Một số vấn đề phát triển hóa học THCS 8, 9 (tài liệu bồi dưỡng giáo viên giỏi, học sinh khá giỏi ôn thi vào lớp 10 chuyên hóa)

Để làm tốt một bài tập hóa học, các em cần phải: - Nắm vững phần lý thuyết hóa học, sẽ không thể giải được bàitoán hóa học nếu không biết các chất tiếp xúc với nhau có xảy ra phảnứng khô

HOÀNG THÀNH CHUNG

MỘT SỐ VẤN ĐỀ PHÁT TRIỂN

HÓA HỌC THCS 8-9 TÀI LIỆU BỒI DƯỠNG GIÁO VIÊN GIỎI

DÀNH CHO HS KHÁ GIỎI, HS THI VÀO 10 CHUYÊN HÓA

PHAÀN I: VOÂ CÔ

Lời nói đầu

Các em thân mến!

Toán hóa học có khó không? tại sao khá nhiều em lại gặp rấtnhiều khó khăn trong việc giải quyết một bài toán hóa học trung học

cơ sở, mặc dù hiện nay có nhiều kênh thông tin để các em có thể tiếpcận và học tập bộ môn, vậy làm thế nào để các em có phương pháplàm bài toán hóa học bậc THCS từ bài đơn giản đến phức tạp?

Để làm tốt một bài tập hóa học, các em cần phải:

- Nắm vững phần lý thuyết hóa học, sẽ không thể giải được bàitoán hóa học nếu không biết các chất tiếp xúc với nhau có xảy ra phảnứng không, phản ứng nào xảy ra Vì vậy cần nắm chắc tính chất hóahọc của các loại hợp chất vô cơ, các chất vô cơ cụ thể , để có thể dựđoán các phản ứng

Metan và etilen đều tham gia phản ứng cháy nhưng chỉ có C2H4

làm mất màu dung dịch brom

Rượu etylic và axit axetic đều phản ứng với natri tạo khí nhưngchỉ có axit axetic phản ứng với CaCO3

- Ngoài việc nắm chắc lý thuyết, còn phải biết sử dụng thànhthạo các phương pháp giải cũng như thủ thuật tính toán đặc biệt

Để giúp các em nhanh chóng có thể tự giải được các bài toánhóa học từ đơn giản đến phức tạp, tác giả đã đưa ra những hướng dẫncăn bản để giải một bài toán hóa học, xây dựng những cách giải hayvà nhiều cách giải trong một bài toán, ngoài ra trong mỗi chương cònlại của quyển sách này đều có phần tóm tắt lý thuyết và các bài toánđiển hình

Cuốn sách cũng là tài liệu tham khảo tốt cho các Thầy cô, cácbậc phụ huynh, cũng là tài liệu bồi dưỡng tốt cho các em học sinh khágiỏi, học sinh thi vào các trường chuyên, lớp chọn

Mặc dù đã có nhiều cố gắng trong sưu tầm, biên soạn nhưngchắc chắn không tránh khỏi những hạn chế Chúng tôi rất mongnhận được ý kiến đóng góp quý báu của bạn đọc để trong những lầnxuất bản sau, cuốn sách được tốt hơn

Xin chân thành cảm ơn!

Tác giả

CHƯƠNG I: CÁC HƯỚNG DẪN CĂN BẢN

ĐỂ GIẢI CÁC BÀI TOÁN HÓA HỌC

I Các công thức cần thiết.

A Mối liên hệ giữa các đại lượng.

1 Mối liên hệ gữa số mol (n), khối lượng (m) và khối lượng mol (M) :

n = m

M (1)  m = n  M  M =

m

n

2 Mối liên hệ giữa số mol n, thể tích khí (V)

a ở điều kiện tiêu chuẩn (đktc tức 0oc, 1atm)

4 Mối liên hệ giữa nct, CM, Vdd :

CM = n

V (5)  nv = CM  V và V = M

nC

5 Mối liên hệ giữa khối lượng riêng (D), khối lượng dung dịch (mdd) vàthể tích dung dịch (V):

D = m(g)

V(ml) (6)  mdd = D  Vdd và Vdd =

mD

6 Mối liên hệ giữa C%, CM, D và M (M là khối lượng mol của chất):

CM =10 D C% 

M

7 Công thức tính tỉ khối: dA/B = A

BMM

Chú ý:

7.1 Nếu B là không khí (kk): dA/KK = MA

29

7.2 Tỉ khối của một hỗn hợp A đối với B: dhhA/B = hhA

BMM

Nếu A và B đều là hỗn hợp khí: dhhA/hhB = A

BMM

B Công thức tính % khối lượng và khối lượng mỗi nguyên tố trong hợp chất

1 Tính % khối lượng mỗi nguyên tố trong hợp chất AxBy

% A =

x y A

A O

x.M

M 100%; % B =

x y B

A By.M

A B

y M

M a (hoặc mB = a – mA)

II Một số hướng dẫn chung khi giải bài toán hóa học.

A Nên quy về số mol làm tính toán căn bản trong tính toán hóa học.

* Các bước chung làm một bài toán hóa học (gồm 4 bước chính):

1 Chuyển các số liệu trong đề về số mol

n = m

M n =

V22,4 n = CM  V

2 Viết phương trình phản ứng, đặt tỉ lệ số mol các chất theo phươngtrình hóa học

3 Dựa vào số mol theo phương trình phản ứng (hệ số), từ số mol mộtchất tham gia hay sản phẩm, tính số mol các chất còn lại

4 Khi đã có số mol các chất tham gia hoặc sản phẩm, ta có thể suy racác đại lượng như khối lượng, thể tích khí ở đktc, nồng độ mol:

m = n.M

PTPƯ V = n  22,4

CM = nV

Ví dụ 1: Cho Mg phản ứng hết với dung dịch HCl 2M, sau phản

ứng thu được 11,2 lít H 2 (đktc).

a Tính khối lượng Mg tham gia.

n

b Tính thể tích dung dịch HCl cần dùng.

a Theo phương trình: nMg= n = 0,5 (mol)H2

Khối lượng Mg phản ứng: mMg = n  M = 0,5  24 = 12 (g)

b Theo phương trình: nHCl = 2 n = 0,5 H2  2 = 1 (mol) Thể tích dung dịch HCl cần dùng:

 

M

C 2 = 0,5 (lít) hay 500 (ml)

Ví dụ 2: Để hòa tan hoàn toàn 19,5 gam một kim loại hóa trị II

cần 400 ml dung dịch HCl 1,5 M Xác định kim loại.

Hướng dẫn

Số mol HCl tham gia: nHCl = 0,4  1,5 = 0,6 (mol)

Gọi kim loại cần tìm là A: A + 2HCl  ACl2 + H2

Theo phương trình: 1mol 2mol

Ví dụ 3: Cho 11,2 g Fe tác dụng hết với dung dịch HCl 7,3% vừa đủ.

a Tính thể tích H 2 tạo thành ở đktc.

b Tính khối lượng dung dịch HCl cần dùng.

c Tính C% của dung dịch sau phản ứng.

Thể tích H2 tạo thành ở đktc: V = n H2  22,4 = 0,2 22,4 = 4,48 (lít)

b Theo phương trình: nHCl = 2nFe = 2  0,2 = 0,4 (mol)

Khối lượng HCl tham gia: mHCl = n  M = 0,4.36,5 = 14,6 (g)

Khối lượng dung dịch HCl cần dùng: mdd = 14,6 100

7,3 = 200 (g)

c Theo phương trình: nFeCl2= nFe = 0,2 (mol)

Khối lượng FeCl2 tạo thành: M = n  M = 0,2.127 = 25,4 (g)

Khối lượng dung dịch sau phản ứng:

mdd = 11,2 + 200 – m = 11,2 + 200 – 0,2.2 = 210,8 (g)H2

Vậy nồng độ % của dung dịch sau phản ứng:

C% = 25,4 

210,8 100% = 12,05%

B Bài tập cho biết lượng 2 chất tham gia.

* Cách làm chung: Nếu bài tập cho lượng 2 chất tham gia:

- Trong 2 chất tham gia sẽ có một chất phản ứng hết, chất còn lại cóthể hết hoặc dư, ta tính sản phẩm tạo thành theo chất phản ứng hết

- Để xác định chất hết hay dư trong phản ứng hóa học, ta lập tỉ lệ giữasố mol theo bài chia cho số mol theo phương trình rồi so sánh 2 giá trịphân số đó với nhau, giá trị nào lớn thì chất đó dư, chất còn lại sẽ hết

1 suy ra A hết, B dư Tính C, D theo A.

(Trong trường hợp này ta giả sử tỉ lệ số mol theo phương trình (*)đều là 1 : 1 và a < b)

Ví dụ 4: Đốt cháy 3,1 gam phốt pho trong bình đựng 4,48 lít khí

oxi (đktc) Sau phản ứng chất nào dư? dư bao nhiêu gam? Tính khối lượng sản phẩm tạo thành?

Hướng dẫn

nP = 3,1

31 = 0,1 (mol) ;

n = 4,48

22,4 = 0,2 (mol) PTPƯ: 4P + 5O2

 Sau phản ứng O2 dư, tính theo số mol của P

Theo phương trình: nO2tham gia phản ứng = 0,1.5

1  Ba(OH)2 hết, CuSO4 dư.

a Kết tủa A gồm BaSO4 và Cu(OH)2

Theo phương trình: nBaSO4= nCu(OH)2= nBa(OH)2= 0,2 (mol)

mA = 0,2 (233 + 98) = 66,2 (g)

b Theo phương trình: nCuSO4pư = nBa(OH)2= 0,2 (mol)

Do đó số mol CuSO4 dư: nCuSO4= 0,25 – 0,2 = 0,05 (mol)

Khối lượng CuSO4 còn dư: mCuSO4= 0,05  160 = 8 (g)

Khối lượng dung dịch B sau phản ứng:

mdd = 200 + 500 - 66,2 = 633,8(g)Nồng độ % của dung dịch B: C%B = 8 

100%

633,8 = 1,26%

 Cách 2: Phương pháp 4 dòng

Phương trình: Ba(OH)2 + CuSO4  BaSO4 + Cu(OH)2

Theo phương trình: 1 1 1 1

Trước phản ứng: 0,2 0,25

Phản ứng: 0,2 0,2

Sau phản ứng: 0 0,05 0,2 0,2

a Kết tủa A gồm BaSO4 và Cu(OH)2: mA = 0,2 (233 + 98) = 66,2 (g)

b Khối lượng dung dịch B sau phản ứng:

mdd = 200 + 500 – 66,2 = 633,8 (g)

Khối lượng CuSO4 còn dư: m = 0,05 160 = 8(g)

Nồng độ % của dung dịch B: C%B = 8 

- Khi một phản ứng mà cả 2 chất sản phẩm đều không tan, nếu bàiyêu cầu tính nồng của dung dịch sau phản ứng thì dung dịch sau phảnứng sẽ chứa một trong các chất tham gia còn dư

Ví dụ 6: Cho 200g dung dịch NaOH 8% vào 150g dung dịch FeCl2

12,7% Sau phản ứng được dung dịch X, kết tủa Y.

a Tính nồng độ % các chất có trong dung dịch X.

b Lấy kết tủa Y nung ngoài không khí đến khối lượng không đổi được m gam chất rắn Tính m?

Hướng dẫn

Ví dụ 7: Hòa tan một hỗn hợp A gồm 28 g Fe và 40 g CuO

trong dung dịch HCl 2M

a Với thể tích dung dịch HCl sử dụng là 2 lit, hỗn hợp A tan hết hay không?

b Nếu cho toàn bộ lượng H 2 tạo thành ở trên tác dụng với

72 g FeO nung nóng Tính độ giảm khối lượng của FeO và % khối lượng mỗi chất sau phản ứng.

Số mol HCl ban đầu:

nHCl = CM V = 2 2 = 4(mol)

Phương trình phản ứng:

Fe + 2HCl  FeCl2 + H2  ( 1)

mol: 1 2

CuO + 2HCl  CuCl2 + H2O (2)

mol: 1 2

Theo 2 phương trình(1),(2), để hòa tan hết hỗn hợp A cần 0,5 2 + 0,25 2 = 1,5 mol Số mol này nhỏ hơn số mol HCl trong dung dịch (4 mol) Vậy dư HCl và hỗn hợp A tan hết b Ta có: 72 1( ) 72 FeO n   mol Theo phương trình (1): n H2 n Fe= 0,5(mol) PTHH: FeO + H2 o t   Fe + H2O (3)

Mol: 1 1

Tỉ lệ: 1 0,5

1 1 nên H2 hết, FeO dư

Nhận thấy: Cứ 0,5 mol FeO bị khử cho ra 0,5 mol Fe

Độ giảm khối lượng của FeO chính là khối lượng oxi mất (tức 0,5 mol FeO mất 0,5 mol O)

Nên: mO= 0,5 16 = 8 gam

Phần trăm khối lượng các chất sau phản ứng:

Sau phản ứng (3): mFeO= ( 1 – 0,5) 72 = 36 gam

và mFe = 0,5 56 = 28 gam

Vậy: % 36 100% 56, 25%

36 28



%Fe= 100% - 56,25% = 43,75%

C Phản ứng hoàn toàn hay không hoàn toàn, hiệu suất.

Giả sử phản ứng hóa học là: A + B à C + D

- Một phản ứng được coi là hoàn toàn(H = 100%) khi trong 2 chất tham gia sẽ có một chất A phản ứng hết, chất còn lại B có thể hết hoặc dư Lúc đó ta tính lượng sản phẩm tạo thành( C, D) theo chất phản ứng hết

- Một phản ứng được coi là không hoàn toàn(H <100%) khi sau phản

ứng vẫn còn một lượng nhất định cả 2 chất A và B (Rất quan trọng

trong bài hiệu suất)

Ví dụ: Cho 0,5 mol CuO phản ứng với 500 mol H2 ở to cao Nếu:

* H= 100% => CuO hết, H2 dư

* H < 100%, sau phản ứng còn cả CuO và H2 (Số mol CuO còn lại nhỏ hơn 0,5 mol, số mol H2 còn lại nhỏ hơn 500 mol, vì nếu còn nguyên thì H = 0%)

Chú ý: H luôn được tính đối với chất thiếu

Ví dụ: N2 + 3H2 t o

  2NH3

Nếu n N2bđ= 1 mol; n H2bđ= 2 mol; n N2 pư = 0,5 mol; n H2 pư= 1,5 mol

Ta tính H theo H2 (Vì theo phương trình phản ứng: để phản ứnghết 1 mol N2 cần 3 mol H2, mà ở đây ban đầu chỉ có 2 mol H2, vậythiếu H2)

I Công thức tính hiệu suất(H)

1 H chất tham gia.

Lượng chất tham gia theo phương trình

H = 100%

Lượng chất tham gia trên thực tế

2 H chất sản phẩm

Lượng chất sản phẩm trên thực tế

H = .100%

Lượng chất sản phẩm theo phương trình

II Khi bài đã cho H

1 Nếu bài yêu cầu tính khối lượng chất tham gia

Lượng chất tham gia = Lượng chất tham gia trên lí thuyết 100

H

2 Nếu bài yêu cầu tính lượng chất sản phẩm

Lượng chất sản phẩm = Lượng chất sản phẩm trên lí thuyết

n CaCO3trên lý thuyết= nCaO = 2(mol)

Thực tế có 4 mol CaCO3 tham gia

o

t

  CaO + CO2

mol: 1 1

Theo phương trình: nCaO = n CaCO3 = 4 (mol)

Thực tế có 2 mol CaO tạo thành

Nên: H = 2.100%

(Lưu ý: Đây là một bài tập mà phản ứng xảy ra không hoàn toàn, vì

Ví dụ 9: Nung 420 gam MgCO3 một thời gian thu được 288 gam chất rắn Tính H phản ứng.

Gọi a là số mol MgCO3 bị phân hủy

Suy ra số mol MgCO3 còn lại là: (5 – a) mol

Khi nung 420 gam MgCO3 thu được 288 gam chất rắn nên khối lượnggiảm chính là khối lượng CO2 tạo ra trên thực tế:

bị nhầm lẫn theo hướng: Có 5 mol MgCO3 sẽ tạo ra 5mol MgO (tức là

lúc đó tính H sẽ sai

- Cách 2 là cách tính nhanh vì độ giảm khối lượng chính là lượng

CO2 thực tế thu được (3mol) Nếu H= 100% thì phải tạo ra 5 mol CO2

(vì ban đầu có 5 mol MgCO3) Do đó ta tính được kết quả H đúng

Ví dụ 10: Cho luồng khí H2 đi qua 7,2 gam FeO nung nóng, sau phản ứng thu được 6,4 gam hỗn hợp chất rắn Tính H phản ứng.

Theo bài ra ta có:

H = 0, 05.100% 50%

* Cách 2:

Số mol trong 7,2 gam FeO:

nFeO = 7, 2 0,1( )

Khi cho luồng khí H2 đi qua 7,2 gam FeO nung nóng, sau phản ứng thu được 6,4 gam hỗn hợp chất rắn, suy ra độ giảm khối lượng là khối lượng oxi tham gia:

mO = 7,2 - 6,4 = 0,8 gam

 0,8

0, 05( ) 16

O

Phương trình: FeO + H2

o

t

  Fe + H2O

Ta có : nFeObị khử = nO = 0,05 (mol)

Vậy hiệu suất phản ứng:

H = 0,05.100% 50%

Ví dụ 11: Nung 50 tấn CaCO3 một thời gian thu được bao nhiêu tấn CaO Biết H = 75%.

Hướng dẫn

Phương trình: CaCO3

o

t

  CaO + CO2

mol: 1 1

gam: 100 56

Hay tấn : 100 56

Theo bài tấn : 50 x

Số tấn CaO thu dược trên lý thuyết: x = mCaO = 56.50 28 100  (tấn) Vì H = 75% nên khối lượng CaO thực tế thu được là: mCaO = 28.75 21 100  (tấn)

(Lưu ý: Khi một số bài tập có sử dụng đại lượng lớn như ví dụ 11, ta không nhất thiết phải quy bài tập về số mol để tính toán vì khó khăn và không tiện khi giải quyết bài toán, ta nên quy về đại lượng thực tế của đề bài để có tính toán đơn giản nhưng vẫn phù hợp)

Ví dụ 12: Dẫn luồng khí H đi qua ống thuỷ tinh chứa 28 g bột

đồng (II) oxit nung nóng Sau một thời gian thu được 24 g chất rắn Xác định khối lượng hơi nước tạo thành ?

Hướng dẫn

Số mol CuO ban đầu : nCuO = 28

80= 0,35 (mol) Phương trình phản ứng :

CuO + H2 t o

  Cu + H2O (1) mol: 1 1 1 1

Nếu phản ứng xảy ra hoàn toàn thì số mol đồng được giải phóng là

nCu = 0,35 mol hay 0,3564 = 22,4 g

22,4 g này lại nhỏ hơn 24 g chất rắn tạo thành sau phản ứng là vô

lí, có nghĩa là phản ứng xảy ra chưa hoàn toàn, còn dư CuO

Gọi số mol CuO đã phản ứng với H2 là x

PƯ: 0,03 0,03

Phương trình hóa học:

HCl + AgNO3  AgCl  + HNO3 (2)

Theo phương trình (2): nHCl = nAgCl= 0,005(mol)

Khối lượng HCl cần dùng ở phản ứng (2):

mHCl = 0,005 36,5 = 0,1825 gam

Do đó khối lượng H2O có trong 5 gam dung dịch:

m = 5 – 0,1825 = 4,8175 gam

Như vậy: Cứ 4,8175 gam nước hòa tan 0,005 mol HCl

Cứ 19,27 gam nước hòa tan x mol HCl

Khối lượng dung dịch H2SO4 10%: 2 4 3136

dd H SO

m m

Do đó M là Fe, công thức oxit là Fe2O3, công thức muối là Fe2(SO4)3

Gọi công thức của tinh thể muối là Fe2(SO4)3.xH2O

Vậy công thức tinh thể muối là: Fe2(SO4)3.9H2O

Ví dụ 15: Cho 19,5 gam Zn tác dụng với 7 lít Cl2 (đktc) thì thu được 36,72 gam ZnCl 2 Tính hiệu suất phản ứng.

Khối lượng của ZnCl2 tạo thành theo lý thuyết là: 0,3  136 =40,8gam

Hiệu suất phản ứng là : H%36 75 100, ,  %90%

40 8

Ví dụ 16: Cho 4lít N2 và 14 lít H 2 vào bình kín rồi nung nóng với xúc tác thích hợp để phản ứng xảy ra, sau phản ứng thu được 16,4 lít hỗn hợp khí

a) Tính thể tích khí amoniac thu được.

b) Xác định hiệu suất của phản ứng.

(Biết các khí đo ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất )

Hướng dẫn :

ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất, tỉ lệ thể tích là tỉ lệ số mol

a Đặt thể tích khí N2 đã phản ứng là x (lít)

b Nếu để phản ứng hoàn toàn thì N2 hết

 VNH 3   4 2 8(lit) ( lượng lý thuyết )

Hiệu suất phản ứng :

Từ 60 tấn FeS 2 điều chế được bao nhiêu tấn dung dịch

H 2 SO 4 90% Biết phương trình (1) có H= 80%, phương trình (2) có H= 60%, phương trình (3) có H= 90%.

Hướng dẫn

Ta có phương trình hóa học:

4 FeS2 + 11O2 t o

  2Fe2O3 + 8SO2 (1) 2SO2 + O2 t V O o, 2 5

   2SO3 (2)

SO3 + H2O  H2SO4 (3)

Hiệu suất tổng của quá trình sản suất:

Htổng = 80% 60%.90%= 43,2%

Từ các phương trình (1,2,3) ta có sơ đồ sau:

FeS2  2SO2 2SO3 2H2SO4(*) Theo sơ đồ: 120 gam 2 98gam Hay: 120 tấn 2 98 tấn Theo bài: 60 tấn x tấnKhối lượng H2SO4 thu được theo sơ đồ(*):

Gọi x là ẩn, y là số phương trình

Nếu x = y thì ta đủ phương trình để giải

Nếu x > y ta thiếu phương trình, phải dùng một số thủ thuật trong tính toán

Trong trường hợp này, ta sẽ tìm một hệ thức giữa hai ẩn, ví dụ khối lượng mol của kim loại M với hóa trị a, hoặc giữa hai hệ số x và y

2, 3… và tìm giá trị của ẩn còn lại.

Ví dụ: M = 12a (M là khối lượng mol, a là hóa trị của M):

Với a = 1, M = 12 (loại vì C có M = 12 nhưng C là phi kim) Với a = 2, M = 24 (phù hợp vì Mg có M = 24)

Với a = 3, M = 36 ( loại vì không có kim loại nào có M = 36)

Ví dụ 18: Hòa tan hoàn toàn 16,8 gam một kim loại X bằng

dung dịch HCl vừa đủ, sau phản ứng thu được 6,72 lit H 2 (đktc) Xác định kim loại.

Gọi a là hóa trị của X

Phương trình hóa học: 2X + 2aHCl  2XCla +aH2

Ví dụ 19: Hòa tan hoàn toàn 9,6 gam kim loại R trong dung

dịch H 2 SO 4 đặc nóng dư, sau phản ứng được 3,36 lit SO 2 ( đktc) Xác định R.

Gọi a là hóa trị của R

Phương trình hóa học:

Vậy R là Cu

Ví dụ 20: Để hòa tan hoàn toàn 4 gam một oxit sắt cần 150 ml

dung dịc HCl 1M Xác định công thức oxit.

Hướng dẫn

Ta có: nHCl = 0,15 1 = 0,15(mol)

Gọi công thức oxit sắt là FexOy

Phương trình hóa học: FexOy + 2yHCl  xFeCl2y/x + yH2O

Trong các oxit sắt, nhậnthấy Fe2O3 phù hợp với tỉ lệ trên

Ví dụ 21: Để hòa tan hoàn toàn 8 gam một oxit kim loại cần 200

gam dung dịch HCl 7,3% Xác định công thức oxit.

Gọi công thức oxit kim loại là AxOy

Phương trình hóa học: AxOy + 2yHCl  xACl2y/x + yH2O

8 40

Vậy A là Mg, công thức oxit là MgO

E.áp dụng định luật bảo toàn khối lượng (ĐLBTKL) vào giải một số dạng bài tập.

1 Nội dung định luật: Trong một phản ứng hóa học, tổng khối lượng

của các sản phẩm bằng tổng khối lượng của các chất tham gia phản ứng.

2 Phương trình của định luật:

Giả sử có phản ứng: A + B  C + D

(Trong đó A,B là các chất tham gia, C,D là các chất sản phẩm)

Theo ĐLBTKL: mA + mB = mC + mD

Ví dụ 22: Cho 16,25 gam một kim loại hóa trị II vào dung dịch

HCl dư, sau phản ứng thấy khối lượng dung dịch sau phản ứng nặng hơn khối lượng dung dịch ban đầu là 15,75 gam Xác định kim loại.

Hướng dẫn ( Gợi ý: Cần thấy rằng dung dịch trước phản ứng là dung dịch HCl , nếu phản ứng giữa kim loại với HCl trong dung dịch mà không giải phóng chất khí thì khối lượng dung dịch sau phản ứng nặng hơn khối lượng dung dịch ban đầu là 16,25 gam, thực tế chỉ nặng hơn khối lượng dung dịch ban dầu là 15,75 gam, lượng chênh lệch chính là lượng khí H 2 tạo ra)

Khối lượng H2 tạo ra: m = 16,25 – 15,75 = 0,5 gam

Suy ra số mol H2 tạo ra: n = 0,5 0, 25( )

Gọi A là khim loại hóa trị II

Ta có phương trình hóa học: A + 2HCl  ACl2 + H2

mol: 1 1

Theo phương trình: n A n H2 0, 25(mol)

Khối lượng mol của A: 16, 25 65

0, 25

Am M n

Do đó A là Zn

Ví dụ 23: Hòa tan hoàn toàn 18,4 gam hỗn hợp 2 kim loại M(II)

và N(III) trong dung dịch HCl, thu được dung dịch Q và 11,2 lit

H 2 (đktc) Cô cạn dung dịch Q được m gam muối khan.

Gọi a, b lần lượt là số mol M và N trong hỗn hợp đầu

Ta có phương trình hóa học:

 0,2( M + N) = 18,4

 M + N = 92(*) Lại có: 2N < M < 3N

Nên: 2N + N < M + N < 3N + N

 3N < 92 < 4N

 23 < N < 30,6 Mà N(III) nên N là Al , thay vào (*) thì M là Zn

Ví dụ 24 Khử 3,48 g một oxit của kim loại M cần dùng 1,344 lit

CO Toàn bộ lượng kim loại thu được cho tác dụng với dung dịch HCl dư thu được 1,008 lit H 2 (Biết các thể tích khí ở đktc) Xác định kim loại M và oxit của nó

Theo phương trình (1) và định luật bảo toàn khối lượng

Do đó công thức oxit là Fe3O4

(Lưu ý: Đây là dạng bài tập cần áp dụng ĐLBTKL một cách linh hoạt, về mặt định tính cần thấy được sự thay đổi hóa trị của M trong oxit ở phương trình (1) và trong muối clorua ở phương trình (2), vì vậy ta phải gọi hóa trị khác nhau Nếu hóa trị của M trong hai phương trình

x  )

Ví dụ 25: Khử hoàn toàn 4,06 gam một oxit kim loại bằng CO ở

t o cao thành kim loại Dẫn toàn bộ khí sinh ra vào bình đựng

dung dịch Ba(OH) 2 dư thấy tạo thành 13,79 gam kết tủa Để hòa tan hết lượng kim loại sinh ra cần vừa đủ 105 ml dung dịch HCl 1M Xác định công thức oxit kim loại.

Theo phương trình (2): n CO n CO2 0, 07(mol)

Khối lượng CO cần dùng ở phản ứng (2):

mCO = 0,07 28 = 1,96(g)Theo (2) và ĐLBTKL:

2,94

28 0,105

Do đó công thức oxit là Fe3O4

F Phương pháp tăng giảm khối lượng.

1) Nguyên tắc

- Nguyên tắc giải nhanh : dựa vào sự chênh lệch khối lượng khibiến đổi chất này thành chất khác có thể tính nhanh số mol của mộtchất trong phản ứng

Ví dụ :

Quá trình chuyển muối Cacbonat thành muối Clorua:

R2(CO3)x + 2xHCl  2RClx + xH2O + xCO2

(muối tăng 11x gam )

Vậy khi khối lượng muối tăng 11 gam thì có 1mol CO2 sinh ra khi khối lượng muối tăng a( gam) 

11

a molCO2 sinh ra

2) Một số lưu ý:

* Phản ứng của đơn chất với oxi :

4R rắn + xO 2  2R 2 O x rắn

Độ tăng: m rắn m (phản ứng ) O2

* Phản ứng phân huỷ:

A rắn  X rắn + Y rắn + Z

Độ gảm: m rắn m (thoát ra ) Z

* Phản ứng của kim loại với axit HCl, H2SO4 loãng

m m ( phản ứng) m (thoát ra )

* Phản ứng của kim loại với muối

+) độ giảm: mrắn mKL(mòn ) - mKL(bám )

(cũng là độ tăng khối lượng dd ) +) độ tăng: mrắn mKL(bám ) - mKL(mòn )

(cũng là độ giảm khối lượng dd )

3) Các phương pháp giải bài toán tăng giảm khối lượng:

* Phương pháp đại số :

+) Đặt ẩn cho số mol chất phản ứng

+) Lập phương trình biểu diễn độ tăng ( hoặc giảm )

+) Giải tìm ẩn và kết luận

* Phương pháp suy luận tăng giảm:

Từ độ tăng( giảm) theo đề và tăng (giảm) theo PTHH ta tìm đượcsố mol của các chất

phản ứng trước, Cu phản ứng sau ( vì nếu còn Fe thì không thể tồn tạimuối của Cu )

* Phương pháp tăng giảm khối lượng vẫn có thể áp dụng trongtrường hợp bài tập vừa có phản ứng tăng, vừa có phản ứng giảm

Ví dụ : Cho Fe và Zn tác dụng với Cu(NO3)2 thì độ tăng khốilượng:

m = mFemZn  mCu (không cần tính riêng theotừng phản ứng)

Ví dụ 26: Hoà tan hoàn toàn 2,17 gam hỗn hợp X gồm 3 kim

loại A,B,C trong dung dịch HCl dư thu được 1,68 lit H 2 (đktc) và dung dịch Y Cô cạn dung dịch Y thu được m gam hỗn hợp 3 muối khan ACl 2 , BCl 2 , CCl 3 Tính m

mmuối= 2,17 + 5,325 = 7,495 gam.

Ví dụ 27: Cho 18,6g hỗn hợp A gồm Zn và Fe vào 500ml dung

dịch HCl Khi phản ứng hoàn toàn, cô cạn dung dịch được 34,575g chất rắn Lập lại thí nghiệm trên với 800ml dung dịch HCl rồi cô cạn thu được 39,9g chất rắn Tính nồng độ mol của dung dịch HCl và khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp.

Hướng dẫn

Cách 1: Nếu trong thí nghiệm lần thứ nhất với 500 ml dung dịch HCl

hết kim loại thì thí nghiệm lần thứ 2 với 800 ml dung dịch HCl cókhối lượng chất rắn bằng lần thứ nhất Theo đầu bài, khối lượng chấtrắn lần thứ 2 nhiều hơn lần thứ nhất nên ở thí nghiệm 1 dư kim loại,hết axit

Phương trình hoá học:

do đó 39,9 gam là hỗn hợp 2 muối.

Gọi a, b lần lượt là số mol Zn và Fe trong 18,8 gam hỗn hợp

Theo bài và phương trình (1, 2) ta có:

Vậy: mZn = 65 0,2 = 13 (g); mFe = 18,6 - 13 = 5,6(g)

Cách 2

Cho 18,6 g A(Zn, Fe) 500ml HCl

    34,575 g chất rắn khan (1)Cho 18,6 g A(Zn, Fe) 800ml HCl

    39,9 g chất rắn khan (2)

- ở (2) khối lượng chất rắn tăng so với ở (1) => Trong trường hợp (1)kim loại dư, HCl hết

Theo bảo toàn nguyên tố: mCl  34,575 18,6 15,975   g

nHCl  nCl  15,974 35,5  0, 45 mol

Vậy 0, 45 0,9

0,5

HCl M

(Lưu ý: bài tập này ta cần hiểu và phân tích tốt đề bài để thấy được trong thí nghiệm 1 dư kim loại, thiếu axit, từ đó thấy được 34,575g chất rắn gồm muối tạo thành và kim loại dư Trong thí nghiệm 2 cần thấy được dư axit, hết kim loại như cách làm trong bài đã phân tích, như vậy dựa vào sự tăng giảm khối lượng ta biện luận được bài một cách tốt nhất)

Ví dụ 28: Chia 156,8 gam hỗn hợp L gồm FeO, Fe3 O 4 , Fe 2 O 3

thành hai phần đều nhau:

- Phần 1 cho tác dụng hết với dung dịch HCl, thu được 155,4 gam muối khan

- Phần 2 tác dụng vừa hết với 500 ml dung dịch M là dung dịch hỗn hợp gồm HCl và H 2 SO 4 loãng, thu được 167,9 gam muối khan

Xác định phần trăm khối lượng của Fe trong L và nồng độ mol của M.

Hướng dẫn

Cách 1:

Số gam mỗi phần: m = 156,8 : 2 = 78,4 (gam)

Phần 1: Các phương trình hóa học của phản ứng xảy ra:

FeO + 2HCl  FeCl2 + H2O ( 1)mol: 1 2 1

Fe2O3 + 6HCl  2FeCl3 + 3H2O (2)mol: 1 6 2

Fe3O4 + 8HCl  FeCl2 + 2FeCl3 + 4H2O (3)mol: 1 8 1 2

Theo các phản ứng ở phần 1:

Cứ 1 mol nguyên tử oxi thay bằng 2 mol nguyên tử clo làm tăng:

2.35,5 – 16 = 55 gamCứ x mol nguyên tử oxi thay bằng 2x mol nguyên tử clo làm tăng:

155,4 – 78,4 = 77 gamSuy ra số mol nguyên tử oxi trong phần 1:

nO = x = 77 1, 4

55  (mol)Nên số gam nguyên tử oxi trong phần 1:

mO = 1,4 16 = 22,4 (gam)

Do đó % Fe trong L:

2 4167,9 155, 4 15,5

Số gam mỗi phần: m = 156,8 : 2 = 78,4 (gam)

Phần 1: Các phương trình hóa học của phản ứng xảy ra:

FeO + 2HCl  FeCl2 + H2O( 1)mol: 1 2 1

Fe2O3 + 6HCl  2FeCl3 + 3H2O(2)mol: 1 6 2

Fe3O4 + 8HCl  FeCl2 + 2FeCl3 + 4H2O(3)mol: 1 8 1 2

Theo các phản ứng ở phần 1:

Cứ 1 mol nguyên tử oxi thay bằng 2 mol nguyên tử clo làm tăng: 2.35,5 – 16 = 55 gam

Cứ x mol nguyên tử oxi thay bằng 2x mol nguyên tử clo làm tăng: 155,4 – 78,4 = 77 gam

Suy ra số mol nguyên tử oxi trong phần 1:

nO = x = 77 1, 4

55  (mol)Nên số gam nguyên tử oxi trong phần 1:

Fe3O4 + 4H2SO4  Fe2(SO4)3 + FeSO4 + 4H2O(6)

Khối lượng Fe trong oxit:

Suy ra: 71a+ 96b = 111,9(**)

Từ (*) và (**) ta có hệ:

Ví dụ 29 Nhúng một tấm kẽm vào một dung dịch A chứa 6,8g

AgNO 3 Sau khi tất cả Ag bị đẩy ra và bám hết vào thanh Zn thì khối lượng thanh Zn tăng lên 4% Xác định khối lượng kẽm ban đầu.

Hướng dẫn

Gọi a(g) là khối lượng tấm kẽm trước khi phản ứng

Ta có khối lượng lá Zn tăng thêm sau khi đưa ra khỏi dung dịch:

Gọi x là số mol Zn phản ứng

PTHH: Zn + 2AgNO3  Zn(NO3)2 + 2Ag

1mol 2mol 2molxmol 0,04mol 2xmol

=> x = 0, 04 0,02( )

Vậy có 0,02 mol Zn bị tan ra và có 0,04 mol Ag tạo thành

Khối lượng Zn tăng lên bằng:

0,04a = 0,04 108 – 0,02 65 Suy ra: a= 75,5

Vậy trước khi nhúng vào dung dịch AgNO3 thì tấm kẽm có khối lượnglà 75,5g

G Toán về tìm khoảng biến thiên của một lượng chất.

- Thường gặp: hỗn hợp A,B (có tính chất tương tự) tác dụng với chất X (thường lấy thiếu )

- Nếu lượng chất X lấy vào phản ứng thay đổi thì lượng sản phẩm do hỗn hợp A,B tạo ra cũng thay đổi trong một khoảng nào đó ( gọi chung là khoảng biến thiên )

Phương pháp :

1) Nếu hỗn hợp đã biết lượng của mỗi chất thì xét 2 trường hợp :

2) Nếu hỗn hợp chưa biết khối lượng của mỗi chất, xét 2 trường hợp:

3) Có thể dùng phương pháp đại số (dựa vào giới hạn của đại lượng

hh hh

hh

n

Mnặng ï   Mnhẹ ; Hiệu suất: 0 < H% < 100%

0 < số mol A < số mol hỗn hợp A,B

Ví dụ 30: Cho hỗn hợp gồm 8 gam CuO và 3,6 gam FeO vào

trong 300ml dung dịch HCl 0,8M Sau phản ứng có m gam chất rắn không tan Hỏi m nằm trong khoảng nào ?

Hướng dẫn Cách 1: Số mol các chất ban đầu:

nCuO = 0,1(mol) nFeO = 0,05(mol) nHCl = 0,24 (mol)

Vậy HCl không đủ tác dụng với hỗn hợp oxit

+ Nếu CuO phản ứng trước :

CuO + 2HCl   CuCl2 + H2O (1)

mol: 1 2

Theo phương trình(1): nHCl = 2nCuO = 0,2(mol)

Số mol HCl còn dư: nHCl = 0,24 – 0,2 = 0,04(mol)

FeO + 2HCl   FeCl2 + H2O (2)

mol: 1 2

Theo phương trình(2): nFeO = 1

2n HCl = 0,02(mol) Sau phản ứng :

mFeO ( dư ) = 3,6 – (0,02 72 ) = 2,16 gam

+ Nếu FeO phản ứng trước

FeO + 2HCl   FeCl2 + H2O(*)

mol: 1 2

Theo phương trình(*): nHCl = 2nFeO = 0,1(mol)

Số mol HCl còn dư: nHCl = 0,24 – 0,1 = 0,14(mol)

CuO + 2HCl   CuCl2 + H2O (**)

mol: 1 2

Theo phương trình(**): nCuO = 1

2n HCl = 0,07(mol) Sau phản ứng :

Vậy: 2,16gam < m < 2,4 gam

Ví dụ 31: Nung 20 gam hỗn hợp MgCO3 , CaCO 3 , BaCO 3 ở nhiệt độ cao thì thu được khí A Dẫn khí A vào trong dung dịch nước vôi thì thu được 10 gam kết tủa và dd B Đun nóng dung dịch B hoàn toàn thì tạo thành thêm 6 gam kết tủa Hỏi % khối lượng của MgCO 3 nằm trong khoảng nào ?

Trong đó x,y,z là số mol MgCO3, CaCO3, BaCO3 trong 100gam hỗn hợpTheo các ptpư : nCO 2  nCaCO 3( ) 4   2 nCaCO 3( ) 6  0 1 2 0 06 0 22mol ,   ,  ,

Do đó trong 100 gam hỗn hợp có: 0,22 5 = 1,1 mol CO2

Suy ra ta có hệ pt : 84x 100y 197z 100

52,5%  86,688 %

Ví dụ 32: Cho 6,2 gam hỗn hợp X gồm Na và K tác dụng với

dung dịch HCl dư Tính khối lượng muối tạo thành.

Theo PTPƯ ta có : số mol 2 kim loại = số mol Cl-

Khối lượng muối tạo thành là :

m = mKl + mCl = 6,2 + 35,5 nkl (2)

Thay ( 1 ) vào ( 2) ta được :

11,84 gam < m < 15,77 gam

H Phương pháp giải toán tự do lựa chọn lượng chất

1) Nguyên tắc áp dụng

Khi gặp các bài toán có lượng chất đề cho dưới dạng tổng quát (dạng tỉ lệ mol, tỉ lệ % theo thể tích, khối lượng , hoặc các lượng chất đề cho đều có chứa chung một tham số: m (g), V(l), x(mol)…) thì các bài toán này sẽ có kết quả không phụ thuộc vào lượng chất đã cho.

Phương pháp :

Tự chọn một lượng chất cụ thể theo hướng có lợi cho việc tính toán, biến bài toán từ phức tạp trở nên đơn giản Sau khi đã chọn lượng chất thích hợp thì bài toán trở thành một dạng rất cơ bản, việc giải toán lúc này sẽ thuận lợi hơn rất nhiều.

2) Lưu ý :

Nếu bài toán khảo sát về % m ( hoặc % V ) của hỗn hợp thì thường chọn hỗn hợp có khối lượng 100 gam (hoặc 100 lít )

Khi khảo sát về 1 PƯHH thì chọn hệ số làm số mol chất phản ứng.

Ví dụ 33: Hoà tan một lượng oxit của kim loại R vào trong dd

H 2 SO 4 4,9% (vừa đủ) thì thu được một dung dịch muối có nồng độ 5,87% Xác định CTPT của oxit kim loại.

Hướng dẫn :

Đặt công thức tổng quát của oxit là R2Ox (x là hoá trị của R )

Giả sử hoà tan 1 mol R2Ox



R R

Vậy kim loại là Mg ; oxit kim loại là : MgO

Ví dụ 34: Cho a gam dung dịch H2 SO 4 loãng nồng độ C% tác dụng hoàn toàn với hỗn hợp 2 kim loại K và Fe (Lấy dư so với lượng phản ứng) Sau phản ứng, khối lượng khí sinh ra là 0,04694 a (g) Tìm C%

Ví dụ 35: Một loại đá gồm CaCO3 ; MgCO 3 và Al 2 O 3 trong đó

Al 2 O 3 bằng 1

8khối lượng muối cacbonat Khi nung đá ở 1200 0 C đến khối lượng không đổi thu được sản phẩm rắn có khối lượng bằng 6

10 khối lượng đá trước khi nung Tính % khối lượng mỗi chất trong đá ban đầu.

Hướng dẫn :

Cách 1: Giả sử khối lượng đá là 100g

Gọi số mol CaCO3, MgCO3, Al2O3 trong 100 gam hỗn hợp lầnlượt là x,y,z

Phương trình hóa học của phản ứng:

 %Al2O3 = 11,1%

(2)  100x + 84y = 88,8 (2’)Rắn sau khi nung gồm: CaO, MgO, Al2O3 có khối lượng

6

10 100 = 60 gamTừ pthh  56x + 40y = 60 - 11,1= 48,9 ( 3)

Giải hệ (2’ và 3) được : x = 0,783 ; y = 0,125

Nên : m CaCO3 0, 78.100 78,3( gam)

CaCO3 t

  CaO + CO2 Khối lượng chất rắn A :

mA= 90 60 54( )

Khối lượng CaO và MgO :

m = 54 – 10 = 44(gam)

Gọi số mol MgCO3, CaCO3trong 90 gam hỗn hợp lần lượt là x,y

Theo bài ra ta có hệ phương trình:

% MgCO3= 10,6 %

%Al2O3 = 11,1%

Ví dụ 36: Đốt cháy một ít bột đồng trong không khí một thời

gian ngắn Sau khi kết thúc phản ứng thấy khối lượng chất rắn thu được tăng lên 1

6 khối lượng của bột đồng ban đầu Hãy xác định thành phần % theo khối lượng của chất rắn thu được sau khi đun nóng

128=1

4 Theo đầu bài, sau phản ứngkhối lượng chất rắn thu được tăng lên 1

6 khối lượng Cu ban đầu, tức là

Cu chưa bị oxi hoá hết, thu được hỗn hợp gồm CuO và Cu còn dư

Giả sử làm thí nghiệm với 128g Cu

Theo đề bài số g oxi đã phản ứng là: 128

6 = 21,333gTheo PTHH của phản ứng số g Cu đã phản ứng với oxi và số g CuOđược tạo thành là: