O5. Hợp chất của R với hiđro chứa 17,65% hiđro theo khối lượng. Xác định nguyên tố R.

Giải:

Từ công thức oxit cao nhất là R2O5 suy ra hợp chất với hiđro của R có công thức \[R{{H}_{3}}\].

Theo đề: \[R{{H}_{3}}\] có 17,65% H suy ra \[{{%}^{m}}R\] = 100 – 17,65 = 82,35%.

Dạng 5: Lập công thức phân tử oxit của nitơ

1. Phương pháp

Thường qua các bước sau :
- Bước 1 : Đặt công thức oxit của nitơ \[{{N}_{x}}{{O}_{y}}.\]
  (với 1 ≤ x ≤ 2 ; 1 ≤ y ≤ 5 đều nguyên).
- Bước 2 : Từ dữ liệu bài cho lập hệ thức tính phân tử khối \[{{N}_{x}}{{O}_{y}}.\]
- Bước 3 : Thiết lập phương trình toán học : \[{{M}_{NxOy}}\]= 14x + 16y.
Sau đó lập bảng trị số, biện luận y theo x, rút ra cặp nghiệm hợp lí. Suy ra công thức oxit cần tìm của nitơ.
Một số oxit của

2. Ví dụ

Ví dụ 1: Một oxit A của nitơ có chứa 30,43% N về khối lượng. Tỉ khối hơi của A so với không khí là 1,586. Xác định công thức phân tử, công thức cấu tạo và gọi tên A.

Giải:

Đặt công thức oxit A của nitơ là \[{{O}_{x}}{{O}_{y}}\]

Phân tử khối A là: \[{{M}_{A}}\] = 29.d = 29.1,586 = 46

Vì trong A, nitơ chiếm 30,43% về khối lượng nên:

Do \[{{M}_{A}}\]= 14x + 16y = 46 → y = 2. Công thức phân tử của A là \[N{{O}_{2}}\]

Công thức cấu tạo của A là : O = N → O : nitơ đioxit hay penxinitơ.

Ví dụ 2: Một hỗn hợp X gồm \[C{{O}_{2}}\] và một oxit của nitơ có tỉ khối đối với \[{{H}_{2}}\] là 18,5. Hãy xác định công thức oxit của nitơ và % thể tích các khí trong hỗn hợp X.

Giải:

Hay 14x + 16y < 37. x, y phải nguyên dương → chỉ hợp lí khí x = 1, y = 1. Vậy oxit của nitơ là NO.

Giả sử trong 1mol hỗn hợp X có a(mol) \[C{{O}_{2}}\] và (1-1)mol NO.

Ta có: 44a + 30(1 – a) = 37 → a = 0,5

Vậy \[%{{V}_{CO2}}=\text{ }%{{V}_{NO}}\]= 50%.

Ví dụ 3: Mỗt hỗn hợp khí X gồm 3 oxit của N là NO, NO2 và NxOy. Biết phần trăm thể tích của các oxit trong X là: \[%{{V}_{NO}}=\text{ }45%,\text{ }%{{V}_{NO2}}=\text{ }15%,\text{ }%{{V}_{NxOy}}\] = 40%, còn phần trăm theo khối lượng NO trong hỗn hợp là 23,6%. Xác định công thức \[{{N}_{x}}{{O}_{y}}.\]

Giải:

Vì ở cùng điều kiện bên ngoài về nhiệt độ, áp suất, tỉ lệ thể tích giữa các chất khí cũng chính là tỉ lệ số mol giữa chúng, nên nếu gọi số mol hỗn hợp khí X là a(mol) thì số mol của các khí thành phần là: \[{{n}_{NO}}\]= 0,45a mol; \[{{n}_{NO2}}\] = 0,15a mol; \[{{n}_{NxOy}}\] = 0,4a mol.

Bài cho \[%{{m}_{NO}}=\text{ }13,6%\text{ }m\grave{a}\text{ }{{m}_{NO}}\]= 30 × 0,45a = 13,5a (g)

Dạng 6: Bài tập về hiệu suất

1. Phương pháp

Thực tế, do một số nguyên nhân, một số phản ứng hoá học xảy ra không hoàn toàn, nghĩa là hiệu suất phản ứng (H%) dưới 100%. Có một cách tính hiệu suất phản ứng :
Trừ trường hợp để yêu cầu cụ thể tính hiệu suất phản ứng theo chất nào thì ta phải theo chất ấy. Còn khi ta biết lượng của nhiều chất tham gia phản ứng, để tính hiệu suất chúng của phản ứng, ta phải :
So sánh tỉ lệ mol của các chất này theo đề cho và theo phản ứng.
- Nếu tỉ lệ mol so sánh là như nhau: thì hiệu suất phản ứng tính theo chất nào cũng một kết quả.
- Tỉ lệ mol so sánh là khác nhau, thì hiệu suất phản ứng phải không được tính theo chất luôn luôn dư (ngay cả khi ta giả sử chất kia phản ứng hết).

2. Ví dụ

Ví dụ 1 : Để điều chế 68g NH3 cần lấy bao nhiêu lít N2 và H2 ở đktc. Biết hiệu suất phản ứng là 20%.

Giải:

Ví dụ 2 : Cần lấy bao nhiêu gam N2 và H2 (đo ở đktc) để điều chế được 51g NH3, biết hiệu suất của phản ứng là 25%.

Giải:

Ví dụ 3 : Trong bình phản ứng có chứa hỗn hợp khí A gồm 10 mol N2 và 40 mol H2. Áp dụng trung bình lúc đầu là 400 atm, nhiệt độ bình được giữ không đổi. Khi phản ứng xảy ra và đạt đến trạng thái cân bằng thì hiệu suất của phản ứng tổng hợp là 25%.

a) Tính số mol các khí trong bình sau phản ứng.

b) Tính áp suất trong bình sau phản ứng

Giải:

Phản ứng tổng hợp NH3 xảy ra theo tỉ lệ :

\[{{n}_{N2}}~:\text{ }{{n}_{H2}}\]= 1 : 3

Bài cho : \[{{n}_{N2}}~:\text{ }{{n}_{H2}}\]= 10 : 40 = 1 : 4. Vậy H2 dư nhiều hơn.

Phải dựa vào số mol N2 phản ứng để tính số mol NH3 :

a) Phương trình phản ứng :

Dạng 7: Giải toán kim loại tác dụng với dung dịch HNO3 tạo thành hỗn hợp sản phẩm khí

1. Phương pháp

Kim loại tác dụng với dung dịch axit HNO3 giải phóng hỗn hợp nhiều sản phẩm khí. Biết tỉ khối của hỗn hợp khí này:

Bước 1: Thiết lập biểu thức tính \[\overline{{{M}_{hh}}}\]từ đó rút ra tỉ lệ số mol

(hay tỉ lệ thể tích) giữa các khí sản phẩm.

Bước 2: Viết phương trình phản ứng của kim loại với axit HNO3 sinh ra từng khí sản phẩm (có bao nhiêu sản phẩm khử \[{{N}^{+5}}\] trong gốc \[N{{O}_{3}}^{-}\] thì phải viết bấy nhiêu phương trình phản ứng).
Bước 3: Dựa vào tỉ lệ số mol (hay thể tích) giữa các khí sản phẩm để viết phương trình phản ứng tổng cộng chứa tất cả các sản phẩm khí đo.
Bước 4: Tính toán theo phương trình phản ứng tổng cộng.
2. Ví dụ

Ví dụ 1: Hoà tan hoàn toàn m gam Al trong dung dịch \[HN{{O}_{3}}\] thì thu được 8,96 lít (đktc) hỗn hợp khí A (gồm NO và \[{{N}_{2}}O\]) có tỉ khối \[{{d}_{A/H2}}\]= 16,75. Tính m?

Giải:

Ví dụ 2: Cho 13,5 gam Al tác dụng vừa đủ với 2,0 lít dung dịch HNO3 thì thu được hỗn hợp khí A gồm NO và N2 có tỉ khối đối với hiđro là 14,75.

a) Tính thể tích mỗi khí sinh ra (đktc)?

b) Tính nồng độ mol của dung dịch HNO3 đem dùng?

Giải:

Dạng 8: Hỗn hợp các kim loại tác dụng với dung dịch HNO3

1. Phương pháp

Khi cho nhiều kim loại tác dụng với cùng một dung dịch HNO3 cần nhớ: Kim loại càng mạnh tác dụng với dung dịch \[HN{{O}_{3}}\] càng loãng thì\[{{N}^{+5}}\] trong gốc \[N{{O}_{3}}^{-}\] bị khử xuống mức oxi hoá càng thấp

Nếu đề yêu cầu xác định thành phần hỗn hợp kim loại ban đầu có thể qua các bước giải:
- Bước 1: Viết các phương trình phản ứng xảy ra (chú ý xác định sản phẩm của nitơ cho đúng), nhớ cân bằng.
- Bước 2: Đặt ẩn số, thường là số mol của các kim loại trong hỗn hợp
- Bước 3: Lập hệ phương trình toán học để giải.
Trường hợp bài toán không cho dữ kiện để lập phương trình đại số theo số mol và khối lượng các chất có trong phản ứng, để ngắn gọn ta nên áp dụng phương pháp bảo toàn electron.
Cơ sở của phương pháp này là: dù các phản ứng oxi hoá - khử có xảy ra như thế nào nhưng vẫn có sự bảo toàn electron. Nghĩa là: Tổng số mol electron mà các chất oxi hoá thu vào.
Phương pháp này sử dụng khi phản ứng xảy ra là phản ứng oxi hoá - khử đặc biệt đối với những trường hợp số các phản ứng xảy ra nhiều và phức tạp.
Trước hết, ta phải nắm được thế nào là phản ứng oxi hoá - khử?
Phản ứng oxi hoá - khử là những phản ứng oxi hoá trong đó có sự cho và nhận electron, hay nói cách khác, trong phản ứng có sự thay đổi số oxi hoá của một số nguyên tố.
- Quá trình ứng với sự cho electron gọi là quá trình oxi hoá
- Quá trình ứng với sự nhận electron gọi là quá trình khử.
Trong phản ứng oxi hoá - khử: tổng số electron do chất khử nhường phải đúng bằng tổng số electron mà chất oxi hoá nhận.
Từ đó suy ra: Tổng số mol electron do chất khử nhường bằng tổng số mol electron mà chất oxi hoá nhận.
Đó chính là nội dung của định luật bảo toàn electron.
Điều kiện để có phản ứng oxi hoá - khử: đó là chất oxi hoá mạnh phải tác dụng với chất khử mạnh tạo thành chất oxi hoá yếu hơn và chất khử yếu hơn.
Khi giải toán mà phản ứng xảy ra là phản ứng oxi hoá - khử, nhất là khi số phản ứng xảy ra nhiều và phức tạp, chúng ta nên viết các quá trinh oxi hoá, các quá trình khử, sau đó vận dụng Định luật bảo toàn electron cho các quá trình này.

2. Ví dụ

Ví dụ 1: Hoà tan hoàn toàn m gam Al trong dung dịch HNO3 thì thu được 8,96 lít (đktc) hỗn hợp khí A (gồm NO và \[{{N}_{2}}O\]) có tỉ khối \[{{d}^{A}}{{/}_{H2}}\]= 16,75. Tính m.

Giải:

Ví dụ 2: Cho 0,54g bột Al hoà tan hết trong 250 ml dung dịch HNO3 1M. Sau khi phản ứng xong, thu được dung dịch A và 0,896 lít hỗn hợp khí B gồm NO2 và NO (đo ở đktc).

a) Tính tỉ khối của hỗn hợp khí B đối với H2.

b) Tính nồng độ mol các chất trong dung dịch A thu được.

Giải:

Dạng 9: Toán về phản ứng của muối \[N{{O}_{3}}^{-}\] trong môi trường axit và môi trường bazơ

1. Phương pháp

Anion gốc nitrat \[N{{O}_{3}}^{-}\]
Trong môi trường trung tính không có tính oxi hoá.
Trong môi trường bazơ có tính oxi hoá yếu. (chẳng hạn : ion) NO3- trong môi trường kiềm có thể bị Zn, Al khử đến NH3.
Ví dụ :

\[8Al\text{ }+\text{ }5NaOH\text{ }+\text{ }3NaN{{O}_{3}}+\text{ }2{{H}_{2}}O\to 8NaAl{{O}_{2}}+\text{ }3N{{H}_{3}}\uparrow \]

Phương trình ion : \[8Al\text{ }+\text{ }5O{{H}^{-}}+\text{ }2{{H}_{2}}O\text{ }+\text{ }3N{{O}_{3}}^{-}\to \text{ }8Al{{O}_{2}}^{-}+\text{ }3NH\uparrow \]

Anion gốc nitrat \[N{{O}_{3}}^{-}\] trong môi trường axit có khả năng oxi hoá như HNO3. Chẳng hạn cho kim loại tác dụng với dung dịch hỗn hợp hai axit (H2SO4 loãng và HNO3) hay dung dịch hỗn hợp axit HCl, H2SO4 loãng và muối nitrat. Lúc này cần phải viết phương trình dưới dạng ion để thấy rõ vai trò chất oxi hoá của gốc \[N{{O}_{3}}^{-}\]
Ví dụ :

Cho Cu vào dung dịch hỗn hợp NaNO3 và \[{{H}_{2}}S{{O}_{4}}\]loãng sẽ xảy ra phản ứng giải phóng khí sau :

\[3C{{u}^{2+}}+\text{ }8{{H}^{+}}+\text{ }2N{{O}_{3}}^{-}\to \text{ }3C{{u}^{2+}}+\text{ }2NO\uparrow +\text{ }4{{H}_{2}}O\]

Phương pháp chung để giải loại toán này là phải viết phương trình dạng ion có sự tham gia của ion \[N{{O}_{3}}^{-}\]. Sau đó so sánh số mol của kim loại M với tổng số mol \[{{H}^{+}}\] và tổng số mol \[N{{O}_{3}}^{-}\] để xem chất hay ion nào đã phản ứng hết, rồi mới tính toán tiếp theo số mol của chất rắn phản ứng hết.
2. Ví dụ

Ví dụ 1: Cho 1,92 gam đồng vào 100 ml dung dịch chứa đồng thời KNO3 0,16M và H2SO4 0,4M thấy sinh ra một chất khí có tỉ khối hơi so với H2 là 15 và dung dịch A.

a) Viết phương trình ion thu gọn của phản ứng và tính thể tích khí sinh ra ở đktc.

b) Tính thể tích dung dịch NaOH 0,5M tối thiểu cần dùng để kết tủa toàn bộ ion Cu2+ trong dung dịch A.

Giải:

Vậy trong 100 ml dung dịch trên có 0,016 mol NO3 và 0,08 mol \[{{H}^{+}}\]

Khí sinh ra có M = 30 chỉ có thể là NO theo phương trình phản ứng sau:

\[~~~~~~~~~3Cu~~+\text{ }8{{H}^{+}}~~+\text{ }2N{{O}_{3}}=\text{ }3C{{u}^{2+}}+\text{ }2NO\text{ }+\text{ }4{{H}_{2}}O~~~~~\left( 1 \right)\]

Số mol b đầu 0,03 0,080 0,016 0 0 mol

Số mol p.ư 0,024 0,064 0,016 0,024 0,016 mol

Số mol c.lại 0,006 0,016 0 0,0024 0,016 mol

Vậy \[{{V}_{NO(ktc)}}\]= 0,016 ´ 22,4 = 0,3584 lít.

b) Dung dịch A thu được sau cùng có chứa: 0,016 mol \[{{H}^{+}}\] và 0,024 mol \[C{{u}^{2+}}.\]Khi cho NaOH vào dung dịch A, trước hết xảy ra phản ứng:

\[NaOH~~~~~~~~~~~+{{H}^{+}}\to \text{ }N{{a}^{+}}+\text{ }{{H}_{2}}O~~~~~~\] (2)

0,016 mol 0,016 mol

Sau đó xảy ra phản ứng:

\[C{{u}^{2+}}~~~+~~~~~~~~2NaOH\text{ }\to \text{ }Cu{{\left( OH \right)}_{2}}+\text{ }2N{{a}^{+~~}}\] (3)

0,024 mol 0,048 mol

Vậy \[\sum{{{n}_{NaOH}}}\](cần) = 0,016 + 0,048 = 0,064 mol

Ví dụ 2: Tiến hành hai thí nghiệm sau:

* Thí nghiệm 1: Hoà tan 6,4 g Cu và 120 ml dung dịch HNO3 1M.

* Thí nghiệm 2: Hoà tan 6,4 ga Cu và 120 mol dung dịch hỗn hợp HNO3 1M.

Hãy so sánh thể tích khí NO (duy nhất tạo thành) đo cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất, thoát ra ở hai thí nghiệm trên.

Giải:

* Thí nghiệm 1:

Phương trình phản ứng:

\[3Cu\text{ }+\text{ }8{{H}^{+}}+\text{ }2N{{O}_{3}}^{-}~\to 3C{{u}^{2+}}+\text{ }2NO\text{ }+\text{ }4{{H}_{2}}O~\] (1)

Số mol b.đầu (mol): 0,1 0,12 0,12 0 0

Số mol p.ư (mol): 0,045 0,12 0,03 0,045 0,03

Số mol còn lại (mol): 0,055 0 0,09 0,045 0,03

Phương trình phản ứng:
\[3Cu\text{ }+\text{ }8{{H}^{+}}+\text{ }2N{{O}_{3}}^{-}\to \text{ }3C{{u}^{2+}}+\text{ }2NO\text{ }+\text{ }4{{H}_{2}}O~\] (1)

Số mol b.đầu (mol): 0,1 0,24 0,12

Số mol p.ư (mol): 0,09 0,24 0,06 0,06

Số mol còn lại (mol): 0,01 0 0,06 0,06

Vì tỉ lệ thể tích bằng tỉ lệ số mol giữa các khí đo cùng điều kiện nên:

BÀI TẬP TỰ LUYỆN:

BÀI 1:Dẫn V lít khí NH3 đi qua ống sứ đựng lượng dư bột CuO (m gam) nung nóng thu được (m-4,8) gam chất rắn X và V’ lít khí Y (đktc). Giá trị của V’ là:

A. 4,48 B. 2,24 C. 1,12 D. 3,36

Đáp án B

BÀI 2:Cho vào bình kín thể tích không đổi 0,2 mol NO và 0,3 mol O2, áp suất trong bình là P1. Saukhi phản ứng hoàn toàn đưa bình về nhiệt độ ban đầu thì áp suất là P2. Tỉ lệ của P1 và P2 là:

A. P1= 1,25P2 B. P1= 0,8P2 C. P1=2P2 D. P1= P2

Đáp án A

BÀI 3:Hấp thụ V lít khí NH3 (đktc) vào dung dịch Al2(SO4)3 dư thu được m gam kết tủa. Đem nung m gam kết tủa này đến khối lượng không đổi thu được (m-1,08) gam chất rắn khan. Giá trị của m là:

A. 1,56 gam B. 6,24 gam C. 3,12 gam D. 0,78 gam

Đáp án C

BÀI 4:Sục khí NH3 dư vào 200 ml dung dịch hỗn hợp chứa AlCl3 1M và CuCl2 0,5M sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được kết tủa, lọc kết tủa đem nung nóng đến khối lượng không đổi thì thu được chất rắn có khối lượng là bao nhiêu?

A. 10,2 gam B. 20,4 gam C. 18,2 gam D. 28,4 gam

Đáp án A

BÀI 5:Cho lượng khí NH3 đi từ từ qua ống sứ chứa 3,2 gam CuO nung nóng, thu được chất rắn A và một khí B. Chất rắn A phản ứng vừa đủ với 20 ml dung dịch HCl 1M. Tính thể tích khí N2 (đktc) được tạo thành sau phản ứng:

A. 0,224 lít B. 0,448 lít C. 0,336 lít D. 0,112 lít

ĐÁP ÁN A.

BÀI 6:Cho 0,87 gam hỗn hợp gồm Fe, Cu và Al vào bình đựng 300 ml dung dịch H2SO4 0,1M. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 0,32 gam chất rắn và có 448 ml khí (đktc) thoát ra. Thêm tiếp vào bình 0,425 gam NaNO3, khi các phản ứng kết thúc thì thể tích khí NO (đktc, sản phẩm khử duy nhất) tạo thành và khối lượng muối trong dung dịch là:

A.0,224 lít và 3,750 gam B. 0,112 lít và 3,750 gam

C. 0,224 lít và 3,865 gam D. 0,112 lít và 3,865 gam

ĐÁP ÁN D.

BÀI 7:Hòa tan hết một lượng S và 0,01 mol Cu2S trong dung dịch HNO3đặc, nóng, sau phản ứng hoàn toàn dung dịch thu được chỉ có 1 chất tan và sản phẩm khử là khí NO2 duy nhất. Hấp thụ hết lượng NO2 này vào 200 ml dung dịch NaOH 1M, rồi cô cạn dung dịch sau phản ứng thì được m gam chất rắn khan. Giá trị của m là

A. 18,4. B. 12,64.

C. 13,92. D. 15,2.

ĐÁP ÁN C.

BÀI 8:Thực hiện 2 thí nghiệm:

TN 1: Cho 3,84 gam Cu phản ứng với 80 ml dung dịch HNO3 1,0M thoát ra a lít NO.

TN2: Cho 3,84 gam Cu phản ứng với 80 ml dung dịch chứa HNO3 1,0M và H2SO4 0,5 M thoát b lít NO.

Biết NO là sản phẩm khử duy nhất, các thể tích khí đo ở cùng điều kiện. Quan hệ giữa a và b là

A. b = a. B. b = 2a. C. 2b = 5a. D. 2b = 3a.

ĐÁP ÁN B.

BÀI 9:X là hỗn hợp các muối Cu(NO3)2, Fe(NO3)2, Fe(NO3)3, Mg(NO3)2 trong đó O chiếm 55,68% về khối lượng. Cho dung dịch KOH dư vào dung dịch chứa 50 gam muối, lọc kết tủa thu được đem nung trong chân không đến khối lượng không đổi thu được m gam oxit. Giá trị của m là

A. 31,44. B. 18,68. C. 23,32. D. 12,88.

ĐÁP ÁN B.

BÀI 10: A là hỗn hợp muối Cu(NO3)2, Fe(NO3)3, Fe(NO3)2, Al(NO3)3. Trong đó N chiếm 16,03% về khối lượng. Cho dung dịch KOH dư vào dung dịch chứa 65,5 gam muối. Lọc kết tủa đem nung trong không khí đến khối lượng không đổi thu được bao nhiêu gam oxit?

A. 27 B. 34 C. 25 D. 31

ĐÁP ÁN C.