Toptailieu.vn biên soạn và giới thiệu Phương pháp giải Các dạng bài toán Oxi, Lưu huỳnh trong đề thi Đại học (50 bài tập minh họa) hay, chi tiết nhất, từ cơ bản đến nâng cao giúp học sinh nắm vững kiến thức, từ đó học tốt môn Hóa học 10.

Phương pháp giải Các dạng bài toán Oxi, Lưu huỳnh trong đề thi Đại học (50 bài tập minh họa)

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 → 2M₂O_x

   2M + xS → M₂S_x

Khi giải bài toán này chúng ta nên sử dụng định luật bảo toàn khối lượng; bảo toàn nguyên tố; bảo toàn electron.

Chú 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. Giá trị của m là:

A. 7,4 gam     B. 8,7 gam

C. 9,1 gam     D. 10 gam

Lời giải:

Cách 1: Thông thường.

Gọi a là số mol mỗi kim loại Cu, Al trong hỗn hợp X.

Ta có: m_oxit = m_CuO + m_Al2O3

= 80a + 102a/2 = 13,1 ⇒ a = 0,1 mol

m_X = 64.0,1 + 27.0,1 = 9,1 gam

⇒ Đáp án C

Cách 2: Dùng 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.

Bảo toàn nguyên tố Cu và nguyên tố Al

⇒ 

Bảo toàn khối lượng ⇒ m_Y = m_CuO + m_Al2O3

= 80a + 51a = 13,1 ⇒ a = 0,1 mol

m_X = 64.0,1 + 27.0,1 = 9,1 gam

⇒ Đáp án 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). Giá trị của V là:

A. 2,80.     B. 3,36.

C. 3,08.     D. 4,48.

Lời giải:

Sơ đồ phản ứng:

Nhìn tổng quát cả bài toán ta có:

Bảo toàn electron:

4n_S + 2n_Fe = 4n_O2 ⇒ n_O2 =  = 0,125 mol

⇒ V_O2 = 0,125.22,4 = 2,8 lít

⇒ Đáp án 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.

Chú ý tới các phản ứng:

+ 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. Hiệu suất của phản ứng ozon hóa là

A. 7,09%.     B. 9,09%.

C. 11,09%.     D. 13,09%.

Lời giải:

Phương trình phản ứng: 

Hỗn hợp khí gồm O3 sinh ra và O2 dư

Sơ đồ đường chéo:

⇒ Đáp án 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%.

Lời giải:

Sơ đồ giải tán:

Sử dụng phương pháp tăng giảm khối lượng:

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

⇒ n_O3 = x = 0,04/16 = 0,0025 mol

⇒ V_O3 = 0,0025.22,4 = 0,056 lít

⇒ %V_O3 = 

⇒ Đáp án 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%.

Lời giải:

Phương trình phản ứng:

O₃ + 2KI + H₂O → O₂ + 2KOH + I₂.

Ta có: 

⇒ 

⇒ Đáp án 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.

Lời giải:

⇒ Đáp án 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, 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.

Lời giải:

Phương trình phản ứng:

Để V đạt giá trị lớn nhất thì phản ứng phải xảy ra hoàn toàn, suy ra:

Ta có: 

⇒ 

⇒ Đáp án 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. 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%

Lời giải:

Sơ đồ phản ứng:

Bảo toàn nguyên tố O:

⇒ Đáp án 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, PbSO_4...

+ Khi giải bài tập chúng ta 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 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%

Lời giải:

Sơ đồ bài toán:

Cách 1: Thông thường

Gọi x, y lần lượt là số mol Fe, FeS trong hỗn hợp X.

Phương trình phản ứng:

Ta có:

⇒ Đáp án A

Cách 2: Dùng định luật bảo toàn.

Bảo toàn nguyên tố S

Ta có: 

Bảo toàn electron: ⇒ n_Fe = n_H2 = 0,02 mol

⇒ Đáp án 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. Nồng độ mol/l của dung dịch BaCl₂ là:

A. 0,3M.     B. 0,6M.

C. 0,5M.     D. 0,15M.

Lời 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 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 chúng ta 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. Nồng độ phần trăm của chất tan có phân tử khối lớn hơn trong Y là:

A. 5,04%.     B. 4,74%

C. 6,24%     D. 5,86%

Lời giải:

Sơ đồ phản ứng:

Bảo toàn nguyên tố S 

Ta có:

Bảo toàn nguyên tố S: n_NaHSO3 + n_Na2SO3 = n_SO2 = 0,2 mol

Bảo toàn nguyên tố Na: n_NaHSO3 + 2n_Na2SO3 = n_NaOH = 0,28 mol

m_{dd sau pư} = m_ddNaOH + m_SO2 = 200 + 0,2.64 = 212,8 gam

⇒ Đáp án 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 dung dịch X thu được m gam rắn khan. Gía trị của m là:

A. 16,5 gam.     B. 27,5 gam.

C. 14,6 gam.     D. 27,7 gam.

Lời giải:

Ta có:

Bảo toàn nguyên tố S: n_K2S = n_H2S = 0,15 mol (1)

Bảo toàn nguyên tố K:

n_{KOH ban đầu} = 2n_K2S + n_{KOH dư}

⇒ n_{KOH dư} = 0,5 – 0,15.2 = 0,2 mol (2)

Từ (1), (2) ⇒ m_rắn = m_K2S + m_{KOH dư}

⇒ m_rắn = 0,15.110 + 0,2.56 = 27,7gam

⇒ Đáp án 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  sẽ chuyển lên  .

5SO₂ + 2KMnO₄ + 2H₂O → K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 2H₂SO₄;

H₂S + 4Br₂ + 4H₂O → 8HBr + H₂SO₄;

SO₂ + Br₂ + 2H₂O → 2HBr + H₂SO₄;

+ Khi giải bài tập chúng ta 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. Phần trăm khối lượng của H2S trong hỗn hợp X là:

A. 37,50%.     B. 62,50%.

C. 75,83%.     D. 24,17%.

Lời giải:

Sơ đồ bài toán:

Phương trình phản ứng:

H₂S + 4Br₂ + 4H₂O → 8HBr + H₂SO₄;

SO₂ + Br₂ + 2H₂O → 2HBr + H₂SO₄;

H₂SO₄ + BaCl₂ → BaSO₄↓(trắng) + HCl;

Bảo toàn nguyên tố S

Bảo toàn electron

Từ (1), (2) ⇒ nH2S = 0,15 mol; nSO2 = 0,25 mol

⇒ Đáp án 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. Giá trị của V là:

A. 0,2 lít     B. 4,48 lít

C. 0,5 lít     D. 11,2 lít

Lời giải:

Sơ đồ bài toán:

Phương trình phản ứng:

5SO₂ + 2KMnO₄ + 2H₂O → K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 2H₂SO₄;

Bảo toàn nguyên tố S: n_H2S = n_SO2

Bảo toàn electron: 2n_SO2 = 5n_KMnO4

⇒ n_H2S = n_SO2 = 0,2.(5/2) = 0,5 mol

⇒ V_H2S = 0,5.22,4 = 11,2 lít

⇒ Đáp án 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. Nồng độ phần trăm của H₂SO₄ trong X là:

A. 67,77%.     B. 53,43%.

C. 74,10%.     D. 32,23%.

Lời giải:

Ta xem H₂SO₄.2SO₃ là dung dịch H₂SO₄ có nồng độ là:

Sơ đồ đường chéo:

⇒ Đáp án 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. Công thức của oleum là

A. H₂SO₄.SO₃.     B. H₂SO₄.2SO₃.

C. H₂SO₄.3SO₃.     D. H₂SO₄.4SO₃.

Lời giải:

Cách 1:

Phương trình phản ứng:

H₂SO₄.xSO₃ + xH₂O → (x+1)H₂SO₄.

H₂SO₄ + BaCl₂ → BaSO₄↓(trắng) + 2HCl.

Ta có:

⇒ Oleum: H₂SO₄.3SO₃

⇒ Đáp án C

Cách 2:

Bảo toàn nguyên tố S

⇒ Oleum: H₂SO₄.3SO₃

⇒ Đáp án 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.

M₂O_x  +  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 ta 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). Kim loại M là:

A. Ca     B. Al

C. Fe     D. Cu

Lời giải:

Gọi k là hóa trị của kim loại M.

n_H2 = 7,056/22,4 = 0,315 mol

Bảo toàn electron ⇒ 2n_Mg + k.n_M = 2n_H

⇒ Đáp án 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). Nồng độ phần trăm của dung dịch H₂SO₄ là:

A. 98%     B. 25%

C. 49%     D. 50%

Lời giải:

Phương trình phản ứng:

Ba(OH)₂ + H₂SO₄ → BaSO₄ + 2H₂O.

2NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2H₂O.

Ta có:

⇒ Đáp án 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 phần này ta nên  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 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. Gía trị của m là:

A. 118,7 gam     B. 53,0 gam

C. 100,6 gam     D. 67,4 gam

Lời giải:

Cách 1:

Phương trình phản ứng:

Gọi x, y lần lượt là số mol 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 D

Cách 2: Sử dụng định luật bảo toàn

Bảo toàn electron : 3n_Al + 2n_Zn = 2n_SO2 = 2.(12,32/22,4) = 1,1

Khối lượng kim loại: 27n_Al + 65n_Zn = 14,6

⇒ n_Al = 0,3 mol; n_Zn = 0,1 mol

Bảo toàn nguyên tố Al ta có: n_Al2(SO4)3 = 1/2n_Al = 0,15 mol

Bảo toàn nguyên tố Zn ta có: n_ZnSO4 = n_Zn = 0,1

= 0,15.342 + 0,1.161 = 67,4 gam

⇒ Đáp án 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. Vậy X là:

A. SO₂.     B. S.

C. H₂S.     D. SO₂, H₂S

Lời 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. Vì vậy 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: 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 n_X = n_S)

Bảo toàn nguyên tố S:

Bảo toàn electron

⇒ X là H₂S

⇒ Đáp án 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%.

Chú 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 và biết hiệu suất của cả quá trình sản xuất H₂SO₄ là 90%. Gía trị của m là:

A. 69,44 tấn     B. 68,44tấn

C. 67,44 tấn     D. 70,44tấn

Lời giải:

Phương trình phản ứng:

Ta có: m_H2SO4 = 100.98% = 98 tấn ⇒ n_H2SO4 = 1

Bảo toàn nguyên tố S: ⇒ 2n_FeS2 = n_H2SO4 ⇒ n_FeS2 = 0,5

⇒ m_FeS2 = 0,5.120 = 60 tấn ⇒ m_quặng = 60 : 96% = 62,5 tấn

H = 90% ⇒ m_{quặng dùng} = m = 62,5 : 90% = 69,44 tấn

⇒ Đáp án 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. Tính hiệu suất của phản ứng tổng hợp SO₃ ?

A. 66,7%.     B. 50%.

C. 75%.     D. 80%.

Lời giải:

Sơ đồ bài toán:

Sơ đồ đường chéo:

Phương trình phản ứng

Ta có: 

Hiệu suất phản ứng:

⇒ Đáp án A