CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢI HÓA HỌC CHỌN LỌC

1 1. Bài tập áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố Bài tập 1: Cho 13,36g hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe 2 O 3 và Fe 3 O 4 phản ứng hết với dung dịch HNO 3 loãng dư, thu được 1,344 lít khí NO (sản phẩm duy nhất) ở (đktc) và dung dịch X. Cô cạn dung dịch X thu được m gam muối khan. Tìm giá trị m thu được? Bài giải: Ta có: moln NO 06,0 4,22 344,1  Sơ đồ phản ứng: Fe, FeO, Fe 2 O 3 và Fe 3 O 4 + HNO 3  Fe(NO 3 ) 3 + NO + H 2 O Gọi x là số mol Fe(NO 3 ) 3 Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố N, ta có: )()(()( 333 NONNOFeNHNON nnn  = (3x+0,06) mol Dựa vào sơ đồ ta thấy: molxxnn HNOOH )03,05,1()06,03( 2 1 2 1 32  Mặc khác: m hh + 3 HNO m = 33 )(NOFe m + m NO + OH m 2  11,36 + (3x+0,06).63 = 242 + 0,06.30 + (1,5x + 0,03).18  x = 0,16 mol  33 )( NOFe m = 0,16.242 = 38,72 g. Bài tập 2: Đốt cháy hoàn toàn 4,04 gam một hỗn hợp kim loại gồm Al, Fe, Cu thu được 5,96 gam hỗn hợp 3 oxit. Hòa tan hết hỗn hợp 3 oxit bằng dung dịch HCl 2M. Tính thể tích HCl cần dùng. Bài giải: Ta có, m O = m oxit - m kl = 5,96 - 4,04 = 1,92 gam moln O 12,0 16 92,1  Hòa tan hết hỗn hợp 3 oxit bằng HCl tạo thành H 2 O như sau: 2H + + O 2-  H 2 O 0,24mol  0,12mol  V HCl = 12,0 2 24,0  lít Bài tập 3: Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp gồm 0,14 mol FeS 2 và a mol Cu 2 S vào axit HNO 3 vừa đủ, thu được dung dịch X (chỉ chứa 2 muối sunfat) và khí duy nhất NO. Tìm số mol Cu 2 S đã tham gia phản ứng? Bài giải: 2 Phương trình phản ứng: 2Fe 2 S    3 HNO Fe 2 (SO 4 ) 3 0,14mol 0,7mol Cu 2 S    3 HNO 2CuSO 4 a mol 2a mol Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố S, ta có: 0,14.2 + a = 0,07.3 + 2a  a = 0,07 mol Bài tập 4: Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp gồm 0,27 gam bột nhôm và 2,04 gam bột Al 2 O 3 trong dung dịch NaOH dư thu được dung dịch X. Cho CO 2 dư tác dụng với dung dịch X thu được kết tủa Y, nung Y ở nhiệt độ cao đến khối lượng không đổi thu được chất rắn Z. Tìm khối lượng của Z? Bài giải: Sơ đồ phản ứng:    32 OAl Al 3232 0 2 )( OAlOHAlNaAlO tCONaOH   Theo BTNT:   ),()(, 3232 NaOHOAlAlAlZOAlAl nnn     molxn ZOAlAl 05,02 102 04,2 27 27,0 , 32   moln Z OAl 025,0 2 05,0 )(32   m Z = gamm ZOAl 55,2102.025,0 )( 32  Bài tập 5: Đốt cháy 6,72 gam bột Fe trong không khí thu được hỗn hợp X gồm FeO, Fe 3 O 4 , Fe 2 O 3 . Để hòa tan X cần dùng vừa hết 255ml dung dịch chứa HNO 3 2M, thu được V lít khí NO 2 (sản phẩm khử duy nhất, đo đktc). Tìm giá trị V lít thu được. Bài giải: Sơ đồ biến đổi: Fe              32 32 43 HNOO OFe OFe FeO Fe(NO 3 ) 3 + NO 2 Theo BTNT: molnn FeNOFe 12,0 56 72,6 33 )(  Ta có: 33322333 )(()()()()(()( NOFeNHNONNONNONNOFeNHNON nnnnnn  molnn NONNO 15,03.12,02.255,0 )( 22  360,34,22.15,0 2  NO VV lít. 3 Bài tập 6: Lấy a mol NaOH hấp thụ hoàn toàn 2,64 gam khí CO 2 , thu được đúng 200ml dung dịch D. Trong dung dịch D không còn NaOH và nồng độ của ion CO 3 2- là 0,2 mol/l. Tìm số mol của a? Bài giải: Sơ đồ biến đổi: NaOH + CO 2     )( )( 3 32 ymolNaHCO xmolCONa Áp dụng BTNT: )()()(()()( 3223)3322 CONaCCOCNaHCOCNaHCOCCONaCCOC nnnnnn  molnnnny CONaCONaHCOCNaHCO 02,02,0.2,0 44 64,2 32233 )(  332332 2 )()()( NaHCOCONaNaHCONaCONaNaNaOHNa nnnnn  molna NaOHNa 10,002,02,0.2,0.2 )(  Bài tập 7: Hỗn hợp chất X gồm 0,1 mol Fe 2 O 3 và 0,1 mol Fe 3 O 4 . Hòa tan hoàn toàn X bằng dung dịch HCl dư, thu được dung dịch Y. Cho NaOH dư vào Y, thu được kết tủa Z. Lọc lấy kết tủa, rửa sạch rồi đem nung trong không khí đến khi khối lượng không đổi thu được m gam chất rắn T. Tính khối lượng chất rắn T thu được. Bài giải: Sơ đồ phản ứng: 32 3 2 3 2 43 32 0 )( )( OFe OHFe OHFe Z FeCl FeCl Y OFe OFe tNaOHHCl                    Áp dụng định luật BTNT: )()( 4332 OFeFeOFeFeFe nnn  Fe n = 0,1.2 + 0,1.3 = 0,5 mol gammmmoln OFeOFe 40160.25,025,0 2 5.0 3232  Bài tập 8: Hấp thụ hoàn toàn 2,688 lít CO 2 (ở đktc) vào 2,5 lít dung dịch Ba(OH) 2 nồng độ a mol/l, thu được 15,76 gam kết tủa. Tìm nồng độ của a. Bài giải: Phương trình phản ứng: Ba(OH) 2 + CO 2  BaCO 3 + Ba(HCO 3 ) 2 molnmoln BaCOCO 08,0 197 76,15 ;12,0 4,22 688,2 32  Theo BTNT, ta có: ))(()()( 333 HCOBaCBaCOCBaCOC nnn  molnnnnn BaCOCOBaCOCCOCHCOBaC 04,088,012,0 323223 )()())((  4 moln HCOBa 02,0 2 04,0 23 )(  Mặc khác: ))(()())(( 2332 HCOBaBaBaCOBaOHBaBa nnn  molnnn HCOBaBaCOOHBa 10,002,008,0 2332 )()(  mola 04,0 5,2 10,0  Bài tập 9: Thổi hơi nước qua than nóng đỏ thu được hỗn hợp khí A khô (H 2 , CO, CO 2 ). Cho A qua dung dịch Ca(OH) 2 thì còn lại hỗn hợp khí B khô (H 2 , CO). Một lượng khí B tác dụng vừa hết 8,96 gam CuO thấy tạo thành 1,26g nước. Thành phần % thể tích CO trong A là bao nhiêu? Bài giải: Sơ đồ phản ứng như sau:                         3 2 )( 2 2 , 2 2 0 CaCO H CO B H CO CO AOH OHCatC      OH CO D tCuO 2 2 , 0 molnnn OHBHAH 07,0 16 26,1 222 )()(  Theo BTNT trong gia đoạn phản ứng từ B  D: )()()(),()(),()()( 2222 OHOCuOCOODCOOOHODCOOCuOOCOO nnnnnnnn   n CO(A) = n CO(B) = molnnn OHCuOCO 042,007,0 80 96,8 22  Trong giai đoạn phản ứng từ H 2 O  A: COOHCOOOHOACOOACOOCOOOHO nnnnnnnn  22222 )()(),(),()()( molnmoln ACOACOO 014,0 2 028,0 028,0042,007,0 )(),( 22  %11,11%100 07,0042,0014,0 014,0 % )( 2    xV ACO Bài tập 10: Cho 4,48 lít (đktc) một hỗn hợp khí gồm CO và H 2 qua một ống sứ đựng hỗn hợp Al 2 O 3 , CuO, Fe 3 O 4 , Fe 2 O 3 có khối lượng là 26 gam đang được đun nóng. Tính khối lượng chất rắn còn lại trong ống sứ sau khi phản ứng kết thúc. Bài giải: moln hh 1,0 4,22 48,4  5 Các phản ứng khử các oxit là: CO + O  CO 2 H 2 + O  H 2 O Vậy n O = molnn HCO 2,0 2   m O = 3,2 gam Vậy khối lượng chât rắn còn lại trong ống sứ là: 26 - 3,2 = 22,8 gam. 2. Bài tập áp dụng định luật bảo toàn khối lượng Bài tập 1: Cho luồng khí CO đi qua hỗn hợp X gồm các oxit: Fe 3 O 4 , Al 2 O 3 , MgO, ZnO, CuO nung nóng, sau một thời gian thu được hỗ hợp Y và 23,6 gam chất rắn Z. Cho Y lội qua bình đựng dung dịch nước vôi trong dư, thấy có 40 gam kết tủa xuất hiện. Xác định khối lượng X. Bài giải: moln CaCO 4,0 100 40 3  CO 2 + Ca(OH) 2  CaCO 3  + H 2 O (1) 0,4  0,4 (1)  2 CO n = 0,4 mol X + CO, t 0 : Al 2 O 3 , MgO không bị khử. CuO + CO  0 t Cu + CO 2 (2) Fe 3 O 4 + CO  0 t 3FeO + CO 2 (3) FeO + CO  0 t Fe + CO 2 (4) ZnO + CO  0 t Zn + CO 2 (5) (2) (3) (4) (5)  molnn COCO 4,0 2  Theo định luật bảo toàn khối lượng: m X + m CO + 2 CO m  m X = m Z + 2 CO m - m CO = 23,6 + 44.0,4 - 28.0,4 = 30 gam Bài tập 2: Hòa tan hết 7,74 gam hỗn hợp bột Mg, Al bằng 500ml dung dịch HCl 1M và H 2 SO 4 0,28M thu được dung dịch X và 8,7361 lít H 2 (đktc). Cô cạn dung dịch X thu được lượng muối khan là bao nhiêu? Bài giải: Ta có: 6 moln H 39,0 4,22 7361,8 2  n HCl = 0,5.1 =0,5mol moln SOH 14,05,0.28,0 42  Áp dụng ĐLBTKL: m hh + m HCl + 42 SOH m = m muối + 2 H m  m muối = 7,74 + 0,5.3,05 + 0,14.0,8 - 0,39.2 = 38,93 gam. Bài tập 3: Cho 10g hỗn hợp 2 muối cacbonat kim loại hoá trị II và III tácdụng với axit HCl vừa đủ, thu được dung dịch A và 672ml khí (ở đktc). Hỏi cô cạn dung dịch A thu được bao nhiêu gam muối? Giải: Các phương trình hóa học: MCO 3 + 2HCl → MCl 2 + CO 2 + H 2 O N 2 (CO 3 ) 3 + 6HCl → NCl 3 + 3CO 2 + 3H 2 O Tìm số mol của khí CO 2 : molnnn HClOHCO 03,0 4,22 672,0 2 1 22  → moln HCl 06,0 Khối lượng HCl : m = n.M = 0,06(mol).36,5(g/mol) = 2,19g Khối lượng CO 2 : m = n.M = 0,03(mol).44(g/mol) = 1,32g Khối lượng H 2 O: m=n.M = 0,03(mol).18(g/mol) =0,54g Theo định luật bảo toàn khối lượng: Σm muối trước pứ + Σm HCl = Σm muối sau pứ + Σm CO 2 + Σm H 2 O Σm muối sau pứ = Σm muối trước pứ + Σm HCl – (Σm CO 2 + Σm H 2 O) Vậy Σm muối sau phản ứng = 10 + 2,19 – (1,32 + 0,54) = 10,33g Bài tập 4: Cho 16,3g hỗn hợp 2 kim loại kiềm vào nước được dung dịch Avà 5,6 lít khí H 2 (ở đktc). Hỏi cô cạn dung dịch A thu được bao nhiêu gam bazơ? Bài giải: 2M + 2H 2 O → 2MOH + H 2 (1) 2M’ + 2H 2 O → 2M’OH + H 2 (2) Theo định luật bảo toàn khối lượng: Σm kiềm + Σm H 2 O = Σm bazơ + Σm H 2 → Σm bazơ = Σm kiềm + Σm H 2 O – Σm H 2 Từ phương trình (1) và (2) ta thấy: 7 nH 2 = 2 1 nH 2 O = mol25,0 4,22 6,5  → n H 2 O = 0,5 mol → Khối lượng khí H 2 : m = n.M = 0,25 (mol) .2(g/mol) =0,5g Khối lượng H 2 O: m=n.M = 0,5 (mol) .18(g/mol) = 9g Vậy Σm bazơ = 16,3 + 9 – 0,5 = 24,8g Bài tập 5: Cho 24,4gam hỗn hợp Na 2 CO 3 và K 2 CO 3 tác dụng vừa đủ với BaCl 2 , sau phản ứng kết thúc thu được 39,4g kết tủa. Lọc lấy kết tủa, cô cạn dung dịch thu được m(g) muối clorua. Tính m? Bài giải: 24,4g         )( 4,39 . 2 32 32 gm g BaCldd COK CONa Gọi M là kim loại trung bình của Na và K M 2 CO 3 + BaCl 2  BaCO 3  + 2MCl moln BaCO 2,0 197 4,39 3  Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có: m hh + 2 BaCl m = 3 BaCO m + m  24,4 + 0,2.218 = 39,4 + m  m = 26,6g Bài tập 6: Hòa tan 9,14g hợp kim Cu, Mg, Al bằng một lượng vừa đủ dung dịch HCl thu được 7,84 lít khí X (đktc) và 2,54g chất rắn Y và dung dịch Z. Cô cạn dung dịch Z thu được m(g) muối, m có giá trị là bao nhiêu? Bài giải: Phương trình phản ứng Mg + 2HCl  MgCl 2 + H 2  2Al + 6HCl  2AlCl 3 + 3H 2  moln H 35,0 4,22 84,7 2  Áp dụng ĐLNTKL, ta có: m = )(45,3185,246,65,357,0)54,214,9( )( gxmm Cl MgAl    8 Bài tập 7: Hòa tan hoàn toàn 10g hỗn hợp 2 kim loại trong dung dịch HCl dư thấy tạo ra 2,24 (lít) khí H 2 (đktc). Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được gam muối khan. Khối lượng muối khan thu được là bao nhiêu? Bài giải: Ký hiệu 2 khối lượng A, B hóa trị n,m. Khối lượng nguyên tử là A, B là M 1 . M 2 , số mol là x, y. Phương trình phản ứng: 2A + 2nHCl  2ACl n + nH 2 2B + 2mHCl  2BCl m + mH 2 Theo đầu bài ta có hệ phương trình: M 1 x + M 2 y = 10 = 2,01,0 4,22 24,2  mynx Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: m = 2 HHClBABClACl mmmmm mn   Thay số vào ta có: m = 10 + (nx + my).36,5 - 0,1x2 = 10 x 0,2 x 36,5- 0,2 = 17,1 gam. Bài tập 8: Trộn 5,4g Al với 4,8g Fe 2 O 3 rồi nung nóng để thực hiện phản ứng nhiệt nhôm. Sau phản ứng ta thu được m(g) hỗn hợp chất rắn. Tìm giá trị m là gam. Bài giải: * Cách giải thông thường 2Al + Fe 2 O 3  Al 2 O 3 + 2Fe Số mol: 0,2 0,03 Phản ứng: 0,06 0,03 0,03 0,06 Sau phản ứng: 0 0,03 0,06 m hh sau phản ứng = 0,14x27+0,03.102+0,06x56 = 10,2g * Cách giải nhanh: Theo định luật bảo toàn khối lượng: Tổng khối lượng các chất tham giai phản ứng bằng tổng khối lượng sản phẩm: m hh sau = m hh trước = 5,4 + 4,8 = 10,2g 9 Bài tập 9: Có 2 lá sắt khối lượng bằng nhau và bằng 11,2g. Một lá cho tác dụng hết với khí clo, một lá ngâm trong dung dịch HCl dư. Tính khối lượng sắt clorua thu được. Bài giải: PTHH: 2Fe + 3Cl 2  2FeCl 3 (1) Fe + 2HCl  FeCl 2 + H 2 (2) Theo phương trình (1,2) ta có: n FeCl 3 = nFe = 56 2,11 = 0,2mol n FeCl 2 = nFe = 56 2,11 = 0,2mol Số mol muối thu được ở hai phản ứng trên bằng nhau nhưng khối lượng mol phân tử của FeCl 3 lớn hơn nên khối lượng lớn hơn. m FeCl 2 = 127 * 0,2 = 25,4g m FeCl 3 = 162,5 * 0,2 = 32,5g Bài tập 10: Hoà tan hỗn hợp 2 muối Cacbonnat kim loại hoá trị 2 và 3 bằng dung dịch HCl dư thu được dung dịch A và 0,672 lít khí (đktc). Hỏi cô cạn dung dịch A thu được bao nhiêu gam muối khác nhau? Bài giải: Gọi 2 kim loại hoá trị II và III lần lượt là X và Y ta có phương trình phản ứng: XCO 3 + 2HCl -> XCl 2 + CO 2 + H 2 O (1) Y 2 (CO 3 ) 3 + 6HCl -> 2YCl 3 + 3CO 2 + 3H 2 O (2). Số mol CO 2 thoát ra (đktc) ở phương trình 1 và 2 là: moln CO 03,0 4,22 672,0 2  Theo phương trình phản ứng 1 và 2 ta thấy số mol CO 2 bằng số mol H 2 O. molnn COOH 03,0 22  và moln HCl 006,02.03,0  Như vậy khối lượng HCl đã phản ứng là: m HCl = 0,06 . 36,5 = 2,19 gam Gọi x là khối lượng muối khan ( 32 YClXCl mm  ) Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có: 10 + 2,19 = x + 44 . 0,03 + 18. 0,03 => x = 10,33 gam 10 Nhận xét: Định luật bảo toàn khối lượng, định luật bảo toàn nguyên tố đóng một vai trò quan trọng trong hóa học. Việc áp dụng các định luật này vào quá trình giải bài toán hóa học không những giúp các em nắm được bản chất của các phản ứng hóa học mà còn giải nhanh các bài toán đó. Nếu các em không chú ý tới điểm này sẽ đi vào giảitoán bằng cách đặt ẩn, lập hệ phương trình. Với những bài toán nhiều ẩn số mà thiếu dữ liệu nếu các em không có kĩ năng giải toán tốt, dùng một số thuật toán: ghép ẩn số, loại trừ thì sẽ không giải được các bài toán này. Nếu các em áp dụng tốt các nội dung hệ quả của định luật bảo toàn khối lượng, các em sẽ suy luận ngay yêu cầu của bài trên cơ sở PTHH và dữ kiện đầu bài cho, thời gian giải bài toán chỉ bằng 1/4 thời gian giải theo phương pháp đại số, quá trình tính toán ngắn gọn, dễ tính. [...]... 98 gam H2SO4 D nhn thy khụng nờn dựng (1) m dựng (2) vỡ vi cỏc lng cht 208 gam v 20,8 gam BaCl2 thỡ cú th tớnh nhm ngay c lng H2SO4 cn dựng l 9,8 gam Bi tp 7: Nhôm oxit tác dụng với axit sunfuric theo phương tình phản ứng như sau: Al2O3+3H2SO4 Al2(SO4)3+3 H2O Tính khối lượng muối nhôm sunfat được tạo thành nếu đã sử dụng 49 gam axit sunfuric nguyên chất tác dụng với 60 gam nhôm oxit Sau phản ứng chất . trong hóa học. Việc áp dụng các định luật này vào quá trình giải bài toán hóa học không những giúp các em nắm được bản chất của các phản ứng hóa học mà còn giải nhanh các bài toán đó. Nếu các. dịch A và 672ml khí (ở đktc). Hỏi cô cạn dung dịch A thu được bao nhiêu gam muối? Giải: Các phương trình hóa học: MCO 3 + 2HCl → MCl 2 + CO 2 + H 2 O N 2 (CO 3 ) 3 + 6HCl → NCl 3 + 3CO 2 . không chú ý tới điểm này sẽ đi vào giảitoán bằng cách đặt ẩn, lập hệ phương trình. Với những bài toán nhiều ẩn số mà thiếu dữ liệu nếu các em không có kĩ năng giải toán tốt, dùng một số thuật