Biên soạn : Thầy giáo Nguyễn Minh Tuấn – Trường THPT chuyên Hùng Vương – Phú Thọ; ĐT : 01223 367 990 hoặc 0936 079 282 Trên bước đường thành công không có dấu chân của kẻ lười biếng 1 GIÚP EM GIẢI NHANH BÀI TẬP LIÊN QUAN ĐẾN PHẢN ỨNG CỦA ION Al 3+ , Zn 2+ VỚI DUNG DỊCH KIỀM BẰNG PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN ĐIỆN TÍCH I. Nhận xét : Bài tập liên quan đến phản ứng của Al 3+ , Zn 2+ với dung dịch kiềm là một trong những dạng bài tập thường gặp trong các đề thi Đại học, Cao đẳng. Bản chất phản ứng là : 3 3 2 2 Al 3OH Al(OH) Zn 2OH Zn(OH) + − + − + → ↓ + → ↓ Nếu OH − dư thì tiếp tục xảy ra phản ứng hòa tan kết tủa : 3 4 2 2 4 Al(OH) OH [Al(OH) ] Zn(OH) 2OH [Zn(OH) ] − − − − + → + → Hay : 3 2 2 2 2 2 2 Al(OH) OH AlO 2H O Zn(OH) 2OH ZnO 2H O − − − − + → + + → + Đối với dạng bài tập này, thầy cô thường hướng dẫn học sinh sử dụng phương trình ion rút gọn để tính toán hoặc sử dụng công thức giải nhanh, là các công thức được xây dựng sẵn dựa trên bản chất phản ứng. Việc sử dụng phương trình ion rút gọn giúp cho học sinh hiểu và khắc sâu bản chất phản ứng. Tuy nhiên, đối với những bài tập có nhiều phản ứng hoặc phản ứng xảy ra nhiều giai đoạn thì phương pháp này đạt hiệu quả không cao vì mất nhiều thời gian. Còn việc sử dụng công thức giải nhanh chỉ hiệu quả đối với các bài tập đơn giản. Mặt khác, công thức giải nhanh thường khó nhớ, không giúp học sinh hiểu và khắc sâu bản chất phản ứng. Trên cơ sở phân tích ưu, nhược điểm của hai phương pháp trên và dựa vào bản chất phản ứng, tôi xin đưa ra một phương pháp khác để giải nhanh dạng bài tập này, đó là phương pháp sử dụng sự bảo toàn điện tích trong dung dịch sau phản ứng. II. Các ví dụ minh họa Ví dụ 1: Cho 8,3 gam hỗn hợp Al, Fe vào 300 ml dung dịch HCl 1M và H 2 SO 4 0,5M, thu được dung dịch X và thấy thoát ra 5,6 lít H 2 (đktc). Tính thể tích dung dịch NaOH 1M cần cho vào dung dịch X để thu được kết tủa có khối lượng lớn nhất ? A. 300 ml. B. 500 ml. C. 400 ml. D. 600 ml. (Đề thi thử Đại học lần 2 – THPT chuyên Hùng Vương – Phú Thọ, năm học 2013 – 2014) Hướng dẫn giải Trong dung dịch axit, ta có : 2 2 4 4 HCl H SO Cl SO n n 0,3 mol; n n 0,15 mol. − − = = = = Sơ đồ phản ứng : 2 4 3 2 HCl, H SO NaOH 2 2 4 4 Al , Fe ,H Na Al Fe Cl , SO Cl , SO + + + + − − − − → → Cho NaOH vào X để thu được kết tủa lớn nhất thì dung dịch sau phản ứng chỉ còn các ion Na + , Cl − và 2 4 SO − . Áp dụng bảo toàn điện tích trong dung dịch sau phản ứng và bảo toàn nguyên tố Na, ta có : 2 4 Na Cl SO NaOH dd NaOH 1M n n 2n 0,6 mol n 0,6 mol V 0,6 lít 600 ml + − − = + = ⇒ = ⇒ = = Ví dụ 2: Hòa tan hoàn toàn 11,5 gam Na vào 400 ml dung dịch HCl có nồng độ x (mol/l), thu được dung dịch Y. Dung dịch Y hòa tan vừa đủ 8,1 gam bột Al, thu được dung dịch Z làm quỳ tím hóa xanh. Giá trị của x là A. 0,5. B. 2,0. C. 1,0. D. 3,5. (Đề thi thử Đại học lần 4 – THPT Cẩm Khê – Phú Thọ, năm học 2013 – 2014) Hướng dẫn giải Biên soạn : Thầy giáo Nguyễn Minh Tuấn – Trường THPT chuyên Hùng Vương – Phú Thọ; ĐT : 01223 367 990 hoặc 0936 079 282 Trên bước đường thành công không có dấu chân của kẻ lười biếng 2 Dung dịch Z làm quỳ tím hóa xanh, chứng tỏ Z chứa ion 2 AlO − . Suy ra dung dịch Y chứa NaCl và NaOH. Sơ đồ phản ứng : 2 Al 2 dd Z H Na Na , Cl NaOH NaCl AlO + − − → Theo bảo toàn nguyên tố Na, Al và bảo toàn điện tích trong dung dịch Z, ta có : 2 2 Na Na Al AlO Cl Na AlO Cl n n 0,5 n n 0,3 n 0,2 n n n [HCl] [Cl ] 0,2 : 0,4 0,5M + − − + − − − = = = = ⇒ = = + ⇒ = = = Ví dụ 3: Cho V lít dung dịch NaOH 2M vào dung dịch chứa 0,1 mol Al 2 (SO 4 ) 3 và 0,1 mol H 2 SO 4 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 : A. 0,35. B. 0,25. C. 0,45. D. 0,05. (Đề thi tuyển sinh Đại học khối A năm 2008) Hướng dẫn giải Bản chất phản ứng là : 2 3 3 3 4 H OH H O (1) Al 3OH Al(OH) (2) Al(OH) OH [Al(OH) ] (3) + − + − − − + → + → ↓ + → Lượng NaOH dùng nhiều nhất để tạo ra 0,1 mol Al(OH) 3 khi xảy ra cả phản ứng (3). Suy ra dung dịch sau phản ứng có chứa các ion 2 4 4 SO , Na , [Al(OH) ] . − + − Trong đó : 2 2 4 2 4 3 4 3 3 4 2 4 3 3 H SO Al (SO ) SO Al(OH) [Al(OH) ] Al Al (SO ) Al(OH) n n 3n 0,4 mol n n n 2n n 0,1 mol. − − + = + = = − = − = Áp dụng bảo toàn điện tích cho dung dịch sau phản ứng, ta có : 2 4 4 Na [Al(OH) ] SO NaOH dd NaOH 2M n n 2n 0,9 mol n 0,9 mol, V 0,45 lít. + − − = + = ⇒ = = Ví dụ 4: Hoà tan 0,54 gam Al trong 0,5 lít dung dịch H 2 SO 4 0,1M, thu được dung dịch X. Thêm V lít dung dịch NaOH 0,1M cho đến khi kết tủa tan một phần. Nung kết tủa thu được đến khối lượng không đổi ta được chất rắn nặng 0,51 gam. V có giá trị là : A. 1,1 lít. B. 0,8 lít. C. 1,2 lít. D. 1,5 lít. (Đề thi thử Đại học lần 4 – THPT Xuân Áng – Phú Thọ, năm học 2013 – 2014) Hướng dẫn giải Sơ đồ phản ứng : o 2 4 t 3 2 3 3 H SO 2 4 2 4 4 Al(OH) Al O Al , H Al SO Na , SO [Al(OH) ] + + − + − − → → Xét toàn bộ quá trình phản ứng, ta thấy dung dịch thu được chứa các ion : 2 4 4 SO , Na , [Al(OH) ] − + − . Ta có : 3 4 2 3 2 2 4 4 Al Al(OH) [Al(OH) ] Al Al O H SO SO n n n n 2n 0,01 mol; n n 0,5.0,1 0,05 mol. − − = − = − = = = = Áp dụng bảo toàn điện tích cho dung dịch sau phản ứng, ta có : 2 4 4 Na SO [Al(OH) ] n 2n n 0,11 mol. + − − = + = Suy ra : NaOH HCl Biên soạn : Thầy giáo Nguyễn Minh Tuấn – Trường THPT chuyên Hùng Vương – Phú Thọ; ĐT : 01223 367 990 hoặc 0936 079 282 Trên bước đường thành công không có dấu chân của kẻ lười biếng 3 NaOH dd NaOH 0,1M n 0,11 mol V 1,1 lít. = ⇒ = Ví dụ 5: Cho 200 ml dung dịch gồm KOH 1M và NaOH 0,75M vào 100 ml dung dịch AlCl 3 1M. Sau khi kết thúc các phản ứng thu được m gam kết tủa. Giá trị của m là A. 3,90. B. 11,70. C. 7,80. D. 5,85. (Đề thi thử Đại học lần 1 – Trường THPT Chuyên – Đại học Vinh, năm học 2013 – 2014) Hướng dẫn giải Dung dịch sau phản ứng chắc chắn có chứa các ion K , Na , Cl + + − . Mặt khác, K Na Cl n n n + + − + > , suy ra dung dịch sau phản ứng còn chứa ion âm, đó là 4 [Al(OH) ] − . Theo bảo toàn điện tích, ta có : 4 4 3 3 4 K Na Cl [Al(OH) ] 0,2 0,15 0,3 ? [Al(OH) ] Al(OH) Al [Al(OH) ] n n n n n 0,05 mol n n n 0,05 mol + + − − − + − + = + ⇒ = ⇒ = − = Suy ra : 3 Al(OH) m 3,9 gam. = Ví dụ 6: Thêm 240 ml dung dịch NaOH 1M vào một cốc thuỷ tinh đựng 100 ml dung dịch AlCl 3 nồng độ x mol/lít, khuấy đều đến phản ứng hoàn toàn, thấy trong cốc có 0,08 mol chất kết tủa. Thêm tiếp 100 ml dung dịch NaOH 1M vào cốc, khuấy đều đến phản ứng hoàn toàn thấy trong cốc có 0,06 mol chất kết tủa. Giá trị của x là : A. 0,75M. B. 1M. C. 0,5M. D. 0,8M. (Đề thi thử Đại học lần 1 – Trường THPT chuyên Hạ Long – Quảng Ninh, năm học 2013 – 2014) Hướng dẫn giải Bản chất phản ứng là : Cho 340 ml dung dịch NaOH 1M vào cốc thủy tinh đựng 100 ml dung dịch AlCl 3 nồng độ x mol/lít, tạo ra 0,06 mol kết tủa. Ta có : 3 3 NaOH Al(OH) OH bñ OH / Al(OH) n 0,34 mol 3n 0,18 mol n n . − − = > = ⇔ > Suy ra đã có hiện tượng hòa tan kết tủa. Như vậy dung dịch sau phản ứng có chứa các ion Na + , Cl − và 4 [Al(OH) ] − . Theo bảo toàn nguyên tố Cl, Al và bảo toàn điện tích, ta có : 4 Na [Al(OH) ] Cl n n n 0,34 (0,1x 0,06) 0,3x x 1. + − − = + ⇒ = − + ⇒ = Ví dụ 7: Cho a mol Al tan hoàn toàn trong dung dịch chứa b mol HCl, thu được dung dịch X. Thêm dung dịch chứa d mol NaOH vào X, thu được c mol kết tủa. Giá trị lớn nhất của d được tính theo biểu thức : A. d = a + b + c. B. d = a + b – c. C. d = a + 3b + c. D. d = a + 3b – c. (Đề thi thử Đại học lần 6 – THPT chuyên KHTN Hà Nội, năm học 2012 – 2013) Hướng dẫn giải Đề bài yêu cầu tính lượng NaOH lớn nhất cần dùng, chứng tỏ đã xảy ra hiện tượng hòa tan một phần kết tủa. Sơ đồ phản ứng : 3 3 HCl 4 Al(OH) Al Al H , Cl Na , Cl [Al(OH) ] + + − + − − → Áp dụng bảo toàn nguyên tố Al và bảo toàn điện tích trong dung dịch sau phản ứng, ta có : 4 Na Cl [Al(OH) ] d b a c n n n d b a c. + − − − = + ⇒ = + − Ví dụ 8: Cho hỗn hợp X gồm x mol NaOH và y mol Ba(OH) 2 từ từ vào dung dịch chứa z mol AlCl 3 thấy kết tủa xuất hiện, kết tủa tăng dần và tan đi một phần. Lọc thu đựơc m gam kết tủa. Giá trị của m là : A. 78(2z – x – 2y). B. 78(4z – x – y). C. 78(4z – x – 2y). D. 78(2z – x – y). NaOH Biên soạn : Thầy giáo Nguyễn Minh Tuấn – Trường THPT chuyên Hùng Vương – Phú Thọ; ĐT : 01223 367 990 hoặc 0936 079 282 Trên bước đường thành công không có dấu chân của kẻ lười biếng 4 (Đề thi thử Đại học lần 1 – Trường THPT Quỳnh Lưu 1 – Nghệ An, năm 2014) Hướng dẫn giải Vì đã có hiện tượng hòa tan một phần kết tủa nên dung dịch sau phản ứng có chứa các ion : 2 4 Na , Ba , Cl , [Al(OH) ] + + − − . Theo bảo toàn nguyên tố Al và bảo toàn điện tích cho dung dịch sau phản ứng, ta có : 2 4 Na Ba Cl [Al(OH) ] n 2n n n m x 2y 3z (z ) 78 m 78(4z x 2y) + + − − + = + ⇒ + = + − ⇒ = − − Ví dụ 9: Cho 400 ml dung dịch E gồm AlCl 3 x mol/lít và Al 2 (SO 4 ) 3 y mol/lít tác dụng với 612 ml dung dịch NaOH 1M, sau khi các phản ứng kết thúc thu được 8,424 gam kết tủa và dung dịch G. Mặt khác, khi cho 400 ml E tác dụng với dung dịch BaCl 2 (dư) thì thu được 33,552 gam kết tủa. Tỉ lệ x : y là : A. 4 : 3. B. 3 : 4. C. 7 : 4. D. 3 : 2. (Đề thi tuyển sinh Đại học khối B năm 2011) Hướng dẫn giải Trong 400 ml dung dịch E có : 2 4 4 BaSO SO 33,552 n n 0,144 mol 233 0,4.3y 0,144 y 0,12. − = = = ⇒ = ⇒ = 3 3 3 4 NaOH Al(OH) OH ban ñaàu OH /Al(OH) Al(OH) OH [Al(OH) ] n 3n n n n 3n n 0,072 mol. 4 − − − − > ⇔ > − ⇒ = = Vậy trong phản ứng của E với dung dịch NaOH đã có hiện tượng hòa tan một phần kết tủa. Áp dụng bảo toàn điện tích trong dung dịch G, ta có : 2 4 4 Na Cl [Al(OH) ] SO n n n 2n 0,612 3x.0,4 0,072 2.0,144 x 0,21 + − − − = + + ⇒ = + + ⇒ = Suy ra : x : y 0,21: 0,12 7 : 4. = = Ví dụ 10: Dung dịch X chứa 0,15 mol Fe 3+ ; x mol Al 3+ ; 0,25 mol 2 4 SO − và y mol Cl − . Cho 710 ml dung dịch Ba(OH) 2 1M vào dung dịch X thu được 92,24 gam kết tủa. Giá trị của x và y lần lượt là : A. 0,23 và 0,64. B. 0,5 và 0,45. C. 0,3 và 0,85. D. 0,3 và 0,45. (Đề thi thử Đại học lần 1 – Trường THPT Xuân Áng – Phú Thọ, năm học 2013 – 2014) Hướng dẫn giải 2 2 2 4 4 4 3 3 3 Ba(OH) BaSO SO SO Fe(OH) Fe Al(OH) n n n n 0,25; n n 0,15; 92,24 0,25.233 0,15.107 n 0,23. 78 − − + < ⇒ = = = = − − = = 3 3 4 Fe(OH) Al(OH) OH [Al(OH) ] n 3n 3n 0,71.2 0,15.3 0,23.3 n 0,07. 4 − − > + − − ⇒ = = Như vậy dung dịch sau phản ứng có chứa các ion 2 4 Ba , Cl , [Al(OH) ] + − − . Áp dụng bảo toàn điện tích cho dung dịch sau phản ứng, ta có : 2 4 Ba Cl [Al(OH) ] 2n n n 2.(0,71 0,25) y 0,07 y 0,85. + − − = + ⇒ − = + ⇒ = Áp dụng bảo toàn điện tích cho dung dịch ban đầu, ta có x = 0,3. Ví dụ 11: X là dung dịch NaOH C%. Lấy 18 gam X hoặc 74 gam X tác dụng với 400 ml AlCl 3 0,1M thì lượng kết tủa vẫn như nhau. Giá trị của C là : A. 4. B. 8. C. 7,2. D. 3,6. (Đề thi thử Đại học lần 1 – THPT Hạ Hòa – Phú Thọ, năm học 2013 – 2014) Hướng dẫn giải Lượng NaOH dùng khác nhau nhưng lại thu được lượng kết tủa như nhau. Chứng tỏ khi cho 18 gam X vào 400 ml AlCl 3 0,1M (TN1) thì Al 3+ chưa phản ứng hết, còn khi cho 74 gam X vào Biờn son : Thy giỏo Nguyn Minh Tun Trng THPT chuyờn Hựng Vng Phỳ Th; T : 01223 367 990 hoc 0936 079 282 Trờn bc ng thnh cụng khụng cú du chõn ca k li bing 5 400 ml AlCl 3 0,1M (TN2) thỡ Al 3+ b kt ta ht, sau ú mt phn Al(OH) 3 b hũa tan. Ta cú : NaOH ụỷ TN1 dd NaOH ụỷ TN1 NaOH ụỷ TN2 dd NaOH ụỷ TN2 dd NaOH ụỷ TN1 dd NaOH ụỷ TN2 n m 18 n m 74 n 18x n 74x = = = = t 3 Al(OH) n y mol. = Theo bo ton in tớch cho cỏc dung dch sau phn ng, ta cú : 3 4 Na Al Cl 0,04 y 18x 0,04.3 Na Cl [Al(OH) ] 74x 0,04.3 0,04 y (dd NaOH) TN1: n 3n n x 0,002 TN2 : n n n y 0,012 18.0,002.40 C% 8% 18 + + + + = = = + = = = Vớ d 12: Ho tan ht m gam Al 2 (SO 4 ) 3 vo nc c dung dch X. Cho 360 ml dung dch NaOH 1M vo X, thu c 2a gam kt ta (TN1). Mc khỏc, nu cho 400 ml dung dch NaOH 1M vo X, thu c a gam kt ta (TN2). Cỏc phn ng xy ra hon ton, giỏ tr ca m l: A. 18,81. B. 15,39. C. 20,52. D. 19,665. ( thi th i hc ln 2 THPT chuyờn Nguyn Hu H Ni, nm hc 2011 2012) Hng dn gii T gi thit suy ra : TN2 ó cú hin tng hũa tan kt ta. Cũn TN1 thỡ cú th cú hin tng hũa tan kt ta hoc cha. Ta t : 3 2 2 4 3 4 3 3 3 3 Al (SO ) Al SO Al(OH) /TN1 Al(OH) /TN1 Al(OH) /TN2 Al(OH) /TN2 n x mol n 2x; n 3x n 2y n 2a 2 n a 1 n y + = = = = = = = Nu c TN1 v TN2 u cú hin tng hũa tan kt ta, ỏp dng bo ton in tớch cho cỏc dung dch sau phn ng, ta cú : 2 4 4 2 4 4 4 Na SO [Al(OH) ] 0,36 3x 2x 2y Na SO [Al(OH) ] 0,4 3x 2x y [Al(OH) ] n 2n n x 0,55 n 2n n y 0,04 TN1: n 0 : Thoỷa maừn. + + = + = = + = > Suy ra : 2 4 3 Al (SO ) m 0,055.342 18,81 gam. = = Nu TN1 cha cú hin tng hũa tan kt ta, ỏp dng bo ton in tớch cho cỏc dung dch sau phn ng, ta cú : 3 2 4 2 4 4 3 Na Al SO 2x 2y 0,36 3x Na SO [Al(OH) ] 0,4 3x 2x y Al n 3n 2n y 0,06 n 2n n x 0,0575 TN1: n 0 (loaùi). + + + + + = = = + = < Vớ d 13: Hũa tan ht m gam Al 2 (SO 4 ) 3 vo H 2 O thu c 300 ml dung dch X. Cho 150 ml dung dch X tỏc dng vi dung dch cha 0,3 mol NaOH, kt thỳc cỏc phn ng thu c 2a gam kt ta (TN1). Mt khỏc, cho 150 ml dung dch X cũn li phn ng vi dung dch cha 0,55 mol KOH, kt thỳc cỏc phn ng thu c a gam kt ta (TN2). Giỏ tr ca m v a ln lt l A. 51,30 v 3,9. B. 64,8 v 19,5. C. 25,65 v 3,9. D. 34,2 v 19,5. ( thi th i hc ln 1 THPT Chuyờn i hc Vinh, nm hc 2012 2013) Hng dn gii Trong 300 ml dung dch X cú m gam Al 2 (SO 4 ) 3 , suy ra trong 150 ml dung dch X s cú 0,5m gam Al 2 (SO 4 ) 3 v cú s mol l x. Lng Al 2 (SO 4 ) 3 phn ng 2 thớ nghim l nh nhau. Lng OH TN2 nhiu hn TN1, lng kt ta (y mol) TN2 ớt hn TN1 (2y mol). Chng t TN2 kt ta Al(OH) 3 ó b hũa tan mt phn, TN1 kt ta cú th b hũa tan hoc cha b hũa tan. Biờn son : Thy giỏo Nguyn Minh Tun Trng THPT chuyờn Hựng Vng Phỳ Th; T : 01223 367 990 hoc 0936 079 282 Trờn bc ng thnh cụng khụng cú du chõn ca k li bing 6 Nu TN1 kt ta Al(OH) 3 cha b hũa tan, ỏp dng bo ton in tớch trong cỏc dung dch sau phn ng, ta cú : 3 2 4 2 4 4 Na Al SO 2x 2y 0,3 3x K SO [Al(OH) ] 0,55 3x 2x y TN1: n 3n 2n y 0,05 TN2 : n 2n n x 0,075 + + + + = = = + = 3 3 2 4 3 Al Al(OH) Al (SO ) TN1: n 0 : Thoỷa maừn. a m 0,05.78 3,9 gam m m 2.0,075.342 51,3 gam + > = = = = = = TN1 kt ta Al(OH) 3 ó b hũa tan, ỏp dng bo ton in tớch cho dung dch sau phn ng, ta cú : 2 4 4 2 4 4 4 Na SO [Al(OH) ] 0,3 3x 2x 2y K SO [Al(OH) ] 0,55 3x 2x y [Al(OH) ] TN1: n 2n n x 0,1 TN2 : n 2n n y 0,25 TN1: n 0 (loaùi) (*) + + = + = = + = < PS : Nu khụng s dng biu thc (*) bin lun loi trng hp khụng tha món thỡ s tớnh ra ỏp ỏn B. Nhng ú l kt qu sai. Vớ d 14: Hũa tan hon ton m gam ZnSO 4 vo nc c dung dch X. Nu cho 110 ml dung dch KOH 2M vo X (TN1) thỡ thu c 3a gam kt ta. Mt khỏc, nu cho 140 ml dung dch KOH 2M vo X (TN2) thỡ thu c 2a gam kt ta. Giỏ tr ca m l : A. 17,71. B. 16,10. C. 32,20. D. 24,15. ( thi th i hc ln 5 THPT chuyờn KHTN H Ni, nm hc 2012 2013) Hng dn gii t 4 ZnSO n x mol. = 2 2 2 2 2 2 Zn(OH) ụỷ TN1 Zn(OH) ụỷ TN1 Zn(OH) ụỷ TN2 Zn(OH) ụỷ TN2 Zn(OH) ụỷ TN1 Zn(OH) ụỷ TN2 n m 3a 3 n m 2a 2 n 3y, n 2y = = = = = T gi thit, suy ra : TN2 ó cú hin tng hũa tan kt ta. TN1 cú th kt ta ó b hũa tan hoc cha b hũa tan. Nu TN1 Zn(OH) 2 cha b hũa tan, ỏp dng bo ton in tớch trong cỏc dung dch sau phn ng, ta cú : 2 2 4 2 2 4 4 2 K Zn SO 0,22 x 3y x K [Zn(OH) ] SO 0,28 x x 2y Zn TN1: n 2n 2n TN2 : n 2n 2n x 0,1066 TN1: n 0 (loaùi) y 0,0366 + + + + + = = + = < = Nu TN1 Zn(OH) 2 ó b hũa tan, ỏp dng bo ton in tớch trong cỏc dung dch sau phn ng, ta cú : 2 2 4 4 2 2 4 4 4 K [Zn(OH) ] SO 0,22 x x 3y K [Zn(OH) ] SO 0,28 x x 2y ZnSO TN1: n 2n 2 n TN2 : n 2n 2n x 0,1; y 0,03 4x 6y 0,22 m 0,1.161 16,1 4x 4y 0,28 + + = + = + = = = = = = Vớ d 15: 16,9 gam hn hp Na, Al hũa tan ht vo nc d, thu c dung dch X. Cho X phn ng va ht 0,8 mol HCl, thu c 7,8 gam kt ta v dung dch Y. Tớnh khi lng Al ban u. A. 2,7 gam. B. 3,95 gam. C. 5,4 gam. D. 12,4 gam. ( thi th i hc ln 1 THPT chuyờn Hựng Vng Phỳ Th, nm hc 2011 2012) Hng dn gii Vỡ phn ng ca dung dch X vi HCl thu c kt ta nờn HCl ó ht. Nu dung dch Y ch cú NaCl, suy ra : Na NaCl HCl Na (Na, Al) bủ n n n 0,8 mol m 0,8.23 18,4 m 16,9. = = = = = > = Nu dung dch Y cú NaCl v NaAlO 2 thỡ : Na NaCl HCl Na n n n 0,8 m 0,8.23 18,4. > = = > = Biên soạn : Thầy giáo Nguyễn Minh Tuấn – Trường THPT chun Hùng Vương – Phú Thọ; ĐT : 01223 367 990 hoặc 0936 079 282 Trên bước đường thành cơng khơng có dấu chân của kẻ lười biếng 7 Vậy dung dịch thu sau tồn bộ q trình phản ứng có chứa NaCl và AlCl 3 . Theo bảo tồn điện tích và bảo tồn ngun tố Al, ta có : 3 3 Al trong kết tủa Al Na Cl x y Al Na m x y 3n n n 0,8 27n 23n 16,9 0,1.27 14,2 + + − + + + = = + = − = Al ban đầu Al ban đầu m 0,2 mol x 0,1 y 0,5 m 5,4 gam = = ⇒ ⇒ = = Ví dụ 16: Cho m gam Na vào 250 ml dung dịch hỗn hợp gồm HCl 0,5M và AlCl 3 0,4M. Sau phản ứng thu được kết tủa có khối lượng là (m – 3,995) gam. m có giá trị là : A. 12,788 gam. B. 10,235 gam. C. 7,728 gam. D. 10,304 gam. (Đề thi thử Đại học lần 1 – THPT Cẩm Khê – Phú Thọ, năm học 2013 – 2014) Hướng dẫn giải Phản ứng của Na với dung dịch HCl và AlCl 3 tạo ra kết tủa Al(OH) 3 , chứng tỏ đã có phản ứng của Na với H 2 O để tạo ra NaOH. ● Nếu chưa có hiện tượng hòa tan kết tủa Al(OH) 3 thì dung dịch sau phản ứng có chứa các ion Na + , Cl − và có thể có Al 3+ dư. Áp dụng bảo tồn điện tích, bảo tồn ngun tố Al và theo giả thiết, ta có : 3 3 3 3 3 3 Na Al Cl Al(OH) Al Al Al Al n 3n n 0,425 n n 0,1 m 3n 0,425 m 5,711 23 (loại) n 0,224 m 3,995 n 0,1 78 + + − + + + + + = = + = + = = − ⇒ ⇒ = − + = ● Nếu đã có hiện tượng hòa tan một phần kết tủa Al(OH) 3 thì dung dịch sau phản ứng có chứa các ion Na + , Cl và [Al(OH)] − − . Áp dụng bảo tồn điện tích, bảo tồn ngun tố Al và theo giả thiết, ta có : 4 3 4 4 4 4 Na Cl [Al(OH) ] 0,425 Al(OH) [Al(OH) ] [Al(OH) ] [Al(OH) ] [Al(OH) ] n n n n n 0,1 m n 0,425 m 10,235 23 n 0,02 m 3,995 n 0,1 78 + − − − − − − = + + = − = = ⇒ ⇒ = − + = III. Bài tập vận dụng Câu 1: Cho 4,93 gam hỗn hợp gồm Mg và Zn vào 1 cốc chứa 480 ml dung dịch H 2 SO 4 0,5M (lỗng). Sau khi phản ứng kết thúc cho tiếp V ml dung dịch hỗn hợp gồm KOH 0,1M và NaOH 0,7M vào cốc để kết tủa hết các ion Mg 2+ và Zn 2+ trong dung dịch. Giá trị V sẽ là : A. 486 ml. B. 600 ml. C. 240 ml. D. 640 ml. (Đề thi thử Đại học lần 2 – THPT chun Hùng Vương – Phú Thọ, năm học 2013 – 2014) Câu 2: Thêm m gam kali vào 900 ml dung dịch chứa NaOH 0,1M, thu được dung dịch X. Cho từ từ dung dịch X vào 200 ml dung dịch Al 2 (SO 4 ) 3 0,1M, thu được kết tủa Y. Để thu được lượng kết tủa Y lớn nhất thì giá trị của m là : A. 1,17 gam. B. 1,71 gam. C. 1,59 gam. D. 1,95 gam. (Đề thi thử Đại học lần 2 – THPT chun Lam Sơn – Thanh Hóa, năm học 2013 – 2014) Câu 3: Cho từ từ đến hết 500 ml dung dịch NaOH x mol/lít vào 200 ml dung dịch Al 2 (SO 4 ) 3 0,5M. Sau khi phản ứng xảy ra hồn tồn, thu được 3,9 gam kết tủa. Giá trị lớn nhất của x là A. 0,3. B. 0,7. C. 0,5. D. 1,5. (Đề thi thử Đại học lần 4 – THPT Cẩm Khê – Phú Thọ, năm học 2013 – 2014) Câu 4: Trộn 100 ml dung dịch Al 2 (SO 4 ) 3 1M với 700 ml dung dịch NaOH 1M, thu đươc kết tủa E. Lọc tách kết tủa E, đem nung tới khối lượng khơng đổi thu được chất rắn có khối lượng là : A. 20,4 gam. B. 10,2 gam. C. 5,1 gam. D. 2,55 gam. Biên soạn : Thầy giáo Nguyễn Minh Tuấn – Trường THPT chuyên Hùng Vương – Phú Thọ; ĐT : 01223 367 990 hoặc 0936 079 282 Trên bước đường thành công không có dấu chân của kẻ lười biếng 8 (Đề thi thử Đại học lần 1 – THPT Cẩm Lý – Bắc Giang, năm học 2013 – 2014) Câu 5: Thêm 150 ml dung dịch NaOH 2M vào một cốc đựng 100 ml dung dịch AlCl 3 nồng độ x mol/l, sau khi phản ứng hoàn toàn thấy trong cốc có 0,1 mol chất kết tủa. Thêm tiếp 100 ml dung dịch NaOH 2M vào cốc, sau khi phản ứng hoàn toàn thấy trong cốc có 0,14 mol chất kết tủa. Giá trị của x là : A. 1,6M. B. 1,0M. C. 0,8M. D. 2,0M. (Đề thi thử Đại học lần 1 – Trường THPT chuyên Lương Văn Tụy – Ninh Bình, năm học 2013 – 2014) Câu 6: Dung dịch X chứa a mol Ba 2+ ; b mol Na + và OH − . Dung dịch Y chứa c mol Cl − ; d mol 3 NO − và Zn 2+ . Để khi trộn 2 dung dịch với nhau thu được kết tủa có khối lượng lớn nhất thì biểu thức liên hệ giữa a, b, c, d là A. a +2b = 4c + 4d. B. 2a + b = c + d. C. 2a + b = 2c + 2d. D. 2a + b = 4c +4d. (Đề thi thử Đại học – THPT chuyên Chu Văn An – Hà Nội, năm học 2012 – 2013) Câu 7: Trộn dung dịch chứa a mol AlCl 3 với dung dịch chứa b mol NaOH. Để thu được kết tủa thì cần có tỉ lệ A. a : b = 1 : 4. B. a : b < 1 : 4. C. a : b = 1 : 5. D. a : b > 1 : 4. (Đề thi tuyển sinh Đại học khối A năm 2007) Câu 8: Dung dịch X gồm 0,1 mol H + , z mol Al 3+ , t mol 3 NO − và 0,02 mol 2 4 SO − . Cho 120 ml dung dịch Y gồm KOH 1,2M và Ba(OH) 2 0,1M vào X, sau khi các phản ứng kết thúc, thu được 3,732 gam kết tủa. Giá trị của z, t lần lượt là : A. 0,020 và 0,012. B. 0,020 và 0,120. C. 0,012 và 0,096. D. 0,120 và 0,020. (Đề thi tuyển sinh Đại học khối B năm 2011) Câu 9: Hòa tan 4,6 gam Na vào dung dịch chứa 200 ml dung dịch HCl xM, thu được dung dịch Y. Cho Y tác dụng với 100 ml dung dịch AlCl 3 0,6M, thu được 1,56 gam kết tủa. Giá trị x là: A. 0,7. B. 0,8. C. 0,5. D. 1,4. (Đề thi thử Đại học lần 5 – THPT chuyên KHTN, năm học 2011 – 2012) Câu 10: Hòa tan 3,79 gam hỗn hợp X gồm Al và Zn (tỉ lệ mol 2 : 5) vào dung dịch chứa 0,394 mol HNO 3 , thu được dung dịch Y và V ml khí N 2 (đktc). Để phản ứng hết với các chất trong Y thu được dung dịch trong suốt cần vừa đủ 3,88 lít NaOH 0,125M. Giá trị V là : A. 268,8. B. 112. C. 358,4. D. 352,8. (Đề thi thử Đại học lần 1 – THPT Vĩnh Bảo – Hải Phòng, năm học 2013 – 2014) . biếng 1 GIÚP EM GIẢI NHANH BÀI TẬP LIÊN QUAN ĐẾN PHẢN ỨNG CỦA ION Al 3+ , Zn 2+ VỚI DUNG DỊCH KIỀM BẰNG PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN ĐIỆN TÍCH I. Nhận xét : Bài tập liên quan đến phản ứng của. phân tích ưu, nhược điểm của hai phương pháp trên và dựa vào bản chất phản ứng, tôi xin đưa ra một phương pháp khác để giải nhanh dạng bài tập này, đó là phương pháp sử dụng sự bảo toàn điện. gian. Còn việc sử dụng công thức giải nhanh chỉ hiệu quả đối với các bài tập đơn giản. Mặt khác, công thức giải nhanh thường khó nhớ, không giúp học sinh hiểu và khắc sâu bản chất phản ứng.