C©U 4: ( 2,5 ®Ióm) Hoµ Tan Hoµn Toµn 25,2 G Mét Muèi Cacbonat Cña Kim Lo¹I Hãa Trþ Ii B»Ng Dung Dþch Hcl 7,3% ( D = 1,038 G/Ml)

C©u 4 ( 2,5 ®iÓm) Hoµ tan hoµn toµn 25,2 g mét muèi cacbonat cña kim lo¹i hãa trÞ II b»ng dung dÞch HCl 7,3% ( D = 1,038 g/ml) Ph¬ng ph¸p dùa theo sè mol ®Ó gi¶i to¸n ho¸ häc a/ Nguyªn t¾c ¸p dông Tro[.]

Phơng pháp dựa theo số mol để giải toán hoá học a/ Nguyên tắc áp dụng: Trong trình biến đổi hoá học: Số mol nguyên tố chất đợc bảo toàn b/ Ví dụ: Cho 10,4g hỗn hợp bột Fe Mg (có tỉ lệ số mol 1:2) hoà tan vừa hết 600ml dung dịch HNO3 x(M), thu đợc 3,36 lit hỗn hợp khí N2O NO Biết hỗn hợp khí có tỉ khối d = 1,195 Xác định trị số x? Hớng dẫn giải: Theo ta có: nFe : nMg = : (I) vµ 56nFe + 24nMg = 10,4 (II) Giải phơng trình ta đợc: nFe = 0,1 nMg = 0,2 Sơ đồ phản ứng Fe, Mg + HNO3 > Fe(NO3)3 , Mg(NO3)2 + N2O, NO + H2O 0,1 vµ 0,2 x 0,1 0,2 a vµ b (mol) Ta cã: a+b= = 0,15 vµ = 1,195 -> a = 0,05 mol vµ b = 0,1 mol Sè mol HNO3 ph¶n øng b»ng: nHNO = nN = 3nFe(NO ) + 2nMg(NO ) + 2nN O + nNO = 3.0,1 + 2.0,2 + 2.0,05 + 0,1 = 0,9 mol Nồng độ mol/lit dung dịch HNO3: x(M) = 1000 = 1,5M Phơng pháp biện luận theo ẩn số a/ Nguyên tắc áp dụng: Khi giải toán hoá học theo phơng pháp đại số, số phơng trình toán học thiết lập đợc số ẩn số cha biết cần tìm phải biện luận -> Bằng cách: Chọn ẩn số làm chuẩn tách ẩn số lại Nên đa phơng trình toán học ẩn, có ẩn có giới hạn (tất nhiên ẩn có giới hạn tốt) Sau thiết lập bảng biến thiên hay dự vào điều kiện khác để chọn giá trị hợp lí b/ VÝ dơ: Bµi 1: Hoµ tan 3,06g oxit MxOy dung dich HNO3 d sau cô cạn thu đợc 5,22g muối khan HÃy xác định kim loại M biết có hoá trị Híng dÉn gi¶i: PTHH: MxOy + 2yHNO3 -> xM(NO3)2y/x + yH2O Tõ PTP¦ ta cã tØ lƯ: = -> M = 68,5.2y/x Trong đó: Đặt 2y/x = n hoá trị kim loại Vậy M = 68,5.n (*) Cho n giá trị 1, 2, 3, Tõ (*) -> M = 137 vµ n =2 phù hợp Do M Ba, hoá trị II Bài 2: A, B chất khí điều kiện thờng, A hợp chất nguyên tè X víi oxi (trong ®ã oxi chiÕm 50% khèi lợng), B hợp chất nguyên tố Y với hiđrô (trong hiđro chiếm 25% khối lợng) Tỉ khối A so với B Xác định công thức phân tử A, B Biết phân tử A có nguyên tử X, phân tư B chØ cã mét nguyªn tư Y Híng dÉn giải: Đặt CTPT A XOn, MA = X + 16n = 16n + 16n = 32n Đặt CTPT A lµ YOm, MB = Y + m = 3m + m = 4m d= = = -> m = 2n Điều kiện thoả mÃn: < n, m < 4, nguyên m phải số chẵn VËy m chØ cã thĨ lµ hay NÕu m = Y = (loại, nguyên tố thoả) Nếu m = Y = 12 (lµ cacbon) -> B lµ CH4 vµ n = X = 32 (là lu huỳnh) -> A SO2 Phơng pháp dựa vào đại lợng có giới hạn để tìm giới hạn đại lợng khác a/ Nguyên tắc áp dụng: Dựa vào đại lợng có giới hạn, chẳng hạn: KLPTTB ( ), hoá trị trung bình, số nguyên tử trung b×nh, HiƯu st: 0(%) < H < 100(%) Sè mol chÊt tham gia: < n(mol) < Sè mol chÊt ban đầu, Để suy quan hệ với đại lợng cần tìm Bằng cách: - Tìm thay đổi giá trị max đại lợng để dẫn đến giới hạn cần tìm - Giả sử thành phần hỗn hợp (X,Y) chứa X hay Y để suy giá trị max đại lợng cần tìm Ví dụ: Bài 1: Hoà tan hoµn toµn 25,2 g mét mi cacbonat cđa kim loại hóa trị II dung dịch HCl 7,3% (D = 1,038 g/ml) Cho toàn khí CO2 thu đợc vào 500 ml dung dịch NaOH 1M thu đợc 29,6g muối a Xác định CTHH muối cacbonat b Tính thể tích dung dịch HCl đà dùng Hớng dẫn: a/ Đặt công thức muối cacbonat MCO3 C¸c PTHH: MCO3 + HCl MCl2 + CO2 + H2O (2) NaOH + CO2 NaHCO3 (3) a a a 2NaOH + CO2 Na2CO3 + H2O (4) 2b b b Sè mol NaOH: nNaOH = 0,5 = 0,5 mol Gọi a, b lần lợt số mol CO2 tham gia phản ứng (3) (4) Theo phơng trình vµ bµi ta cã: nNaOH = a + 2b = 0,5 mol (5) mmuèi = 84 a + 106 b = 29,6 g (6) Giải (5) (6) ta đợc: a = 0,1mol ; b = 0,2mol Sè mol CO2 tạo thành (2): nCO2 = a + b = 0,1 + 0,2 = 0,3 mol Theo pt (2): nMCO3= nCO2 = 0,3 mol Khối lợng phân tử muối ban đầu: = 84 M + 60 = 84 M = 24 đvC Vậy M Mg suy CTHH muối cần tìm: MgCO3 Lu ý: HS biện luận để chứng minh xảy (3) (4) Ta thÊy: ≤ nmuèi ≤ 0,28 mol ≤ nmuèi ≤ 0,35 mol Mµ nCO2 = nmuèi : 0,28 ≤ nCO2 ≤ 0,35 1< nNaOH/ nCO2 < t¹o muối có (3 ) (4) xảy a Theo phơng trình (2) nHCl =2nCO2 =2 0,3 = 0,6 mol Khối lợng HCl đà dùng: MHCl =0,6 36,5 =21,9 (g) Khối lợng dung dịch HCl đà dùng: mddHCl = = 300g Thể tích dung dịch HCl đà dïng: Vdd HCl = = 289ml = 0,289 (lit) Bµi 2: Cho 4g Fe kim loại hoá trị II vào dung dịch H 2SO4 loÃng lấy d thu ®ỵc 2,24 lÝt khÝ H2 (®ktc) NÕu cho 1,2g kim loại hoá trị II nói phản ứng với 0,7 lít khí O 2(đktc) lợng Oxi d sau phản ứng a, Xác định kim loại hóa trị II b, Tính % khối lợng kim loại hỗn hợp Hớng dẫn: a/ Các PTPƯ: Fe + H2SO4 FeSO4 + H2 xmol xmol xmol A + H2SO4  ASO4 + H2 ymol ymol ymol n = Theo bµi ta có hệ phơng trình: (a) Ay - 56y = - 1,6 < (1) 2A + O2  n Theo PTP¦ (*): (do oxi d) -> 2A > 38,4 VËy A > 19,2 (2) (1) vµ (2) Ta cã 19,2 < MA < 40 Do A kim loại có hoá trị II nên A Mg b Thay A vµo hƯ PT (a) mFe = 0,05 56= 2,8g mMg = 1,2g 2AO (*) % Fe = % Mg = 100% - 70% = 30% Bµi 3: Nhiệt phân hoàn toàn 20 g hỗn hợp MgCO3, CaCO3 , BaCO3 thu đợc khí B Cho khí B hấp thụ hết vào nớc vôi thu đợc 10 gam kết tủa dung dịch C Đun nóng dung dịch C tới phản ứng hoàn toàn thấy tạo thành thêm gam kết tủa Hỏi % khối lợng MgCO3 nằm khoảng nào? Hớng dẫn: Các PTHH: MgCO3 MgO + CO2(k) (1) (B) CaCO3 BaCO3 Ca0 + CO2(k) (2) (B) BaO + CO2;k) (3) (B) + Ca (OH)2(dd) > CaCO3(r) + H2O(l) (4) CO2(k) (B) 2CO2(k) + Ca(OH)2(dd) > Ca(HCO3)2(dd) (5) (B) (C) Ca(HCO3)2 CaCO3(r) + CO2(k) + H2O(l) (6) (C) Theo phơng trình phản ứng (4) (6) ta có: nCaCO3 = 0,1 + 0,06 = 0,16 (mol) > n cO2 = 0,1 + 0,06 x = 0,22 (mol) theo phơng trình phản ứng (1) , (2) , (3), (4 ), (5) ta cã: Tæng sè mol muèi: n muèi = n CO2 = 0,22 (mol) Gäi x, y, z lần lợt số mol muối: MgCO3, CaCO3, BaCO3 có 100 gam hỗn hợp tổng số mol muối là: x + y + z = 1,1 mol Vì ban đầu 20 gam hỗn hợp ta quy 100 gam hỗn hợp nên nmuối = 1,1 (mol) Ta cã: 84x + 100y + 197z = 100 -> 100y + 197z = 100 – 84x Vµ x + y + z = 1,1 -> y +z = 1,1 –x < > 100 < < 197 > 52,5 < 84x < 86,75 Vậy % lợng MgCO3 nằm khoảng từ 52,6% đến 86,75 % Bµi 4: Hoµ tan 11,2g CaO vµo níc ta đợc dd A 1/ Nếu khí CO2 sục qua A vµ sau kÕt thóc thÝ nghiƯm cã 2,5 g kết tủa có lít khí CO đà tham gia phản ứng? 2/ Nếu hoà tan 28,1g hỗn hợp MgCO Ba CO3 có thành phần thay đổi chứa a% MgCO3 dd HCl cho tất khí thoát hấp thụ hết vào dd A thu đợc kết tủa D Hỏi: a có giá trị lợng kết tđa D nhiỊu nhÊt vµ Ýt nhÊt? nCaO = = 0,2 mol Phơng trình hoá học: CaO + H2O Ca(OH)2 (1) 0,2 mol 0,2 Khi sơc CO2 vµo cã phản ứng: CO2 + Ca(OH)2 (2) Trờng hợp 1: Ca(OH)2 d CO2 phản ứng hết thì: Theo (2) nCO2 = nCaCO3 = CaCO3 + H2O = 0,025 mol VCO2 = 0,025 22,4 = 0,56 LÝt Trêng hỵp 2: CO2 d, Ca(OH)2 phản ứng hết có thêm phản ứng: CaCO3 + CO2 + H2O Ca(HCO3)2 (3) Theo (1) nCO2 = nCa(OH)2 = nCaCO3 = 0,2 mol nCaCO3 ph¶n øng ë (3): = 0,2 - 0,025 = 0, 175 mol Theo (3) nCO2 = nCaCO3 = 0,175 Mol Tæng nCO2 ë (2) vµ (3) lµ: 0,2 + 0,175 = 0,375 mol VCO2 = 0,375 22,4 = 8,4 LÝt Các phản ửng xảy ra: MgCO3 + HCl MgCl2 + CO2 + H2O (1) BaCO3 + HCl BaCl2 + CO2 + H2O (2) Khi sơc CO2 vµo dd A xảy phản ứng : CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O (3) CO2 + Ca(OH)2 Ca(HCO3)2 (4) Để lợng kết tủa CaCO3 thu đợc lớn xảy phản ứng (3) Khi ®ã: nCO2 = nCa(OH)2 = 0,2mol Theo ®Ị bµi khèi lợng MgCO3 có 28,1 g hỗn hợp là: mMgCO3 = = 0,281a nMgCO3 = nBaCO3 = Theo (1) vµ (2) nCO2 = nMgCO3 + nBaCO3 Ta có phơng trình: = 0,2 Giải ta đợc: a = 29,89 % Vậy a = 29,89 % lợng kết tđa lín nhÊt Khi a = % th× nghÜa hỗn hợp toàn muối BaCO3 Khi nCO2 = = 0,143 mol Ta cã: nCO2 < nCa(OH)2 Theo (3): nCaCO3 = nCO2 = 0,143 mol m CaCO3 = 0,143 100 = 14,3g Khi a = 100% nghÜa hỗn hợp toàn muối MgCO3 đó: nCO2 = = 0,334 > nCa(OH)2 = 0,2 mol Theo (3): nCaCO3 = nCa(OH)2 = 0,2 mol Vì CO2 d nên CaCO3 tiÕp tơc ph¶n øng: CaCO3 + CO2 + H2O Ca(HCO3)2 (5) Theo (5): nCaCO3 = nCO2 d = 0,334 - 0,2 = 0,134 nCaCO3 lại : 0,2 - 0,134 = 0,066 mCaCO3 = 0,066 100 = 6,6 < 14,3g Vậy a = 100% lợng kết tủa thu đợc bé Bài 5: Hoà tan 7,74g hổn hợp kim loại Mg, Al 500ml dung dịch hỗn hợp chứa HCl 1M H2SO4 0,38M (loÃng) Thu đợc dung dịch A 8,736 lít khí H2(đktc) a Kim loại đà tan hết cha? giải thích? b Tính khối lợng muối có dung dịch A? Hớng dÉn: n = 0,5 mol ; n = 0,19 mol ; n = 0,39 mol a/ Các P.T.H.H: Mỗi PTHH ®óng cho Mg + HCl MgCl2 + H2 (1) 2Al + HCl 2AlCl3 + 3H2 (2) Mg + H2SO4 MgSO4 + H2 (3) 2Al + 3H2SO4 Al2(SO4)3 + 3H2 (4) Tõ 1,2 : n = Tõ 3, n =n n = 0,5 = 0,25 (mol) = 0,19 (mol) Suy ra: Tæng n = 0,25 + 0,19 = 0,44 (mol) Ta thÊy: 0,44 > 0,39 VËy: AxÝt d, kim loại tan hết b/ Theo câu a: Axít d * TH1: Gi¶ sư HCl ph¶n øng hÕt, H2SO4 d: n = 0,5 mol n =0,25 mol (1,2) n = 0,39 - 0,25 = 0,14 (mol) suy n = 0,14 mol (3,4) (p) Theo định luật BTKL: m muối = 7,74 + 0,5 35,5 + 0,14 96 = 38,93g (A) * TH2: Gi¶ sư H2SO4 ph¶n øng hÕt, HCl d Suy n = 0,19 mol suy n = 0,19 mol (3,4) n = 0,39 – 0,19 = 0,2 (mol) suy n = 0,2.2 =0,4 (mol) (1,2) (p ứ) Theo định luật bảo toàn khối lợng: m muèi = 7,74 + 0,19.96 + 0,4.35,5 = 40,18 (g) Vì thực tế phản ứng xảy đồng thời Nên axít d Suy tổng khối lợng muối A thu đợc là: 38,93 (g) < m muèi CaCO3(r) + H2O(l) (4 ) CO2(k) (B) 2CO2(k) + Ca(OH)2(dd) > Ca(HCO3)2(dd) (5 ) (B) (C) Ca(HCO3)2 CaCO3(r) + CO2(k) + H2O(l) (6 ) (C) Theo... suy giá trị max đại lợng cần tìm Ví d? ??: Bài 1: Hoà tan hoàn toàn 25,2 g muối cacbonat kim loại hóa trị II b»ng dung d? ?ch HCl 7,3% (D = 1,038 g/ ml) Cho toàn khí CO2 thu đợc vào 500 ml dung d? ??ch