Phương pháp sử dụng hợp chất ảo giải nhanh hóa học

Biên soạn : Thầy giáo Nguyễn Minh Tuấn – Tổ Hóa – Trường THPT Chuyên Hùng Vương – Phú Thọ – ĐT : 01689186513 Phát hành tại nhà sách Khang Việt – www.nhasachkhangviet.vn – tháng 12/2013 1 PHƯƠNG PHÁP 11: SỬ DỤNG HỢP CHẤT ẢO, SỐ OXI HÓA ẢO I. Phương pháp sử dụng hợp chất ảo, số oxi hóa ảo Phương pháp sử dụng hợp chất ảo, số oxi hóa ảo là một phương pháp mới, lạ để giải nhanh một số dạng bài tập trắc nghiệm hóa học. Cơ sở của phương pháp : Chuyển hỗn hợp ban đầu thành hỗn hợp mới hoặc hợp chất mới. Chuyển dung dịch ban đầu thành một dung dịch mới. Gán cho nguyên tố số oxi hóa mới khác với số oxi hóa thực của nó. Từ đó giúp cho việc tính toán trở nên dễ dàng và nhanh chóng hơn. Hỗn hợp, hợp chất, dung dịch, số oxi hóa mới được tạo thành gọi là ảo vì nó không có trong giả thiết của bài toán. II. Phân dạng bài tập và ví dụ minh họa 1. Sử dụng hỗn hợp ảo Ví dụ 1: Hỗn hợp X gồm Na, Ba, Na 2 O và BaO. Hòa tan hoàn toàn 21,9 gam X vào nước, thu được 1,12 lít khí H 2 (đktc) và dung dịch Y, trong đó có 20,52 gam Ba(OH) 2 . Hấp thụ hoàn toàn 6,72 lít khí CO 2 (đktc) vào Y, thu được m gam kết tủa. Giá trị của m là A. 23,64. B. 15,76. C. 21,92. D. 39,40. (Đề thi tuyển sinh Đại học khối A năm 2013) Hướng dẫn giải Vấn đề mấu chốt của bài tập này là phải tính được số mol của NaOH trong dung dịch Y. Tuy nhiên, dung dịch Y được tạo thành khi cho hỗn hợp X gồm 4 chất là Na, Na 2 O, Ba, BaO tác dụng với H 2 O nên việc tính toán gặp nhiều khó khăn (do phải sử dụng nhiều ẩn số mol). Giả sử ta có thể biến hỗn hợp 4 chất trong X thành một hỗn hợp trung gian X’ gồm 2 chất là Na 2 O và BaO (bằng cách cho X tác dụng với O 2 ) thì việc tính toán sẽ trở nên dễ dàng hơn nhiều. Vì số mol Ba(OH) 2 trong Y đã biết nên dễ dàng tính được số mol và khối lượng của BaO trong X’. Từ đó sẽ tính được khối lượng của và số mol của Na 2 O, rồi suy ra số mol của NaOH. Muốn làm như vậy, ta phải biết được tổng số mol electron mà Na, Ba trong X đã nhường trong phản ứng với O 2 . Khi đó sẽ biết được số mol electron mà O 2 có thể nhận, từ đó suy ra được số mol của O 2 phản ứng với X để chuyển thành X’. Trong phản ứng của X với nước, chỉ có Na và Ba phản ứng giải phóng H 2 . Nên thông qua số mol H 2 giải phóng ta có thể tính được số mol electron mà Na và Ba nhường. Giờ thì việc tính số mol của NaOH đã trở nên dễ dàng : Theo giả thiết, ta có : 2 2 2 H Ba(OH) CO 1,12 20,52 6,72 n 0,05 mol; n 0,12 mol; n 0,3 mol. 22,4 171 22,4 = = = = = = { 2 2 2 electron Na, Ba nhöôøng O H O electron trao ñoåi 0,05 n n 4n 2n n 0,025 mol = = = ⇒ = 2 2 2 (Na O, BaO) (Na, Na O, Ba, BaO) O m m m 21,9 0,025.32 22,7 gam. ⇒ = + = + = Theo bảo toàn nguyên tố Ba, ta có : { { 2 2 BaO trong X' Ba(OH) Na O trong X' X' BaO 22,7 0,12.153 n n 0,12 mol m m m 4,34 gam. = = ⇒ = − = Theo bảo toàn nguyên tố Na: 2 NaOH Na O 4,34 n 2n 2. 0,14 mol. 62 = = = Vậy dung dịch Y có 0,14 mol NaOH và 0,12 mol Ba(OH) 2 . Suy ra : Biờn son : Thy giỏo Nguyn Minh Tun T Húa Trng THPT Chuyờn Hựng Vng Phỳ Th T : 01689186513 Phỏt hnh ti nh sỏch Khang Vit www.nhasachkhangviet.vn thỏng 12/2013 2 { 2 2 OH NaOH Ba(OH) OH CO 0,14 0,12 n n n 2n 0,38 mol 1 2 n = + = < < 14243 to ra c 2 3 3 CO vaứ HCO . Vỡ phn ng to ra c hai mui, nờn s dng kt qu ó chng minh chuyờn bo ton in tớch, ta cú: { { { 2 2 2 2 3 3 CO OH CO CO Ba 0,38 0,3 ? n n n n 0,08 mol n 0,12 mol + = + = < = 3 3 BaCO BaCO n 0,08 mol m 0,08.197 15,76 gam = = = Nh vy chuyn hn hp gm cỏc kim loi v oxit thnh hn hp cỏc oxit thỡ ta thờm mt lng oxi l 2 electron trao ủoồi electron trao ủoồi O O n n n hoaởc n 4 2 = = . Tựy thuc vo tng bi m s mol electron cú th tớnh theo H 2 , SO 2 , NO, NO 2 , Vớ d 2: Cho 30,7 gam hn hp X gm Na, K, Na 2 O, K 2 O tỏc dng vi dung dch HCl va thu c 2,464 lớt H 2 (ktc), dung dch cha 22,23 gam NaCl v x gam KCl. Giỏ tr ca x l: A. 32,78. B. 31,29. C. 35,76. D. 34,27. Hng dn gii Chuyn hn hp X thnh hn hp o X gm Na 2 O v K 2 O bng cỏch cho X phn ng vi mt lng O 2 l : { { 2 2 2 H electron trao ủoồi O X' X O 30,7 0,055.32 2n n 2 2,464 n . 0,055 mol m m m 32,46 gam. 4 4 4 22,4 = = = = = + = p dng bo ton nguyờn t Na v K, ta cú : 2 2 NaCl Na O KCl K O n 1 22,23 32,46 0,19.62 n . 0,19 mol n 2n 2. 0,44 mol 2 2 58,5 94 = = = = = = KCl m 0,44.74,5 32,78 gam = = Vớ d 3: Hn hp X gm CaO, Mg, Ca, MgO. Hũa tan 5,36 gam hn hp X bng dung dch HCl va thu c 1,624 lớt H 2 (ktc) v dung dch Y trong ú cú 6,175 gam MgCl 2 v m gam CaCl 2 . Giỏ tr ca m l A. 7,4925 gam. B. 7,770 gam. C. 8,0475 gam. D. 8,6025 gam. ( thi th i hc ln 4 THPT Chuyờn Vnh Phỳc, nm hc 2011 2012) Hng dn gii Chuyn X thnh hn hp o X gm CaO v MgO bng cỏch cho X phn ng vi mt lng oxi l : { { 2 2 2 H electron trao ủoồi O X' X O 5,36 0,03625.32 2n n 2 1,624 n . 0,03625 mol m m m 6,52 gam. 4 4 4 22,4 = = = = = + = Theo bo ton nguyờn t Mg v Ca, ta cú : 2 2 MgO MgCl CaCl CaO 6,52 0,065.40 n n 0,065 mol n n 0,07 mol 56 = = = = = 2 CaCl m 0,07.111 7,77 gam = = Biên soạn : Thầy giáo Nguyễn Minh Tuấn – Tổ Hóa – Trường THPT Chuyên Hùng Vương – Phú Thọ – ĐT : 01689186513 Phát hành tại nhà sách Khang Việt – www.nhasachkhangviet.vn – tháng 12/2013 3 Ví dụ 4: Hỗn hợp X gồm Na, Ca, Na 2 O, CaO. Hòa tan hết 51,3 gam hỗn hợp X vào nước được 5,6 lít H 2 (đktc) và dung dịch kiềm Y, trong đó có 28 gam NaOH. Hấp thụ 17,92 lít SO 2 (đktc) vào dung dịch Y thu được m gam kết tủa. Giá trị của m là : A. 60. B. 54. C. 72. D. 48. Hướng dẫn giải Chuyển hỗn hợp X thành hỗn hợp ảo X’ gồm CaO và Na 2 O bằng cách cho X phản ứng với một lượng O 2 là : { { 2 2 2 H electron trao ñoåi O X' X O 51,3 0,125.32 2n n 2 5,6 n . 0,125 mol m m m 55,3 gam. 4 4 4 22,4 = = = = ⇒ = + = Theo bảo toàn nguyên tố Na và Ca, ta có : 2 2 NaOH Na O Ca(OH) CaO n 1 28 55,3 0,35.62 n . 0,35 mol n n 0,6 mol. 2 2 40 56 − = = = ⇒ = = = 2 2 2 NaOH Ca(OH) OH SO SO n 2n n 1,9 2 n n 0,8 − + = = > nên kiềm dư, 0,8 mol SO 2 đã chuyển hết thành 0,8 mol 2 3 SO − . Vì { { 2 2 3 3 3 CaSO CaSO Ca SO 0,6 0,8 n n n 0,6 mol m 0,6.120 72 gam + − < ⇒ = ⇒ = = Ví dụ 5*: Hòa tan hoàn toàn 23 gam hỗn hợp X gồm Ca, CaO, K, K 2 O vào nước thu được dung dịch trong suốt Y và thoát ra 4,48 lít khí (đktc). Nếu sục 4,48 lít hoặc 13,44 lít (đktc) CO 2 vào dung dịch Y thu được m gam kết tủa. Sục V lít khí CO 2 vào dung dịch Y thì thấy lượng kết tủa đạt cực đại. Giá trị của V là : A. 6,72 V 11,2 ≤ ≤ . B. V = 5,6. C. V = 6,72. D. 5,6 V 8,96 ≤ ≤ . Hướng dẫn giải Dung dịch Y gồm Ca(OH) 2 và KOH. Chuyển hỗn hợp X thành hỗn hợp ảo X’ gồm CaO và K 2 O bằng cách cho X phản ứng với một lượng O 2 là : { { 2 2 2 H electron trao ñoåi O X' X O 23 0,1.32 2n n 2 4,48 n . 0,1 mol m m m 26,2 gam 4 4 4 22,4 = = = = ⇒ = + = 2 K O CaO 94n 56n 26,2 (1) ⇒ + = Theo giả thiết : Khi sục 4,48 lít CO 2 (TN1) hoặc 13,44 lít CO 2 vào Y (TN2) đều thu được lượng kết tủa như nhau, chứng tỏ TN1 chưa có hiện tượng hòa tan kết tủa, còn ở TN2 đã có hiện tượng hòa tan kết tủa. Sử dụng công thức 2 2 3 CO OH CO n n n − − = + , ta có : { { 2 2 3 2 2 2 3 CO CO KOH Ca(OH) OH trong Y CO OH trong Y CO 0,6 0,2 TN1: n n 0,2 n 2n n 0,8 TN2 : n n n 0,8 − − − −  = =  ⇒ + = =  = + =   2 K O CaO 2n 2n 0,8 (2) ⇒ + = Từ (1) và (2) suy ra : 2 K O CaO n 0,1 mol; n 0,3 mol. = = Biên soạn : Thầy giáo Nguyễn Minh Tuấn – Tổ Hóa – Trường THPT Chuyên Hùng Vương – Phú Thọ – ĐT : 01689186513 Phát hành tại nhà sách Khang Việt – www.nhasachkhangviet.vn – tháng 12/2013 4 Khi sục CO 2 vào X, để kết tủa đạt cực đại thì 2 2 2 3 Ca(OH) CO Ca n n n 0,3 mol. − + ≥ = = Ta có : { { 2 2 3 2 2 2 2 3 2 CO min CO max 2 2 CO min CO CO min CO CO max OH CO CO max V V 0,8 ? 0,3 n n 0,3 n 0,3 6,72 lít V 11,2 lít n n n n 0,5 − − − = =  =    ⇒ ⇒ ≤ ≤   = + =     14243 123 14243 Ví dụ 6: Hòa tan hoàn toàn 2,44 gam hỗn hợp bột X gồm Fe x O y và Cu bằng dung dịch H 2 SO 4 đặc nóng (dư). Sau phản ứng thu được 0,504 lít khí SO 2 (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc) và dung dịch chứa 6,6 gam hỗn hợp muối sunfat. Phần trăm khối lượng của Cu trong X là A. 39,34%. B. 65,57%. C. 26,23%. D. 13,11%. (Đề thi tuyển sinh Đại học khối B năm 2010) Hướng dẫn giải Chuyển hỗn hợp X thành hỗn hợp ảo X’ gồm Fe 2 O 3 và CuO bằng cách cho X phản ứng với một lượng O 2 là : { { 2 2 2 SO electron trao ñoåi O X' X O 2,44 0,01125.32 2n n 2 0,504 n . 0,01125 mol m m m 2,8 gam. 4 4 4 22,4 = = = = ⇒ = + = Vậy ta có hệ phương trình : 2 3 2 3 2 4 3 4 2 3 2 4 3 4 Fe O CuO Fe O Fe (SO ) CuSO Cu CuO Fe O Fe (SO ) CuO CuSO 160n 80n 2,8 n 0,0125 400n 160n 6,6 n 0,01 mol n 0,01 n n ;n n  + =   =   + = ⇒ ⇒ =   =    = =   Vậy Cu trong X 0,01.64 %m .100% 26,23% 2,44 = = Ví dụ 7: Hòa tan hoàn toàn 13,92 gam hỗn hợp bột X gồm Fe x O y và Cu bằng dung dịch HNO 3 loãng (dư). Sau phản ứng thu được 2,688 lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc) và dung dịch chứa 42,72 gam hỗn hợp muối nitrat. Công thức của oxit sắt là : A. Fe 2 O 3 . B. FeO. C. Fe 3 O 4 . D. FeO hoặc Fe 3 O 4 . Hướng dẫn giải Chuyển hỗn hợp X thành hỗn hợp ảo X’ gồm Fe 2 O 3 và CuO thì cần cho X phản ứng với một lượng O 2 là : { { 2 2 electron trao ñoåi NO O X' X O 13,92 0,09.32 n 3n 3 2,688 n . 0,09 mol m m m 16,8 gam. 4 4 4 22,4 = = = = ⇒ = + = Vậy ta có : 2 3 2 3 3 3 3 2 3 3 2 3 3 2 Fe O CuO Fe O Fe(NO ) Cu(NO ) CuO Fe(NO ) Fe O Cu(NO ) CuO 160n 80n 16,8 n 0,03 242n 188n 42,72 n 0,15 n 2n ;n n  + =   =   + = ⇒   =    = =   Trong hỗn hợp X, ta có : 2 3 Fe Fe O Fe O O Cu CuO n 2n 0,06 n 13,92 0,06.56 0,15.64 1 n 0,06 FeO 16 n 1 n n 0,15  = = − −  ⇒ = = ⇒ = ⇒  = =   Biên soạn : Thầy giáo Nguyễn Minh Tuấn – Tổ Hóa – Trường THPT Chun Hùng Vương – Phú Thọ – ĐT : 01689186513 Phát hành tại nhà sách Khang Việt – www.nhasachkhangviet.vn – tháng 12/2013 5 2. Sử dụng hợp chất ảo Ví dụ 1: Hỗn hợp X gồm FeO, Fe 2 O 3 và Fe 3 O 4 . Cho khí CO qua m gam X nung nóng, sau một thời gian thu được hỗn hợp chất rắn Y và hỗn hợp khí Z. Cho tồn bộ Z vào dung dịch Ca(OH) 2 dư, đến phản ứng hồn tồn, thu được 4 gam kết tủa. Mặt khác, hòa tan hồn tồn Y trong dung dịch H 2 SO 4 đặc, nóng (dư), thu được 1,008 lít khí SO 2 (đktc, sản phẩm khử duy nhất) và dung dịch chứa 18 gam muối. Giá trị của m là A. 7,12. B. 6,80. C. 5,68. D. 13,52. (Đề thi tuyển sinh Đại học khối B năm 2013) Hướng dẫn giải Chuyển hỗn hợp Y thành hợp chất ảo Fe 2 O 3 . Theo bảo tồn ngun tố Fe, ta có : 2 3 2 4 3 2 3 Fe O Fe (SO ) Fe O 18 n n 0,045 mol m 0,045.160 7,2 gam. 400 = = = ⇒ = = Để chuyển hỗn hợp Y thành hợp chất ảo Fe 2 O 3 thì cần cho Y phản ứng với một lượng oxi là : 2 2 SO electron trao đổi O 2n n 2 1,008 n . 0,0225mol. 4 4 4 22,4 = = = = Theo bảo tồn khối lương, ta có : { { 2 3 2 Fe O Y O Y ? 0,0225.32 7,2 m m m m 6,48 gam. ⇒ = + ⇒ = 123 Trong phản ứng của X với CO, ta có : (trong X) 2 CO O CO + → Suy ra : 2 3 O phản ứng CO phản ứng CO tạo thành CaCO 4 n n n n 0,04 mol 100 = = = = = Theo bảo tồn khối lượng, ta có : { { X O phản ứng Y X ? 6,48 0,04.16 m m m m 7,12 gam − = ⇒ = 14243 Ví dụ 2: Hòa tan hồn tồn 49,6 gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 bằng H 2 SO 4 đặc, nóng thu được dung dịch Y và 8,96 lít khí SO 2 (đktc). Thành phần trăm khối lượng oxi trong hỗn hợp X và khối lượng muối trong dung dịch Y là : A. 20,97% và 160 gam. B. 30,7% và 140 gam. C. 20,97% và 140 gam. D. 37,5% và 160 gam. Hướng dẫn giải Chuyển hỗn hợp X thành hợp chất ảo Fe 2 O 3 bằng cách cho X phản ứng với một lượng O 2 là : { { 2 2 2 3 2 SO electron trao đổi O Fe O X O 49,6 0,2.32 2n n 2 8,96 n . 0,2 mol m m m 56 gam. 4 4 4 22,4 = = = = ⇒ = + = Theo bảo tồn ngun tố Fe, ta có : 2 3 Fe Fe O O trong X 56 49,6 0,7.56 n 2n 2. 0,7 mol %m .100% 20,96% 160 49,6 − = = = ⇒ = = 2 4 3 2 3 2 4 3 Fe (SO ) Fe O Fe (SO ) 56 n n 0,35 mol m 0,35.400 140 gam 160 = = = ⇒ = = Biên soạn : Thầy giáo Nguyễn Minh Tuấn – Tổ Hóa – Trường THPT Chuyên Hùng Vương – Phú Thọ – ĐT : 01689186513 Phát hành tại nhà sách Khang Việt – www.nhasachkhangviet.vn – tháng 12/2013 6 Ví dụ 3: Hoà tan hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm Fe, FeCl 2 , FeCl 3 trong H 2 SO 4 đặc nóng, thoát ra 4,48 lít khí SO 2 duy nhất (đktc) và dung dịch Y. Thêm NH 3 dư vào Y thu được 32,1 gam kết tủa. Giá trị của m là : A. 16,8. B. 17,75. C. 25,675. D. 34,55. Hướng dẫn giải Để cho việc tính toán đơn giản, ta chuyển hỗn hợp X thành hợp chất ảo FeCl 3 . Theo bảo toàn nguyên tố Fe, ta có : 3 3 3 FeCl Fe(OH) FeCl 32,1 n n 0,3 mol m 0,3.162,5 48,75 gam. 107 = = = ⇒ = = Để chuyển hỗn hợp X thành FeCl 3 bằng cách cho X phản ứng với một lượng Cl 2 là : 2 2 2 Cl SO Cl 4,48 n n 0,2 mol m 0,2.71 14,2 gam. 22,4 = = = ⇒ = = Theo bảo toàn khối lượng, ta có : { { { 3 2 FeCl X Cl X ? 14,2 48,75 m m m m 34,55 gam = + ⇒ = Ví dụ 4: Cho 11,36 gam 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 khử duy nhất, ở đktc) và dung dịch X. Cô cạn dung dịch X thu được m gam muối khan. Giá trị của m là : A. 49,09. B. 34,36. C. 35,50. D. 38,72. (Đề thi tuyển sinh Đại học khối A năm 2008) Hướng dẫn giải Chuyển hỗn hợp Fe, FeO, Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 (hỗn hợp X) thành hợp chất ảo Fe 2 O 3 bằng cách cho X phản ứng với một lượng O 2 là : { { 2 2 3 2 electron trao ñoåi NO O Fe O X O 11,36 0,045.32 n 3n 3 1,344 n . 0,045mol m m m 12,8 gam. 4 4 4 22,4 = = = = ⇒ = + = Theo bảo toàn nguyên tố Fe, ta có : 3 3 2 3 3 3 Fe(NO ) Fe O Fe(NO ) 12,8 n 2n 2. 0,16 mol m 0,16.242 38,72gam 160 = = = ⇒ = = Ví dụ 5: Khi oxi hoá chậm m gam Fe ngoài không khí thu được 12 gam hỗn hợp A gồm FeO, Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 và Fe dư. Hoà tan A vừa đủ bởi 200 ml dung dịch HNO 3 , thu được 2,24 lít NO duy nhất (đktc). Giá trị m và C M của dung dịch HNO 3 là : A. 10,08 gam và 1,6M. B. 10,08 gam và 2M. C. 10,08 gam và 3,2M. D. 5,04 gam và 2M. (Đề thi thử Đại học lần 2 – THPT Chuyên Hùng Vương – Phú Thọ, năm học 2008 – 2009) Hướng dẫn giải Chuyển hỗn hợp Fe, FeO, Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 (hỗn hợp X) thành hợp chất ảo Fe 2 O 3 bằng cách cho X phản ứng với một lượng O 2 là : { { 2 2 3 2 electron trao ñoåi NO O Fe O A O 12 0,075.32 n 3n 3 2,24 n . 0,075mol m m m 14,4 gam. 4 4 4 22,4 = = = = ⇒ = + = Theo bảo toàn nguyên tố Fe, ta có : Biờn son : Thy giỏo Nguyn Minh Tun T Húa Trng THPT Chuyờn Hựng Vng Phỳ Th T : 01689186513 Phỏt hnh ti nh sỏch Khang Vit www.nhasachkhangviet.vn thỏng 12/2013 7 3 3 2 3 Fe Fe(NO ) Fe O Fe 14,4 n n 2n 2. 0,18 mol m 0,18.56 10,08 gam ; 160 = = = = = = { 3 3 3 HNO Fe(NO ) NO 3 0,1 0,18 0,64 n 3n n 0,64 mol [HNO ] 3,2M 0,2 = + = = = 14243 Vớ d 6: Cho 22,72 gam hn hp gm Fe, FeO, Fe 2 O 3 v Fe 3 O 4 phn ng ht vi dung dch HNO 3 loóng d thu c V lớt khớ NO (duy nht ktc) v dung dch X. Cụ cn dung dch X thu c 77,44 gam mui khan. Giỏ tr ca V l A. 5,6. B. 4,48. C. 2,688. D. 2,24. ( thi th i hc ln 1 THPT Chuyờn Bc Ninh, nm hc 2008 2009) Hng dn gii Theo gi thit : 3 3 3 3 2 3 2 3 Fe(NO ) Fe(NO ) Fe O Fe O n 77,44 n 0,32 mol n 0,16 mol m 25,6 gam. 242 2 = = = = = Chuyn hn hp st v oxit st (hn hp X) thnh hp cht o Fe 2 O 3 bng cỏch cho X phn ng vi mt lng O 2 l : 2 2 O O NO 4n 25,6 22,72 n 0,09 mol n 0,12 mol 32 3 = = = = NO (ủktc) V 0,12.22,4 2,688 lớt = = Vớ d 7: Cho 18,5 gam hn hp Z gm Fe, Fe 3 O 4 tỏc dng vi 200 ml dung dch HNO 3 loóng un núng v khuy u. Sau khi phn ng xy ra hon ton thu c 2,24 lớt khớ NO duy nht (ktc), dung dch Z v cũn li 1,46 gam kim loi. Tớnh nng mol/lớt ca dung dch HNO 3 v khi lng mui trong dung dch Z. A. 3,2M v 54 gam. B. 1,8M v 36,45 gam. C. 1,6M v 24,3 gam. D. 3,2M v 48,6 gam. ( thi th i hc ln 4 THPT Qunh Lu 1 Ngh An, nm hc 2010 2011) Hng dn gii Vỡ sau phn ng cũn d 1,46 gam Fe nờn phn ng ch to ra Fe(NO 3 ) 2 . Z phaỷn ửựng m 18,5 1,46 17,04 gam. = = chuyn 17,04 gam hn hp Z thnh hp cht o FeO thỡ cn cho Z phn ng vi mt lng O 2 l : { { 2 2 electron trao ủoồi NO O FeO Z O 17,04 0,075.32 n 3n 3 2,24 n . 0,075 mol m m m 19,44 gam. 4 4 4 22,4 = = = = = + = Theo bo ton nguyờn t Fe v N, ta cú : { 3 2 3 3 2 Fe(NO ) FeO 3 HNO Fe(NO ) NO 0,1 0,27 19,44 n n 0,27 0,64 72 [HNO ] 3,2M n 2n n 0,64 0,2 = = = = = = + = 14243 Biên soạn : Thầy giáo Nguyễn Minh Tuấn – Tổ Hóa – Trường THPT Chuyên Hùng Vương – Phú Thọ – ĐT : 01689186513 Phát hành tại nhà sách Khang Việt – www.nhasachkhangviet.vn – tháng 12/2013 8 3. Sử dụng dung dịch ảo Ví dụ 1: Dung dịch X chứa a mol Na + ; b mol 3 HCO − ; c mol 2 3 CO − và d mol 2 4 SO − . Để tạo kết tủa lớn nhất người ta phải dùng 100 ml dung dịch Ba(OH) 2 x mol/l. Biểu thức tính x theo a và b là: A. a b x 0,1 + = . B. a b x 0,2 + = . C. a b x 0,3 + = . D. a b x 2 + = . (Đề thi thử Đại học lần 1 – THPT Chuyên Hùng Vương – Phú Thọ, năm học 2012 – 2013) Hướng dẫn giải Chuyển ion 3 HCO − thành 2 ion ảo là 2 3 CO − và H + . Chuyển dung dịch X thành dung dịch ảo X’ gồm : a mol Na + ; b mol H + , (b+c) mol 2 3 CO − và d mol 2 4 SO − . Cho Ba(OH) 2 vào dung dịch X’ sẽ tạo ra kết tủa là BaSO 4 và BaCO 3 . Như vậy các ion Na + và H + đã được thay thế bằng ion Ba 2+ . Áp dụng bảo toàn điện tích, ta có : 2 2 2 Ba(OH) Ba Na H Ba a b a b a b 2n n n n n x 2 2 0,2 + + + + + + + = + ⇒ = ⇒ = ⇒ = Ví dụ 2: Dung dịch X chứa các ion: 2 3 CO − , 2 3 SO − , 2 4 SO − , 0,1 mol 3 HCO − và 0,3 mol Na + . Thêm V lít dung dịch Ba(OH) 2 1M vào X thì thu được lượng kết tủa lớn nhất. Giá trị nhỏ nhất của V là : A. 0,15. B. 0,25. C. 0,20. D. 0,30. Hướng dẫn giải Chuyển X thành dung dịch ảo X’ gồm : 0,1 mol H + , 0,3 mol Na + và các ion 2 3 CO − , 2 3 SO − , 2 4 SO − . Sau phản ứng của X’ với Ba(OH) 2 , các ion 2 3 CO − , 2 3 SO − , 2 4 SO − được thay bằng ion OH − . Theo bảo toàn điện tích, ta có : 2 Ba(OH) 2 OH H Na 0,2 n n n 0,4 mol n 0,2 mol [Ba(OH) ] 0,2M 1 − + + = + = ⇒ = ⇒ = = 4. Sử dụng số oxi hóa ảo Ví dụ 1: Hòa tan hoàn toàn một hỗn hợp gồm 0,02 mol FeS 2 và 0,03 mol FeS vào một lượng dư H 2 SO 4 đặc nóng thu được Fe 2 (SO 4 ) 3 , H 2 O và SO 2 . Hấp thụ hết SO 2 bằng một lượng vừa đủ KMnO 4 thu được 2,28 lít dung dịch Y. Nồng độ mol của axit trong dung dịch Y là: A. 0,01M. B. 0,02M. C. 0,05M. D. 0,12 M. (Đề thi thử Đại học lần 4 – THPT Chuyên Vĩnh Phúc, năm học 2012 – 2013) Hướng dẫn giải Coi số oxi hóa của S trong FeS 2 và FeS đều là +6 (số oxi hóa ảo) thì số oxi hóa của Fe trong FeS 2 và FeS lần lượt là -12 và -6. Với cách quy đổi như vậy, S trong FeS 2 và FeS sẽ không thay đổi số oxi hóa, chỉ có Fe thay đổi số oxi hóa. Sau phản ứng số oxi hóa của Fe là +3. Áp dụng bảo toàn electron, ta có : { { { 2 2 2 FeS FeS SO SO 0,03 0,02 ? 15n 9n 2n n 0,285 mol. + = ⇒ = Hấp thụ 0,285 mol SO 2 vào dung dịch KMnO 4 vừa đủ, xảy ra phản ứng : Biên soạn : Thầy giáo Nguyễn Minh Tuấn – Tổ Hóa – Trường THPT Chuyên Hùng Vương – Phú Thọ – ĐT : 01689186513 Phát hành tại nhà sách Khang Việt – www.nhasachkhangviet.vn – tháng 12/2013 9 5SO 2 + 2KMnO 4 + 2H 2 O → K 2 SO 4 + 2H 2 SO 4 + 2MnSO 4 mol: 0,285 → 0,114 Nồng độ mol của axit trong dung dịch Y là : 2 4 H SO 2 4 dd Y n 0,114 [H SO ] 0,05M V 2,28 = = = Ví dụ 2: Nung nóng m gam bột Fe với S trong bình kín không có không khí, sau một thời gian thu được 12,8 gam hỗn hợp rắn X gồm Fe, FeS, FeS 2 , S. Hoà tan hoàn toàn X trong dung dịch H 2 SO 4 đặc nóng, dư, thu được 10,08 lít khí SO 2 (sản phẩm khử duy nhất). Giá trị của m là : A. 5,6. B. 8,4. C. 11,2. D. 2,8. Hướng dẫn giải Bản chất của toàn bộ quá trình phản ứng là Fe và S tác dụng với H 2 SO 4 đặc nóng, dư. Fe và S trong X bị H 2 SO 4 oxi hóa thành 3 Fe + và 4 S + , còn 6 S + trong H 2 SO 4 bị khử về 4 S + . Như vậy SO 2 được tạo ra trong cả quá trình oxi hóa và quá trình khử. Tuy nhiên, để thuận tiện cho việc tính toán, ta coi số oxi hóa của S trong quá trình oxi hóa thay đổi từ 0 S lên mức 6 S + (số oxi hóa ảo). Áp dụng bảo toàn khối lượng và bảo toàn electron, ta có : 2 Fe S Fe Fe S Fe S SO 56n 32n 12,8 n 0,2 m 0,2.56 11,2 gam 10,08 n 0,053n 6n 2n 2. 0,9 22,4  + =  =   ⇒ ⇒ = =   =+ = = =     Biên soạn : Thầy giáo Nguyễn Minh Tuấn – Tổ Hóa – Trường THPT Chuyên Hùng Vương – Phú Thọ – ĐT : 01689186513 Phát hành tại nhà sách Khang Việt – www.nhasachkhangviet.vn – tháng 12/2013 10 III. Bài tập áp dụng Câu 1: Hỗn hợp X gồm Mg, MgO, Ca và CaO. Hòa tan 10,72 gam X vào dung dịch HCl vừa đủ thu được 3,248 lít khí (đktc) và dung dịch Y. Trong Y có 12,35 gam MgCl 2 và x gam CaCl 2 . Giá trị x là A. 33,05. B. 15,54. C. 31,08. D. 21,78. (Đề thi thử đại học lần 1 – THPT Quỳnh Lưu 1 – Nghệ An, năm học 2012 – 2013) Câu 2: Hòa tan hoàn toàn 2,44 gam hỗn hợp bột X gồm Fe x O y và Cu bằng dung dịch H 2 SO 4 đặc nóng (dư). Sau phản ứng thu được 0,504 lít khí SO 2 (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc) và dung dịch chứa 6,6 gam hỗn hợp muối sunfat. Công thức của oxit sắt là : A. Fe 2 O 3 . B. FeO. C. Fe 3 O 4 . D. FeO hoặc Fe 3 O 4 . Câu 3: Nung m gam bột sắt trong oxi, thu được 4,5 gam hỗn hợp chất rắn X. Hòa tan hết hỗn hợp X trong dung dịch H 2 SO 4 đặc nóng (dư ) thoát ra 1,26 lít (ở đktc) SO 2 (là sản phẩm khử duy nhất). Giá trị của m là A. 2,52. B. 2,32. C. 2,22. D. 3,78. (Đề thi thử Đại học lần 4 – THPT Chuyên Vĩnh Phúc, năm học 2012 – 2013) Câu 4: Nung m gam Cu trong oxi thu được hỗn hợp chất rắn X có khối lượng 24,8 gam gồm Cu 2 O, CuO, Cu. Hòa tan hoàn toàn X trong dung dịch H 2 SO 4 đặc nóng thu được 4,48 lít khí SO 2 (đktc). Hãy tìm giá trị của m. A. 22,4 gam. B. 2,24 gam. C. 6,4 gam. D. 32 gam. (Đề thi thử đại học lần 3 – THPT Chuyên Nguyễn Huệ – Hà Nội, năm học 2011 – 2012) Câu 5: Nung m gam bột sắt trong oxi, thu được 3 gam hỗn hợp chất rắn X. Hòa tan hết hỗn hợp X trong dung dịch HNO 3 (dư), thoát ra 0,56 lít (ở đktc) NO (là sản phẩm khử duy nhất). Giá trị của m là : A. 2,52. B. 2,22. C. 2,62. D. 2,32. (Đề thi tuyển sinh Đại học khối B năm 2007) Câu 6: Cho 17,04 gam 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 2,016 lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất ở đktc) và dung dịch X. Cô cạn dung dịch X thu được m gam muối khan. Giá trị của m là A. 53,250. B. 58,080. C. 73,635. D. 51,900. (Đề thi thử Đại học lần 1 – THPT Chuyên Bắc Ninh, năm học 2011 – 2012) Câu 7: Hoà tan hoàn toàn 2,9 gam hỗn hợp gồm kim loại M và oxit của nó vào nước, thu được 500 ml dung dịch chứa một chất tan có nồng độ 0,04M và 0,224 lít khí H 2 (ở đktc). Kim loại M là A. Ca. B. Ba. C. K. D. Na. (Đề thi tuyển sinh Đại học khối B năm 2009) Câu 8*: Cho 11,36 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 phản ứng hết với dung dịch HNO 3 loãng dư, thu được 1,344 lít (đktc) khí NO (là sản phẩm khử duy nhất) và dung dịch X. Dung dịch X có thể hoà tan được tối đa 11,2 gam Fe. Số mol của HNO 3 có trong dung dịch ban đầu là (biết sản phẩm khử của HNO 3 trong các phản ứng là NO) : A. 0,94 mol. B. 0,64 mol. C. 0,86 mol. D. 0,78 mol. (Đề thi thử đại học lần 2 – THPT Chuyên Nguyễn Huệ – Hà Nội, năm học 2011 – 2012) Câu 9: Dung dịch X chứa các ion: 2 3 CO − , 2 3 SO − , 2 4 SO − , 0,1 mol 3 HCO − , 0,3 mol 3 HSO − và 0,1 mol K + . Thêm V lít dung dịch Ba(OH) 2 1M vào X thì thu được lượng kết tủa lớn nhất. Giá trị nhỏ nhất của V là : A. 0,15. B. 0,25. C. 0,20. D. 0,30. [...]... nguyên t Phương pháp 5 : S d ng công th c gi i nhanh d a trên s b o toàn nguyên t Phương pháp 6 : B o toàn kh i lư ng Phương pháp 7 : B o toàn đi n tích Phương pháp 8 : S d ng công th c gi i nhanh d a trên s b o toàn đi n tích Phương pháp 9 : Tăng gi m kh i lư ng Phương pháp 10 : Quy đ i T p 2 g m 12 phương pháp và k thu t gi i nhanh Phương pháp 11 : S d ng h p ch t o, s oxi hóa o Phương pháp 12 :... n – T Hóa – Trư ng THPT Chuyên Hùng Vương – Phú Th – ĐT : 01689186513 Gi i thi u t i b n đ c cu n sách 22 phương pháp và k thu t hi n đ i gi i nhanh bài t p tr c nghi m hóa h c Sách g m hai t p: T p 1 g m 10 phương pháp và k thu t gi i nhanh Phương pháp 1 : B o toàn electron Phương pháp 2 : S d ng công th c gi i nhanh d a trên s b o toàn electron Phương pháp 3 : Gi i bài t p đi n phân Phương pháp 4... bình c a h n h p Phương pháp 13 : Tìm kho ng gi i h n Phương pháp 14 : Đư ng chéo Phương pháp 15: T ch n lư ng ch t thích h p Phương pháp 16: Gi i bài t p mà lư ng ch t cho d ng t ng quát Phương pháp 17: Gi i bài t p chia h n h p thành các ph n không đ u nhau Phương pháp 18 : Khai thác đ b t bão hòa trong ph n ng c ng Phương pháp 19 : Khai thác đ b t bão hòa trong ph n ng đ t cháy Phương pháp 20 : Tìm... Khai thác đ b t bão hòa trong ph n ng c ng Phương pháp 19 : Khai thác đ b t bão hòa trong ph n ng đ t cháy Phương pháp 20 : Tìm đ c đi m chung c a các ch t trong h n h p Phương pháp 21 : V n d ng linh ho t các đ nh lu t b o toàn Phương pháp 22 : Phân tích, đánh giá l a ch n hư ng gi i t i ưu 12 Phát hành t i nhà sách Khang Vi t – www.nhasachkhangviet.vn – tháng 12/2013 ...Biên so n : Th y giáo Nguy n Minh Tu n – T Hóa – Trư ng THPT Chuyên Hùng Vương – Phú Th – ĐT : 01689186513 − 2 − Câu 10: Dung d ch X ch a a mol Na+; b mol HCO3 ; c mol CO 3 − và d mol HSO3 Đ t o k t t a l n nh t ngư i ta ph i dùng 100 ml dung . OXI HÓA ẢO I. Phương pháp sử dụng hợp chất ảo, số oxi hóa ảo Phương pháp sử dụng hợp chất ảo, số oxi hóa ảo là một phương pháp mới, lạ để giải nhanh một số dạng bài tập trắc nghiệm hóa học. . Phương pháp 10 : Quy đổi Tập 2 gồm 12 phương pháp và kỹ thuật giải nhanh Phương pháp 11 : Sử dụng hợp chất ảo, số oxi hóa ảo Phương pháp 12 : Sử dụng các giá trị trung bình của hỗn hợp. Phương pháp 2 : Sử dụng công thức giải nhanh dựa trên sự bảo toàn electron Phương pháp 3 : Giải bài tập điện phân Phương pháp 4 : Bảo toàn nguyên tố Phương pháp 5 : Sử dụng công thức giải nhanh