Giải nhanh các bài toán hoá học nhờ kết hợp các định luật doc

1 GIẢI NHANH CÁC BÀI TOÁN HÓA HỌC NHỜ KẾT HP CÁC ĐỊNH LUẬT ************** Các em học sinh thân mến Muốn giải nhanh các bài toán hóa học phức tạp phải biết kết hợp các đònh luật. Thông thường các em chỉ biết vận dụng một đònh luật khiến bài giải trở nên dài dòng. Những bài giải như vậy chắc chắn không phù hợp với lối thi trắc nghiệm như hiện nay là phải thanh toán thật gọn những bài toán khó với thời lượng thấp nhất. Mặt khác, biết kết hợp các đònh luật với một số công thức giải nhanh trong hóa học (các công thức này thầy sẽ nói ở một bài viết khác) cũng giúp đẩy nhanh tốc độ giải một bài toán hóa khó lên nhiều lần Sau đây thầy sẽ lấy một số ví dụ minh họa cho việc giải nhanh các bài toán hóa học nếu biết kết hợp các đònh luật hoặc với các công thức giải nhanh Ví dụ 1 Nung 2,23 gam hỗn hợp X gồm Fe, Al, Zn, Mg trong oxi một thời gian được 2,71 gam hỗn hợp rắn Y. Hòa tan hoàn toàn Y trong HNO 3 dư được 0,672 lít NO (đkc) là sản phẩm khử duy nhất. Số mol HNO 3 đã phản ứng là A. 0,12 B. 0,14 B. 0,16 D. 0,18 (Đại học khối B/2010) Giải Ta có 2,71 + 63a = 2,23 + 62(a – 0,03) + 30.0,03 + 18. a 2 a = 0,18 (chọn B) Nhận xét Bài toán giải nhanh nhờ kết hợp đồng thời đònh luật bảo toàn khối lượng và bảo toàn nguyên tố, trong đó nhờ đònh luật bảo toàn nguyên tố để tính số mol N (tức số mol ion 3 NO ) có trong muối Cách khác Ta có 3 3 3 HNO HNO /oxitkimloại HNO /kimloạidư n n n = 2(2,71 2,23) 0,672 4 0,18 16 22,4 Lưu ý rằng khi cho một hỗn hợp kim loại tác dụng với HNO 3 thì số mol HNO 3 đã phản ứng được tính theo công thức: 3 HNO n = 2 2 2 4 3 NO NO N N O NH NO 4n 2n 12n 10n 10n (không tạo sản phẩm khử nào thì số mol sản phẩm khử đó bằng không) Ví dụ 2 Cho m gam rắn X gồm Fe, FeO, Fe 2 O 3 và Fe 3 O 4 vào cốc đựng 200 ml dung dòch HNO 3 3,2M. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn được 2,24 lít NO (đkc) là sản phẩm khử duy nhất và còn lại phần rắn không tan là 2,96 gam sắt chưa phản ứng hết. Xác đònh giá trò m Giải Ta có m + 63.0,64 = 180( 0,64 0,1 2 ) + 0,1.30 + 18. 0,64 2 + 2,96 m = 20 Nhận xét Bài toán giải nhanh nhờ kết hợp đồng thời đònh luật bảo toàn khối lượng và bảo toàn nguyên tố, trong đó nhờ đònh luật bảo toàn nguyên tố để tính số mol N có trong muối, từ đó suy ra số mol muối. Mặt khác cần để ý rằng do Fe còn dư sau phản ứng nên muối thu được là muối Fe(II) Chú ý đáp số không đổi dù hỗn hợp có đủ các oxit sắt hay không Ví dụ 3 Hòa tan hết 10 gam rắn X gồm Fe; FeO; Fe 3 O 4 bằng dung dòch chứa x mol HNO 3 (dư 20%) được 5,6 lít (đkc) hỗn hợp NO; NO 2 có tỉ khối so với H 2 là 19. Biết chỉ xảy ra 2 quá trình khử N +5 . Xác đònh giá trò x Giải Ta có 10 + 63a = 242( a 0,25 3 ) + 0,25.38 + 18 a 2 a = 0,775. Vậy x = 0,775 + 0,775.20 100 = 0,93 2 Nhận xét Vì đề cho HNO 3 dư nên phản ứng phải tạo muối Fe(III). Nhờ đònh luật bảo toàn nguyên tố N suy ra số mol muối Fe(III) thu được rồi kết hợp với đònh luật bảo toàn khối lượng để tìm ra kết quả Chú ý với những bài toán dạng này thì đáp số không đối dù X là bao nhiêu chất trong số hỗn hợp 4 chất (Fe, FeO, Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 ) Ví dụ 4 Đốt cháy x mol Fe trong oxi được 5,04 gam hỗn hợp rắn X. Hòa tan hết X trong HNO 3 dư được 0,035 mol hỗn hợp NO, NO 2 có tỉ khối so với H 2 là 19. Biết chỉ xảy ra 2 quá trình khử N +5 . Tìm x Giải Ta có 5,04 + 63(3x + 0,035) = 242x + 38.0,035 + 18.0,5(3x + 0,035) x = 0,07 Nhận xét Vì x mol Fe phải tạo x mol Fe(NO 3 ) 3 , khi đó để bảo toàn nguyên tố N thì số mol HNO 3 đã dùng = 3x + 0,035 Ví dụ 5 Dẫn 11,2 lít (đkc) hỗn hợp X gồm CO và CO 2 có tỉ khối so với H 2 là 18 qua ống đựng 20 gam rắn Y nung nóng gồm Al 2 O 3 ; Fe 3 O 4 và CuO được 17,6 gam rắn Z. Khí T thoát ra khỏi ống có tỉ khối so với H 2 là bao nhiêu? Giải Ta có 0,5.36 + 20 = 17,6 + m T m T = 20,4. Vậy 2 T/H 20,4 d 20,4 0,5.2 Nhận xét Không cần dùng phương pháp đường chéo để tính tỉ lệ mol hai khí rồi suy ra số mol từng khí như các cách giải thông thường Do bảo toàn nguyên tố C nên ta phải có n X = n T = 0,5 mol, sau đó kết hợp với đònh luật bảo toàn khối lượng sẽ có kết quả nhanh chóng Ví dụ 6 Cho m gam rắn X gồm Cu và Fe (tỉ lệ khối lượng tương ứng 7 : 3) vào 400 ml dung dòch HNO 3 2M. Sau khi phản ứng xảy ra xong được 5,6 lít (đkc) hỗn hợp NO; NO 2 và còn lại 0,8m gam rắn chưa tan. Xác đònh giá trò m. Cho biết phản ứng chỉ xảy ra hai quá trình khử N +5 Giải Ta có (m 0,8m) 2 56 + 0,25 = 0,8 m = 77 Nhận xét Vì rắn X ban đầu gồm 0,7m gam Cu và 0,3m gam Fe nên nếu còn lại 0,8m gam rắn thì Fe vẫn còn dư sau phản ứng, và do đó phản ứng chỉ tạo duy nhất muối Fe(NO 3 ) 2 Biểu thức toán học trong bài là biểu diễn sự bảo toàn nguyên tố N Ví dụ 7 Hòa tan hết 5,2 gam rắn X gồm FeS và FeS 2 trong HNO 3 vừa đủ được V lít khí NO (đkc) là sản phẩm khử duy nhất và dung dòch Y chỉ chứa một chất tan. Xác đònh giá trò V Giải Gọi a là số mol HNO 3 đã dùng. Áp dụng đònh luật bảo toàn các nguyên tố H, N, O, ta có phản ứng sau: (FeS; FeS 2 ) + HNO 3 Fe 2 (SO 4 ) 3 + NO + H 2 O a 1,5a 12 a 0,5a Vậy 5,2 + 63a = 400 1,5a 12 + 30a + 18.0,5a a = 0,2. Do đó V = 22,4.0,2 = 4,48 Nhận xét Trước hết cần nhận ra chất tan duy nhất trong dung dòch Y ở đây là Fe 2 (SO 4 ) 3 . Sau đó bảo toàn H cho số mol H 2 O là 0,5a mol; bảo toàn N cho số mol NO là a mol; bảo toàn O cho số mol Fe 2 (SO 4 ) 3 là 1,5a 12 mol. Cuối cùng là bảo toàn khối lượng xác đònh được giá trò a Ví dụ 8 Đốt cháy hoàn toàn một lượng rắn X gồm hai muối natri của hai axit cacboxylic đơn chức no, mạch hở là đồng đẳng liên tiếp thu được H 2 O; 17,6 gam CO 2 và 10,6 gam Na 2 CO 3 . Đònh công thức 2 muối đã đốt Giải 3 Số C trung bình = 17,6 10,6 44 106 2,5 10,6 2 106 . Vậy 2 muối trên là CH 3 COONa và C 2 H 5 COONa Nhận xét Số mol hỗn hợp X = số mol Na = 23 Na CO 2n Số mol C trong X = Số mol C trong CO 2 + Số mol C trong Na 2 CO 3 Ví dụ 9 Xà phòng hóa một lượng este đơn chức E cần vừa đủ 200 ml dung dòch NaOH 1M. Cô cạn dung dòch sau phản ứng được phần hơi bò hấp thụ hết bởi một lượng dư P 2 O 5 và m gam rắn khan gồm 2 muối natri. Đốt cháy hết lượng rắn khan này được Na 2 CO 3 , H 2 O và 0,6 mol CO 2 . Xác đònh giá trò m Giải Dễ thấy E phải là este của phenol. Số C của E = 0,1 0,6 7 0,1 . Vậy E là C 7 H 6 O 2 Ta có 0,1.122 + 0,2.40 = m + 18.0,1 m = 18,4 Nhận xét Sự xà phòng hóa E chỉ tạo H 2 O và 2 muối nên E phải là este của phenol. Theo đề E là este đơn chức nên n E : n NaOH = 1 : 2. Rút ra n E = 0,1 mol Bảo toàn Na cho số mol của Na 2 CO 3 là 0,1 mol. Bảo toàn C cho số mol C trong E là 0,7 mol. Vậy E có 7C, tức E là HCOOC 6 H 5 . Cuối cùng bảo toàn khối lượng dựa vào phuong trình phản ứng: HCOOC 6 H 5 + 2NaOH HCOONa + C 6 H 5 ONa + H 2 O CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM 1. Nung 15,23 gam hỗn hợp X gồm Al, Zn, Mg trong oxi một thời gian được 16,83 gam hỗn hợp rắn Y. Hòa tan hoàn toàn Y cần vừa đủ x mol HNO 3 . Sau phản ứng thu được 6,72 lít (đkc) NO là sản phẩm khử duy nhất. Giá trò x là A. 1,2 B. 1,4 C. 1,6 D. 1,3 2. Nung 23,16 gam hỗn hợp X gồm Al, Zn, Cu trong oxi một thời gian được 24,76 gam hỗn hợp rắn Y. Hòa tan hoàn toàn Y cần vừa đủ 900 ml dung dịch HNO 3 2M. Sau phản ứng thu được V lít (đkc) NO là sản phẩm khử duy nhất. Giá trò V là A. 9,408 B. 14,560 C. 17,920 D. 8,960 3. Nung 15,00 gam hỗn hợp X gồm Al, Zn, Mg, Cu trong oxi. Sau một thời gian được 16,60 gam hỗn hợp rắn Y. Hòa tan hoàn toàn Y cần vừa đủ x mol HNO 3 . Sau phản ứng thu được 8,96 lít (đkc) hỗn hợp NO; NO 2 có tỉ khối so với H 2 là 19. Giá trò x là bao nhiêu? Biết chỉ xảy ra 2 quá trình khử N +5 A. 1,2 B. 1,4 C. 1,6 D. 1,3 4. Hòa tan hoàn toàn một lượng Al trong 500 ml dung dòch HNO 3 2M được V lít (đkc) hỗn hợp NO; NO 2 có tỉ khối so với H 2 là 21. Biết chỉ xảy ra 2 quá trình khử N +5 . Giá trò V là A. 8,96 B. 5,04 C. 6,72 D. 11,2 5. Cho 37 gam rắn X gồm Fe, FeO, Fe 2 O 3 và Fe 3 O 4 vào cốc đựng 400 ml dung dòch HNO 3 3,2M. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn được 4,48 lít NO (đkc) là sản phẩm khử duy nhất và còn lại m gam rắn là sắt chưa phản ứng hết. Xác đònh giá trò m A. 1,82 B. 1,4 C. 2,6 D. 2,92 6. Cho 10 gam rắn X gồm Fe, FeO, Fe 2 O 3 và Fe 3 O 4 vào cốc đựng 100 ml dung dòch HNO 3 3,2M. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn được 1,68 lít (đkc) hỗn hợp NO, NO 2 có tỉ khối so với H 2 là 19 và thấy còn m gam rắn là sắt chưa phản ứng hết. Xác đònh giá trò m. Biết chỉ xảy ra 2 quá trình khử N +5 A. 0,73 B. 2,38 C. 1,6 D. 1,92 7. Xà phòng hóa một lượng este đơn chức E bằng KOH vừa đủ. Cô cạn dung dòch sau phản ứng được phần hơi bò hấp thụ hết bởi một lượng dư P 2 O 5 và m gam rắn khan gồm 2 muối natri. Đốt cháy hết lượng rắn khan này được H 2 O; 13,8 gam K 2 CO 3 , và 30,8 gam CO 2 . Giá trò m là A. 23,00 B. 20,88 C. 21,60 D. 17,92 4 8. Hòa tan hết 2,6 gam rắn X gồm FeS và FeS 2 trong HNO 3 vừa đủ được V lít khí NO 2 (đkc) là sản phẩm khử duy nhất và dung dòch Y chỉ chứa một chất tan. Giá trò V là A. 6,720 B. 2,688 C. 5,600 D. 8,960 9. Cho m gam rắn X gồm Cu và Fe (tỉ lệ khối lượng tương ứng 3 : 1) vào 400 ml dung dòch HNO 3 2M. Sau khi phản ứng xảy ra xong được 5,6 lít (đkc) hỗn hợp NO; NO 2 và còn lại 0,8m gam rắn chưa tan. Cho biết phản ứng chỉ xảy ra 2 quá trình khử N +5 , vậy khối lượng muối tạo thành sau phản ứng là: A. 49,5 B. 50,4 C. 21,6 D. 67,9 10. Dẫn 11,2 lít (đkc) hỗn hợp X gồm CO và H 2 có tỉ khối so với H 2 là 7,5 qua ống đựng 30 gam rắn Y nung nóng gồm Al 2 O 3 ; Fe 3 O 4 và CuO được 27,6 gam rắn Z. Hỗn hợp khí và hơi T thoát ra khỏi ống có tỉ khối so với H 2 là bao nhiêu? A. 8,7 B. 17,4 C. 11,6 D. 9,9 11. Hòa tan hết 10 gam rắn X gồm Fe; Fe 2 O 3 và Fe 3 O 4 bằng dung dòch chứa x mol HNO 3 (lấy dư 20% so với lí thuyết) được 2,8 lít (đkc) hỗn hợp NO và NO 2 có tỉ khối so với H 2 là 19. Giá trò x là A. 0,575 B. 0,690 C. 0,676 D. 0,456 12. Hòa tan hết m gam rắn X gồm FeS và FeS 2 trong HNO 3 vừa đủ được 3,36 lít khí NO 2 (đkc) là sản phẩm khử duy nhất và dung dòch Y chỉ chứa một chất tan. Giá trò m là A. 1,3 B. 2,6 C. 5,6 D. 1,9 13. Hòa tan hết m gam rắn X gồm Fe, FeS và FeS 2 trong HNO 3 dư được 6,72 lít (đkc) hỗn hợp NO; NO 2 có tỉ khối so với H 2 là 19 và dung dòch Y chỉ chứa hai chất tan. Giá trò m là bao nhiêu? Biết chỉ xảy ra 2 quá trình khử N +5 A. 1,3 B. 2,6 C. 5,2 D. 3,9 14. Hòa tan hết 7,8 gam rắn X gồm Fe, FeS và FeS 2 trong HNO 3 dư được V lít (đkc) hỗn hợp NO; NO 2 có tỉ khối so với H 2 là 19 và dung dòch Y chỉ chứa hai chất tan. Giá trò m là bao nhiêu? Biết chỉ xảy ra 2 quá trình khử N +5 A. 20,16 B. 10,08 C. 6,72 D. 16,80 15. Cho m gam rắn X gồm Fe, FeS và FeS 2 vào dung dòch HNO 3 được 8,96 lít NO 2 (đkc) là sản phẩm khử duy nhất và thấy còn 1,2 gam rắn là sắt chưa tan hết. Biết dung dòch sau phản ứng chỉ chứa một chất tan. Giá trò m là A. 4,6 gam B. 7,4 gam C. 5,6 gam D. 1,2 gam 16. Đốt cháy hoàn toàn 1,38 gam hỗn hợp X gồm RCOOH; CH 3 OH và RCOOCH 3 được 0,06 mol CO 2 và 0,05 mol H 2 O. Mặt khác cũng lượng X trên phản ứng vừa đủ với dung dòch chứa 0,015 mol KOH, thu được 0,015 mol CH 3 OH. Vậy RCOOH là A. HCOOH B. CH 3 COOH C. C 2 H 3 COOH D. C 3 H 5 COOH 17. Đốt cháy a gam Fe trong oxi được 12 gam hỗn hợp rắn X. Hòa tan hết X trong HNO 3 dư được 3,36 lít (đkc) hỗn hợp NO, NO 2 có tỉ khối so với H 2 là 19. Biết chỉ xảy ra 2 quá trình khử N +5 . Giá trò a là A. 8,40 B. 10,08 C. 6,72 D. 16,80 18. Hỗn hợp X gồm 0,12 mol C 2 H 2 ; 0,15 mol C 2 H 4 và 0,28 mol H 2 . Cho X qua bột Ni nung nóng một thời gian được hỗn hợp Y. Dẫn Y qua bình nước brom dư thấy thoát ra hỗn hợp Z. Đốt cháy hoàn toàn Z được 15,4 gam CO 2 và 9 gam H 2 O. Vậy độ tăng khối lượng bình nước brom là: A. 5,64 gam B. 4,44 gam C. 3,42 gam D. 2,68 gam Qua các ví dụ và một số bài tập trắc nghiệm đã nêu ở trên, thầy hi vọng các em nắm được cách thức kết hợp các đònh luật trong giải toán hóa học và vận dụng chúng một cách thành thạo. Chúc các em học tốt môn Hóa và đạt được thành tích mó mãn trong kì tuyển sinh Đại học sắp đến. Thầy Nguyễn Đình Độ ĐÁP ÁN CÁC CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM 1B 2D 3B 4A 5D 6B 7A 8A 9A 10D 11A 12A 13C 14B 15C 16C 17B 18D . 1 GIẢI NHANH CÁC BÀI TOÁN HÓA HỌC NHỜ KẾT HP CÁC ĐỊNH LUẬT ************** Các em học sinh thân mến Muốn giải nhanh các bài toán hóa học phức tạp phải biết kết hợp các đònh luật. . độ giải một bài toán hóa khó lên nhiều lần Sau đây thầy sẽ lấy một số ví dụ minh họa cho việc giải nhanh các bài toán hóa học nếu biết kết hợp các đònh luật hoặc với các công thức giải nhanh. Qua các ví dụ và một số bài tập trắc nghiệm đã nêu ở trên, thầy hi vọng các em nắm được cách thức kết hợp các đònh luật trong giải toán hóa học và vận dụng chúng một cách thành thạo. Chúc các