Vận dụng phương pháp tỉ lệ vào giải toán hỗn hợp Hóa học 916583

Vận dụng phương pháp tỉ lệ vào giải toán hỗn hợp hóa học A - đặt vấn đề I- Lý luận chung Hoá học môn khoa học tự nhiên mà học sinh tiếp cận muộn nhất, lại có vai trò quan trọng nhà trường phổ thông Môn hoá học cung cấp cho học sinh hệ thống kiến thức phổ thông, thiết thực hoá học, rèn cho học sinh óc tư sáng tạo khả trực quan nhanh nhạy Vì giáo viên môn hoá học cần hình thành em kỹ bản, thói quen học tập làm việc khoa học làm tảng để em phát triển khả nhận thức lực hành động Hình thành cho em phẩm chất cần thiết cẩn thận, kiên trì, trung thực, tỉ mỉ, xác, yêu thích khoa học II- lý chọn đề tài Trong trình giảng dạy bồi dưỡng học sinh giái hãa häc líp 9, t«i thÊy cã rÊt nhiỊu dạng tập khó Bản thân đà tìm tòi, tham khảo thêm sách đồng nghiệp để có hướng giải thích hợp cho dạng Trong số đó, thấy gặp toán rắc rối, có liên quan đến nhiều chất khác hỗn hợp chất, học sinh thường lúng túng, không tìm hướng giải Lúc đó, hướng cho em tìm mối liên quan chất toán đơn giản nhiều Những năm gần đây, với chủ trương cải cách giáo dục, thay sách giáo khoa dạng tập khó, đòi hỏi tính sáng tạo học sinh xuất nhiều đề thi học sinh giỏi Đặc biệt toán hỗn hợp cần vận dụng đến tỷ lệ chất Vì học sinh phải cung cấp kiến thức dạng toán Qua ®ã, c¸c em cã thĨ dïng vèn hiĨu biÕt cđa để làm tập khó giúp em có thêm hứng thú niềm say mê học tập môn Hóa học Bùi Thị Hồng Nga-Trường THCS Nghĩa Thuận- TX Thái Hòa-Nghệ An1 DeThiMau.vn Vận dụng phương pháp tỉ lệ vào giải toán hỗn hợp hóa học Trong viết này, đề cập đến vấn đề nhỏ Đó Vận dụng phương pháp tỷ lệ vào giải toán hỗn hợp båi d­ìng häc sinh giái hãa häc 9” T«i mong góp phần nhỏ để học sinh học tập tốt hơn, bồi dưỡng học sinh giỏi đạt kết cao B - Nội dung Tôi đà chọn 12 tập tiêu biểu hỗn hợp có vận dụng phương pháp tỷ lệ để giải Cụ thĨ nh­ sau: Bµi 1: Cã cèc : Cèc A đựng dung dịch chứa 0,2mol Na2CO3 0,3 mol NaHCO3 , Cốc B đựng dung dịch chứa 0,5 mol HCl Tính thể tích khí thoát (ở đktc) trường hợp sau đổ hết cốc vào cốc kia: a- Đổ từ từ cốc B vào cốc A b- Đổ từ từ cốc A vào cốc B Hướng giải: Đối với toán này, học sinh cần hiểu rõ chất hóa học phản ứng xảy hai trường hợp a- Khi đổ từ từ cốc B vào cốc A, lúc mi cèc A nhiỊu, axit cho vµo tõ tõ, Na2CO3 tác dụng với HCl theo tỷ lệ mol 1: Na2CO3 + HCl → NaHCO3 + NaCl Sau ®ã : (1) NaHCO3 + HCl → NaCl + H2O + CO2 (2) Theo ph¶n øng (1): n NaHCO = nHCl = n Na CO3 = 0,2 mol Số mol HCl tham gia phản ứng (2) là: 0,5 - 0,2 = 0,3( mol) n NaHCO = 0,2 + 0,3 = 0,5 (mol) Theo ph¶n øng (2) th× NaHCO3 d­, HCl hÕt: n CO = nHCl = 0,3 (mol) ThĨ tÝch khÝ CO2 tho¸t (ë ®ktc) lµ: V CO = 0,3 22,4 = 6,72 (lÝt) Bïi ThÞ Hång Nga-Tr­êng THCS NghÜa ThuËn- TX Thái Hòa-Nghệ An2 DeThiMau.vn Vận dụng phương pháp tỉ lệ vào giải toán hỗn hợp hóa học b- Khi ®ỉ rÊt tõ tõ cèc A vµo cèc B, lóc đầu axit dư, xảy phản øng sau cho ®Õn hÕt HCl: Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + H2O + CO2 (3) NaHCO3 + HCl → NaCl + H2O + CO2 (4) Khi ®ỉ hÕt cèc A vào cốc B: Giả sử hai muối phản ứng hết lượng axít cần dùng là: Theo phản ứng (3) vµ (4) ta cã: nHCl = 2n Na CO3 + n NaHCO = 0,2 + 0,3 = 0,7 (mol) Theo bµi ra, sè mol HCl = 0,5 mol Vậy axít phản ứng hết, muối dư Hai muối phản ứng đồng thời với HCl, làm để biết lượng muối phản ứng ? Đến ta sử dụng cách sau để giải: Cách 1: Gọi x, y số mol Na2CO3 NaHCO3 tham gia phản ứng (Điều kiện : x, y, > 0) Tõ (3) vµ (4) => nHCl = 2x + y = 0,5 (mol); n CO = x + y (mol) Mặt khác ta có tỷ lệ: x 0,2 = = => y = 1,5x y 0,3 ThÕ y = 1,5x vào phương trình 2x + y = 0,5 => x = n CO = x + y = 1,5 ;y= 7 1,5 2,5 + = (mol) 7 ThÓ tÝch khÝ CO2 thoát (ở đktc) là: V CO = 2,5 x 22,4 = (lít) Tuy nhiên cách dài, ta đặt ẩn sau: Cách 2: Theo ta có tỉ lệ: n Na CO3 : n NaHCO = 0,2 : 0,3 = : Bïi ThÞ Hång Nga-Tr­êng THCS Nghĩa Thuận- TX Thái Hòa-Nghệ An3 DeThiMau.vn Vận dụng phương pháp tỉ lệ vào giải toán hỗn hợp hóa học Gọi số mol Na2CO3 tham gia phản ứng 2a => n NaHCO = 3a (§iỊu kiƯn: a > 0) Từ phản ứng (3) (4) ta có: nHCl = x 2a + 3a = 7a = 0,5 => a = 0,5 n CO = n Na CO3 + n NaHCO = 2a + 3a = 5a = 0,5 2,5 = (mol) 7 ThĨ tÝch khÝ CO2 tho¸t (ë ®ktc) lµ: V CO = 2,5 x 22,4 = (lít) Như vậy, toán muốn giải ý (b) cần phải ý đến tỷ lệ số mol muối đà cho Bài 2: Hỗn hợp X gồm Al Cu Cho hỗn hợp X vào cốc đựng dung dịch HCl Khuấy dung dịch tới khí ngừng thoát thu chất rắn Y nặng a gam Nung Y không khí tới phản ứng hoàn toàn thu 1,35a gam oxit a- Nhôm bị hòa tan hoàn toàn hay không? b- Tính thành phần % khối lượng chất Y Hướng giải: a- Khi cho hỗn hợp X vào cốc đựng dung dịch HCl xảy phản ứng sau: 2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2 (1) Khi khÝ ngừng thoát Al hết HCl hết Al HCl phản ứng hết Chất rắn Y gồm Cu có Al dư sau phản ứng (1) Phản ứng nung Y kh«ng khÝ : t 2Cu + O2  2CuO t Cã thĨ cã ph¶n øng: 4Al + 3O2  2Al2O3 (2) (3) Theo bµi ra: Nung a gam Y không khí thu 1,35 a gam oxit Bùi Thị Hồng Nga-Trường THCS Nghĩa Thuận- TX Thái Hòa-Nghệ An4 DeThiMau.vn Vận dụng phương pháp tỉ lệ vào giải toán hỗn hợp hóa học => Tỷ lệ tăng khối lượng 1,35 Nếu Al hết sau phản ứng (1) Y có Cu Theo phản ứng (2) tỷ lệ tăng khối lượng : m CuO 80 = = 1,25 < 1,35 m Cu 64 Chứng tỏ Y gồm Al dư Cu, HCl không đủ để hòa tan hoàn tan hoàn toàn Al Từ phản ứng (3) => tỷ lệ tăng khối lượng là: m Al O3 : mAl = 102 : (27 x 2) = 1,89 Điều phù hợp với điều kiện toán b- Để tính % chất Y ta gọi x, y lµ sè mol cđa Cu vµ Al a gam Y (Điều kiện: x, y > 0) Theo phản øng (2) vµ (3) ta cã thĨ thiÕt lËp tû lÖ : 80 x  51 y = 1,35 64 x 27 y => x= 2,27y Thành phần % khối lượng chất Ylà: %Cu = 64 x 64.2,27 y 100% = 100% = 84,3% 64 x  27 y 64.2,27 y  27 y % Al = 100% - 84,3% = 15,7% Ngoài cách ta giải cách giả sử khối lượng Y 100 gam Sau giải hệ phương trình để tìm x, y Bài 3: Một hỗn hợp N2 H2 lấy vào bình phản ứng (để điều chế NH3) có nhiệt độ giữ không đổi Sau thời gian phản ứng, áp suất khí bình giảm 5% so với áp suất ban đầu Biết tỷ lệ số mol N2 đà phản ứng 10% Tính thành phần % thể tích khí hỗn hợp ban đầu Hướng giải: toán này, lượng chất ban đầu không cho biết, biết tỷ lệ số mol N2 đà phản ứng đây, nhiều học sinh dễ hiểu nhầm N2 dư tức H2 phản ứng hết Nếu theo hướng không giải Đây phản ứng thường Bùi Thị Hồng Nga-Trường THCS Nghĩa Thuận- TX Thái Hòa-Nghệ An5 DeThiMau.vn Vận dụng phương pháp tỉ lệ vào giải toán hỗn hợp hóa học đạt hiệu suất không cao, N2 H2 dư Muốn giải toán ta cần ý đến tỷ lệ số mol áp suất Gọi x, y số mol N2 H2 có bình lúc đầu (Điều kiện: x, y > 0) Số mol N2 phản ứng 10% tức 0,1x Phương trình hóa học: N2 + 3H2 2NH3 (1) Theo ph¶n øng (1) n H = 3n N = 0,3x (mol) n NH = 2n N = 0,2x (mol) Sau phản ứng lại n N = x – 0,1x = 0,9x(mol) n H = y – 0,3x (mol); n NH = 0,2x (mol) Tổng số mol khí sau phản øng = 0,9x + (y – 0,3x) + 0,2x = 0,8x + y (mol) Theo ra, áp suất khí bình giảm 5% so với áp suất ban đầu tức 95% ban đầu Ta có tû lÖ: 0,8 x  y 95 = = 0,95 => y = 3x x y 100 Vì khí đo điều kiện nhiệt độ áp suất tỷ lệ số mol tỷ lệ thể tích Thành phần % thể tích khí hỗn hợp ban đầu là: % N2 = x x 100% = 100% = 25% x y x  3x % H2 = 100% - 25% = 75% Bài 4: Một hỗn hợp khí gồm N2 H2 có tỉ khối H2 4,9 Cho hỗn hợp qua chất xúc tác nung nóng, người ta thu hỗn hợp có tỉ khối H2 6,125 Tính hiệu suất phản ứng N2 NH3 Hướng giải: Bùi Thị Hồng Nga-Trường THCS Nghĩa Thuận- TX Thái Hòa-Nghệ An6 DeThiMau.vn Vận dụng phương pháp tỉ lệ vào giải toán hỗn hợp hóa học Muốn tính hiệu suất phản ứng N2 NH3 ta cần xác định tû lƯ sè mol N2 ph¶n øng so víi sè mol N2 ban đầu Gọi a,b số mol N2 H2 hỗn hợp ban đầu, x số mol N2 đà tham gia phản ứng ( Điều kiện: a, b, x > 0) Phương trình phản øng: N2 + 3H2 2NH3 (1) Theo ph¶n øng (1) n H = 3n N = 3x (mol); n NH = 2n N = 2x (mol) Sau phản ứng số mol hỗn hợp gồm: n N = a- x ( mol) ; n H = b - 3x (mol) ; n NH = 2x (mol) Từ tỷ khối hỗn hợp khí ®èi víi H2 ta tÝnh ®­ỵc khèi l­ỵng mol trung bình hỗn hợp M hỗn hợp đầu = 28a  2b = 4,9 = 9,8 (g) => b = a ab M hỗn hợp = 28(a  x)  2(b  x)  17.2 x = 6,125 = 12,25 (g) (a  x)  (b  x)  x Thế b = x a vào ta được: = a Sè mol N2 ph¶n øng chØ 1/3 số mol N2 ban đầu, hiệu suất phản ứng điều chế NH3 từ N2 là: H= 100% = 33,33% Bµi 5: Nung hỗn hợp X gồm FeS2 FeCO3 không khí tới phản ứng hoàn toàn thu sản phẩm gồm oxit sắt hỗn hợp hai khí A,B Cho biết lít hỗn hợp khí A,B đktc nặng 2,1875 gam.Tính% khối lượng chất hỗn hợp X Hướng giải: Từ kiện ra, ta xác định khối lượng mol trung bình hỗn hợp khí, từ tìm tỷ lệ mol khí hỗn hợp Sau dựa vào phương trình Bùi Thị Hồng Nga-Trường THCS Nghĩa Thuận- TX Thái Hòa-Nghệ An7 DeThiMau.vn Vận dụng phương pháp tỉ lệ vào giải toán hỗn hợp hóa học phản ứng để tìm tỷ lệ số mol chất hỗn hợp X Cuối tính % khối lượng chất hỗn hợp X Phương trình phản øng: t 4FeS2 + 11O2  2Fe2O3 + 8SO2 (1) t 4FeCO3 + O2  2Fe2O3 + 4CO2 (2) 0 Hỗn hợp khí thu gồm SO2 CO2 Gọi a, b số mol SO2 CO2 hỗn hợp ( Điều kiện : a,b > ) Theo bµi ra, ta cã: M hỗn hợp khí = 64a 44b = 2,1875 22,4 = 49 (g) => b = 3a ab Tõ ph¶n øng (1) => n FeS = 1 n SO = a (mol) 2 Tõ ph¶n øng (2) => n FeCO3 = n CO = b = 3a (mol) Tõ ®ã ta cã tû lƯ : n FeS : n FeCO3 = : Thành phần % khối lượng chất hỗn hợp X là: % FeS2 = 1.120 100% = 14,75% (1.120)  (6.116) % FeCO3 = 100% - 14,75% = 85,25% Bài 6: Cho lượng bột CaCO3 tác dụng hoàn toàn với dung dịch HCl 32,85% sau phản ứng thu dung dịch A nồng độ HCl lại 24,2% Thêm vào A lượng bột MgCO3 , khuấy cho phản ứng xảy hoàn toàn, sau phản ứng thu dung dịh B nồng độ HCl lại 21,1% Tính nồng độ % muối CaCl2 MgCl2 dung dịch B Hướng giải: Đối với toán quy đại lượng chuẩn để giải.Ngoài ra,ta đặt ẩn số, sau tìm tỷ lệ ẩn số, cuối thực phép tính để triệt tiêu ẩn số Bùi Thị Hồng Nga-Trường THCS Nghĩa Thuận- TX Thái Hòa-Nghệ An8 DeThiMau.vn Vận dụng phương pháp tỉ lệ vào giải toán hỗn hợp hóa học Gọi a, b số mol CaCO3, MgCO3 đà dùng; x số mol HCl có dung dịch ban đầu (Điều kiện: a, b, x > 0) Ta cã : mHCl = 36,5 x => mddHCl 32,85% = 36,5 x.100 = 111,11x (g) 32,85 Các phương trình phản ứng xảy ra: CaCO3+ 2HCl → CaCl2+ H2O + CO2 Mol: a > 2a >a (1) >a MgCO3 + 2HCl → MgCl2 + H2O + CO2 (2) Mol: b >2b >b >b Tõ ph¶n øng (1) ta cã: mddA = m CaCO + mddHCl – m CO (1) => mddA = 100a + 111,11x – 44a = 111,11x + 56a (g) Lóc ®ã: mHCl d­ = 36,5 (x – 2a) Theo bµi ra, nồng độ dung dịch HCl lại 24,2% Vì ta có phương trình: 36,5( x 2a ) = 0,242 (I) => x  9a 111,11x  56a Mặt khác, theo phản ứng (2) ta lại có: mddB = m MgCO + mddA – m CO (2) = 84b + (111,11x + 56a) – 44b => mddB = 111,11x + 56a + 40b mHCl d­ = 36,5 (x – 2a – 2b) (g) Sau ph¶n øng (2) nồng độ dung dịch HCl lại 21,1% Vì vậy, ta có phương trình: 36,5( x 2a  2b) = 0,211 (II) 111,11x  56a  40b Thế x = 9a vào phương trình (II) ta phương trình: 36,5(7 a 2b) = 0,211 => a  2,5b 1056a  40b Thay a = 2,5b vµo mddB ta cã: Bïi ThÞ Hång Nga-Tr­êng THCS NghÜa ThuËn- TX Thái Hòa-Nghệ An9 DeThiMau.vn Vận dụng phương pháp tỉ lệ vào giải toán hỗn hợp hóa học mddB = 1056a + 40b = 1056 2,5b + 40b = 2680b (g) Tõ ph¶n øng (1) => m CaCl = 111a = 111 2,5 b = 277,5b (g) Tõ ph¶n øng (2) => m MgCl = 95b (g) Nồng độ % muối CaCl2 MgCl2 dung dịch B là: C%CaCl2 = 277,5b 100% = 10,35% 2680b C%MgCl2 = 95b 100% = 3,55% 2680b Bài 7: Thực phản ứng nhiệt nhôm hỗn hợp gồm bột Al bột Fe2O3 môi trường không khí Để nguội, nghiền nhỏ, trộn hỗn hợp thu sau phản ứng chia thành phần có khối lượng không Cho phần vào dung dịch NaOH dư, thu 8,96 lít khí chất rắn không tan có khối lượng 44,8% khối lượng phần Hòa tan hết phần dung dịch HCl, thu 26,88 lít khí H2 (các thể tích khí đo đktc) a- Tính khối lượng phần phần b- Tính khối lượng chất hỗn hợp ban đầu H­íng gi¶i: PTHH : t 2Al + Fe2O3  Al2O3 + 2Fe (1) Hỗn hợp chất sau phản ứng tác dụng với dung dịch NaOH thu khí chứng tỏ Al2O3và Fe tạo thành, hỗn hợp có Al dư => Fe2O3 phản ứng hết a- Phần 1: Xảy phản ứng: 2Al + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2 + 3H2 (2) Al2O3 + 2NaOH 2NaAlO2 + H2O Khí thoát H2 n H2 = Theo phản ứng (2) nAl = (3) 8,96 = 0,4 (mol) 22,4 2 0,8 n H = 0,4 = (mol) 3 Bùi Thị Hồng Nga-Trường THCS Nghĩa Thuận- TX Thái Hòa-Nghệ An10 DeThiMau.vn Vận dụng phương pháp tỉ lệ vào giải toán hỗn hợp hóa học Khối lượng Al phần1 là: mAl = 0,8 27 = 7,2 (g) Chất rắn không tan phần Fe Gọi x số mol Al2O3 có hỗn hợp phần (Điều kiện: x > 0) Số mol Fe phần1 2x ( Vì phản ứng (1) n Al O3 : nAl= 1: ) mFe = 56 2x = 112x (g) Khèi l­ỵng phÇn = mAl + m Al O3 + mFe = 7,2 + 102 x + 112x =7,2 + 214x (g) Theo bµi ra, ta cã : mFe : m phÇn = 112x : (7,2 + 214x) = 0,448 => x = 0,2 Khối lượng phần = 7,2 + 214 0,2 = 50 (g) PhÇn 2: Hòa tan hết phần d ung dịch HCl thu : n H = PTHH : 26,88 = 1,2 ( mol) 22,4 2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2 (4) Fe + 2HCl → FeCl2 + H2 (5) Al2O3 + 6HCl → 2AlCl3 + H2O (6) Muèn tính khối lượng phần ta cần biết tỷ lệ chất phần tỷ lệ chất phần Mặt khác hai phần có tỷ lệ với Giả sử khối lượng phần gấp n lần phần (n > 0) Thep phản ứng (4) (5) ta có : n H2 = 3 0,8 nAl + nFe = ( + 0,4 ) n = 0,8n = 1,2 => n = 1,5 2 VËy khèi lượng phần = 1,5 50 = 75 (g) b Khối lượng chất hỗn hợp ban đầu: Bùi Thị Hồng Nga-Trường THCS Nghĩa Thuận- TX Thái Hòa-Nghệ An11 DeThiMau.vn Vận dụng phương pháp tỉ lệ vào giải toán hỗn hợp hóa học Theo phản ứng (1) n Fe2 O3 = n Al O3 = 0,2 + 0,2 1,5 = 0,5 (mol) m Fe2 O3 = 0,5 160 = 80 (g) Còng tõ ph¶n øng (1) => nAl = 2n Fe2 O3 = 0,5 = 1(mol) mAl(ban đầu) = mAl (1) + mAl (d­) = (1 27) + 7,2 + (7,2 1,5) = 45 (g) Bài 8: Hòa tan hoàn toàn 1,97 gam hỗn hợp Zn, Mg Fe lượng vừa đủ dung dịch HCl thu 1,008 lít khí (ở đktc) dung dịch A Chia dung dịch A thành hai phần không nhau: - Phần cho kết tủa hoàn toàn với lượng vừa đủ dung dịch xút cần 300ml dung dịch NaOH 0,06M Đun nóng không khí cho phản ứng xảy hoµn toµn Läc lÊy kÕt tđa råi nung kÕt tủa đến khối lượng không đổi thu 0,562 gam chất rắn - Phần cho phản ứng với dung dịch NaOH dư tiến hành giống phần thu khối lượng chất rắn x gam HÃy viết phương trình phản ứng xảy ra, tính khối lượng kim loại hỗn hợp giá trị x Hướng giải: Đây toán hỗn hợp phức tạp, xảy nhiều phản ứng với nhiều kiện Phần phần lại không nhau, giải cần lưu ý thiết lập tỷ lệ phần từ giải hệ phương trình với ẩn đà đặt Gọi a, b, c số mol Zn, Mg, Fe hỗn hợp ( điều kiện : a, b, c > ) Theo bµi ra, ta cã phương trình: 65a + 24b + 56c = 1,97 (I) Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp vào dung dịch HCl: Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2 (1) Mg + 2HCl → MgCl2 + H2 (2) Fe + 2HCl → FeCl2 + H2 (3) Bïi ThÞ Hång Nga-Tr­êng THCS NghÜa Thuận- TX Thái Hòa-Nghệ An12 DeThiMau.vn Vận dụng phương pháp tỉ lệ vào giải toán hỗn hợp hóa học Tõ ph¶n øng (1), (2), (3) => n H = a + b + c = 1,008 : 22,4 = 0,045 (II) Dung dÞch A gåm: a mol ZnCl2 ; b mol MgCl2 c mol FeCl2 - Phần 1: §ỉi 300ml = 0,3lÝt nNaO H = 0,06 0,3 = 0,018 (mol) Gäi a1 , b1, c1 lÇn lượt số mol ZnCl2, MgCl2, FeCl2 phần (a1, b1, c1 > 0) Các phản ứng xảy ra: ZnCl2 + 2NaOH → Zn(OH)2 + 2NaCl (4) MgCl2 + 2NaOH → Mg(OH)2 + 2NaCl (5) FeCl2 + 2NaOH → Fe(OH)2  + 2NaCl (6) t 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O  4Fe(OH)3 (7) t Zn (OH)2  ZnO + H2O (8) t Mg (OH)2  MgO + H2O (9) t 2Fe (OH)3  Fe2O3 + 3H2O (10) 0 0 Tõ ph¶n øng (4), (5), (6) => nNaOH = (a1 + b1 + c1) = 0,018 (mol) a1 + b1 + c1 = 0,009 (III) Tõ PTHH (4)->(10) ta cã: mchÊt r¾n = mZnO + mMgO + m Fe2 O3 = 81a1 + 40b1 + 80c1 = 0,562 (IV) Tõ (II) vµ (III) ta cã tû lÖ: (a1 + b1 + c1) : (a + b + c) = 0,009 : 0,045 = : => Phần = dung dịch A, phần = dung dịch A 5 Từ phương trình (IV) => 81a + 40b + 80c = 0,562 = 2,81 (V) Giải hệ phương tr×nh: 65a  24b  56c  1,97( I )  a  b  c  0,045( II ) 81a  40b  80c  2,81(V )  Bïi Thị Hồng Nga-Trường THCS Nghĩa Thuận- TX Thái Hòa-Nghệ An13 DeThiMau.vn Vận dụng phương pháp tỉ lệ vào giải toán hỗn hợp hóa học => a = 0,01mol; b = 0,02mol ; c = 0,015 mol Khèi l­ỵng tõng kim loại hỗn hợp là: mZn = 65a = 65 0,01 = 0,65 (g) mMg = 24b = 24 0,02 = 0,48 (g) mFe = 56c = 56 0,015 = 0,84 (g) -Phần : Có thêm phản ứng (11) mà phản ứng (8) NaOH dư Zn(OH)2 bị hòa tan theo phản ứng sau: Zn(OH)2+ 2NaOH → Na2ZnO2 + 2H2O (11) ChÊt r¾n thu phần MgO Fe2O3 Phần chiếm dung dịch A, số mol MgCl2 FeCl2 có phần là: n MgCl = 4 b = 0,02 = 0,016 (mol) => nMgO = 0,016 mol 5 n FeCl = 4 c = 0,015 = 0,012(mol) => n Fe2 O3 = 0,006 mol 5 Giá trị x là: x = mMgO + m Fe2 O3 = 40 0,016 + 160 0,006 =1,6 (g) Bài 9: Cho 23,8 gam hỗn hợp X gồm Cu, Fe, Al phản ứng vừa hết với 14,56 lÝt Cl2(đktc) thu muối Y Mặt kh¸c 0,25 mol hỗn hợp X t¸c dụng với dung dịch HCl dư thu 4,48 lÝt H2 (đktc) a-TÝnh % khối lượng kim loại X b-Hßa tan hết Y vào nước dung dịch Z m gam bột sắt t¸c dụng vừa đủ với dung dịch Z tạo dung dịch chứa hai muối.TÝnh m Hướng giải: Bµi tËp học sinh làm theo hỗn hợp thông thường khác khó giải, nhiều học sinh cho thiếu kiện.Vì ta cần lưu ý r»ng sè mol c¸c chÊt 23,8g X tØ lƯ víi sè mol c¸c chÊt 0,25 mol X Lúc đặt ẩn giải hệ phương trình Bùi Thị Hồng Nga-Trường THCS Nghĩa Thuận- TX Thái Hòa-Nghệ An14 DeThiMau.vn Vận dụng phương pháp tỉ lệ vào giải toán hỗn hợp hóa học n Cl = 14,56 : 22,4 = 0,65 (mol) ; n H = 4,48 : 22,4 = 0,2 (mol) Gọi x,y,z số mol Cu, Fe, Al 23,8 gam hỗn hợp X nx, ny, nz số mol Cu, Fe, Al 0,25 mol hỗn hợp X ( ®iỊu kiƯn: n; x; y; z > ) PTHH: t Cu + Cl2  CuCl2 (1) t 2Fe + 3Cl2  2FeCl3 (2) 0 t 2Al + 3Cl2  AlCl3 (3) Fe + 2HCl → FeCl2 + H2 (4) 2Al + HCl → 2AlCl3 + 3H2 (5) Theo PTHH ta cã hệ phương tr×nh: 64 x  56 y  27 z  23,8( I )  x  1,5 y  1,5 z  0,65( II )   n( x  y  z )  0,25( III ) n( y  1,5 z )  0,2( IV ) Giải ta được: x = 0,2; y = 0,1; z = 0,2 a- Thành phần phần trăm khối lượng kim loại X là: mCu= 0,2 64 = 12,8 (g); mFe = 0,1 56 = 5,6(g) % Cu = (12,8 : 23,8) 100% = 53,8% % Fe = (5,6 : 23,8) 100% = 23,5% % Al = 100% - ( 53,8% + 23,5%) = 22,7% b- Dung dÞch Z gåm 0,2 mol CuCl2 ; 0,1 mol FeCl3; 0,2 molAlCl3 Vì Fe tác dụng vừa đủ với dung dịch Z tạo dung dịch chứa muối nên CuCl2 FeCl3 hết PTHH: Fe + CuCl2 → FeCl2 + Cu  (6) Fe + 2FeCl3 → 3FeCl2 (7) Tõ PTHH(6) vµ (7) => nFe = 0,2 + 0,05 = 0,25 ( mol) mFe = 0,25 56 = 14 (g) Bïi ThÞ Hång Nga-Tr­êng THCS NghÜa ThuËn- TX Thái Hòa-Nghệ An15 DeThiMau.vn Vận dụng phương pháp tỉ lệ vào giải toán hỗn hợp hóa học Bi 10: Chia 156,8 gam hỗn hợp A gồm FeO, Fe2O3, Fe3O4 thành hai phần Cho phần thứ t¸c dụng hết với dung dịch HCl dư 155,4 gam muối khan Phần thứ hai t¸c dụng vừa hết với 500 ml dung dịch B hỗn hợp HCl, H2SO4 lo·ng thu 167,9 gam muối khan Viết c¸c phng trình phn ng xy ra, xác nh % lượng Fe A CM dung dịch B Hng gii: Đây toán phức tạp phần hỗn hợp A tác dụng với hỗn hợp hai axit tạo nhiều muối khác Tương tự trước, ta phải đặt ẩn theo tỉ lệ phần, đặc biệt ý đến phần sau giải Các PTHH xy ra: - Phần 1: FeO + 2HCl FeCl2 + H2O Fe2O3 + 6HCl  2FeCl3 + 3H2O Fe3O4 + 8HCl  2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O -Phần 2: (1) (2) (3) FeO + 2HCl  FeCl2 + H2O (4) Fe2O3 + 6HCl  2FeCl3 + 3H2O (5) Fe3O4 + 8HCl  2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O (6) FeO + H2SO4  FeSO4 + H2O (7) Fe2O3 + 3H2SO4  Fe2(SO4)3 + 3H2O (8) Fe3O4 + 4H2SO4  FeSO4 + Fe2(SO4)3 + 4H2O (9) Gọi a,b,c số mol FeO, Fe2O3, Fe3O4 cã phần Gọi ka, kb, kc số mol FeO, Fe2O3, Fe3O4 cã phần t¸c dụng với HCl => (a-ka), (b-kb), (c-kc) số mol FeO, Fe2O3, Fe3O4 cã phần t¸c dụng với H2SO4 (điều kiện: a,b,c,k > 0) Theo c¸c PTHH từ (1) (9) ta có h phng trình: 72a 160b  232c  156,8 :  78,4( I )  127 a  325b  425c  155,4( II ) 127 ka  325kb  425kc  152(a  ka)  400(b  kb)  552(c  kc)  167,9( III )  Bïi ThÞ Hång Nga-Tr­êng THCS Nghĩa Thuận- TX Thái Hòa-Nghệ An16 DeThiMau.vn Vận dụng phương pháp tỉ lệ vào giải toán hỗn hợp hóa học Tõ (III) => - k ( 25a + 75b + 100c) + ( 152a + 400b + 552c) = 167,9 Lấy ( II) (I) ta 55 ( a + 3b + 4c ) = 77 => a + 3b + 4c = 1,4 LÊy(III) – ( II) ta được:- k( 25a +75b + 100c) + ( 25a + 75b + 100c) =12,5 => ( 25a + 75b + 100c) ( 1- k) = 12,5 => 25 ( a + 3b + 4c ) ( 1- k) = 12,5 => ( a + 3b + 4c ).( 1- k) =12,5 : 25 = 0,5 => k(a + 3b + 4c) = 1,4- 0,5 = 0,9 Tõ PTHH(1), (2), (3) => mO = 16 (a + 3b + 4c ) = 16 1,4 = 22,4(g) mFe (phÇn 1) = 78,4 - 22,4 = 56 (g) => mFe (hỗn hợp A) = 56 = 112(g) Thành phần phần trăm khối lượng Fe A : % Fe = (112 : 156,8 ).100% = 71,42% Nồng độ mol dung dịch B: Đổi: 500 ml = 0,5 lÝt Tõ PTHH (4) -> (9) => nHCl = 2k( a + 3b + 4c ) = 0,9 = 1,8 (mol) n H 2SO = (a + 3b + 4c ) - k(a + 3b + 4c ) = 1,4 – 0,9 = 0,5 (mol) CM (HCl) = 1,8 : 0,5 = 3,6 M ; CM (H2SO4) = 0,5 : 0,5 = 1M Bµi 11: Cho 7,84 g hỗn hợp hai oxit sắt có số mol Khử hoàn toàn hỗn hợp CO thấy khối lượng hỗn hợp giảm 2,24 gam Xác định công thức hai oxit sắt Hướng giải: Gọi công thức hai oxit sắt FexOy FeaOb (Điều kiện: x, a 3;  y, b  4; x, y, a, b nguyên) Các phương trình phản ứng xảy ra: t FexOy + yCO  xFe + yCO2  (1) t FeaOb + bCO  aFe + bCO2  (2) Khối lượng hỗn hợp giảm lượng oxi oxit đà tác dụng với CO mO = 2,24 gam => mFe oxit lµ: 7,84- 2,24 = 5,6 (g) Bùi Thị Hồng Nga-Trường THCS Nghĩa Thuận- TX Thái Hòa-Nghệ An17 DeThiMau.vn Vận dụng phương pháp tỉ lệ vào giải toán hỗn hợp hóa học Vì số mol hai oxit b»ng nªn ta cã tû lƯ : => 16( y  b) 2,24 = 56( x  a ) 5,6 yb 2,24 : 16 0,14 = = = xa 5,6 : 56 0,1 y  b  x  a  Theo ®iỊu kiện đầu ta có : Oxit sắt có loại: FeO, Fe2O3, Fe3O4 Nếu y =1 => b = (lo¹i) NÕu y = => b = (lo¹i) NÕu y = => b = lúc x = a = (phï hỵp) NÕu y = => b = dẫn đến a = x = (phù hợp) Vậy hai oxit sắt Fe2O3 v Fe3O4 Bài12: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp hai Hiđrocacbon CxHy CxHz có số mol thu 3,52gam CO2 1,62 gam H2O.Tìm công thức phân tử Hiđrocacbon Hướng giải: Trước hết ta tính số mol CO2 H2O : n CO = 3,52 : 44 = 0,08 (mol); n H 2O = 1,62 : 18= 0,09 (mol) V× sè mol H2O nhiều số mol CO2 nên hỗn hợp phải có ankan (nếu hai Hiđro cacbon ankan lúc y = 2x + = z, nghÜa lµ CxHy vµ CxHz lµ mét chÊt chø hỗn hợp ) Gọi công thức ankan CxH2x+2 Hiđrocacbon lại CxH2x+2-2a (Điều kiện: x, a > 0, nguyên) Các phương trình phản ứng ®èt ch¸y: CxH2x+2 + 3x  t0 O2  xCO2 + (x + 1) H2O (1) Bïi ThÞ Hồng Nga-Trường THCS Nghĩa Thuận- TX Thái Hòa-Nghệ An18 DeThiMau.vn Vận dụng phương pháp tỉ lệ vào giải toán hỗn hỵp hãa häc CxH2x+2-2a + 3x   a t0 O2  xCO2 + (x + - a) H2O (2) Đến đây, làm để tìm công thức phân tử hai Hiđrocacbon ? Theo ra, số mol hai Hiđro cacbon nên ta thiết lập tỉ lệ: n CO : n H 2O = 2x : (2x + - a) = 0,08 : 0,09 = : 18x = 16x + 16 – 8a x = – 4a hay a = 8 x NÕu a = => x = (phï hợp) Nếu a = => x = (loại Vậy công thức phân tử hai Hiđro cacbon C4H10 C4H8 C - Kết luận: Qua nhiều năm thử nghiệm phương pháp nêu với đối tượng học sinh giỏi, thấy em không lúng túng gặp toán hỗn hợp khó Các em đà biết vận dụng phương pháp tỷ lệ cách linh hoạt vào toán cụ thể Phương pháp đà giúp em tìm lối cho nhiều toán khó Từ phát huy khả sáng tạo em Trong kỳ thi học sinh giỏi huyện, tỉnh hàng năm, gặp dạng toán em giải tốt Trong năm học 2006- 2007, thân đà vận dụng phương pháp tỷ lệ vào giải toán hỗn hợp kỳ thi lý thuyết giáo viên dạy giỏi tỉnh kết đạt tốt Năm học 2008 – 2009 , số học sinh bi dng cú em đạt học sinh giỏi cp thị xã, em đạt häc sinh giái cấp tØnh Dẫu sao, với vốn kinh nghiệm ít, viết chưa phong phú lắm, mong quý Thầy, Cô bạn bè đồng nghiệp gãp ý thêm để viết hoàn thiện Tôi xin chân thành cảm ơn! Bùi Thị Hồng Nga-Trường THCS Nghĩa Thuận- TX Thái Hòa-Nghệ An19 DeThiMau.vn Vận dụng phương pháp tỉ lệ vào giải toán hỗn hợp hóa học D Tài liệu tham khảo: Bài tập nâng cao hóa học - Tác giả: Nguyễn Xuân Tr­êng - NXBGD - 350 bµi tËp hãa häc chọn lọc -Tác giả: Đào Hữu Vinh NXBHà nội - Phương pháp giải tập hóa Phi Kim - Tác giả: Phạm Đức Bình NXBGD - Phương pháp giải tập hóa Kim Loi - Tác giả: Phạm Đức Bình NXBGD - Bài tập nâng cao hóa học lớp 12 - Tác giả: Lê Xuân Trọng NXBGD Nghĩa Thuận, ngày 25 tháng năm 2009 Người viết Bùi Thị Hồng Nga Bùi Thị Hồng Nga-Trường THCS Nghĩa Thuận- TX Thái Hòa-Nghệ An20 DeThiMau.vn .. .Vận dụng phương pháp tỉ lệ vào giải toán hỗn hợp hóa học Trong viết này, đề cập đến vấn đề nhỏ Đó Vận dụng phương pháp tỷ lệ vào giải toán hỗn hợp båi d­ìng häc sinh giái... khí hỗn hợp Sau dựa vào phương trình Bùi Thị Hồng Nga-Trường THCS Nghĩa Thuận- TX Thái Hòa-Nghệ An7 DeThiMau.vn Vận dụng phương pháp tỉ lệ vào giải toán hỗn hợp hóa học phản ứng để tìm tỷ lệ số... Hòa-Nghệ An15 DeThiMau.vn Vận dụng phương pháp tỉ lệ vào giải toán hỗn hợp hóa học Bi 10: Chia 156,8 gam hỗn hợp A gồm FeO, Fe2O3, Fe3O4 thành hai phần Cho phần thứ t¸c dụng hết với dung dịch HCl