Bài tập về tính oxi hoá của H₂SO₄ đặc (cách giải + bài tập)

Chuyên đề phương pháp giải bài tập về tính oxi hoá của H₂SO₄ đặc lớp 11 chương trình sách mới hay, chi tiết với bài tập tự luyện đa dạng giúp học sinh ôn tập, biết cách làm bài tập về tính oxi hoá của H₂SO₄ đặc.

A. Lý thuyết và phương pháp giải

Để thuận lợi khi giải bài tập về tính oxi hoá của H₂SO₄ đặc nên áp dụng định luật bảo toàn electron.

Bước 1: Tóm tắt bài toán thành sơ đồ, đặt các dữ kiện đã biết vào sơ đồ.

Bước 2: Xác định các quá trình oxi hoá, quá trình khử.

Bước 3: Áp dụng định luật bảo toàn electron, tìm số mol chất chưa biết, giải quyết yêu cầu đề bài.

Thông thường, bài tập tính toán về tính oxi hoá của H₂SO₄ đặc thường phức tạp. Trong quá trình giải, cần phối hợp với các phương pháp như bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố…

Bài toán hay gặp: Kim loại tác dụng với H₂SO₄ đặc:

(n là hóa trị cao nhất của kim loại M)

+ Định luật bảo toàn khối lượng: m _KL + $m_{H_{2}S{O}_4}$= m _muối + m _{sản phẩm khử} + $m_{H_{2}O}$

+ Định luật bảo toàn electron: $\sum$n _{e nhường}= $\sum$n _{e nhận}

$\Rightarrow$ $\sum$(n_Kl . hóa trị)= $\sum$(Số e nhận . n _{sản phẩm khử})

$\Rightarrow$ n.n_KL = $2.n_{S{O}_2}+6.n_S+8n_{H_{2}S}$

+ Tính khối lượng của muối:

m_muối = m_{KL pư} + $m_{S{O}_4^{2-}trongmuoi}$

$m_{S{O}_4^{2-}trongmuoi}=\frac{1}{2}\left(6n_s+2n_{S{O}_2}+8n_{H_{2}S}\right).96$

$\Rightarrow$m_muối = m_{KL pư} + $\frac{1}{2}\left(6n_s+2n_{S{O}_2}+8n_{H_{2}S}\right).96$

(sản phẩm khử nào không có trong phản ứng thì số mol bằng 0).

B. Ví dụ minh hoạ

Ví dụ 1: Cho m gam nhôm (aluminium) tác dụng với dung dịch H₂SO₄ (đặc, nóng, dư) sau khi phản ứng kết thúc người ta thu 14,874 khí SO₂ (đkc). Giá trị của m là

A. 2,7 gam.

B. 10,8 gam.

C. 8,1 gam.

D. 5,4 gam.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

$n_{S{O}_2}=\frac{14,874}{24,79}=0,6\left(mol\right)$

Ta có các quá trình:

$\begin{array}{c}\stackrel{0}{\text{Al}}\to \stackrel{+3}{Al}+\text{3}e\\ a\to 3amol\end{array}$

$\begin{array}{c}\stackrel{+6}{S}+\text{2}e\to \stackrel{+4}{S}\\ 1,2\leftarrow 0,6mol\end{array}$

Bảo toàn e ta có: 3a = 1,2 $\Rightarrow$ a = 0,4 mol

$\Rightarrow$ m_Al = 0,4.27 = 10,8 (g).

Ví dụ 2: Hòa tan 12,8 gam Cu trong acid H₂SO₄ đặc, nóng, dư. Thể tích khí SO₂ ở điều kiện chuẩn thu được là

A. 4,958 lít.

B. 2,479 lít.

C. 7,437 lít.

D. 9,916 lít.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

$n_{Cu}=\frac{12,8}{64}=0,2\left(mol\right)$

Bảo toàn electron: $2n_{S{O}_2}=2n_{Cu}$

$\Rightarrow n_{S{O}_2}=n_{Cu}=0,2\left(mol\right)\Rightarrow V=0,2.24,79=4,958\left(lít\right).$

C. Bài tập minh hoạ

Câu 1: Hoà tan 19,2 gam kim loại M trong H₂SO₄ đặc, dư thu được khí SO₂. Cho khí này hấp thụ hoàn toàn trong NaOH dư, sau phản ứng đem cô cạn dung dịch thu được 37,8 gam muối. Kim loại M là

A. Cu.

B. Mg.

C. Fe.

D. Ca.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

Do NaOH dư nên có phản ứng sau phản ứng chỉ thu được muối trung hòa:

$n_{N{a}_{2}S{O}_3}=\frac{37,8}{126}=0,3mol$

$\begin{array}{c}2NaOH+S{O}_2\to N{a}_{2}S{O}_3+H_{2}O\\ 0,3\leftarrow 0,3\left(mol\right)\end{array}$

Xét quá trình cho – nhận e:

$\begin{array}{c}\stackrel{0}{\text{M}}\to \stackrel{+n}{M}+\text{n}e\\ x\to nxmol\end{array}$

$\begin{array}{c}\stackrel{+6}{S}+\text{2}e\to \stackrel{+4}{S}\\ 2.0,3\leftarrow 0,3mol\end{array}$

Bảo toàn e ta có: n.x = 2.0,3 = 0,6

$\Rightarrow x=\frac{0,6}{n}\Rightarrow M_M=\frac{19,2}{\frac{0,6}{n}}=32n$

n	1	2	3
M	32 (Loại)	64 (Cu)	96 (Loại)

Câu 2:Hòa tan 18,4 gam hỗn hợp X gồm Fe và Cu trong dung dịch H₂SO₄ đặc, nóng, dư thu được 8,6765 lít SO₂ (đkc) và dung dịch Y. Phần trăm khối lượng của Fe trong hỗn hợp X là

A. 60,87%.

B. 45,65%.

C. 53,26%.

D. 30,43%.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

$n_{S{O}_2}=\frac{8,6765}{24,79}=0,35\left(mol\right)$

$\begin{array}{c}\stackrel{0}{\text{Fe}}\to \stackrel{+3}{Fe}+\text{3}e\\ x\to 3xmol\\ \stackrel{0}{\text{Cu}}\to \stackrel{+2}{Cu}+\text{2}e\\ y\to 2ymol\end{array}$

$\begin{array}{c}\stackrel{+6}{S}+\text{2}e\to \stackrel{+4}{S}\\ 0,7\leftarrow 0,35mol\end{array}$

Áp dụng định luật bảo toàn e ta có: 3x+2y = 0,7 (1)

Mà 56x+64y = 18,4 (2).

$\%m_{Fe}=\frac{0,1.56}{18,4}.100\%=30,43\%.$

Câu 3: Cho 5,4 gam Al và 6,4 gam Cu tác dụng với dung dịch H₂SO₄ đặc, nóng, dư. Sau phản ứng thu được V lít SO₂ duy nhất (đkc). Giá trị của V là

A. 7,437 lít.

B. 3,7185 lít.

C. 12,395 lít.

D. 9,916 lít.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

$n_{Al}=\frac{5,4}{27}=0,2\left(mol\right);n_{Cu}=\frac{6,4}{64}=0,1\left(mol\right)$

Ta có các quá trình:

$\begin{array}{c}\stackrel{0}{\text{Al}}\to \stackrel{+3}{Al}+\text{3}e\\ 0,2\to 0,6mol\\ \stackrel{0}{\text{Cu}}\to \stackrel{+2}{Cu}+\text{2}e\\ 0,1\to 0,2mol\end{array}$

$\begin{array}{c}\stackrel{+6}{S}+\text{2}e\to \stackrel{+4}{S}\\ 2a\leftarrow amol\end{array}$

Bảo toàn electron: 2a = 0,6 + 0,2 $\Rightarrow$ a = 0,4

$\Rightarrow$ V = 0,4.24,79 = 9,916 lít.

Câu 4: Hòa tan hoàn toàn 2,975 gam hỗn hợp Zn, Al bằng dung dịch H₂SO₄ đặc, nóng thu được 2,1072 lít SO₂ ở điều kiện chuẩn và 0,16 gam S. Phần trăm khối lượng Al trong hỗn hợp ban đầu là

A. 54,62%.

B. 45,38%.

C. 24,58%.

D. 35,24%.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

$n_{S{O}_2}=\frac{2,1072}{24,79}=0,085mol;n_S=\frac{0,16}{32}=0,005mol$

Xét quá trình cho – nhận e:

$\begin{array}{c}\stackrel{0}{\text{Zn}}\to \stackrel{+2}{Zn}+\text{2}e\\ x\to 2xmol\\ \stackrel{0}{\text{Al}}\to \stackrel{+3}{Al}+\text{3}e\\ y\to 3ymol\end{array}$

$\begin{array}{c}\stackrel{+6}{S}+\text{2}e\to \stackrel{+4}{S}\\ 0,17\leftarrow 0,085mol\\ \stackrel{+6}{S}+\text{6}e\to \stackrel{0}{S}\\ 0,03\leftarrow 0,005mol\end{array}$

Bảo toàn electron: 2x + 3y = 0,17 + 0,03 = 0,2 (1)

Mà m_{hỗn hợp} = 65x + 27y = 2,975 (2)

$\to \%m_{Al}=\frac{0,05.27}{2,975}.100\%=45,38\%$

Câu 5:Cho 12 gam hỗn hợp X gồm hai kim loại Cu, Fe tan hoàn toàn trong H₂SO₄ đặc, nóng, dư thu được dd Y và 6,1975 lít SO₂ sản phẩm khử duy nhất ở đkc. Thành phần phần trăm khối lượng của Cu và Fe trong hỗn hợp X lần lượt là

A. 54,62% và 45,38%.

B. 45,38% và 54,62%.

C. 24,58% và 75,42%.

D. 46,67% và 53,33%.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

$n_{S{O}_2}=\frac{6,1975}{24,79}=0,25\left(mol\right)$

Ta có các quá trình:

$\begin{array}{c}\stackrel{0}{\text{Cu}}\to \stackrel{+2}{Cu}+\text{2}e\\ x\to 2xmol\\ \stackrel{0}{\text{Fe}}\to \stackrel{+3}{Fe}+\text{3}e\\ y\to 3ymol\end{array}$

$\begin{array}{c}\stackrel{+6}{S}+\text{2}e\to \stackrel{+4}{S}\\ 0,25.2\leftarrow 0,25mol\end{array}$

Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có: 2x+3y = 0,25.2 (1)

Mà 64x + 56y = 12 (2).

$\begin{array}{c}\%m_{Cu}=\frac{0,1.56}{12}.100\%=46,67\%\\ \%m_{Fe}=100\%-46,67\%=53,33\%\end{array}$

Câu 6: Cho 0,96g Cu phản ứng hoàn toàn với dung dịch H₂SO₄ đặc, nóng, dư thu được V lít khí SO₂ (đkc, sản phẩm khử duy nhất). Giá trị của V là

A. 0,4958 lít.

B. 0,37185 lít.

C. 1,2395 lít.

D. 0,2479 lít.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

$n_{Cu}=\frac{0,96}{64}=0,015mol$

Bảo toàn electron: $2.n_{Cu}=2.n_{S{O}_2}\to n_{S{O}_2}=0,015mol$

→ V = 0,015.24,79 = 0,37185 lít.

Câu 7: Cho m gam hỗn hợp A gồm Al, Zn, Cu tác dụng hoàn toàn với dung dịch H₂SO₄ đặc nóng dư, thu được 3,1 lít SO₂ (đkc). Mặt khác, khi đốt hoàn toàn m gam hỗn hợp A cần dùng V lít khí O₂ (đkc). Giá trị của V là

A. 2,9748.

B. 2,4790.

C. 0,1505.

D. 1,5494.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

$n_{S{O}_2}=\frac{3,1}{24,79}=0,125mol$

→ n_{e nhận} = 0,125.2 = 0,25 mol → n_{e cho} = 0,25 mol

Nhận xét: Khi hỗn hợp A tác dụng với dung dịch H₂SO₄ đặc nóng dư thì số mol e cho cũng giống như khi đốt cháy trong oxygen dư

→ Trong phản ứng đốt cháy: n_{e cho} = 0,25 mol →$n_e{{}_{O_2}}_{nhan}=0,25mol$

$\to n_{O_2}=\frac{0,25}{4}=0,0625mol\to V=0,0625.24,79=1,5494\left(l\right)$

Câu 8: Cho 5,4g kim loại R tan hoàn toàn trong H₂SO₄ đặc, nóng phản ứng kết thúc thu được 7,437 lít SO₂ (sản phẩm khử duy nhất ở đkc). Kim loại R và tính khối lượng muối sau phản ứng là

A. Al; 34,2 gam.

B. Al; 28,2 gam.

C. Cu; 16 gam.

D. Cu; 24,2 gam.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

$n_{S{O}_2}=\frac{7,437}{24,79}=0,3\left(mol\right)$

Xét quá trình cho – nhận electron:

$\begin{array}{c}\stackrel{0}{\text{R}}\to \stackrel{+n}{R}+\text{n}e\\ x\to nxmol\end{array}$

$\begin{array}{c}\stackrel{+6}{S}+\text{2}e\to \stackrel{+4}{S}\\ 2.0,3\leftarrow 0,3mol\end{array}$

Bảo toàn electron ta có: n.x = 2.0,3 = 0,6

$\begin{array}{c}\Rightarrow x=\frac{0,6}{n}\\ \Rightarrow M_M=\frac{5,4}{\frac{0,6}{n}}=9n\end{array}$

n	1	2	3
M	9 (Loại)	18 (Loại)	27 (Al)

Vậy R là kim loại nhôm (aluminium).

Khối lượng muối sau phản ứng: $m_{A{l}_2{\left(S{O}_4\right)}_3}=0,1.342=34,2\left(g\right)$

Câu 9: Nung m gam bột sắt (iron) trong oxygen, thu được 4,5 gam hỗn hợp chất rắn X. Hòa tan hết hỗn hợp X trong dung dịch H₂SO₄ đặc, nóng (dư) thoát ra 1,395 lít (đkc) SO₂ (là sản phẩm khử duy nhất). Giá trị của m là

A. 3,78.

B. 2,22.

C. 2,52.

D. 2,32.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

Quy đổi X thành Fe và O

$\Rightarrow n_{S{O}_2}=\frac{1,395}{24,79}=0,0563mol$

Xét quá trình cho – nhận electron:

$\begin{array}{c}\stackrel{0}{\text{Fe}}\to \stackrel{+3}{Fe}+\text{3}e\\ x\to 3xmol\end{array}$

$\begin{array}{c}\stackrel{+6}{S}+\text{2}e\to \stackrel{+4}{S}\\ 0,1126\leftarrow 0,0563mol\\ \stackrel{0}{O}+\text{2}e\to \stackrel{-2}{O}\\ y\to 2ymol\end{array}$

Bảo toàn electron: 3x = 2y + 0,1126 (2)

$\Rightarrow$ m=3,78 gam.

Câu 10: Hòa tan hoàn toàn 20,88 gam một oxide của sắt bằng dung dịch H₂SO₄ đặc, nóng thu được dung dịch X và 3,595 lít khí SO₂ (sản phẩm khử duy nhất, ở đkc). Cô cạn dung dịch X, thu được m gam muối sulfate khan. Giá trị của m là

A. 52,2.

B. 48,4.

C. 54,0.

D. 58,0.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

$n_{S{O}_2}=\frac{3,595}{24,79}\text{=}0,145mol$

Quy đổi 20,88 g oxide của sắt Fe_xO_y thành 20,88 g gồm Fe và O.

Ta có các quá trình:

$\begin{array}{c}\stackrel{0}{\text{Fe}}\to \stackrel{+3}{Fe}+\text{3}e\\ x\to 3xmol\end{array}$

$\begin{array}{c}\stackrel{+6}{S}+\text{2}e\to \stackrel{+4}{S}\\ 0,29\leftarrow 0,145mol\\ \stackrel{0}{O}+\text{2}e\to \stackrel{-2}{O}\\ 2y\leftarrow ymol\end{array}$

Bảo toàn electron: 3x = 2y + 0,29 $\Rightarrow$ 3x - 2y = 0,29(2)

Từ (1) và (2) $\Rightarrow$ x = 0,29 và y = 0,29

Muối sinh ra là muối Fe₂(SO₄)₃

Bảo toàn nguyên tố Fe ta có: $n_{F{e}_2{\left(SO\right)}_4}=\frac{1}{2}{n}_{Fe}=0,145\left(mol\right)$

$\to m_{F{e}_2{\left(SO\right)}_4}=0,145.400=58\left(g\right)$

Xem thêm các dạng bài tập Hóa học 11 hay, chi tiết khác:

• Bài tập về tính acid của H₂SO₄ loãng
• Xác định công thức phân tử của hợp chất hữu cơ
• Ứng dụng độ bất bão hoà, xác định công thức cấu tạo của hợp chất hữu cơ
• Bài toán về năng lượng hóa học, đốt cháy nhiên liệu
• Bài tập về phản ứng thế halogen
• Bài tập về phản ứng cộng

---