CHUYÊN ĐỀ BDHSG HÓA VÔ CƠ

Dạng 1: Lập công thức hợp chất 1. Đốt cháy hoàn toàn a gam một hợp chất A của Nitơ cần 5a/68 mol O 2 chỉ thu được NO và 6a/68 mol H 2 O . Xác đònh công thức hóa học của A . Biết A chỉ chứa một nguyên tử nitơ . ( Đề thi HSG lớp 9 Tỉnh Bình Đònh 2002 - 2003 ) Giải Đốt cháy : A + O 2 → H 2 O + NO ⇒ Trong A phải chứa H , có thể chứa O hoặc không . Áp dụng ĐLBTKL ta có : m NO = m A + 2 O m – OH m 2 = a + 68 5 .32 a – 68 6 .18 a = 68 120a (g) n NO = 30 NO m = 68 4a (mol) Ta có: m O = m O(NO) + m O( H 2 O ) = 68 4 .16 a + 68 6 .16 a = 68 160a Mà m O(O 2 ) = 68 5 .32 a = 68 160a (g) Trong A không chứa O. Vậy A là hợp chất của N và H . Gọi công thức hóa học của A là: N X H Y . Ta có tỉ lệ : x : y = 68 4a : 68 12a = x : y = ⅓ A là (NH 3 ) n . Mà A chứa 1 nguyên tử N nên A là NH 3 2. Dẫn khí CO dư đi qua m gam bột sắt oxit nung nóng ta thu được sắt và khí CO 2 . Nếu cho lượng sắt ở trên vào dd HNO 3 đặc , nóng , dư thu được 13,44 lít khí NO 2 ở đktc và dd chứa Fe(NO 3 ) 3 . Nếu cho khí CO 2 hấp thụ hết vào dd Ca(OH) 2 Sau phản ứng thu được 10g kết tủa và dd B có khối lượng tăng lên 3,2g so với ban đầu .Xác đònh công thức phân tử của oxit sắt . (Đề thi HSG lớp 9 Tỉnh Bình Đònh 2004 – 2005) Bài giải PTHH: Fe + 6HNO 3 → Fe(NO 3 ) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O Theo PT : n Fe = ⅓ nNO2 = ⅓ × (13,44 : 22,4) n Fe = 0,2 mol . Theo ĐLBTKL ta có : mCO 2 = m kết tủa + 3,2 = 10 + 3,2 = 13,2g n 2 co = 44 2.13 = 0,3 mol . nO(trong sắt oxit) = n CO = n 2 co = 0,3 mol Ta có tỉ lệ : x : y = 3.0 2.0 = 3 2 Công thức sắt oxit : Fe 2 O 3 Dạng 2: Bài tóan hỗn hợp 1.Cho một luồng khí CO đi ống sứ chứa 0,04 mol hỗn hợp A gồm FeO và Fe 2 O 3 đun nóng .Sau khi phản ứng kết thúc thu được 4,784g hỗn hợp B gồm 4 chất rắn FeO , Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , Fe , trong đó số mol Fe 3 O 4 bằng ⅓ tổng số mol FeO và Fe 2 O 3 và có 0,046 mol CO thóat ra . Hòa tan hết hỗn hợp B bằng dd HCl thấy thóat ra 0,028 mol H 2 . Tính số mol từng chất trong hỗn hợp A , B . ( Đề thi HSG Tỉnh Bình Đònh 2000 - 2001 ) Bài giải Khi dùng CO khử hỗn hợp FeO , Fe 2 O 3 sinh ra khí CO 2 , nghóa là CO đã lấy đi những nguyên tử O trong các oxit . ⇒ n o = n co2 = 0,046 mol ⇒ m A = m B + m o = 4,784 + (0,046 × 16) = 5,52g Gọi x , y là số mol FeO , Fe2O3 có trong hỗn hợp A . Ta có : x + y = 0,04 72x + 160y = 5,52 Gỉai hệ PT ta có : x = 0.01 ; y = 0,03 Fe + 2 HCl → FeCl2 + H2 0,028mol 0,028 mol ⇒ m Fe = 0,028 × 56 = 1,568 g ⇒ m hh (FeO , Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 )= m B - m Fe = 3,216g Gọi a ,b ,c là số mol của Fe 3 O 4 , FeO , Fe 2 O 3 có chứa trong hh B . Ta có n Fe trong hh A = n Fe trong hh B = 0,01+ 2.0,03 = 0,07 mol . Lập hệ PT : a = 1/3 ( b + c ) 3a + b + 2c + 0.028 = 0,07 232a + 72b + 160c = 3,216 Giải hệ PT : a = 0,006 ; b = 0,012 ; c = 0,06 2. Hòa tan hết 11,2g hỗn hợp E gồm hai kim lọai M(hóa trò x) và M’ (hóa trò y) trong dd HCl (dd D) rồi sau đó cô cạn dd thì thu được 39,6g muối khan . a/ Tính thể tích khí thóat ra ở đktc . b/ Cho 22,4g hh E tác dụng với 500ml dd D thì thấy thóat ra 16,8lít khí H 2 ở đktc , cô cạn dd thu được chất rắn F . Tính khối lượng chất rắn F và nồng độ mol/l của dd D . (Đề tuyển vào lớp 10chuyên Hóa Trường chuyên Lê Quý Đôn Bình Đònh 2001-2002) Bài giải PTHH : 2M + 2xHCl → 2MClx + x H 2 2M’ + 2yHCl → 2M’Cly + yH 2 a. Từ 11,2g hỗn hợp kim lọai ta thu được 39,6g hh muối ⇒ số mol Cl trong muối = ( 39,6 – 11,2): 35,5 = 0,8 mol . Vây số mol HCl = 0,8 mol và số mol H2 thu được = 0,4 mol VH2 = 0,4.22.4 = 8,96 lít . b. Lấy 22,4g hh E (gấp 2 lần ở trên ) nếu tan hết trong dd HCl thì số mol H2 sinh ra = 0,8 mol . Nhưng giả thuyết cho là 0,75mol . Như vậy trong trường hợp này hỗn hợp kim lọai E còn dư và HCl hết . Theo hai PTHH số mol HCl phản ứng = 2nH2 = 2 × 0,75 = 1,5 mol ⇒ CM = 1,5 : 0,5 = 3M mF = (39,6 × 1,5) : 0,8 = 74,25g Bài tóan hỗn hợp Bài tập 1 : Đem hỗn hợp X gồm 3 kim loại là K , Al và Fe tiến hành 3 thí nghiệm sau : TN 1 : Đem m gam hh X hòa tan trong nước dư thì thu được 0,2 mol H 2 thoát ra . TN 2 : Đem m gam hh X hòa tan trong dd KOH dư thí thu được 0,35 mol H 2 thoát ra . TN 3 : Đem m gam hh X hòa tan trong dd HCl dư thì thu được 0,45 mol H 2 thoát ra . Tính m gam hỗn hợp X . ( Đề thi tuyển lớp 10 chuyên Hóa Trường Lê Q Đôn Bình Định 02-03 ) Bài giải PTHH : K + H 2 O → KOH + ½ H 2 Al + H 2 O + KOH → KAlO 2 + 3/2 H 2 K + HCl → KCl + ½ H 2 Al + 3HCl → AlCl 3 + 3/2 H 2 Fe + 2HCl → FeCl 2 + H 2 Ở TN 2 : K và Al phải hết vì dd KOH dư , còn ở TN 1 nếu Al hết thì lượng khí H 2 sinh ra ở TN 1 và TN 2 phải bằng nhau nhưng điều này trái với giả thiết , vậy ở TN 1 : K hết và Al dư Bài giải Gọi x , y , z là số mol của K , Al , Fe (hhđầu) Xét TN1 : Số mol KOH sinh ra = x , và lượng KOH này phản ứng hết với Al . Theo PT1,2 thì số mol H2 = ½ x + 3/2 x = 0,2 x = 0,1 mol . Xét TN2 : Số mol H2 = ½ x + 3/2y = 0,35 . ⇒ y = 0,2 mol Xét TN3 : Số mol H2 = ½ x + 3/2y + z = 0,45 ⇒ z = 0,1 mol . Kết quả : m = 14,9gam 2. Chia 15g hh Al và Mg làm hai phần bằng nhau . Phần1:Cho vào 600ml HCl xM thu được khí A và dd B. Cô cạn dd B thu được 27,9g muối khan . Phần 2 : Cho vào 800ml dd HCl xM và làm tương tự thu được 32,35g muối khan . a. Tính thể tích H 2 thoát ra ở đktc và tính x. b. Xác đònh%khối lượng mỗi kim loại . Bài giải Nếu ở TN 1 mà HCl dư thì ở TN 2 khi tăng lượng axit  lượng muối tạo ra phải không đổi (trái với giả thiết). Vậy ở TN 1 kim loại còn dư , HCl hết . Nếu toàn bộ lượng HCl ở TN 2 tạo ra muối thì lượng muối phải bằng (27,9 : 600). 800 = 37,2g Mà theo giả thiết lượng muối thu được là 32,25g ở TN 2 thì HCl còn dư và kim loại hết . PTHH : 2Al + 6 HCl  2AlCl 3 + 3 H 2 Mg + 2 HCl  MgCl 2 + H 2 Bài giải Độ tăng khối lượng từ kim loại  muối là lượng Clo của HCl : 32,25 – 7,5 = 24,85g n Cl = 24,85 : 35,5 = 0,7 . ⇒ n HCl = n Cl = 0,7 mol Theo PT : nH2 = ½ nHCl = 0,7 : 2 = 0,35 mol VH2 = 0,35 . 22,4 = 7,84 lít . nHCl phản ứng ở TN1 = ( 27,9 : 32,25).0,7 = 0,6 Nồng độ của dd HCl : CM = 0,6 : 0,6 = 1M . b/ Gọi x , y là số mol Al và Mg trong mỗi phần . Lập hệ PT : 27x + 24y = 7,5 ; 3x + 2y = 0,7 Giải ta được : x = 0,1 ; y = 0,8 ⇒ % khối lượng Dạng 3: Bài tóan có hiệu suất phản ứng Bài tập 1 : Đem 0,1 mol Sắt clorua tác dụng với dd Ba(OH) 2 dư thu được thu được 9,02g kết tủa. Xác đònh công thức sắt clorua và hiệu suất của phản ứng . (Đề thi HSG lớp 9 Tỉnh Bình Định 2001 - 2002 ) Bài tóan có hiệu suất phản ứng Bài tập 2 : Đem 0,1 mol Sắt clorua tác dụng với dd NaOH dư thu được thu được 9,05g kết tủa. Xác đònh công thức sắt clorua và hiệu suất của phản ứng . (Đề thi HS Giỏi lớp 9 TP Quy Nhơn 2001 - 2002 ) Bài giải (CÁCH 1) Nếu là FeCl2 : FeCl 2 +2 NaOH  2NaCl + Fe(OH)2 Khi phản ứng xảy ra 100% thì khối lượng kết tủa Fe(OH) 2 = 9g < 9,05g ( vô lý ) Nên là FeCl3: FeCl 3 +3 NaOH 3 NaCl + Fe(OH) 3 Hiệu suất H% = (9,05 :10,7 ).100% = 84,58% Bài giải Bài tập 1 : (CÁCH 2) PTHH : FeClx + xNaOH Fe(OH)x + xNaCl Theo PT : n Fe(OH)x = n FeClx = 0,1 mol Mà m Fe(OH)x = 9,05g ⇒ m Fe(OH)x = (56 + 17x ).0,1 Mà : 0 < HS = 9,05 : (5,6 + 1,7x) < 1 ⇒ 9,05 < 5,6 + 1,7x ⇒ x > (9,05 – 5,6 ) : 1,7 = 2, 03 . Chọn x = 3 ⇒ HS % = (9,05 : 10,7 ).100% = 84,58% Bài tóan có hiệu suất phản ứng Bài tập 3 : Cho V lít khí CO (đktc) đi qua ống sứ đựng a gam CuO nung nóng . Sau khi kết thúc thí nghiệm cho khí đi ra khỏi ống sứ hấp thụ vào dd NaOH dư . Sau đó thêm vào lượng dư dd BaCl 2 thấy tạo thành m gam kết tủa . a/ Viết PTHH của phản ứng xảy ra . b/ Tính hiệu suất của phản ứng khử theo a ; m ; V . Bài giải Ta gọi : nCO2 = n1 = V : 22,4 ; nCuO = n2 = a : 80 ; nBaCO3 = n3 = m : 197 Ta có 3 trường hợp : n1 = n2 => HS% = (n3 . 100% ): n2 hay n1 n1 > n2 => HS% = (n3 . 100% ): n2 n1 < n2 => HS% = (n3 . 100% ): n1 Bài tóan tăng, giảm khối lượng Bài tập1 : Cho 43g hỗn hợp BaCl 2 và CaCl 2 vào 1 lít dung dòch hỗn hợp Na 2 CO 3 0,1M và (NH 4 ) 2 CO 3 0,25M . Sau khi các phản ứng kết thúc ta thu được 39,7g kết tủa A và dd B . Tính % khối lượng các chất trong A . Viết các PTHH của các phản ứng . Từ các PT ta nhận thấy : Cứ1mol(CaCl 2 ,BaCl 2 )tạo ra (BaCO 3 , CaCO 3 ) thì khối lượng muối giảm 71 – 60 = 11g Do đó tổng số mol 2 muối (BaCO 3 , CaCO 3 ) bằng (43 – 39,7): 11 = 0,3 mol Còn tổng số mol muối (CO32-) ban đầu = 0,1 + 0,25 = 0,35 mol => muối (CO32-) ban đầu dư. Gọi x , y là số mol BaCO3 và CaCO3 trong A ta có : x + y = 0,3 197x + 100y = 39,7 Giải hệ PT : x = 0,1 ; y = 0,2 Thành phần % khối lượng các chất trong A: % BaCO3 = (0,1.197). 100 = 49,62% % CaCO3 = 100 – 49,2 = 50,38 % Bài tập 2 : Nhúng một thanh sắt có khối lượng 28g vào dd CuSO 4 . Sau một thời gian phản ứng , lấy thanh sắt ra làm khô và cân lại thấy khối lượng thanh sắt tăng 5,715% so với ban đầu . Đem thanh sắt đó đốt trong khí oxi ở nhiệt độ cao, lấy sản phẩm thu được cho tác dụng với dd HCl 0,2M . Tính thể tích dd HCl đã phản ứng .Biết rằng các phản ứng xảy ra hoàn toàn và toàn bộ lượng đồng thoát ra đã bám vào thanh sắt . ( Đề thi HSG Tỉnh BĐ 01-02) PTHH : Fe + CuSO 4  FeSO 4 + Cu Theo PT : Cứ 1mol Fe phản ứng sinh ra 1 mol Cu thí khối lượng thanh sắt tăng lên 8g. Độ tăng = (28 . 5,57):100 = 1,6g => số mol Fe phản ứng là 0,2 mol = n Cu sinh ra . Sau phản ứng trên thì thanh sắt gồm có 0,3 mol sắt dư và 0,2 mol Cu bám vào .Hỗn hợp này cháy trong O2 ở nhiệt độ cao , giả sử Fe chỉ tạo ra duy nhất Fe3O4 và Cu chỉ tạo ra CuO .Viết các PTHH các phản ứng của hh oxit cho vào dd HCl , dựa vào đó ta tính được V dung dòch HCl . Bài tóan khi giải qui về 100 1. Khi cho a gam dd H 2 SO 4 A% tác dụng hết với một lượng hỗn hợp hai kim loại Na và Mg ( dùng dư ) thì thấy lượng khí H 2 tạo thành bằng 0,05a gam . Tính A% . ( Đề thi tuyển sinh vào lớp10 chuyên Hóa Trường Lê Q Đôn Bình Đònh 2001 - 2002 ) Bài giải Cho a = 100g => m H2SO4 = A (gam) => n H2SO4 = A : 98 (mol) m H2O = 100 –A => nH2O = (100-A): 18 n H2 = (0,05.100 ): 2 = 2,5 mol PTHH : 2Na + 2H2O  2NaOH + H2 (1) Mg + H2SO4  MgSO4 + H2 (2) 2Na + H2SO4  Na2SO4 + H2 (3) Theo PT (1) : n H2 = ½ n H2O = (100-A):36 (mol) Bài giải Theo PT(1,2): nH2 = n H2SO4 = A:98 (mol) pt : (100-A):36 + (A : 98) = 2,5 Giải pt ta có : A = 15,8 => A% = 15,8% Bài tóan khi giải qui về 100 Bài tập 2 : Có một hỗn hợp gồm Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 và CaCO 3 trong đó Al 2 O 3 chiếm 10,2% , Fe 2 O 3 chiếm 9,8% . Đem nung hỗn hợp ở nhiệt độ cao thu được chất rắn có khối lượng bằng 67% khối lượng hỗn hợp ban đầu . Tính % khối lượng của các chất trong chất rắn thu được . Bài giải Cho lượng hỗn hợp ban đầu là 100g => m Al2O3 = 10,2g ;; => m CaCO3 = 80g . PTHH : CaCO3  CaO + CO2 Độ giảm khối lượng = 100 – 67 = 33g chính là mCO2 => nCO2 = 33 : 44 = 0,75 mol Theo PT : n CaCO3 phản ứng = nCO2 = 0,75mol m CaCO3 pư = 75g ; m CaCO3 dư = 5g =>Chất rắn gồm : m Al2O3 = 10,2g ; m Fe2O3 = 9,8g ; m CaCO3 dư = 5g ; mCaO = 0,75.56 = 42g Bài tóan khi giải qui về 100 Bài tập 3 : Cho m1 gam dd NaOH 20% tác dụng vừa đủ với m2 gam dd FeCl 2 15% đun nóng trong không khí , cho đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn . Tính nồng độ % của muối tạo thành trong dd sau phản ứng (coi nước bay hơi không đáng kể). (Đề thi tuyển vào lớp chuyên hóa 10 trường Lê Q Đôn Tỉnh BĐ 04-05) Bài giải PTHH :2NaOH + FeCl2Fe(OH)2 +2NaCl 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O  4Fe(OH)3 Cho m1 =100g => n NaOH = 20:40 = 0,5 mol Theo PT : nNaCl = nNaOH = 0,5mol nFe(OH)3= nFe(OH)2= ½ nNaOH= ½ .0,5=0,25 mFe(OH)3 = 0,25.107 = 26,75g m2 = (0,25.90.100 ): 15 = 150g Mddsau phản ứng = 100 + 150 – 26,75 = 223,25g C%NaCl = (0,5.58,5.100%) : 223,25 = 13,1% Bài tóan về lượng chất dư Cho 2,02g hỗn hợp Mg và Zn vào cốc (1)đựng 200ml dung dịch HCl .Sau phản ứng cô cạn dd được 4,86g chất rắn . Cho 2,02g hỗn hợp Mg và Zn vào cốc (2)đựng 400ml dung dịch HCl như trên , sau phản ứng cô cạn dd được 5,57g chất rắn . a/ Tính thể tích khí thóat ra ở cốc (1). b/ Tính nồng độ mol/lít của dd HCl đã dùng . c/ Tính khối lượng mỗi kim lọai trong hỗn hợp đầu . Giải Giả sử ở cốc (1) Mg và Zn phản ứng hết ⇒ rắnthu được là muối . Vậy ở cốc (2) Mg và Zn đương nhiên hết ⇒ chất rắn thu được là muối , nếu vậy khối lượng hai chất rắn thu được phải bằng nhau (trái với giả thuyết ) ⇒ ở cốc (1)Mg và Zn dư , HCl phải hết ⇒ chất rắn thu được là hh muối và kim lọai dư . Lập PT khối lượng rắn sau khi gọi x, y là số mol của Mg và Zn đã phản ứng . 2,02 – ( 24x + 65y ) + 85x + 136y = 4,86 x + y = (4,86 – 2.02) : 71 = 0,04 ⇒ VH2 = (x + y) × 22,4 = 0,04 × 22,4 = 0,896 lít CM = (2x + 2y) : 0,2 = 0,4 M . Giả sử cốc (2) Mg và Zn chưa hết , HCl hết . Gọi a , b là số mol Mg và Zn ⇒ PT khối lượng rắn n HCl = 0,1 mol . Mà theo đề n HCl = 0,4 × 0,4 = 0,16 mol (Vô lý) ⇒ Mg và Zn hết , HCl dư . Lập hệ PT và giải : a = 0,03 ; b = 0,02 => mMg = 0,03.24 = 0,72g mZn = 0,02 . 65 = 1,3g . Cho hỗn hợp A gồm 3 oxit : Al 2 O 3 ; K 2 O ; CuO, tiến hành 3 thí nghiệm : TN 1 : Nếu cho A vào nước dư khuấy kỹ thấy còn 15g chất rắn không tan. TN 2 : Nếu cho thêm vào A một lượng Al 2 O 3 bằng 50% lượng Al 2 O 3 trong A ban đầu , rồi lại hòa tan vào nước dư .Sau thí nghiệm còn lại 21g chất rắn . TN 3 : Nếu cho thêm vào A một lượng Al 2 O 3 bằng 75% lượng Al 2 O 3 trong A ban đầu , rồi lại hòa tan vào nước dư . Sau TN còn lại 25g chất rắn . Tính khối lượng mỗi oxit trong hỗn hợp A . Bài giải Khi cho hh A vào nước dư rồi khuấy kỹ có các phản ứng sau : K 2 O + H 2 O → 2KOH Sau đó KOH sẽ hòa tan hết hay một phần Al2O3, nhưng CuO phải còn nguyên . Al 2 O 3 + 2KOH → 2KAlO 2 + H 2 O . Để xác đònh Al 2 O 3 dư hay KOH dư ta có thể so sánh khối lượng các chất rắn không tan ở từng cặp thí nghiệm như sau : So sánh TN 1 và TN 2 : Giả sử trong TN 2 Al 2 O 3 tan hết. So với TN 2 lượng KOH trong TN 1 tuy không đổi nhưng lượng Al2O3 nhỏ hơn → TN 1 : Al 2 O 3 tan hết . Vậy chất rắn không tan ở TN 1 và TN 2 chỉ gồm CuO nên phải nặng bằng nhau ⇒ mâu thuẫn với đề bài . So sánh TN 2 và TN 3 : Vì trong TN 2 Al 2 O 3 chưa tan hết, nên 25% Al 2 O 3 (ứng với 75 – 50 ) thêm vào so với TN 2 cũng không thể tan Sự sai biệt khối lượng chất rắn sau TN 2 và TN 3 chính là khối lượng của 25% Al 2 O 3 thêm vào. ⇒ mAl 2 O 3 (trong A) = (25-21) × 100 : 25 = 16g TN 2 so với TN1 , có thêm 50% Al 2 O 3 tức là thêm 8g. Trong khi đó khối lượng chất rắn chỉ tăng 21 – 15 = 6g Vậy phải có 8 – 6 = 2g Al 2 O 3 đã tan trong TN 2 . Trong TN 2 , ngòai lượng Al 2 O 3 có sẵn trong TN1 tan hết , còn tan thêm được 2g Al 2 O 3 .Như vậy trong TN 1 Al 2 O 3 đã tan hết, lượng chất rắn không tan trong TN 1 là CuO ⇒ mCuO = 15g Trong TN 2 có tất cả 16+2=18g Al 2 O 3 tan trong dung dịch KOH . Theo PT ta có : Số mol K 2 O = ½ số mol KOH tan = 18:102 (mol) Khối lượng K 2 O = (18 : 102 ) × 94 = 16,59g . . dd D thì thấy thóat ra 16,8lít khí H 2 ở đktc , cô cạn dd thu được chất rắn F . Tính khối lượng chất rắn F và nồng độ mol/l của dd D . (Đề tuyển vào lớp 1 0chuyên Hóa Trường chuyên Lê Quý Đôn. 11,2g hỗn hợp E gồm hai kim lọai M (hóa trò x) và M’ (hóa trò y) trong dd HCl (dd D) rồi sau đó cô cạn dd thì thu được 39,6g muối khan . a/ Tính thể tích khí thóat ra ở đktc . b/ Cho 22,4g hh E. và Fe 2 O 3 và có 0,046 mol CO thóat ra . Hòa tan hết hỗn hợp B bằng dd HCl thấy thóat ra 0,028 mol H 2 . Tính số mol từng chất trong hỗn hợp A , B . ( Đề thi HSG Tỉnh Bình Đònh 2000 - 2001