Công thức và ứng dụng giải nhanh các bài tập hóa học

Công thức và ứng dụng giải nhanh các bài tập hóa học, ví dụ minh họa, bài tập chi tiết.

CÔNG THỨC – VÀ ỨNG DỤNG CỦA NÓ VÀO GẢI

NHANH CÁC BÀI TẬP HOÁ HỌC

Có khá nhiều quyển sách tham khảo đưa ra các công thức nhằm giải quyết nhanh

một số bài tập hóa học Việc thành lập công thức, hiểu về công thức là điều càng cần thiết Bởi chỉ có thể hiểu về công thức, ta mới vận dụng một cách đúng đắn

Nếu gặp phải các bài tập ở môn học tự nhiên có những điểm chung, logic thì hãy nghĩ đến chuyện thành lập nên công thức Dù đó có thể ngẫu nhiên trùng với một

số sách tham khảo hoặc không , nhưng ít nhất bạn sẽ hình thành được khả năng tổng hợp, qui nạp

Phần trình bày dưới đây, nhằm làm rõ bản chất một số quá trình hóa học, từ đó sẽ xây dựng công thức

I Bản chất một số quá trình hoá học :

1) Khái quát hoá :

Xét sơ đồ phản ứng sau : A → →+B C +A D ( “ 2015” ! )

Theo sơ đồ : Chất “ A” phản ứng được với các chất “ B” và “C” ( dĩ nhiên, “B”

không tác dụng với C )

Các phương trình phản ứng như sau : ( để đơn giản bài toán , giả sử hệ số tỉ lệ các chất phản ứng là

1 : 1 )

A + B  →C (1)

A + C  →D (2)

Từ sơ đồ và hai phương trình , ta thấy : Ban đầu chỉ có hai chất A, B Nhưng, sau các phản ứng có thể có sản phẩm C, hoặc D ,…Điều này phụ thuộc số mol A, B

Hãy sử dụng các số từ số “ 2015” để làm rõ vấn đề này ( trước hết, hãy đọc lại phần in đậm ở phía trên )

- Nếu : A(15 mol) + B(20 mol ) :

A + B  → C (1)

Ban đầu : 15 20 0 (mol )

Phản ứng 15  → 15  → 15 (mol )

Sau (1) 0 5 15 (mol )

B, C cùng “Tồn tại” ( xong ! )

- Nếu : A(20 mol) + B(15 mol ) :

A + B  → C (1)

Ban đầu : 20 15 0 (mol )

Phản ứng 15 ¬   15  → 15 (mol )

Sau (1) 5 0 15 (mol )

Vậy, sau phản ứng (1) có : A (5 mol ) ; C (15 mol )

Vì : A, C “ không cùng tồn tại” Nên , có tiếp phản ứng (2)

A + C  → D (2) Ban đầu : 5 15 0 (mol )

Phản ứng 5  → 5  → 5 (mol )

Sau (2) 0 10 5 (mol )

Vậy, sau các phản ứng có : D (5 mol ) ; C (10

mol )

D, C cùng “Tồn tại” ( xong ! )

- Nếu : A(20 mol) + B(5 mol ) :

A + B  → C (1)

Ban đầu : 20 5 0 (mol )

Phản ứng 5 ¬   5  → 5 (mol )

Sau (1) 15 0 5 (mol )

Vậy, sau phản ứng (1) có : A (15 mol ) ; C (5 mol )

Vì : A, C “ không cùng tồn tại” Nên , có tiếp phản ứng (2)

A + C  → D (2) Ban đầu : 15 5 0 (mol )

Phản ứng 5 ¬   5  → 5 (mol )

Sau (2) 10 0 5 (mol )

Vậy, sau các phản ứng có : D ( 5 mol ) ; A (10

mol )

D, A cùng “Tồn tại” ( xong ! )

Với bài tập như vậy sẽ xảy ra 1 trong 3 khả năng trên Nếu chưa hiểu tẹo nào thì đọc chậm và nghĩ lại 1 lần nữa , 2 lần nữa , 3 lần nữa ,…Nếu hiểu nhanh thì good ! Đọc phần tiếp theo rồi ….làm gì hãy làm ! ( đừng để dang dở ! )

Chú ý : Trên đây, chỉ xét với trường hợp tất cả các hệ số có tỉ lệ là 1 : 1

Nếu với hệ số khác, chúng ta đánh giá sự “ dư ” , “ thiếu ” các chất bằng

cách lấy số mol chất ấy chia cho hệ số rồi

so sánh

VD : 2A + 4B  → 3C (1)

15 20 ( mol )

15 < 20  → nên dư B ????  → SAI !

Đúng  → ???????????

2) Vận dụng cho một số dạng bài tập thường gặp :

với dung dịch muối Al3+

( Thí dụ : AlCl3, Al(NO3)3, Al 2 (SO 4 ) 3 ,

….)

( Thí dụ : ZnCl2, Zn(NO3)2, ZnSO 4 , ….)

c) Axit H+ ( như HCl, H2SO4 , HNO3,…) tác dụng với dung dịch muối

2

2

d) Kim loại Fe tác dụng với dung dịch HNO3 ; hoặc H2SO4 ( đặc, nóng ) ; hay như Fe tác dụng với

dung dịch AgNO3 , ……

e) Khí CO2 ( hoặc SO2 ) tác dụng với dung dịch NaOH ( hoặc KOH,

hoặc hỗn hợp bazơ ( như : NaOH, Ba(OH)2 ; hoặc

f) Axit H+ ( như HCl, H2SO4 ,…) tác dụng với dung dịch muối

3

CO − , sunfit 2−

3

SO

( chỗ này Th nói vào thứ 4 – ngày 3/7 vừa rồi )

Một số phản ứng minh họa :

a) 3NaOH + AlCl3  → Al(ỌH)3 ↓ + 3NaCl (1)

NaOH + Al(ỌH)3  → NaAlO2 + 2H2O (2)

Theo sơ đồ “ 2015”! thì : A ≡ NaOH ; B ≡ AlCl3 ; C ≡ Al(ỌH)3 ; D ≡ NaAlO2

PT ion : 3OH− + Al 3+  → Al(ỌH)3 ↓ (1)

OH − + Al(ỌH)3  → AlO 2− + 2H2O (2)

b) 2NaOH + ZnSO4  → Zn(ỌH)2 ↓ + Na2SO4 (1)

2NaOH + Zn(ỌH)2  → Na2ZnO2 + 2H2O (2)

PT ion : 2OH − + Zn2+  → Zn(ỌH)2 ↓ (1)

2OH− + Zn(ỌH)2  → 2 2 ZnO − + 2H2O (2)

c) CO2 + Ca(OH)2  → CaCO3 ↓ + H2O (1)

CO2 + CaCO3 + H2O  → Ca(HCO3)2 (2)

CO2 + 2NaOH  → Na2CO3 + H2O (1’)

CO2 + Na2CO3 + H2O  → 2NaHCO3 (2’)

PT ion cho (1’) và (2’) :

CO2 + 2OH−  → 2 3 CO − + H2O (1’)

CO2 + 2

3 CO − + H2O  → 2HCO 3 − (2’)

d) HCl + NaAlO2 + H2O  → Al(ỌH)3 ↓ + NaCl (1)

HCl + Al(ỌH)3  → ( tự ghi sản phẩm ) (2)

PT ion : H+ + AlO 2−  → Al(ỌH)3 ↓ (1)

3H+ + Al(ỌH)3  → Al 3+ + 3H2O (2)

Tại sao phải sử dụng phương trình ion ? Rất đơn giản vì nó “thay mặt” cho nhiều phản ứng , nó cho biết bản chất các phản ứng Việc tính toán sẽ nhanh hơn rất nhiều ! Nếu bạn còn chưa thành thạo viết phương trình ion ( còn ngại viết) thì chẳng có cách nào khác phải tập luyện

Một số VD : Bài tập 1 : Cho 6,72 lít CO2 ( đo ở đktc ) vào 400 ml dung dịch NaOH 1M được dung dịch X Cô cạn dung dịch X được m gam chất rắn khan Giá trị của m là : A 21,2 gam B 10,6 gam C 4,4 gam D 27,4 gam

Giải : CO2 + 2OH−  → 2

3 CO − + H2O (1) Ban đầu : 0,3 0,4 P/ư : 0,2 ¬   0,4  → 0,2 Sau (1) : 0,1 (hết) 0,2

CO2 + 2

3

CO − + H2O  → 2HCO 3−

(2)

Ban đầu : 0,1 0,2

P/ư : 0,1  →0,1 0,2

Sau (2) : (hết) 0,1 (mol) 0,2 (mol)

m = mNa2CO3 + mNaHCO3 = 0,1x 106 + 0,2 x 84 = 27,4 gam ( chọn D)

( Hoặc m = mNa + + mHCO3 - + m 2

3

CO − = 0,4x 23 + 0,2x 61 + 0,1x 60

= 27,4 gam)

Cách khác ?????

Bài tập 2(ĐH – Khối B- 2012) : Sục 4,48 lít khí CO2 (đktc) vào 1 lít dung dịch hỗn hợp Ba(OH)2 0,12M và NaOH 0,06M Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được m gam kết tủa Giá trị của m là :

Giải :

Tính số mol : nCO2 = 0,2 (mol ) ; nOH−= 0,3 (mol ) ; nBa2 + = 0,12( mol )

CO2 + 2OH−  → 2

3

CO − + H2O (1)

Ban đầu : 0,2 0,3

P/ư : 0,15 ¬   0,3  → 0,15

Sau (1) : 0,05 (hết) 0,15

CO2 + 2

3

CO − + H2O  → 2HCO3−

(2)

Ban đầu : 0,05 0,15

P/ư : 0,05 → 0,05 0,1

Sau (2) : (hết) 0,1 (mol) 0,1(mol)

Ba2+ + 2

3

CO −  → BaCO3 ↓

0,12 0,1

0,1 ¬   0,1  → 0,1

Sau : 0,02 hết 0,1

m ↓( BaCO3) = 0,1

x 197 = 19,7 gam ( chọn D )

Làm thử xem !

ĐH khối A – 2010 : Hấp thụ 0,672 lít khí CO2 (đkct ) vào 1 lít dung dịch gồm NaOH 0,025M và Ca(OH)2 0,0125M, thu được x gam kết tủa Giá trị của x là :

D 1,00

Bài tập 3 ( Trích đề thi HK 2, phần NC khối 10 – ĐH khối B – 2007 ) :

Cho 6,72 gam Fe vào dung dịch chứa 0,3 mol H2SO4 đặc, nóng ( giả thiết SO2

là sản phẩm khử duy nhất ) Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được :

A 0,03 mol Fe2(SO4)3 và 0,06 mol FeSO4 B 0,05 mol Fe2(SO4)3

và 0,02 mol Fe dư

C 0,02 mol Fe2(SO4)3 và 0,08 mol FeSO4 D 0,12 mol FeSO4

Giải :

nFe = 0,12 mol

2Fe + 6H2SO4  → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O

Ban đầu 0,12 0,3

Pư 0,1 ¬   0,3  → 0,05

Sau : 0,02 (hết) 0,05

Vì : Fe tác dụng với Fe3+ nên :

Fe + Fe2(SO4)3  → 3FeSO4

0,02 0,05

Pư 0,02  → 0,02  → 0,06

Sau : (hêt) 0,03 (mol) 0,06 (mol) ( Chọn A )

Bài tập 4 ( ĐH khối A – 2008) : Cho V lít dung dịch NaOH 2M vào dung dịch

chứa 0,1 mol Al2(SO4)3 và 0,1 mol H2SO4 đến khi phản ứng hoàn toàn, thu được 7,8 gam kết tủa Giá trị lớn nhất của V để thu được lượng kết tủa trên là

D 0,05

Phân tích : - Ban đầu kiềm trung hoà axit trước , sau đó kiềm sẽ phản ứng với

muối Al3+

- Có tới 2 giá trị thể tích ( V1, V2) dung dịch kiềm phản ứng với muối

Al3+ cho cùng một lượng kết tủa

- Thể tích dung dịch kiềm lớn nhất ( gọi là V2), tức là NaOH tham gia phản ứng tạo kết tủa , sau đó tiếp tục phản ứng hoà tan bớt kết tủa cho tới một giá trị nào đó ( thậm chí giảm tới “0” tròn trĩnh )

ViVon : Giả sử bạn nhảy cao qua xà (môn thể dục ) được 1,4 (m) Hỏi với mỗi lần

nhảy, có bao nhiêu thời điểm bạn ở độ cao 1(m) ?

Đối với bài tập 4 ở trên, tương tự như lúc bạn rơi xuống ở độ cao 1 m – sau khi đã qua đỉnh (1,4m)

Giải :

Đặt: số mol NaOH = x (mol) ; nAl3+ = 0,2 (mol ) ; nH+ = 0,2 ( mol )

OH− + H+  → H2O (1)

0,2¬   0,2

3OH − + Al 3+  → Al(ỌH)3 ↓ (2)

Trước (2) y 0,2(mol)

Pư 0,6 ¬   0,2  → 0,2

Sau (2) ( y -0,6 ) (hết) 0,2

OH− + Al(ỌH)3  → AlO 2− + 2H2O (3)

Trước (3) ( y – 0,6 ) 0,2

Pư : ( y – 0,6 )  → ( y – 0,6 ) ( y – 0,6 )

Vậy, số mol kết tủa sau cùng là : n Al(ỌH)3 = 0,2 – ( y – 0,6 ) =

M

m

=

78

8 , 7

Vậy, số mol OH− là : x = y + 0,2 = 0,9 (mol )

Do đó : V =

M C

n

=

2

9 , 0

= 0,45 lít ( chọn C )

Cần biết thêm : Nếu đề bài bài 4 ở trên hỏi thể tích tối thiểu thì chúng ta sẽ hiểu

vấn đề và giải quyết vấn đề đó như thế nào ?

Dễ thấy, để thể tích dung dịch NaOH cần dùng tối thiểu, thì không có phản ứng (3) Muốn vậy, sau (2) không còn mol OH− ( tức là xảy một trong hai khả

năng : Phản ứng (2) vừa đủ hoặc dư Al3+)

OH − + H+  → H2O (1)

0,2¬   0,2

3OH− + Al 3+  → Al(ỌH) ↓ (2)

Trước (2) y 0,2(mol)

Pư y  →

3

y

 →

3

y

Sau (2) : (hết) (0,2 -

3

y

)

3

y

m↓= 7,8 ( gam)  → n↓ = 0,1 (mol) =

3

y

M C

n

=

2

5 , 0

= 0,25 lít ( liệu có sĩ tử nào năm ấy chọn phương án B ở bài trên không nhỉ ????)

Làm thử xem !

1 ĐH-Khối B- 2011 : Hấp thụ hoàn toàn 2,24 lít CO2 (đktc) vào 100 ml dung

toàn thu được dung dịch Y Cho toàn bộ Y tác dụng với dung dịch BaCl2(dư), thu được 11,82 gam kết tủa Giá trị của x là :

1,6

2 Trộn 100 ml dung dịch AlCl31M với 200 ml dung dịch NaOH 1,8M đến phản ứng hoàn toàn thì lượng kết tủa thu được là :

gam

3 Nhỏ từ từ 480 ml dung dịch HCl 1M vào 200 ml dung dịch X gồm NaOH 1M

và NaAlO2 x (mol/lit) thì thu được

3,12 gam kết tủa Giá trị của x là :

4 ĐH- khối B- 2010 : Cho 150 ml dung dịch KOH 1,2M tác dụng với 100 ml

dung dịch AlCl3 nồng độ x (mol/lit), thu được dung dịch Y và 4,68 gam kết tủa Loại bỏ kết tủa, thêm tiếp 175 ml dung dịch KOH 1,2M vào Y, thu được 2,34 gam kết tủa Giá trị của x là :

1,0

Lời kết :

- Phần I này, nói lên bản chất của một số quá trình hoá học Khi hiểu bản chất

vấn đề của bài tập hoá học, ta mới tìm được đúng đáp số

- Hiểu bản chất quá trình cũng giúp ta có được sự lựa chọn ( khi cần ) một cách chính xác một số công thức để bổ trợ cho việc tính toán

- Việc tự chủ động học và đọc là rất quan trọng, nó giúp bạn nhớ lâu, sâu sắc và nắm chắc hơn bao giờ hết Hãy tự chủ động tổng hợp những kiến thức mà bạn bắt gặp, rất có thể sẽ có những khó khăn nhất định, nhưng nếu quen rồi bạn sẽ thấy bình thường

- Dù chỉ vỏn vẹn trong ít trang, nhưng quan trọng là bạn đọc phải thấu đáo các vấn đề, phát triển vấn đề, tự đặt ra thêm các giả thiết , các tình huống khác Hi vọng từ đó, bạn sẽ giải quyết được vô số bài tập trong nhiều tài liệu tham khảo, nhiều bài tập trong các đề thi !