Dạng tốn bồi dưỡng HSG mơn Hố Học - THCS Dạng toán giải quy 100 v Phơng pháp giải 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 ( M ), hoá trị trung bình, số nguyên tử trung bình, Hiệu suất: 0(%) < H < 100(%) Sè mol chÊt tham gia: < n (mol) < Số mol chất 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 Bài 1: Hỗn hợp gồm CaCO3 lẫn Al2O3 Fe2O3 ®ã Al2O3 chiÕm 10,2%, Fe2O3 chiÕm 9,8% Nung hỗn hợp nhiệt độ cao thu đợc chất rắn có lợng 67% lợng hỗn hợp ban đầu Tính % lợng chất rắn tạo Giải: - Gọi khối lợng hỗn hợp ban đầu 100 g thì: m Al O 10,2g mFe O 9,8 g mCaCO 80 g - PTHH x¶y nung hỗn hợp: o t CaCO3 CaO + CO2 - Theo ra, lợng chất rắn thu đợc sau nung 67% lợng hỗn hợp ban đầu Nh độ giảm khối lợng CO2 sinh bay 33 - Vậy mCO 100 67 33g n CO 0,75mol 44 2 - Theo PTHH: nCaCO nCO 0,75mol mCaCO 0,75.100 75g 3 - Nh vËy cßn gam CaCO3 không bị phân huỷ Do chất rắn tạo gồm: CaCO3 d, Al2O3, Fe2O3 CaO 10,2 100% 15,22% 67 9,8 %Fe 2O3 100% 14,62% 67 %Al 2O3 100% 7,4% 67 %CaO 62,6% %CaCO3 Bµi 2: Người soạn: Tống Duy Việt Dạng tốn bồi dưỡng HSG mơn Hố Học - THCS Cho m gam hỗn hợp Na Fe tác dụng hết với axit HCl Dung dịch thu đợc cho tác dụng víi Ba(OH)2 d råi läc lÊy kÕt tđa t¸ch ra, nung không khí đến lợng không đổi thu đợc chất rắn nặng m gam Tính % lợng kim loại ban đầu Giải: - PTHH xảy cho m gam hỗn hợp Na Fe tác dụng với HCl: 2Na + 2HCl 2NaCl + H2 (1) Fe + 2HCl FeCl2 + H2 (2) - PTHH x¶y cho dung dịch thu đợc tác dụng với Ba(OH)2 d: FeCl2 + Ba(OH)2 Fe(OH)2 + BaCl2 (3) - PTHH x¶y nung kÕt tđa kh«ng khÝ: o t 4Fe(OH)2 + O2 2Fe2O3 + 4H2O (4) - Gäi m = mFe + mNa = 100 gam mFe O 100gam n Fe O 3 100 0,625 mol 160 - Theo PTHH (4): n Fe( OH) 2.n Fe O 2.0,625 1,25 mol - Theo PTHH (3): n FeCl n Fe(OH ) 1,25 mol 2 - Theo PTHH (2): n Fe n FeCl 1,25 mol m Fe 1,25.56 70gam - VËy: %Fe = 70% % Na = 30% Bài 3: Hỗn hợp gồm NaCl, KCl (hỗn hợp A) tan nớc thành dung dịch Thêm AgNO3 d vào dung dịch thấy tách lợng kết tủa 229.6% so với A Tìm % chất A Giải: - PTHH xảy ra: NaCl + AgNO3 AgCl + NaNO3 (1) KCl + AgNO3 AgCl + KNO3 (2) - Gäi mA = 100g m AgCl 229,6gam - Gäi nNaCl = x Số mol AgCl sinh phản ứng (1) là: x Sè mol AgCl sinh ë ph¶n øng (2) lµ: 1,6 - x n KCl 1,6 x - Ta cã: MNaCl.nNaCl + MKCl.nKCl = 100 Người soạn: Tống Duy Việt Dạng tốn bồi dưỡng HSG mơn Hố Học - THCS 58,5x + 74,5(1,6 – x) = 100 - Gi¶i PT: x = 1,2 - VËy: nNaCl = 1,2 mol mNaCl 1,2.58,5 70,2gam %NaCl 70,2% %KCl 100% 70,2% 29,8% Bài 4: Hỗn hợp chứa Fe, FeO, Fe2O3 Nếu hoà tan a gam hỗn hợp HCl d lợng H2 thoát 1% lợng hỗn hợp đem thí nghiệm Nếu khử a gam hỗn hợp H2 nóng, d thu đợc lợng nớc 21,15% lợng hỗn hợp đem thí nghiệm Xác định % chất hỗn hợp Giải: - PTHH xảy hoà a vào HCl d: Fe + 2HCl FeCl2 + H2 (1) FeO + 2HCl FeCl2 + H2O Fe2O3 + 6HCl 2FeCl3 + 3H2O (3) - PTHH x¶y khư a b»ng H2: FeO + H2 Fe + H2O Fe2O3 + 3H2 2Fe + 3H2O (2) (4) (5) - Giäi a = mFe mFeO mFe O 100gam mH 1gam n H 0,5mol m 21,15gam n 21,15 1,175mol H O H O 18 2 2 n Fe n H 0,5mol m Fe 0,5.56 28 gam - Theo PTHH (1): mFeO mFe O 100 28 72gam n H O sinh phản ứng (4) là: x - Giäi n FeO x n H O sinh phản ứng (5) là: 1,175 - x n Fe O (1,175 x) - Theo PTHH (5): (1,175 - x).160 = 72 - Gi¶i PT: x = 0,497 - Ta cã PT: 72x + mFe O 0,497.72 35,8 gam Người soạn: Tống Duy Việt Dạng toán bồi dưỡng HSG mơn Hố Học - THCS %Fe 28% %FeO 35,8% %Fe O 36,2% - Vậy: Bài 5: 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 t (1) MgO + CO2(k) (B) CaCO3 t Ca0 + CO2(k) (2) (B) t BaCO3 BaO + CO2;k) (3) (B) CO2(k) + Ca(OH)2(dd) CaCO3(r) + H2O(l) (4) (B) 2CO2(k) + Ca(OH)2(dd) Ca(HCO3)2(dd) (5) (B) (C) Ca(HCO3)2 t CaCO3(r) + CO2(k) + H2O(l) (6) (C) Theo phơng trình phản ứng (4) (6) ta có: nCaCO = 0,1 + 0,06 = 0,16 (mol) => n CO = 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 CO = 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 nmuèi = 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 y 197 z 100 84 x 100 < < 197 yz 1,1 x => 52,5 < 84x < 86,75 Vậy % lợng MgCO3 nằm khoảng từ 52,6% đến 86,75 % Bi 6: Một loại đá chứa MgCO3, CaCO3 Al2O3 Lợng Al2O3 1/8 tổng khối lợng hai muối cacbonat Nung đá nhiệt độ cao tới phân huỷ hoàn toàn hai muối cacbonat thu đợc chất rắn A có khối lợng 60% khối lợng đá trớc nung a) Tính % khối lợng chất đá trớc nung b) Muốn hoà tan hoàn toàn 2g chất rắn A cần tối thiểu ml dung dịch HCl 0,5M ? Bi gii: a) Các phản ứng phân hủy muối cacbonat MgCO3 t MgO + CO2 ↑ (1) CaCO3 t CaO + CO2 ↑ (2) 0 Người soạn: Tống Duy Việt Dạng tốn bồi dưỡng HSG mơn Hố Học - THCS Al2O3 t Không đổi (3) gọi a, b, c lần lợt số gam MgCO3, CaCO3, Al2O3 100g đá (a, b, c thành phần %) ta cã hÖ sau: a + b + c = 100 ab a.40 b.56 + + c = 60 84 100 c= Giải hệ ta đợc: a = 10,6; b = 78,3; c = 11,1 (võa lµ sè gam chất vừa tỉ lệ %) a) Các ph¶n øng víi HCl (3 PTHH) Tỉng sè mol HCl = 2.nMgO + 2.nCaO + 6.nAl2O3 = 0,2226 mol VËy để hòa tan 2g A cần 0, 2226.2 = 0,0824 mol 5, Gäi V lµ sè lÝt HCl tèi thiĨu cÇn dïng V.0,5 = 0,0824 => V = 0,1648 lit = 164,8 ml Bµi 7: Hoµ tan 11,2g CaO vào nớc ta đợc dd A Hoà tan 28,1g hỗn hợp MgCO3 BaCO3 có thành phần thay đổi ®ã chøa a% MgCO3 b»ng dd HCl vµ cho tÊt khí thoát hấp thụ hết vào dd A thu đợc kết tủa D Hỏi: a có giá trị lợng kết tủa D nhiều nhất? Các phản ứng xảy ra: MgCO3 + HCl MgCl2 + CO2 + H2O (1) BaCO3 + HCl BaCl2 + CO2 + H2O (2) Khi sơc CO2 vµo dd A cã thĨ 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 đó: nCO2 = nCa(OH)2 = 0,2mol Theo đề khối lợng MgCO3 có 28,1 g hỗn hợp là: mMgCO3 = 2,81.a = 0,281a 100 = 28,1 0,281a 197 nMgCO3 = 0,281a 84 nBaCO3 Theo (1) vµ (2) nCO2 = nMgCO3 + nBaCO3 Ta có phơng trình: 0,281a 28,1 0,281a = 0,2 84 197 Giải ta đợc: a = 29,89 % VËy a = 29,89 % lợng kết tủa lớn Khi a = % nghĩa hỗn hợp toàn muối BaCO3 Khi ®ã nCO2 = 28,1 = 0,143 mol 197 Ta cã: nCO2 < nCa(OH)2 Theo (3): nCaCO3 = nCO2 = 0,143 mol m CaCO3 = 0,143 100 = 14,3g Khi a = 100% nghĩa hỗn hợp toàn muèi MgCO3 ®ã: nCO2 = 28,1 = 0,334 > nCa(OH)2 = 0,2 mol 84 Người soạn: Tống Duy Việt Dạng tốn bồi dưỡng HSG mơn Hố Học - THCS Theo (3): nCaCO3 = nCa(OH)2 = 0,2 mol V× CO2 d nên CaCO3 tiếp tục phản ứng: 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 VËy a = 100% th× lợng kết tủa thu đợc bé Ngi son: Tng Duy Việt