SKKN Áp dụng phương trình ION để giải bài toán vô cơ

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐỀ TÀI: "ÁP DỤNG PHƯƠNG TRÌNH ION ĐỂ GIẢI BÀI TOÁN VÔ CƠ" A. ĐẶT VẤN ĐỀ Một bài tập hoá học có thể giải theo nhiều phương pháp khác nhau và đều đi đến một kết quả, nhưng với từng bài toán, dạng toán giải theo phương pháp nào là dễ nhất, ngắn gọn nhất, nhanh nhất và chính xác nhất là vấn đề không dễ đối với giao viên cũng như học sinh. Chẳng hạn khi gặp bài toán sau: Có 500 ml dung dịch chứa hỗn hợp axit gồm HCl1,98M và H 2 SO 4 1,1M. Tính thể tích dung dịch chứa đồng thời NaOH 3M và Ba(OH) 2 4M cần phải lấy để trung hoà vừa đủ dung dịch axit đã cho. Việc giải bài toán này bằng các phương pháp thông thường như viết phương trình hoá học thì có thể thực hiện được nhưng sẽ gặp những vướng mắc nhất định dẫn tới bài toán trỏ nên phức tạp, mất thời gian. Để khắc phục được những nhược điểm đó ta nên nghỉ đến “phương trình ion thu gọn”. Để thấy rõ nhưng ưu điểm nhược điểm của tường phương pháp ta giải bài toán trên theo hai cách và so sánh. Cách giải 1. Dùng phương pháp thông thường Số mol HCl trong 500ml dung dịch là: 1,98.0,5 = 0,99mol Số mol H 2 SO 4 trong 500ml dung dịch là: 1,1.0,5 = 0,55mol Phương trình phản ứng trung hoà các axit bằng kiềm : HCl + NaOH  NaCl + H 2 O 3mol 3mol 2HCl + Ba(OH) 2  BaCl 2 + 2H 2 O 8mol 4mol Như vậy, muối trung hoà 11 mol HCl cần 1000ml dung dịch kiềm đã cho Vậy thì muối trung hoà 0,99mol HCl cần x ml dung dịch kiềm đã cho => x = 90 ml Với H 2 SO 4 H 2 SO 4 + 2NaOH  Na 2 SO 4 + 2H 2 O 1,5mol 3mol H 2 SO 4 + Ba(OH) 2  BaSO 4 + 2H 2 O 4mol 4mol Muối trung hoà 5,5 mol H 2 SO 4 cần 1000ml dung dịch kiềm đã cho Vậy trung hoà 0,55mol H 2 SO 4 cần y ml dung dịch kiềm đã cho => y =100 ml Vậy thể tích dung dịch kiềm phải lấy là: V= x + y = 90 + 100 = 190 ml Cách giải 2. Phương pháp áp dung phương trình ion thu gọn Trong dd axit Trong dd bazơ Pt điện li: HCl  H + + Cl - Pt điện li NaOH  Na + + OH - 0,99mol 0,99mol 3Vmol 3Vmol 3Vmol H 2 SO 4  2H + + SO 4 2- Ba(OH) 2  Ba 2+ + 2OH - 0,55mol 1,1mol 1,1mol 4Vmol 4Vmol 8Vmol molnnn SOHHClH 09,255,0.299,02 42 =+=+= ∑ ∑ =+=+= − VmolVVnnn OHBaNaOH OH 11832 2 )( Phản ứng trung hoà xảy ra: H + + OH - → H 2 O ∑ ∑ −+ = OHH nn => 2,09 = 11V => V=0,19 lít => V = 190 ml So sánh phương pháp cũ và phương pháp mới PHƯƠNG PHÁP CŨ PHƯƠNG PHÁP MỚI - Phương pháp này phổ biến nh- ưng dài dòng, khó hiểu mất nhiều thời gian. - Ngắn gọn, chính xác, dễ hiểu, không mất nhiều thời gian. - Học sinh còn hiểu bản chất của phản ứng xảy ra trong dung dịch chất điện li là do sự kết hợp của các ion đối kháng với nhau. - Đáp ứng mục tiêu cải cách giáo dục hiện nay và trong thi cử của học sinh - Trong những năm gần đây bộ giáo dục đã ra đề thi đa nhiều câu hỏi cùng dạng. Bằng kinh nghiệm thực tế, tôi giảng dạy cho học sinh ở trường THPT Số 3 Bảo Thắng cụ thể là học sinh ở các lớp 12A, 12B, 12E nhất là tôi đã áp dụng dạy cho đội tuyển học sinh giỏi và đạt được kết quả cao khi các em đi thi gặp các bài dạng này. Từ những thực tế nêu trên và kinh nghiệm giảng dạy tôi xin gới thiệu bài viết “ áp dụng phương trình ion thu gọn để giải một số bài toán hoá học vô cơ xảy ra trong dung dịch ” Trong quá trình nghiên cứu không trách những thiếu sót. Mong độc giả góp ý kiến cho tác giả hoàn thiện bài viết tốt hơn. Tôi xin chân trọng cảm ơn! B. GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ  Phạm vi áp dụng Áp dụng hiệu quả với nhiều bài toán hỗn hợp nhiều chất tác dụng với một hoặc nhiều chất khác nhưng đều do ion đối kháng cùng loại kết hợp với nhau xảy ra trong dung dịch. I. PHẢN ỨNG TRAO ĐỔI. Lưu ý: Đối với phản ứng trao đổi xảy ra thực tế là do các ion đối kháng kết hợp với nhau tạo ra chất kết tủa, chất bay hơi hoặc chất điện li yếu. 1. Phản ứng giữa hỗn hợp axit với hỗn hợp bazơ. Bài 1: Để trung hoà hết 2 lít hỗn hợp axit gồm HCl 1M, H 2 SO 4 0,5M, H 3 PO 4 0,5M cần vừa đủ V lít hỗn hợp dung dịch bazơ gồm NaOH 1M, KOH 1M. Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được m gam muối khan. Thì V và m lần lượt có giá trị nào sau đây. A. 3,5 lít và 479 gam B. 1,5 lít và 497 gam C. 2,5 lít và 749 gam D. 3,5 lít và 974 gam Bài giải Phương trình điện li: Trong dd axit Trong dd bazơ HCl  H + + Cl - NaOH  Na + + OH - 2mol 2mol 2mol Vmol Vmol Vmol H 2 SO 4  2H + + SO 4 2- KOH  K + + OH - 1mol 2mol 1mol Vmol Vmol Vmol H 3 PO 4  3H + + PO 4 3- 1mol 3mol 1mol molnnnn POHSOHHClH 732232 4342 =++=++= ∑ ∑ =+=+= − VmolVVnnn KOHNaOH OH 2 Phản ứng trung hoà xảy ra: H + + OH - → H 2 O ∑ ∑ −+ = OHH nn => 7 = 2V => V=3,5 lít Khối lượng muối thu được khi cô cạn là: m = −−−++ ++++ 3 4 2 4 POSO ClNaK mmmmm = 3,5.39+3,5.23+2.35,5+1.96+1.95= 479 gam => Đáp án A đúng 2. Phản ứng giữa hỗn hợp muối với hỗn hợp muối Bài 2. Cho 11,38 gam hỗn hợp gồm Ba(NO 3 ) 2 , BaCl 2 , tác dụng vừa đủ với V lít dung dịch gồm (NH 4 ) 2 SO 4 0,5M, Na 2 SO 4 1M, K 2 SO 4 0,5M thu được 11,65 gam kết tủa và dung dịch X , cô cạn cẩn thận dung dịch X thu được m gam muối khan. Thì V và m lần lượt có giá trị nào sau đây. A. 0,025 lít và 7,96 gam B. 0,025 lít và 6,96 gam C. 0,25 lít và 9,69 gam D. 2,5 lít và 6,96 gam Bài giải Ta có: moln BaSO 05,0 233 65,11 4 == Gọi x, y lần lượt là số mol của Ba(NO 3 ) 2 và BaCl 2 . Trong dung dịch các muối điện li theo phương trình sau Ba(NO 3 ) 2  Ba 2+ + 2NO 3 - (NH 4 ) 2 SO 4  NH 4 + + SO 4 2+ xmol xmol 2xmol 0,5Vmol 0,5Vmol 0,5Vmol BaCl 2  Ba 2+ + 2Cl - Na 2 SO 4  2Na + + SO 4 2- ymol ymol 2ymol Vmol 2Vmol Vmol K 2 SO 4  2K + + SO 4 2- 0,5Vmol Vmol 0,5Vmol Phản ứng là: Ba 2+ + SO 4 2-  BaSO 4 (x+y)mol (x+y)mol (x+y)mol Ta có hệ phương trình: 261x + 208y = 11,46 x = 0,02 x + y = 0,05 y = 0,03 Thể tích cần dùng là: ∑ ∑ −+ = 2 4 2 SO Ba nn => 0,05 = 0,5V + V + 0,5V = 2V => litV 025,0 2 05,0 == Khối lương muối khan là: 6,96g=++++= =++++= −−+++ 5,35.03,0.262.02,0.239.025,023.025,0.218.025,0.5,0 34 Cl NO KNa NH mmmmmm => Đáp án B đúng 3. Phản ứng giữa hỗn hợp cacbonat với hỗn hợp axit. Lưu ý. Phản ứng cuả muối cacbonat với axit + Nếu cho từ từ axit vào muối CO 3 2- . Phương trình ion: H + + CO 3 2- → HCO 3 - HCO 3 - + H + → CO 2 + H 2 O + Nếu cho từ từ muối CO 3 2- vào axit. Phương trình ion: 2 H + + CO 3 2- → H 2 O + CO 2 Bài 1. Cho 35 gam hỗn hợp X gồm Na 2 CO 3 và K 2 CO 3 . Thêm từ từ , khuấy đều 0,8 lit HCl 0,5 M vào dung dịch X trên thấy có 2,24 lit khí CO 2 thoát ra ở đktc và dung dịch Y. Thêm Ca(OH) 2 vào dung dịch Y được kết tủa A. Khối lượng của Na 2 CO 3 và K 2 CO 3 trong X và khối lượng kết tủa A lần lượt là ? A. 21,2 gam; 13,8 gam; 20 gam B. 4,4 gam; 30,8 gam; 10 gam C. 17,5 gam; 17,5 gam; 30 gam D. 12,21 gam; 22,79 gam; 20 gam Bài giải Gọi số mol của Na 2 CO 3 là a, K 2 CO 3 là b. Khi thêm từ từ dd HCl vào dd X lần lượt xảy ra phản ứng : CO −2 3 + H + → HCO − 3 a + b a + b a + b Khi trong dung dịch tất cả ion CO −2 3 biến thành ion HCO − 3 HCO − 3 + H + → CO 2 + H 2 O 0,1 0,1 0,1 => n CO 2 = 2,24/ 22,4 = 0,1 mol. Dung dịch sau phản ứng tác dụng Ca(OH) 2 cho kết tủa. Vậy HCO − 3 dư, H + hết. HCO − 3 + Ca(OH) 2 → CaCO 3 ↓ + OH - + H 2 O Ta có ∑ + H n = a + b + 0,1 = 0,5 . 0,8 = 0,4 mol [...]... X thu c lung mui khan l A 77,86 gam B 25,95 gam C 103,85 gam D 38,93 gam C KT LUN Trờn õy l bi vit v ỏp dng phng trỡnh ion thu gn gii mt s bi toỏn hoỏ hc vụ c xy ra trong dung dch m ni dung sỏng kin kinh nghim ó nờu lờn Trong SKKN tụi a ra mt s dng bi tp nờn ỏp dng phng trỡnh ion thu gn thỡ gii bi toỏn hoỏ hc s tr nờn ngn gn v nhanh nht Trong mi dng tụi ó a ra bi tp ỏp dng tng quỏt v ỏp dng gii... 8H+ 3 Cu+ + 2NO + 4H2O Ban u: 0.1 0.12 0.24 Phn ng: 0.09 0.06 0.24 Sau phn ng:0.01 0.06 0,09 0,06 0 VNO = 0.06 22.4 = 1.344 (lớt) Trong dung dch sau phn ng cụ cn cú 0,06 mol ion SO 42- to ra 0.06 mol CuSO4 Cũn li 0.06 mol ion NO3- to ra 0,03 mol Cu(NO3)2 Bi 3 Cho 7,86 gam Cu vo 120 ml dung dch hn hp HNO 3 1M v H2SO4 1M Sau phn ng xy ra hon ton thu c bao nhiờu lớt khớ NO (ktc) Khi co cn dung dch thu... cht rn khan l khi lng cỏc ion to ra cỏc mui : 2 m = mK + + mNa + + mCO 3 + mOH d = 0,2.0,5 39 + 0,2.1 23 + 0,1 60 + (0,3 0,2).17 = 16,2 (g) b TH2 : V2 = 8,96 lit CO2 ktc ; nCO 2 = 8,96 22,4 = 0,4 mol n OH = 0,2.1 + 0,2.0,5 = 0,3 mol t: T= nOH nCO2 = 0,3 0,4 = 0,75 < 1 ch to ra mui axit HCO 3 CO2 + OH 0,4 HCO 3 0,3 0,3 Cụ cn dung dch B khi lng cht rn khan l khi lng cỏc ion to ra cỏc mui : m =... T < 2 to ra 2 mui axit HCO 3 v CO 3 CO2 + OHa a a CO2 + 2 OHb HCO 3 2b 2 CO 3 + H2O b a + b = 0,2 (1) a + 2b = 0,3 (2) Gii h cú a = b = 0,1 mol Cụ cn dung dch B khi lng cht rn khan l khi lng cỏc ion to ra cỏc mui : 2 m = mK + + mNa + + mHCO 3 + mCO 3 = 0,2.0,5 39 + 0,2.1 23 + 0,1 61 + 0,1 60 = 20,6 (g) Bi 2 Cho 250 ml hn hp dung dch gm NaOH 0,1M, KOH 0,1M vo 200 ml dung dch H3PO4 1,5M Cụ cn dung... SO42- BaSO4 y/10 Ta cú h 0,01 (x + y)/2 = 0,2 x = 0,2 y/10 = 0,01 y = 0,1 [ HCl ] = 0,2 = 1M ; [ H 2 SO4 ] = 0,1 = 0,5M 0,2 0,2 nFe = nH 2 = 0,2mol mFe = 0,2.56 = 11,2 gam => ỏp ỏn 2.Tớnh oxi hoỏ ca ion NO3- vi kim loi ph thuc vo mụi trng Lu ý: Mụi trng trung tớnh Mụi trng H+ Khụng cú kh nng oxi hoỏ Mụi trng kim d NO3- Cú kh nng oxi hoỏ nh HNO 3 B Al, Zn, kh n NH 3 Bi 1 So sỏnh th tớch khớ NO (duy... ta Tớnh nng mol tng mui trong dd u Bit khi cụ cn dd u thu c 24,4 gam cht rn 4 Phn ng gia oxit axit ( CO2, SO2 ) v axit H2S, H2SO3, H3PO4 vi hn hp dung dch kim Bi tp tng quỏt: Dn X vo dung dch cú cha ion OHBit nX ( X l CO2, SO2, H2S, H2SO3, H3PO4 ) v Nguyờn tc : t T = nOH nOH nX Vớ d : Dn khớ H2S vo dung dch hn hp gm NaOH, KOH v Ba(OH)2 T OH- = HS- + H2O (1) H2S + 2OH- = S2- + 2H2O Pthh : (2) H2S... dung dch cha ng thi KNO 3 0,16M v H2SO4 0,4M thy sinh ra mt cht khớ cú t khi so vi H2 l 15 v dung dch A a Tớnh th tớch khớ sinh ra ktc b Tớnh th tớch dung dch NaOH 0,5M ti thiu cn dựng kt ta ton b ion Cu2+ trong dung dch A Bi gii Ta cú: nCu = 1,92 = 0,03mol ; 64 nKNO3 = 0,016mol ; nH 2 SO4 = 0,04mol ; nH + = 2.0,04 = 0,08mol Khớ l sn phm kh NO3- cú M =30 vy khớ ú l NO 3Cu + 2NO3- + 8H+ 3 Cu2+ +... FeS2 , FeCO3 tỏc dng ht vi dung dch HNO3 c, núng d thu c dung dch A v hn hp khớ B gm NO2 v CO2 Thờm dung dch BaCl2 vo dung dch A Hp th hn hp khớ B bng dung dch NaOH d Vit phng trỡnh phõn t v phng trỡnh ion thu gon ca cỏc phn ng xy ra b/ Trn 200 ml dung dch HCl 0,1M v H2SO4 0,05M vi 300 ml dung dch Ba(OH)2 cú nng a mol/l thu c m gam kt tav 500 ml dung dch cú pH = 13 Tớnh a v m Bi 5 Cú 50 ml hai axit... v NaHCO3 ) vo nc thu c 400ml dung dch A Cho t t 100 ml dung dch HCl 1,5M vo dung dch A thu c dung dch B v 1,008 lớt khớ (ktc) Cho B tỏc dng vi Ba(OH) 2 d thu c 29,55 gam kt ta a Tớnh a b Tớnh nng cỏc ion trong dd A c Ngi ta cho t t dd A vo 100ml dd HCl 1,5M Tớnh V CO2 (ktc) thoỏt ra Bi gii nCO2 = a Ta cú: 1,008 = 0,045mol 22,4 nBaCO3 = ; 29,55 = 0,15mol 233 Gi x, y ln lt l s mol ca Na 2CO3 v NaHCO3... dy cho cỏc em i tng l hc sinh khỏ, hc sinh gii ca lp 12A, B, E ca trng THPT s 3 Bo Thng Hu ht cỏc em tip thu rt tt v vn dng rt nhanh trong vic gii cỏc bi tp hoỏ hc cú liờn quan n phng phỏp phng trỡnh ion thu gn v gii mt cỏch nhanh chúng i n ỏp s Phng phỏp ny ỏp ng c mc tiờu ca ci cỏch giỏo dc hin nay v trong thi c ca hc sinh c bit l thi trc nghim trong cỏc kỡ thi hin nay . TÀI: " ;ÁP DỤNG PHƯƠNG TRÌNH ION ĐỂ GIẢI BÀI TOÁN VÔ CƠ" A. ĐẶT VẤN ĐỀ Một bài tập hoá học có thể giải theo nhiều phương pháp khác nhau và đều đi đến một kết quả, nhưng với từng bài toán, . tới bài toán trỏ nên phức tạp, mất thời gian. Để khắc phục được những nhược điểm đó ta nên nghỉ đến phương trình ion thu gọn”. Để thấy rõ nhưng ưu điểm nhược điểm của tường phương pháp ta giải. => 2,09 = 11V => V=0,19 lít => V = 190 ml So sánh phương pháp cũ và phương pháp mới PHƯƠNG PHÁP CŨ PHƯƠNG PHÁP MỚI - Phương pháp này phổ biến nh- ưng dài dòng, khó hiểu mất nhiều thời