by a) Cho phản ứng oxi hóa – khử: Cu + H$_{2}$SO$_{4}$ → CuSO$_{4}$ + SO$_{2}$ + H$_{2}$O. Hãy xác định chất khử, chất oxi hóa và cân bằng phản ứng hóa – khử trên bằng phương pháp thăng bằng electron.
b) Hoà tan hoàn toàn 2,08 gam hỗn hợp bột Y gồm Fe$_{x}$O$_{y}$ và Cu bằng dung dịch H$_{2}$SO$_{4}$ đặc nóng (dư), thu được 0,448 lít khí SO$_{2}$ (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc) và dung dịch chứa 5,6 gam hỗn hợp muối sunfat. Tính phần trăm khối lượng của Cu trong Y.
Phương pháp giải:
a) Cân bằng phản ứng oxi hóa – khử bằng phương pháp thăng bằng electron:
1. Xác định số oxi hóa của những nguyên tố có số oxi hóa thay đổi.
2. Viết quá trình oxi hóa và quá trình khử, cân bằng mỗi quá trình.
3. Tìm hệ số thích hợp sao cho tổng số electron do chất khử nhường bằng tổng số electron do chất oxi hóa nhận.
4. Đặt hệ số của chất oxi hóa và chất khử vào sơ đồ phản ứng. Hoàn thành phương trình hóa học.
b) Dùng phương pháp quy đổi và dùng định luật bảo toàn electron.
Lời giải chi tiết:
a) Ta có: \(\mathop {Cu}\limits^0 \, + {H_2}\mathop S\limits^{ + 6} {O_4}\; \to \mathop {Cu}\limits^{ + 2} S{O_4}\; + \mathop S\limits^{ + 4} {O_2} + {H_2}O\)
Cu có số oxi hóa tăng từ 0 lên +2 → Cu là chất khử
S có số oxi hóa giảm từ +6 xuống +4 → H$_{2}$SO$_{4}$ là chất oxi hóa
\(\begin{array}{*{20}{c}}{\mathop {x1}\limits^{} }\\{\mathop {x1}\limits^{} }\end{array}\left| \begin{array}{l}\mathop {Cu}\limits^0 \mathop { \to Cu}\limits^{{\rm{ + 2}}} {\rm{ + 2e}}\\\mathop {\rm{S}}\limits^{{\rm{ + 6}}} {\rm{ + 2e}} \to \mathop {\rm{S}}\limits^{ + 4} \end{array} \right.\)
→ PTHH: Cu + 2H$_{2}$SO$_{4}$ → CuSO$_{4}$ + SO$_{2}$ + 2H$_{2}$O.
b) Quy đổi hỗn hợp thành Fe (a mol), Cu ( b mol) và O (c mol)
Ta có m$_{Y}$ = 56a + 64b + 16c = 2,08 (gam)
Theo định luật bảo toàn electron: 3a + 2b = 2c + 0,02.2
Ta có m$_{muối}$ = 400.a/2 + 160b = 5,6
Giải hệ trên ta tìm được a = 0,02 ; b = 0,01 và c = 0,02
Ta có x : y = n$_{Fe}$ : n$_{O}$ = 1 : 1. Vậy công thức oxit là FeO.
Từ đó ta tìm được %m$_{Cu}$ = 30,77%.
