Giải Toán Bằng Định Luật Bảo Toàn Electron

Chi tiết Chuyên mục: Chương 4. Phản ứng hóa học Được viết ngày Thứ bảy, 07 Tháng 2 2024 15:38 Viết bởi Nguyễn Văn Đàm

1. Nguyên tắc

Tổng số mol e nhường = tổng số mol e nhận (1)

Định luật bảo toàn e có thể được áp dụng cho các phản ứng riêng hoặc tổng hợp nhiều phản ứng.

2. Cách giải cơ bản với bài toán có vận dụng định luật bảo toàn electron

– Xác định chất khử và chất oxi hoá.

– Viết các quá trình khử và quá trình oxi hoá.

– Sử dụng biểu thức của định luật bảo toàn electron: n e nhường = n e nhận để giải.

VD1: Cho m(g) Al vào 100ml dung dịch Cu(NO 3) 2 2M và AgNO 3 2M thu được dung dịch A và chất rắn B. Nếu cho B phản ứng với dung dịch HCl dư thì được 3,36 lit H 2 (đktc). Tìm m?

– Nhận thấy trong bài toán trên, Al đóng vai trò chất khử; Ag +, H + và Cu 2+ đóng vai trò chất oxi hóa.

– Các quá trình nhường và nhận e đã xảy ra:

Al → Al 3+ + 3e

Ag+ + 1e → Ag

Cu 2+ + 2e → Cu

Vận dụng định luật bảo toàn e cho các quá trình trên ta thấy:

3m/27 = 0,1.2.2 + 0,1.2.1 + 3,36.2/22,4 → m = 9(g).

VD2: Để m(g) Fe ngoài không khí, sau một thời gian thu được 12g hỗn hợp gồm 4 chất rắn. Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp bằng HNO 3 thu được dung dịch A và 2,24 lit NO (đktc). m = ?

– Nhận thấy trong bài toán này, Sắt từ mức oxi hóa là 0 được chuyển lên các mức oxi hóa trung gian rồi cuối cùng đạt mức oxi hóa cao nhất là +3 đóng vai trò chất khử. Có 2 chất oxi hóa là O 2 và HNO 3.

– Các quá trình nhường và nhận e trong bài:

Fe → Fe 3+ + 3e

Vận dụng định luật bảo toàn e cho các quá trình ta được:

3m/56 = (12 – m).4/32 + 2,24.3/22,4 → m = 10,08

Thuyết Electron. Định Luật Bảo Toàn Điện Tích

A. TÓM TẮT LÝ THUYẾT

* Thuyết êlectron là thuyết dựa vào sự cư trú và di chuyển của các electron để giải thích các hiện tượng điện và các tính chất điện của các vật.

* Nguyên tử được cấu tạo gồm các hạt nhân mang điện tích dương nằm ở trung tâm và các electron mang điện tích âm chuyển động xung quanh hạt nhân.

* Electron mang điện tích – e = -1,6.$10^{-19}$ và có khối lượng $m_{e}$ = 9,1.$10^{-31}$kg. Hạt nhân mang điện tích dương +e = 1,6.$10^{-19}$ và có khối lượng 1,67.$10^{-27}$ kg.

* Khi nguyên tử trung hoà về điện thì số prôtôn trong hạt nhân bằng số electron quay xung quanh hạt nhân nên độ lớn của điện tích âm của êlectron bằng với độ lớn của điện tích dương của hạt nhân.

* Các vật nhiễm điện thông qua các hiện tượng: nhiễm điện do cọ xát; nhiễm điện do tiếp xúc và nhiễm điện do hưởng ứng. Người ta có thể giải thích các hiện tượng nhiễm điện này bằng thuyết êlectron.

* Định luật bảo toàn điện tích: Tổng đại số của các điện tích của một hệ vật cô lập về điện là không thay đổi.

B. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP

1. Trình bày nội dung của thuyết êlectron.

Giải

Nội dung thuyết êlectron

* Electron có thể rời khỏi nguyên tử để di chuyển từ nơi này sang nơi khác. Nguyên tử mất electron sẽ trở thành một hạt mang điện dương, gọi là ion dương.

* Một nguyên tử trung hoà có thể nhận thêm êlectron để trở thành một hạt mang điện âm và được gọi là ion âm.

* Sự di chuyển và cư trú của các electron tạo nên các hiện tượng điện và tính chất điện muôn màu muôn vẻ của tự nhiên.

* Thuyết dựa vào sự cư trú và di chuyển của các electron để giải thích các hiện tượng và các tính chất điện của vật gọi là thuyết electron.

2. Giải thích hiện tượng nhiễm điện dương của một quả cầu kim loại do tiếp xúc bằng thuyết êlectron.

Giải

* Thí nghiệm.

Chạm thước nhựa nhiễm điện dương vào một quả cầu thì thấy quả cầu bị thước nhựa đẩy ra xa. Điều này chứng tỏ quả cầu đã trở thành vật nhiễm điện cùng loại với vật nhiễm điện mà nó tiếp xúc.

* Giải thích:

Quả cầu nhiễm điện dương vì nó đã nhường bớt một số electron cho thước nhựa, nên quả cầu thiếu electron và tích điện dương, do đó quả cầu và thước nhựa đẩy nhau sau khi tiếp xúc.

3. Trình bày hiện tượng nhiễm điện do hưởng ứng và giải thích hiện tượng đó bằng thuyết êlectron.

Giải

* Thí nghiệm: Đưa một ống nhôm nhẹ chưa nhiễm điện đến gần một quả cầu nhiễm điện âm, ống nhôm sẽ bị hút.

* Giải thích: Khi đặt gần quả cầu nhiễm điện âm, một số electron tự do có sẵn trong ống nhôm bị đẩy ra xa về phía đầu kia của ống nhôm. Phần đầu bên này gần quả cầu nhiễm điện âm trở thành thiếu electron nên nhiễm điện dương, nên bị quả cầu hút về phía mình.

4. Phát biểu định luật bảo toàn điện tích và vận dụng để giải thích hiện tượng xảy ra khi cho một quả cầu tích điện dương tiếp xúc với một quả cầu tích điện âm.

Giải

Định luật bảo toàn điện tích: Trong một hệ vật cô lập về điện, tổng đại số các điện tích là không đổi.

Khi cho quả cầu tích điện dương tiếp xúc với quả cầu tích điện âm, sẽ có hiện tượng trao đổi điện tích cho nhau và cuối cùng cả hai quả cầu hoặc trung hoà về điện hoặc mang cùng một lượng điện tích cùng dấu.

5. Chọn câu đúng.

Đưa một quả cầu tích điện Q lại gần một quả cầu M nhỏ, nhẹ, bằng bấc, treo ở một đầu sợi chỉ thẳng đứng. Quả cầu bấc M bị hút dính vào quả cầu Q. Sau đó thì.

A. M tiếp tục bị hút dính vào Q.

B. M rời Q và vẫn bị hút lệch về phía Q.

C. M rời Q về vị trí thẳng đứng.

D. M bị đẩy lệch về phía bên kia.

Giải

Chọn câu D

6. Đưa một quả cầu Q điện tích dương lại gần đầu M của một khối trụ kim loại MN (Hình 2.1).

Tại M và N sẽ xuất hiện các điện tích trái dấu. Hiện tượng gì sẽ xảy ra nếu chạm tay vào điểm I, trung điểm của MN?

A. Điện tích ở M và N không thay đổi.

B. Điện tích ở M và N mất hết.

C. Điện tích ở M còn, ở N mất.

D. Điện tích ở M mất, ở N còn.

Giải

Do hưởng ứng điện, điện tích chỉ tập trung ở hai đầu của thanh MN, nên khi ta chạm tay vào giữa thanh thì không có hiện tượng gì xảy ra

⇒ Chọn câu A

7. Hãy giải thích hiện tượng bụi bám chặt vào các cánh quạt trần, mặc dù cánh quạt thường xuyên quay rất nhanh.

Giải

Khi hoạt động, các cánh quạt liên tục “chém” vào không khí, nên cánh quạt bị nhiễm điện (nhiễm điện do cọ xát). Cánh quạt bị nhiễm điện nên nó hút tất cả những hạt bụi nhỏ ở xung quanh nó.

Bài Tập Hóa Học Định Luật Bảo Toàn Electron

Tài liệu gồm 25 trang tuyển chọn và hướng dẫn giải các bài tập Hóa học định luật bảo toàn Electron, các bài tập gồm nhiều dạng bài khác nhau và được giải chi tiết. Các dạng bài tập Hóa học định luật bảo toàn Electron gồm:

Dạng 1: Bài toán: Cho một kim loại (hoặc hỗn hợp các kim loại) tác dụng với dung dịch acid không có tính oxy hóa mạnh như dung dịch acid HCl, HBr, H2SO4 loãng. Dạng 2: Bài toán: Cho một kim loại (hoặc hỗn hợp các kim loại) tác dụng với dung dịch acid HNO3 loãng, dung dịch acid HNO3 đặc nóng cho ra hỗn hợp khí hợp chất của nitơ như NO2, NO, N2O, N2,hoặc NH3 (tồn tại dạng muối NH4NO3 trong dung dịch). Dạng 3: Bài toán: Cho một kim loại (hoặc hỗn hợp các kim loại) tác dụng với một dung dịch acid acid H2SO4 đặc nóng cho sản phẩm là khí SO2 (khí mùi sốc), S (kết tủa màu vàng), hoặc khí H2S (khí mùi trứng thối). Dạng 4: Bài toán: Cho một kim loại (hoặc hỗn hợp các kim loại) tác dụng với một dung dịch hỗn hợp các acid như dung dịch hỗn hợp acid HNO3 loãng, acid HNO3 đặc nóng, dung dịch acid H2SO4 đặc nóng … cho ra hỗn hợp các khí. Dạng 5: Tính nhanh khối lượng muối tạo thành trong phản ứng oxy hóa khử. Dạng 6: Các bài tập về kim loại qua nhiều trạng thái oxy hóa như Fe, Cu. Dạng 7: Dạng toán trong dung dịch nhiều chất khử, nhiều chất oxy hóa mà sự trao đổi electron xảy ra đồng thời (thường gặp là dạng toán kim loại này đẩy kim loại khác ra khỏi dung dịch muối.

Bài 2: Thuyết Electron. Định Luật Bảo Toàn Điện Tích

Cấu tạo nguyên tử về phương diện điện. Điện tích nguyên tố

Nguyên tử có cấu tạo gồm: – Một hạt nhân mang điện dương nằm ở trung tâm – Các electron mang điện âm chuyển động xung quanh.

Proton và electron còn được gọi là điện tích nguyên tố.

Thuyết electron

Là thuyết dựa vào sự cư trú và di chuyển của các electron để giải thích các hiện tượng điện và tính chất điện của vật

Nội dung: Electron có thể di chuyển từ nguyên tử này sang nguyên tử khác:

Nguyên tử bị mất electron trở thành ion dương. Một nguyên tử nhận thêm electron trở thành ion âm.

Một vật nhiễm điện âm khi số electron mà nó chứa lớn hơn số proton. Nếu số electron ít hơn số proton thì vật nhiễm điện dương.

Vận dụng Chất dẫn điện và chất cách điện

Chất dẫn điện là chất có chứa nhiều điện tích tự do. Ví dụ: Kim loại, dung dịch axit, bazơ và muối là các chất dẫn điện.

Chất cách điện là chất không chứa hoặc chứa rất ít điện tích tự do. Ví dụ: Không khí khô, dầu, thủy tinh, sứ, cao su, một số nhựa,…

Lưu ý: Sự phân biệt này chỉ mang tính tương đối.

Sự nhiễm điện do tiếp xúc

Nếu cho một vật chưa nhiễm điện tiếp xúc với một vật nhiễm điện thì nó sẽ bị nhiễm điện cùng dấu với vật đó. Đó là sự nhiễm điện do tiếp xúc.

Sự nhiễm điện do hưởng ứng

Đưa một quả cầu A (+) lại gần đầu M của một thanh kim loại MN trung hòa về điện. Ta thấy đầu M nhiễm điện âm (-) còn đầu N nhiễm điện dương (+)

Định luật bảo toàn điện tích

Trong một hệ vật cô lập về điện, tổng đại số của các điện tích là không đổi.

Hệ vật cô lập về điện là hệ vật không có trao đổi điện tích với các vật khác ngoài hệ.

Kiến thức thực tiễn

Hiện tượng bụi bám chắc vào các cánh quạt trần, mặc dù cánh quạt thường xuyên quay rất nhanh. → Khi cánh quạt quay, nó sẽ cọ xát với không khí nên bị nhiễm điện. Vật nhiễm điện có khả năng hút các vật nhẹ như bụi nên các hạt bụi bám chặt sẽ bám chặt vào quạt (điều này đã nói trong bài 1).

Định Luật Bảo Toàn Electron Là Gì? Định Nghĩa, Khái Niệm

Định luật bảo toàn electron là gì?

Tương tự: Định luật bảo toàn e

Tương tự: Định luật bảo toàn e

Trong một phản ứng oxi hoá – khử, số mol electron mà chất khử cho sẽ bằng số mol electron mà chất oxi hoá nhận. 

                                    ∑necho=∑nenhan

Ta sử dụng tính chất này để thiết lập các phương trình liên hệ cũng như giải các bài toán theo phương pháp bảo toàn e. Những dạng toán thường gặp nhất là kim loại phản ứng với HNO3, H2SO4 đặc, nóng và phản ứng nhiệt phân, phản ứng nhiệt nhôm, đốt cháy.

Nguyên tắc trong định luật bảo toàn e

Tổng số mol e nhường = tổng số mol e nhận.

Định luật bảo toàn e có thể được áp dụng với các phản ứng riêng hoặc tổng hợp nhiều phản ứng.

Những lưu ý khi áp dụng định luật bảo toàn e

Định luật bảo toàn e chủ yếu áp dụng cho bài toán oxi hóa khử các chất vô cơ.

Có thể áp dụng bảo toàn electron cho một phương trình, nhiều phương trình hoặc toàn bộ quá trình.

Xác định chính xác chất nhường và nhận electron. Nếu xét cho một quá trình, chỉ cần xác định trạng thái đầu và trạng thái cuối số oxi hóa của nguyên tố, thường không quan tâm đến trạng thái trung gian số oxi hóa của nguyên tố.

Khi áp dụng phương pháp bảo toàn e thường sử dụng kèm các phương pháp bảo toàn khác (bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố).

Khi cho kim loại tác dụng với dung dịch HNO3  và dung dịch sau phản ứng không chứa muối amoni.

Cách giải các bài toán bằng định luật bảo toàn e

Bước 1: Xác định chất khử và chất oxi hoá.

Bước 2: Viết các quá trình khử và quá trình oxi hoá.

Bước 3: Sử dụng biểu thức của định luật bảo toàn e: necho=nenhan để giải.

Người đăng: hoy Time: 2024-09-21 17:11:41