11 dạng bài tập Oxi, Lưu huỳnh trong đề thi Đại học có lời giải - Chuyên đề Hóa 10
11 dạng bài tập Oxi, Lưu huỳnh trong đề thi Đại học có lời giải
Dạng 1: Đơn chất oxi, lưu huỳnh tác dụng với kim loại
Phương pháp giải
+ Kim loại phản ứng với oxi, kim loại sẽ đạt số oxi hóa cao hoặc thấp.
+ Kim loại phản ứng với lưu huỳnh, kim loại sẽ đạt số oxi hóa thấp hơn.
2M + xO2 → 2M2Ox
2M + xS → M2Sx
Khi giải dạng bài toán này, học sinh nên sử dụng định luật bảo toàn khối lượng; định luật bảo toàn nguyên tố và định luật bảo toàn electron.
Lưu ý: Khi bài toán cho khối lượng cả 2 chất tham gia cần xác định chất dư chất hết để giải toán.
Ví dụ minh họa
Ví dụ 1: Oxi hoá hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm Cu và Al có tỉ lệ mol 1: 1 thu được 13,1 gam hỗn hợp Y gồm các oxit. Tính m?
A. 7,4 gam
B. 8,7 gam
C. 9,1 gam
D. 10 gam
Bài giải:
Cách 1: Các thông thường
Gọi a là số mol mỗi kim loại Cu, Al trong hỗn hợp X.
Ta có: moxit = mCuO + mAl2O3 = 80a + 102a/2 = 13,1
⇒ a = 0,1 mol
=> mX = 64.0,1 + 27.0,1 = 9,1 gam
⇒ Đáp án đúng là: C
Cách 2: Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố và bảo toàn khối lượng.
Cách này không cần viết và cân bằng phương trình phản ứng.
Gọi a là số mol mỗi kim loại Cu, Al trong hỗn hợp X.
Theo định luật bảo toàn nguyên tố Cu và nguyên tố Al
⇒
Theo định luật bảo toàn khối lượng
⇒ mY = mCuO + mAl2O3 = 80a + 51a = 13,1
⇒ a = 0,1 mol
=> mX = 64.0,1 + 27.0,1 = 9,1 gam
⇒ Đáp án đúng là C
Ví dụ 2: Trộn 5,6 gam bột sắt với 2,4 gam bột lưu huỳnh rồi nung nóng (trong điều kiện không có không khí), thu được hỗn hợp rắn M. Cho M tác dụng với lượng dư dung dịch HCl, giải phóng hỗn hợp khí X và còn lại một phần không tan G. Để đốt cháy hoàn toàn X và G cần vừa đủ V lít khí O2 (ở đktc). Tìm V?
A. 2,80.
B. 3,36.
C. 3,08.
D. 4,48.
Bài giải:
Sơ đồ phản ứng:
Nhìn tổng quát cả bài toán ta có:
Theo định luật bảo toàn electron, ta có:
4nS + 2nFe = 4nO2
⇒ nO2 =
⇒ VO2 = 0,125.22,4 = 2,8 lít
⇒ Đáp án đúng là: A
Dạng 2: Bài tập về oxi, ozon
Phương pháp giải
- Đối với bài toán hỗn hợp khí thường sử dụng sơ đồ đường chéo để xác định được số mol, thể tích của các chất.
- Cần chú ý tới các phản ứng sau:
+ Phản ứng ozon hóa:
+ Phản ứng ozon phân: 2O3 → 3O2;
Ví dụ minh họa
Ví dụ 1: Phóng điện qua O2 được hỗn hợp khí có khối lượng mol trung bình là 33 g/mol. Tính hiệu suất của phản ứng ozon hóa?
A. 7,09%.
B. 9,09%.
C. 11,09%.
D. 13,09%.
Bài giải:
Phương trình phản ứng:
Hỗn hợp khí gồm O3 sinh ra và O2 dư.
Sơ đồ đường chéo:
⇒ Đáp án đúng là: B
Ví dụ 2: Một bình cầu dung tích 0,336 lit được nạp đầy oxi rồi cân được m1 gam. Phóng điện để ozon hoá, sau đó nạp thêm cho đầy oxi rồi cân, thu được khối lượng là m2. Khối lượng m1 và m2 chênh lệch nhau 0,04 gam. Biết các thể tích nạp đều ở điều kiện tiêu chuẩn. Thành phần phần trăm về thể tích của ozon trong hỗn hợp sau phản ứng gần nhất với giá trị nào sau đây?
A. 9%.
B. 10%.
C. 18%.
D. 17%.
Bài giải:
Sơ đồ giải toán như sau:
Áp dụng phương pháp tăng giảm khối lượng ta có:
Cứ 1 mol O3 tạo thành có khối lượng nhiều hơn 1 mol O2 là: 48 - 32 = 16 gam.
Vậy x mol O3 tạo thành có khối lượng nhiều hơn x mol O2 là 0,04 gam.
⇒ nO3 = x = 0,04/16 = 0,0025 mol
⇒ VO3 = 0,0025.22,4 = 0,056 lít
⇒ %VO3 =
⇒ Đáp án đúng là: D
Dạng 3: Bài tập tính oxi hóa mạnh của ozon
Phương pháp giải
+ Ozon có tính oxi hóa rất mạnh, mạnh hơn oxi, nó oxi hóa nhiều đơn chất và hợp chất.
O3 + 2KI + H2O → O2 + 2KOH + I2.
O3 + 2Ag → Ag2O + O2
Ví dụ minh họa
Ví dụ 1:
A. 50%. B. 25%.
C. 75%. D. 80%.
Bài giải:
Phương trình phản ứng như sau:
O3 + 2KI + H2O → O2 + 2KOH + I2.
Ta có:
⇒
⇒ Đáp án đúng là: A
Ví dụ 2: Những phản ứng nào sau đây chứng minh tính oxi hóa của ozon mạnh hơn oxi?
A. 1,2.
B. 2,3.
C. 2,4.
D. 3,4.
Bài giải:
⇒ Đáp án đúng là: A
Dạng 4: Bài tập điều chế oxi
Phương pháp giải
+ Nguyên tắc để điều chế oxi trong phòng thí nghiệm là nhiệt phân hợp chất giàu oxi, kém bền nhiệt.
+ Ví dụ:
+ Để giải các dạng bài này có thể viết các phương trình hóa học hoặc sử dụng định luật bảo toàn electron và định luật bảo toàn nguyên tố.
Ví dụ minh họa
Ví dụ 1:
A. 7,84 lit. B. 3,36 lit.
C. 3,92 lit. D. 6,72 lit.
Bài giải:
Ta có phương trình phản ứng như sau:
Để V đạt giá trị lớn nhất thì phản ứng phải xảy ra hoàn toàn.
=>
⇒
⇒ Đáp án đúng là: C
Ví dụ 2: Nhiệt phân 40,3 gam hỗn hợp X gồm KClO3 và KMnO4, thu được O2 và m gam chất rắn gồm K2MnO4, MnO2 và KCl. Toàn bộ lượng O2 tác dụng hết với cacbon nóng đỏ, thu được 11,2 lít hỗn hợp khí Y (đktc) có tỉ khối so với H2 là 17,2. Cho biết thành phần % theo khối lượng của KMnO4 trong X gần nhất với giá trị nào sau đây?
A. 40%
B. 80%
C. 60%
D. 20%
Bài giải:
Sơ đồ phản ứng:
Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố O ta có:
⇒ Đáp án đúng là: A
Dạng 5: Bài toán phản ứng tạo kết tủa của muối sunfua và sunfat
Phương pháp giải
+ Một số muối sunfua (như Na2S, K2S, BaS, CaS... ) tan trong nước. Hầu hết các muối sunfua không tan trong nước.
- Một số muối sunfua không tan trong nước, nhưng tan trong dung dịch axit như: FeS, ZnS, MgS...
- Một số muối sunfua không tan trong nước và cũng không tan trong các dung dịch axit (HCl, H2SO4 loãng, HNO3 loãng... ) như: CuS, PbS...
+ Hầu hết muối sunfat đều tan trong nước. Một số muối sunfat không tan trong nước và không tan trong axit mạnh (HCl, HNO3... ) như: BaSO4, SrSO4, PbSO4...
+ Khi giải bài tập dạng này, học sinh nên áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố, bảo toàn khối lượng, ...
Ví dụ minh họa
Ví dụ 1: Hòa tan hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm Fe và FeS trong dung dịch HCl dư thu được dung dịch Y và thấy thoát ra 4,928 lít hỗn hợp khí Z. Cho hỗn hợp khí Z qua dung dịch Pb (NO3)2 dư thu được 47,8 gam kết tủa đen. Thành phần phần trăm về khối lượng của FeS trong hỗn hợp X gần nhất với giá trị nào sau đây?
A. 94%.
B. 6%
C. 60%
D. 40%
Bài giải:
Ta có sơ đồ bài toán như sau:
Cách 1: Tính theo cách thông thường
Gọi x, y lần lượt là số mol Fe, FeS trong hỗn hợp X.
Phương trình phản ứng:
Ta có:
⇒ Đáp án đúng là: A
Cách 2: Áp dụng định luật bảo toàn.
- Theo định luật bảo toàn nguyên tố S ta có:
Ta có:
Theo định luật bảo toàn electron
⇒ nFe = nH2 = 0,02 mol
⇒ Đáp án đúng là: A
Ví dụ 2: Thêm từ từ dung dịch BaCl2 vào 300ml dung dịch Na2SO4 1M cho đến khi khối lượng kết tủa bắt đầu không đổi thì dừng lại, thấy hết 500 ml. Tính nồng độ mol/l của dung dịch BaCl2
A. 0,3M.
B. 0,6M.
C. 0,5M.
D. 0,15M.
Bài giải:
Phương trình phản ứng:
Na2SO4 + BaCl2 → BaSO4↓ (trắng) + 2NaCl.
Phản ứng đến khi kết tủa không đổi, tức là Na2SO4 đã hết.
⇒ Đáp án đúng là: B
Dạng 6: Bài toán H2S, SO2 tác dụng với dung dịch bazơ
Phương pháp giải
+ H2S, SO2 khi tác dụng với dung dịch bazo sẽ tạo ra muối axit, muối trung hòa phụ thuộc vào số mol của chúng với số mol OH-. Ta có thể chia ra các trường hợp như bảng sau:
+ Khi giải bài tập dạng này, học sinh nên áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố, bảo toàn khối lượng...
Ví dụ minh họa
Ví dụ 1: Đốt cháy hoàn toàn 6,8 gam khí H2S thu được V lit SO2 (đktc) và m gam hơi nước. Hấp thụ toàn bộ SO2 ở trên vào 200 gam dung dịch NaOH 5,6% thì thu được dung dịch Y. Xác định nồng độ phần trăm của chất tan có phân tử khối lớn hơn trong Y?
A. 5,04%.
B. 4,74%
C. 6,24%
D. 5,86%
Bài giải:
Ta có sơ đồ phản ứng như sau:
Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố S, có:
Ta có:
Bảo toàn nguyên tố S: nNaHSO3 + nNa2SO3 = nSO2 = 0,2 mol
Bảo toàn nguyên tố Na: nNaHSO3 + 2nNa2SO3 = nNaOH = 0,28 mol
mdd sau pư = mddNaOH + mSO2 = 200 + 0,2.64 = 212,8 gam
⇒ Đáp án đúng là: B
Ví dụ 2: Dẫn 3,36 lít khí H2S (đktc) vào 250 ml dung dịch KOH 2M, sau khi phản ứng hoàn toàn thu được dung dịch X. Cô cạn X thu được m gam rắn khan. Tính m?
A. 16,5 gam.
B. 27,5 gam.
C. 14,6 gam.
D. 27,7 gam.
Bài giải:
Ta có:
Bảo toàn nguyên tố S: nK2S = nH2S = 0,15 mol (1)
Bảo toàn nguyên tố K:
nKOH ban đầu = 2nK2S + nKOH dư
⇒ nKOH dư = 0,5 – 0,15.2 = 0,2 mol (2)
Từ (1) và (2) ⇒ mrắn = mK2S + mKOH dư
⇒ mrắn = 0,15.110 + 0,2.56 = 27,7gam
⇒ Đáp án đúng là: D
Dạng 7: Bài toán H2S, SO2 tác dụng với chất oxi hóa mạnh
Phương pháp giải
+ H2S, SO2 có tính khử khi tác dụng chất có tính oxi hóa mạnh như dung dịch KMnO4, dung dịch Br2... thì nguyên tử lưu huỳnh
5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O → K2SO4 + 2MnSO4 + 2H2SO4;
H2S + 4Br2 + 4H2O → 8HBr + H2SO4;
SO2 + Br2 + 2H2O → 2HBr + H2SO4;
+ Khi giải bài tập dạng này, học sinh nên áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố, bảo toàn electron, bảo toàn khối lượng...
Ví dụ minh họa
Ví dụ 1: Hấp thụ V lit (đktc) hỗn hợp khí X gồm H2S và SO2 bằng một lượng vừa đủ 850ml dung dịch Br2 1M thu được dung dịch Y. Cho một lượng dư BaCl2 vào dung dịch Y thu được 93,2 gam kết tủa trắng. Xác định phần trăm khối lượng của H2S trong hỗn hợp X?
A. 37,50%.
B. 62,50%.
C. 75,83%.
D. 24,17%.
Bài giải:
Sơ đồ bài toán:
Phương trình phản ứng hóa học xảy ra như sau:
H2S + 4Br2 + 4H2O → 8HBr + H2SO4;
SO2 + Br2 + 2H2O → 2HBr + H2SO4;
H2SO4 + BaCl2 → BaSO4↓ (trắng) + HCl;
- Theo định luật bảo toàn nguyên tố S, ta có:
- Theo định luật bảo toàn electron, có:
Từ (1) và (2) ⇒ nH2S = 0,15 mol; nSO2 = 0,25 mol
⇒ Đáp án đúng là: D
Ví dụ 2: Đốt cháy hoàn toàn V lít khí H2S (đktc) bằng một lượng oxi vừa đủ thu được khí Y. Hấp thụ hết Y cần vừa đủ 200 ml dung dịch KMnO4 1M. Xác định V?
A. 0,2 lít
B. 4,48 lít
C. 0,5 lít
D. 11,2 lít
Bài giải:
Sơ đồ bài toán:
Phương trình phản ứng:
5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O → K2SO4 + 2MnSO4 + 2H2SO4;
Bảo toàn nguyên tố S: nH2S = nSO2
Bảo toàn electron: 2nSO2 = 5nKMnO4
⇒ nH2S = nSO2 = 0,2. (5/2) = 0,5 mol
⇒ VH2S = 0,5.22,4 = 11,2 lít
⇒ Đáp án đúng là: D
Dạng 8: Bài toán oleum, pha loãng dung dịch
Phương pháp giải
+ Oleum: H2SO4.nSO3
+Khi pha loãng hoặc trộn lẫn các dung dịch không phản ứng với nhau ta nên sử dụng sơ đồ đường chéo...
Ví dụ minh họa
Ví dụ 1: Cho 38,7 gam oleum H2SO4.2SO3 vào 100 gam dung dịch H2SO4 30%, thu được dung dịch X. Tính nồng độ phần trăm của H2SO4 trong X?
A. 67,77%.
B. 53,43%.
C. 74,10%.
D. 32,23%.
Bài giải:
Ta xem H2SO4.2SO3 là dung dịch H2SO4 có nồng độ là:
Sơ đồ đường chéo:
⇒ Đáp án đúng là: B
Ví dụ 2: Hoà tan 67,6 gam oleum H2SO4.xSO3 vào nước thu được dung dịch X. Sau đó cho từ từ một lượng dư BaCl2 vào X thấy có 186,4 gam kết tủa trắng. Xác định công thức của oleum?
A. H2SO4.SO3.
B. H2SO4.2SO3.
C. H2SO4.3SO3.
D. H2SO4.4SO3.
Bài giải:
Cách 1:
Ta có phương trình phản ứng như sau:
H2SO4.xSO3 + xH2O → (x+1)H2SO4.
H2SO4 + BaCl2 → BaSO4↓ (trắng) + 2HCl.
Ta có:
⇒ Oleum: H2SO4.3SO3
⇒ Đáp án đúng là: C
Cách 2:
Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố S, có:
⇒ Oleum: H2SO4.3SO3
⇒ Đáp án đúng là: C
Dạng 9: Bài toán tính axit mạnh của H2SO4 loãng
Phương pháp giải
H2SO4 loãng là một axit mạnh ⇒ mang đầy đủ tính chất hóa học của axit
+ Tác dụng với kim loại:
2M + xH2SO4 → M2(SO4)x + xH2 (x là hóa trị thấp nhất của kim loại).
( M là kim loại đứng trước H trong dãy hoạt động hóa học)
+ Bazơ, oxit kim loại tác dụng với H2SO4 loãng:
2M (OH)x + xH2SO4 → M2(SO4)x + 2xH2O.
M2Ox + xH2SO4 → M2(SO4)x + xH2O.
+ Bản chất là đây là phản ứng trao đổi, ta thấy sự kết hợp của 1OH- và 1H+ tạo 1H2O; hoặc 1O kết hợp với 2H tạo ra 1H2O.
+ Khi giải bài tập phần này, học sinh nên áp dụng phương pháp tăng giảm khối lượng, cũng như áp dụng linh hoạt các định luật bảo toàn electron, khối lượng, nguyên tố.
Ví dụ minh họa
Ví dụ 1: Hoà tan hoàn toàn 6,48 gam hỗn hợp X gồm Mg và kim loại M, có khối lượng bằng nhau, trong dung dịch H2SO4 loãng dư thu được dung dịch Y và 7,056 lit H2 (đktc). Xác định kim loại M?
A. Ca
B. Al
C. Fe
D. Cu
Bài giải:
Gọi k là hóa trị của kim loại M. Ta có:
nH2 = 7,056/22,4 = 0,315 mol
Áp dụng định luật bảo toàn electron
⇒ 2nMg + k. nM = 2nH
⇒ Đáp án đúng là: B
Ví dụ 2: Cho 855 gam dung dịch Ba (OH)2 10% vào 200 gam dung dịch H2SO4 thu được kết tủa và dung dịch X. Để trung hoà dung dịch X người ta phải dùng 125ml dung dịch NaOH 25% (d = 1,28). Tính nồng độ phần trăm của dung dịch H2SO4?
A. 98%
B. 25%
C. 49%
D. 50%
Bài giải:
Ta có phương trình phản ứng như sau:
Ba (OH)2 + H2SO4 → BaSO4 + 2H2O.
2NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + 2H2O.
Ta có:
⇒ Đáp án đúng là: C
Dạng 10: Bài toán tính oxi hóa mạnh của dung dịch H2SO4 đặc
Phương pháp giải
+ H2SO4 đặc có tính oxi hóa mạnh, nó oxi hóa hầu hết kim loại (trừ Au, Pt... ), nhiều phi kim như C, P, S... , và nhiều hợp chất như FeO, C12H22O11, H2S... Trong các phản ứng đó, nguyên tử bị khử về số oxi hóa thấp hơn như, ,
+ Khi giải bài tập dạng này, học sinh cần áp dụng linh hoạt các định luật bảo toàn electron, định luật bảo toàn khối lượng và định luật bảo toàn nguyên tố,...
Ví dụ minh họa
Ví dụ 1: Hoà tan hoàn toàn 14,6 gam hỗn hợp kim loại X gồm Al, Zn bằng dung dịch H2SO4 đặc nóng thu được dung dịch Y và thoát ra 12,32 lit khí SO2 (đktc), sản phẩm khử duy nhất. Cô cạn cẩn thận dung dịch Y thu được m gam muối sunfat khan. Tính m?
A. 118,7 gam
B. 53,0 gam
C. 100,6 gam
D. 67,4 gam
Bài giải:
Cách 1:
Phương trình phản ứng:
Gọi x, y lần lượt là số mol của Al2(SO4)3, ZnSO4.
Từ khối lượng hỗn hợp kim loại và số mol SO2 ta có hệ:
= 0,15.342 + 0,1.161 = 67,4 gam
⇒ Đáp án đúng là: D
Cách 2: Áp dụng định luật bảo toàn:
- Bảo toàn electron, có: 3nAl + 2nZn = 2nSO2 = 2. (12,32/22,4) = 1,1
- Bảo toàn khối lượng kim loại, có: 27nAl + 65nZn = 14,6
⇒ nAl = 0,3 mol; nZn = 0,1 mol
- Bảo toàn nguyên tố Al ta có: nAl2(SO4)3 = 1/2nAl = 0,15 mol
- Bảo toàn nguyên tố Zn ta có: nZnSO4 = nZn = 0,1
= 0,15.342 + 0,1.161 = 67,4 gam
⇒ Đáp án đúng là: D
Ví dụ 2: Khi cho 7,2 gam Al tác dụng hết với dung dịch H2SO4 đậm đặc, thấy có 49 gam H2SO4 tham gia phản ứng, tạo muối Al2(SO4)3, H2O và sản phẩm khử X. Tìm X?
A. SO2.
B. S.
C. H2S.
D. SO2, H2S
Bài giải:
Vì sản phẩm khử của H2SO4 đặc có nhiều dạng như SO2, S, H2S nên bài toán sử dụng cách truyền thống (viết phương trình, cân bằng và đặt ẩn) sẽ không khả thi. Do đó, ta sử dụng định luật bảo toàn là cách hợp lí.
Gọi sản phẩm khử là X và k là số electron mà H2SO4 nhận để tạo ra X.
Sơ đồ phản ứng như sau:
Al + H2SO4 đặc → Al2(SO4)3 + X + H2O;
Bảo toàn nguyên tố Al:
(Các sản phẩm khử của H2SO4 đều chứa 1 nguyên tử S nên nX = nS)
- Áp dụng bảo toàn nguyên tố S:
- Áp dụng định luật bảo toàn electron
⇒ X là H2S
⇒ Đáp án đúng là: C
Dạng 11: Bài toán hiệu suất điều chể hợp chất của lưu huỳnh
Phương pháp giải
+ Để sản xuất axit sunfuric người ta chủ yếu sử dụng quặng pirit sắt (FeS2), và qua 3 giai đoạn như sau:
+ Trong thực tế, quá trình sản xuất luôn có hiệu suất H = a% < 100%.
Lưu ý: Khi bài toán cho hiệu suất và yêu cầu xác định lượng chất ta cứ tính toán bình thường, sau đó lấy kết quả nhân với a% (nếu chất cần tính ở phía sau phản ứng), hoặc chia cho a% (nếu chất cần tính ở phía trước phản ứng).
Ví dụ minh họa
Ví dụ 1: Có một loại quặng pirit chứa 96% FeS2. Nếu mỗi ngày nhà máy sản xuất 100 tấn axit sunfuric 98% thì cần m tấn quặng pirit trên. Cho biết hiệu suất của cả quá trình sản xuất H2SO4 là 90%. Tính m?
A. 69,44 tấn
B. 68,44tấn
C. 67,44 tấn
D. 70,44tấn
Bài giải:
Ta có phương trình phản ứng như sau:
Ta có: mH2SO4 = 100.98% = 98 tấn
⇒ nH2SO4 = 1
Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố S:
⇒ 2nFeS2 = nH2SO4 ⇒ nFeS2 = 0,5
⇒ mFeS2 = 0,5.120 = 60 tấn
⇒ mquặng = 60: 96% = 62,5 tấn
Biết hiệu suất H = 90% ⇒ mquặng dùng = m = 62,5: 90% = 69,44 tấn
⇒ Đáp án đúng là: A
Ví dụ 2: Nung một hỗn hợp X gồm SO2 và O2 có tỉ khối so với O2 là 1,6 với xúc tác V2O5 thu được hỗn hợp Y. Biết tỉ khối của X so với Y là 0,8. Xác định hiệu suất của phản ứng tổng hợp SO3?
A. 66,7%.
B. 50%.
C. 75%.
D. 80%.
Bài giải:
Sơ đồ bài toán như sau:
Sơ đồ đường chéo:
Phương trình phản ứng
Ta có:
Hiệu suất phản ứng:
⇒ Đáp án đúng là: A