SKKN PHƯƠNG PHÁP GIẢI bài tập hóa học về mối QUAN hệ GIỮA các đại LƯỢNG dưới DẠNG THAM số

TÊN SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP HÓA HỌC VỀ MỐI QUAN HỆ GIỮA CÁC ĐẠI LƯỢNG DƯỚI DẠNG THAM SỐ I.. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Từ năm 2007 Bộ Giáo Dục và Đào Tạo đã chuyển đổi t

TÊN SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP HÓA HỌC VỀ MỐI QUAN

HỆ GIỮA CÁC ĐẠI LƯỢNG DƯỚI DẠNG THAM SỐ

I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Từ năm 2007 Bộ Giáo Dục và Đào Tạo đã chuyển đổi từ hình thức thi

tự luận sang hình thức thi trắc nghiệm khách quan có nhiều lựa chọn vào trong các

kỳ thi thì các em học sinh buộc phải trang bị cho mình ngoài những cách giải thông thường cần có những phương pháp giải nhanh, chọn đúng Tính đến nay đã được 7 năm, khoảng thời gian này đủ dài để các chuyên viên và các giáo viên nghĩ ra những bài tập hay có tính sáng tạo Do vậy, để giải quyết tốt bài thi trắc nghiệm yêu cầu học sinh phải hiểu bài, nắm vững kiến thức đã học đồng thời phải tự trang

bị các kỹ năng vận dụng, kỹ năng suy luận và kỹ năng giải nhanh Bên cạnh đó người giáo viên cũng phải đổi mới phương pháp giảng dạy, đổi mới phương pháp kiểm tra đánh giá học sinh, phải thường xuyên cập nhật và phân dạng bài tập cho học sinh, chỉ cho học sinh cách giải và chọn phương pháp giải sao cho hiệu quả mà tiết kiệm được thời gian làm bài góp phần nâng cao khả năng giải bài tập của học sinh, phục vụ kiến thức cho học sinh ôn thi vào các trường đại học và cao đẳng

Từ những kinh nghiệm mà tôi có được trong quá trình giảng dạy, tôi

đã mạnh dạn đưa ra chuyên đề “PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP HÓA HỌC

VỀ MỐI QUAN HỆ GIỮA CÁC ĐẠI LƯỢNG DƯỚI DẠNG THAM SỐ”

II TỔ CHỨC THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

1 Cơ sở lý luận

“Phương pháp giải bài tập Hóa Học về mối quan hệ giữa các đại lượng dưới dạng tham số” giúp các em giải được các bài tập ở dạng tổng quát có

chứa tham số Việc giải các bài tập này đòi hỏi các em học sinh phải nắm chắc các kiến thức Hóa Học cơ bản theo cả hai chiều từ cụ thể tới tổng quát và ngược lại từ tổng quát tới cụ thể Ngoài ra, các em còn phải nắm vững các phương pháp giải nhanh khác cũng như phải thuần thục những kỹ năng khai triển, phân tích của môn Toán học Các vấn đề về kiến thức phục vụ phương pháp này các em cần phải hiểu sâu, hiểu kỹ bản chất một cách đầy đủ

Vấn đề cần lưu ‎ý là: phương pháp này bao hàm kiến thức rất rộng cả ở

ba khối (lớp 10, 11, 12) nên các em học sinh cần phải nắm chắc đầy đủ kiến thức

cơ bản mới có thể tư duy và vận dụng tốt được

2 Nội dung, biện pháp thực hiện các giải pháp của đề tài

Đề tài này được trình bày theo từng phần:

- Cá dạng bài toán thường gặp: Cá dạng bài toán thường gặp được nêu và lấy ví dụ minh họa,hướng dẫn giải chi tết

- Các bài tập vận dụng: Cung cấp hệ thống bài tập tự luyện từ dễ đến khó theo từng dạng nhằm giúp c c em học sinh tự ôn luyện để nắm vững nội dung cũng như cá h thức áp dụng phương pháp

a) Các dạng bài tập thường gặp:

Một số ví dụ tiêu biểu được tổng kết và liệt kê ra dưới đây:

Ví dụ 1 Cho phương trình hoá học: Fe3O4 + HNO3 → Fe(NO3)3 + NxOy + H2O Sau khi cân bằng phương trình hoá học trên với hệ số của các chất là những số nguyên, tối giản thì hệ số của HNO3 là:

A 13x - 9y B 46x - 18y C 45x - 18y D 23x - 9y

(Trích đề ĐH-CĐ Khối B/2012)

Hướng dẫn giải Cách 1: Áp dụng phương pháp cân bằng electron, ta có:

 (5x-2y) 3Fe  3Fe + 1e

1 xN + (5x - 2y)e  xN

(5x-2y)Fe3O4 + (46x - 18y)HNO3→ 3(5x-2y)Fe(NO3)3 + NxOy + (23x - 9y)H2O

Cách 2: Áp dụng bảo toàn nguyên tố N, ta có:

y x x

y x n

n n

y

x O N N muoi N trongHNO

N( ) ( ) ( ) 3 3 (5 2 ) 46 18

Ví dụ 2 Một dung dịch gồm: 0,01 mol Na+

; 0,02 mol Ca2+; 0,02 mol HCO3

và a mol ion X (bỏ qua sự điện li của nước) Ion X và giá trị của a là:

A N O3-và 0,03 B Cl

và 0,01 C CO3

và 0,03 D OH- và 0,03

(Trích đề TSĐH Khối B/2012)

Hướng dẫn giải

Trong 1 dung dịch trung hoà điện: n đt()n đt()

0,01.1 + 0,02.2 = 0,02.1 + X  X = 0,03 mol

=> Loại B và C

D không phù hợp vì OH

có pư với HCO3

- Đáp án A

Ví dụ 3 Dung dịch E gồm x mol Ca2+

,y mol Ba2+ , z mol HCO3

- Cho từ từ dung dịch Ca(OH)2 nồng độ a mol/lit vào dung dịch E đến khi thu được lượng kết tủa lớn nhất thì vừa hết V lít dung dịch Ca(OH)2 Biểu thức liên hệ giữa các giá trị

V, a, x, y là:

A V = 2a(x + y) B V = a(2x + y)

C V=

a

y

x 2 )

a

y

x )

(Trích đề TSCĐ Khối A, B/2012)

+8/3 +3

+5 +2y/x

Hướng dẫn giải Cách 1: Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 2CaCO3 + 2H2O

x  x

Ba(HCO3)2 + Ca(OH)2 BaCO3+ CaCO3 + 2H2O

y  y

Ta có: V.a = x + y =>

a

y x

V  (  )

 Đáp án D

Cách 2: HCO3

+ OH-  CO3

+ H2O

y x Va n

n aV

n

CO2    2  2   2  (  )

Ta có: Va = x + y =>

a

y x

V  (  )

 Đáp án D

Ví dụ 4 Chất X có phân tử khối là M Một dung dịch chất X có nồng độ a (mol/l),

khối lượng riêng D (g/ml) Nồng độ C% của dung dịch X là:

A

D

M

a

.

10

.

a

M D

10

.

D M

a

.

10

D

M a

1000

.

Hướng dẫn giải

Xét 1 lit dung dịch chất X:

=> nX = a (mol)  mx = a.M => mdd X =

%

100

C

M a

= 1000D

=>

D

M a C

10

 Đáp án A

Ví dụ 5 Dung dịch HCl và dung dịch CH3COOH có cùng nồng độ mol/l, giá trị

pH của hai dung dịch tương ứng là x và y Quan hệ giữa x và y là (giả thiết, cứ 100 phân tử CH3COOH thì có 1 phân tử điện li)

A y = 100x B y = 2x C y = x - 2 D y = x + 2

(Trích đề ĐH-CĐ Khối A/2007)

Hướng dẫn giải

HCl HCl x H

pH    10 

COOH CH COOH

3 3

Ta có: HCl H+ + Cl-

10-x 

10-x (M)

CH3COOH H+ + CH3COO-

100.10-y 

10-y (M) Mặt khác: HCl = CH3COOH

10-x = 100.10-y

 10-x = 102.10-y

=> -x = 2 - y => y = 2 + x

 Đáp án D

Ví dụ 6 Dung dịch chứa a mol NaOH tác dụng với dung dịch chứa b mol H3PO4 sinh ra hỗn hợp Na2HPO4 và Na3PO4 Tỉ số

b

a

là:

A 1 <

b

a

< 2 B

b

a  3 C 2 <

b

a

< 3 D

b

a  1

Hướng dẫn giải

Có các phương trình phản ứng:

NaOH + H3PO4  NaH2PO4 + H2O (1) 2NaOH + H3PO4  Na2HPO4 + 2H2O (2) 3NaOH + H3PO4  Na3PO4 + 3H2O (3)

Ta có: n NaOH a (mol) ; ( )

4

Để thu được hỗn hợp muối Na2HPO4 và Na3PO4 thì phản ứng xảy ra ở

cả hai phương trình (2) và (3), do đó:

3 2

4 3





PO H

NaOH

n

n

, tức là 2   3

b a

 Đáp án C

Ví dụ 7 Trộn dung dịch chứa a mol AlCl3 với dung dịch chứa b mol NaOH Để thu được kết tủa thì cần có tỉ lệ:

A a : b = 1 : 4 B a : b < 1 : 4

C a : b = 1 : 5 D a : b > 1 : 4

(Trích đề ĐH-CĐ Khối A/2007)

Hướng dẫn giải

Trộn a mol AlCl3 với b mol NaOH để thu được kết tủa thì:

Al3+ + 3OH-  Al(OH)3 (1)

Al(OH)3 + OH-  AlO2

+ 2H2O

Al3+ + 4OH-  AlO2

+ 2H2O (2)

+

Để kết tủa tan hoàn toàn thì 4 4

3











a

b n

n Al OH

Vậy để có kết tủa thì 4  a :b1: 4

a b

 Đáp án D

Ví dụ 8 Một dung dịch hỗn hợp chứa a mol NaAlO2 và a mol NaOH tác dụng với một dung dịch chứa b mol HCl Điều kiện để thu được kết tủa sau phản ứng là:

Hướng dẫn giải

Phương trình phản ứng:

NaOH + HCl  NaCl + H2O

a (mol)  a (mol)

NaAlO2 + HCl + H2O  Al(OH)3 + NaCl Al(OH)3 + 3HCl  AlCl3 + 3H2O

NaAlO2 + 4HCl  AlCl3 + NaCl + 2H2O

a (mol)  4a (mol) Điều kiện để không có kết tủa khi: n HCl 4n NaAlO n NaOH 5a

 Vậy suy ra điều kiện để có kết tủa: n NaOH n HCl  n NaAlO n NaOH

2

4

=> a < b < 5a

 Đáp án D

Ví dụ 9 Hỗn hợp X gồm Na và Al

- Thí nghiệm 1: Nếu cho m gam X tác dụng với H2O dư thì thu được V1 lit H2

- Thí nghiệm 2: Nếu cho m gam X tác dụng với dung dịch NaOH dư thì thu được V2 lit H2

Các khí đo ở cùng điều kiện Quan hệ giữa V1 và V2 là:

A V1 = V2 B V1 > V2 C V1 < V2 D V1  V2

Hướng dẫn giải

Các phương trình phản ứng khi hòa tan hỗn hợp Na và Al với H2O và với dung dịch NaOH dư:

2Na + 2H2O  2NaOH + H2

2Al + 2H2O + 2NaOH  2NaAlO2 + 3H2

Đặt nNa = x (mol) , nAl = y (mol)

TN1: x  y  nNaOH vừa đủ hoặc dư khi hòa tan Al  cả hai thí nghiệm cùng tạo thành )

2

3 2 (x  x mol H2 => V1 = V2 TN2: x < y  trong TN1 Al dư, TN2 Al tan hết  n H2(TN2 ) n H2(TN1 )

=> V2 > V1

Như vậy, với mọi x, y > 0 thì V2 V1

 Đáp án D

Ví dụ 10 Hỗn hợp X gồm Na, Al và Fe (với tỉ lệ số mol giữa Na và Al tương ứng

là 2 : 1) Cho X tác dụng với H2O (dư) thu được chất rắn Y và V lít khí Cho toàn

bộ Y tác dụng với dung dịch H2SO4 loãng (dư) thu được 0,25V lít khí Biết các khí

đo ở cùng điều kiện, các phản ứng đều xảy ra hoàn toàn Tỉ lệ số mol của Fe và Al trong X tương ứng là:

(Trích đề TSCĐ Khối A, B/2012)

A 16 : 5 B 5 : 16 C 1 : 2 D 5 : 8

Hướng dẫn giải

Na + H2O  NaOH +

2

1

H2

2x  2x x

Al + NaOH + H2O  Na AlO2 +

2

3

H2

x  x 1,5x

Fe + H2SO4 FeSO4 + H2

a  a

Ta có: a = 0,25V

x + 1,5x = 2,5x = V

=>

5 , 2

V

x 

Vậy

8

5 625 , 0 5 , 2 25 ,



V

V x

a

 Đáp án D

Ví dụ 11 Cho từ từ dung dịch chứa a mol HCl vào dung dịch chứa b mol Na2CO3 đồng thời khuấy đều, thu được V lít khí (đktc) và dung dịch X Khi cho dư nước vôi trong vào dung dịch X thấy có xuất hiện kết tủa Biểu thức liên hệ giữa V với a,

b là:

A V = 22,4(a – b) B V = 11,2(a – b)

C V = 11,2(a + b) D V = 22,4(a + b)

(Trích đề ĐH-CĐ Khối B/2007)

Hướng dẫn giải

Cho từ từ dung dịch HCl vào dung dịch Na2CO3, ta có phương trình: HCl + Na2CO3 NaHCO3 + NaCl (1)

b  b  b (mol) HCl + NaHCO3 NaCl + CO2 + H2O (2) (a-b)  (a-b) (mol) Dung dịch chứa NaHCO3 dư, do đó HCl tham gia phản ứng hết

NaHCO3 + Ca(OH)2dư CaCO3 + NaOH + H2O

Vậy: V = 22,4(a – b)

 Đáp án A

Ví dụ 12 Tiến hành hai thí nghiệm sau:

- Thí nghiệm 1: Cho m gam bột Fe (dư) vào V1 lít dung dịch Cu(NO3)2 1M;

- Thí nghiệm 2: Cho m gam bột Fe (dư) vào V2 lít dung dịch AgNO3 0,1M Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, khối lượng chất rắn thu được ở hai thí nghiệm đều bằng nhau Giá trị của V1 so với V2 là

A V1 = V2 B V1 = 10V2 C V1 = 5V2 D V1 = 2V2

(Trích đề TSĐH-CĐ Khối B/2008)

Hướng dẫn giải

) (

) ( 3 2 V V mol

n Cu NO   ; 0 , 1 2( )

n AgNO 

Fe + Cu2+  Fe2+ + Cu

V1 V1  V1 (mol)

Áp dụng phương pháp tăng-giảm khối lượng:

m = 64V1 – 56V1 = 8V1 (gam)

Fe + 2Ag+  Fe2+ + 2Ag

0,05V2 0,1V2  0,1V2 (mol)

Tương tự ta có: m = 108.0,1.V2 – 56.0,05.V2 = 8V2 (gam)

Theo đề:

) 2 ( ) 1 (TN r TN

m  => 8V1 = 8V2 => V1 = V2

 Đáp án A

Ví dụ 13 Cho x mol Fe tan hoàn toàn trong dung dịch chứa y mol H2SO4 (tỉ lệ x:y = 2:5), thu được một sản phẩm khử duy nhất và dung dịch chỉ chứa muối

sunfat Số mol electron do lượng Fe trên nhường khi bị hoà tan là:

(Trích đề ĐH-CĐ Khối A/2010)

Hướng dẫn giải

Do chưa biết nồng độ axit H2SO4 nên:

* Nếu là axit H2SO4 loãng  muối Fe2+ + H2

Dựa vào ĐL bảo toàn e ta có:

2 2

2

H

Fe n

x.2 = y.2 => x = y => (loại)

* Nếu là axit H2SO4 đặc, nóng  muối Fe3+ + SO2

Dựa vào ĐL bảo toàn e ta có: 3 2

2

SO

 3 x  2 nSO2 =>

2

3

2

x

n SO 

Mà n H SO x n SO x x 3x

2

3 2

3 2

3

2 4

3

1





y

x x

y => (loại)

=> Xảy ra theo 2 phương trình:

2Fe + 6H2SO4  Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O

Fe dư + 2Fe3+  3Fe2+

Hay ta có thể nói, dung dịch sau phản ứng tạo muối Fe2+

: Theo ĐLBT e ta có: 2 2

2

SO

Fe n

 x n SO n SO  x

2

2.2 2

Mặt khác: n H SO  x x

2

2 4 2

y x x 2x

2

2









 Đáp án D

Ví dụ 14 Thực hiện hai thí nghiệm:

1) Cho 3,84 gam Cu phản ứng với 80 ml dung dịch HNO3 1M thoát ra V1 lít NO 2) Cho 3,84 gam Cu phản ứng với 80 ml dung dịch chứa HNO3 1M và H2SO4 0,5M thoát ra V2 lít NO

Biết NO là sản phẩm khử duy nhất, các thể tích khí đo ở cùng điều kiện Quan hệ giữa V1 và V2 là :

A V2 = 2,5V1 B V2 = 1,5V1 C V2 = V1 D V2 = 2V1

(Trích đề ĐH-CĐ Khối B/2007)

Hướng dẫn giải

64

84 , 3

mol

n Cu   n H 0,08(mol)

0,08( )

n HNO  0 , 08 ( )

n NO  



3Cu + 8H+ + 2NO3- 3Cu2+ + 2NO + 4H2O Ban đầu: 0,06 0,08 0,08

Phản ứng: 0,03  0,08  0,02  0,02

=> V1 tương ứng với 0,02 mol NO

TN2: n Cu 0,06(mol) ; 0,08( )

4

=> n H 0,16(mol) ; n NO3  0 , 08 (mol)

3Cu + 8H+ + 2NO3- 3Cu2+ + 2NO + 4H2O Ban đầu: 0,06 0,16 0,08

Phản ứng: 0,06  0,16  0,04  0,04

=> V2 tương ứng với 0,04 mol NO

=> Như vậy V2 = 2V1

 Đáp án D

* Nhẩm nhanh: Lương Cu không đổi, lượng NO3

không đổi mà lượng

H+ tăng gấp đôi và vừa đủ => V2 = 2V1

 Đáp án D

Ví dụ 15 Một bình kín chứa V lit NH3 và V’ lit O2 ở cùng điều kiện Nung nóng bình có xúc tác NH3 chuyển hết thành NO, sau đó NO chuyển hết thành NO2 NO2

và lượng O2 còn lại trong bình hấp thụ vừa vặn hết trong nước thành dung dịch HNO3 Tỉ số

V

V'

là:

Hướng dẫn giải

Các phương trình phản ứng:

4NH3 + 5O2    C

t

xt,0

4NO + 6H2O

V 

4

5V

 V 2NO + O2 2NO2

V 

2

V

 V 4NO2 + O2 + 2H2O 4HNO3

2 4

5 (V'  V V

2 4

5 (

V   

=> 2

'



V V

 Đáp án B

Ví dụ 16 Để thu lấy Ag tinh khiết từ hỗn hợp X (gồm a mol Al2O3, b mol CuO, c mol Ag2O), người ta hoà tan X bởi dung dịch chứa (6a + 2b + 2c) mol HNO3 được dung dịch Y, sau đó thêm (giả thiết hiệu suất các phản ứng đều là 100%)

A c mol bột Al vào Y B c mol bột Cu vào Y

C 2c mol bột Al vào Y D 2c mol bột Cu vào Y

(Trích đề ĐH-CĐ Khối A/2007)

Hướng dẫn giải

Hoà tan hỗn hợp X trong dung dịch HNO3

Al2O3 + 6HNO3  2Al(NO3)3 + 3H2O

a  6a  2a (mol) CuO + 2HNO3  Cu(NO3)2 + H2O

b  2b  b (mol)

Ag2O + 2HNO3  2AgNO3 + H2O

c  2c  2c (mol) Dung dịch HNO3 vừa đủ Dung dịch Y gồm 2a mol Al(NO3)3, b mol Cu(NO3)2, 2c mol AgNO3 Để thu được Ag tinh khiết cần cho thêm kim loại Cu vào phương trình

Cu + 2AgNO3  Cu(NO3)2 + 2Ag

c  2c (mol) Vậy cần c mol bột Cu vào dung dịch Y

 Đáp án B

Ví dụ 17 Điện phân dung dịch chứa a mol CuSO4 và b mol NaCl (với điện cực

trơ, có màng ngăn xốp) Để dung dịch sau điện phân làm phenolphtalein chuyển sang màu hồng thì điều kiện của a và b là (biết ion SO42- không bị điện phân trong dung dịch)

A 2b = a B b > 2a

(Trích đề ĐH-CĐ Khối B/2007)

Hướng dẫn giải

Phương trình điện phân dung dịch

CuSO4 + 2NaCl   đpdd

Cu + Cl2 + Na2SO4

a  2a (mol)

Dung dịch sau điện phân làm phenolphtalein chuyển sang màu hồng

 sau phản ứng (1) thì dung dịch NaCl còn dư và tiếp tục bị điện phân theo phương trình: 2NaCl + 2H2O đpddmn  

2NaOH + H2 + Cl2 Vậy b > 2a

 Đáp án A

Chú ý: Tương tự câu hỏi trên chúng ta có thể hỏi:‎

+ Để dung dịch sau điện phân có môi trường axit thì điều kiện của a và b là:

A 2b = a B b > 2a C b < 2a D b = 2a

+ Để dung dịch sau điện phân có khả năng hòa tan kết tủa Al(OH)3 thì điều kiện của a và b là:

A b  2a B b > 2a C b < 2a D b  2a

Ví dụ 18 Nung một hỗn hợp rắn gồm a mol FeCO3 và b mol FeS2 trong bình kín

chứa không khí (dư) Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, đưa bình về nhiệt

độ ban đầu, thu được chất rắn duy nhất là Fe2O3 và hỗn hợp khí Biết áp suất khí trong bình trước và sau phản ứng bằng nhau, mối liên hệ giữa a và b là (biết sau các phản ứng, lưu huỳnh ở mức oxi hoá +4, thể tích các chất rắn là không đáng kể)

A a = 0,5b B a = b C a = 4b D a = 2b

(Trích đề TSĐH-CĐ Khối B/2008)

Hướng dẫn giải

2FeCO3 +

2

1

O2  Fe2O3 + 2CO2

a 

4

a

 a (mol)

Áp dụng phương pháp tăng-giảm số mol, ta có:

n = (a -

4

a

) =

4

3a

(mol)

2FeS2 +

2

11

O2  Fe2O3 + 4SO2

b

4

11b

 2b (mol)

Tương tự ta có: n = (

4

11b

- 2b ) =

4

3b

(mol)

Vì Ptrước = Psau =>

4

3a

=

4

3b

=> a = b

 Đáp án B

Ví dụ 19 Hỗn hợp X có một số ankan Đốt cháy 0,05 mol hỗn hợp X thu được a

mol CO2 và b mol H2O Kết luận nào sau đây là đúng?

Hướng dẫn giải