CÔNG THỨC – VÀ VAI TRÒ CỦA NÓ TRONG VIỆC GIẢI 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 : B A A C 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 ) Vậy, sau phản ứng có : B (5 mol ) ; C (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 : a) Dung dịch NaOH ( hoặc KOH, Ca(OH) 2 , Ba(OH) 2 , ….) tác dụng với dung dịch muối Al 3+ ( Thí dụ : AlCl 3 , Al(NO 3 ) 3 , Al 2 (SO 4 ) 3 ,….) . b) Dung dịch NaOH ( hoặc KOH, Ca(OH) 2 , Ba(OH) 2 , ….) tác dụng với dung dịch muối Zn 2+ ( Thí dụ : ZnCl 2 , Zn(NO 3 ) 2 , ZnSO 4 , ….) . c) Axit H + ( như HCl, H 2 SO 4 , HNO 3 ,…) tác dụng với dung dịch muối Aluminat ( 2 AlO − ) hay zincat ( 2 2 ZnO − ) hoặc hỗn hợp : Aluminat ( 2 AlO − ) và NaOH ,… d) Kim loại Fe tác dụng với dung dịch HNO 3 ; hoặc H 2 SO 4 ( đặc, nóng ) ; hay như Fe tác dụng với dung dịch AgNO 3 , …… e) Khí CO 2 ( hoặc SO 2 ) tác dụng với dung dịch NaOH ( hoặc KOH, hoặc Ca(OH) 2 , hoặc Ba(OH) 2 , ….) hoặc hỗn hợp bazơ ( như : NaOH, Ba(OH) 2 ; hoặc NaOH và Ca(OH) 2 ,….) . f) Axit H + ( như HCl, H 2 SO 4 ,…) tác dụng với dung dịch muối cacbonat 2 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 + AlCl 3 → Al(ỌH) 3 ↓ + 3NaCl (1) NaOH + Al(ỌH) 3 → NaAlO 2 + 2H 2 O (2) Theo sơ đồ “ 2015”! thì : A ≡ NaOH ; B ≡ AlCl 3 ; C ≡ Al(ỌH) 3 ; D ≡ NaAlO 2 . PT ion : 3 OH − + 3 Al + → Al(ỌH) 3 ↓ (1) OH − + Al(ỌH) 3 → 2 AlO − + 2H 2 O (2) b) 2NaOH + ZnSO 4 → Zn(ỌH) 2 ↓ + Na 2 SO 4 (1) 2NaOH + Zn(ỌH) 2 → Na 2 ZnO 2 + 2H 2 O (2) . PT ion : 2 OH − + Zn 2+ → Zn(ỌH) 2 ↓ (1) 2 OH − + Zn(ỌH) 2 → 2 2 ZnO − + 2H 2 O (2) c) CO 2 + Ca(OH) 2 → CaCO 3 ↓ + H 2 O (1) CO 2 + CaCO 3 + H 2 O → Ca(HCO 3 ) 2 (2) CO 2 + 2NaOH → Na 2 CO 3 + H 2 O (1 ’ ) CO 2 + Na 2 CO 3 + H 2 O → 2NaHCO 3 (2 ’ ) PT ion cho (1 ’ ) và (2 ’ ) : CO 2 + 2 OH − → 2 3 CO − + H 2 O (1 ’ ) CO 2 + 2 3 CO − + H 2 O → 2 3 HCO − (2 ’ ) d) HCl + NaAlO 2 + H 2 O → Al(ỌH) 3 ↓ + NaCl (1) HCl + Al(ỌH) 3 → ( tự ghi sản phẩm ) (2) PT ion : H + + 2 AlO − → Al(ỌH) 3 ↓ (1) 3H + + Al(ỌH) 3 → 3 Al + + 3H 2 O (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 CO 2 ( 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 : CO 2 + 2 OH − → 2 3 CO − + H 2 O (1) Ban đầu : 0,3 0,4 P/ư : 0,2 ¬ 0,4 → 0,2 Sau (1) : 0,1 (hết) 0,2 CO 2 + 2 3 CO − + H 2 O → 2 3 HCO − (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 = m Na2CO3 + m NaHCO3 = 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 CO 2 (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 : A. 7,88. B. 13,79. C. 23,64. D. 19,70. Giải : Tính số mol : nCO 2 = 0,2 (mol ) ; − nOH = 0,3 (mol ) ; +2 nBa = 0,12( mol ) . CO 2 + 2 OH − → 2 3 CO − + H 2 O (1) Ban đầu : 0,2 0,3 P/ư : 0,15 ¬ 0,3 → 0,15 Sau (1) : 0,05 (hết) 0,15 CO 2 + 2 3 CO − + H 2 O → 2 3 HCO − (2) Ban đầu : 0,05 0,15 P/ư : 0,05 → 0,05 0,1 Sau (2) : (hết) 0,1 (mol) 0,1(mol) Ba 2+ + 2 3 CO − → BaCO 3 ↓ 0,12 0,1 0,1 ¬ 0,1 → 0,1 Sau : 0,02 hết 0,1 m ↓ ( BaCO 3 ) = 0,1 x 197 = 19,7 gam ( chọn D ) . Làm thử xem ! ĐH khối A – 2010 : Hấp thụ 0,672 lít khí CO 2 (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 : A. 2,00 B. 0,75 C. 1,25 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 H 2 SO 4 đặc, nóng ( giả thiết SO 2 là sản phẩm khử duy nhất ). Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được : A. 0,03 mol Fe 2 (SO 4 ) 3 và 0,06 mol FeSO 4 B. 0,05 mol Fe 2 (SO 4 ) 3 và 0,02 mol Fe dư C. 0,02 mol Fe 2 (SO 4 ) 3 và 0,08 mol FeSO 4 D. 0,12 mol FeSO 4 . Giải : nFe = 0,12 mol . 2Fe + 6H 2 SO 4 → Fe 2 (SO 4 ) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O Ban đầu 0,12 0,3 Pư 0,1 ¬ 0,3 → 0,05 Sau : 0,02 (hết) 0,05 . Vì : Fe tác dụng với Fe 3+ nên : Fe + Fe 2 (SO 4 ) 3 → 3FeSO 4 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 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 . Phân tích : - Ban đầu kiềm trung hoà axit trước , sau đó kiềm sẽ phản ứng với muối Al 3+ . - Có tới 2 giá trị thể tích ( V 1 , V 2 ) dung dịch kiềm phản ứng với muối Al 3+ cho cùng một lượng kết tủa . - Thể tích dung dịch kiềm lớn nhất ( gọi là V 2 ), 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) ; nAl 3+ = 0,2 (mol ) ; nH + = 0,2 ( mol ) . OH − + H + → H 2 O (1) 0,2 ¬ 0,2 3 OH − + 3 Al + → 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 → 2 AlO − + 2H 2 O (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 = 0,1 (mol ) → y = 0,7 (mol) . 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 Al 3+ ) . OH − + H + → H 2 O (1) 0,2 ¬ 0,2 3 OH − + 3 Al + → Al(ỌH) 3 ↓ (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 y = 0,3 (mol ) , nên x = 0,2 + 0,3 = 0,5 (mol) → V = 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 CO 2 (đktc) vào 100 ml dung dịch gồm K 2 CO 3 0,2M và KOH x (mol/lit), sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được dung dịch Y . Cho toàn bộ Y tác dụng với dung dịch BaCl 2 (dư), thu được 11,82 gam kết tủa . Giá trị của x là : A. 1,0 B. 1,4 C. 1,2 D. 1,6 . 2. Trộn 100 ml dung dịch AlCl 3 1M với 200 ml dung dịch NaOH 1,8M đến phản ứng hoàn toàn thì lượng kết tủa thu được là : A. 3,12 gam B. 6,24 gam C. 1,06 gam D. 2,08 gam . 3. Nhỏ từ từ 480 ml dung dịch HCl 1M vào 200 ml dung dịch X gồm NaOH 1M và NaAlO 2 x (mol/lit) thì thu được 3,12 gam kết tủa . Giá trị của x là : A. 0,6 B. 0,5 C. 0,56 D. 0,75 . 4. ĐH- khối B- 2010 : Cho 150 ml dung dịch KOH 1,2M tác dụng với 100 ml dung dịch AlCl 3 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 : A. 1,2 B. 0,8 C. 0,9 D. 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 ! MA VĂN VẦN – THPT GANG THÉP THÁI NGUYÊN – 0947706077 ! CHÚC MỌI NGUOI VUI VẺ !!! . 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