Chuyên đề tự chọn lượng chất

PHAN TRUNG THÀNH CHUYÊN ĐỀ: 0988.467.010 TỰ CHỌN LƯỢNG CHẤT A PHƢƠNG PHÁP GIẢI TOÁN TỰ DO CHỌN LƢỢNG CHẤT I- KIẾN THỨC CẦN NHỚ 1) Nguyên tắc áp dụng Khi gặp tốn có lƣợng chất đề cho dƣới dạng tổng quát ( dạng tỉ lệ mol, tỉ lệ % theo thể tích, khối lƣợng , lƣợng chất đề cho có chứa chung tham số: m (g), V(l), x(mol)…) tốn có kết khơng phụ thuộc vào lƣợng chất cho Phương pháp : tự chọn lƣợng chất cụ thể theo hƣớng có lợi cho việc tính tốn, biến toán từ phức tạp trở nên đơn giản Sau chọn lƣợng chất thích hợp toán trở thành dạng bản, việc giải toán lúc thuận lợi nhiều 2) Lưu ý : Nếu toán khảo sát % m ( % V ) hỗn hợp thƣờng chọn hỗn hợp có khối lƣợng 100 gam ( 100 lít ) Khi khảo sát PƢHH chọn hệ số làm số mol chất phản ứng II- BÀI TẬP MINH HỌA 1)Hoà tan lƣợng oxit kim loại R vào dd H2SO4 4,9% ( vừa đủ ) thu đƣợc dung dịch muối có nồng độ 5,87% Xác định CTPT oxit kim loại * Giải : Đặt công thức tổng quát oxit R2Ox ( x hoá trị R ) Giả sử hoà tan mol R2Ox R2Ox + xH2SO4  R2 (SO4)x + xH2O 1mol x(mol) 1mol (2MR + 16x) g 98x (g) (2MR + 96x)g Theo định luật bảo tồn khối lƣợng ta có : mdd sau pö  (2M R  16x)  98.x  100  (2M R  2016x)g 4,9 Phƣơng trình nồng độ % dung dịch muối : 2M R  96x  100%  5,87 2M R  2016x suy ta có MR = 12x Vì x hố trị kim loại oxit bazơ nên : Biện luận: x M 12 24 36 48 R Vậy kim loại Mg ; oxit kim loại : MgO 1 x  PHAN TRUNG THÀNH 0988.467.010 2) Hỗn hợp chứa Fe,FeO, Fe2O3 Nếu hồ tan hết a gam hỗn hợp HCl lƣợng H2 thoát 1% lƣợng hỗn hợp đem thí nghiệm Nếu khử a (g ) hỗn hợp H2 đun nóng, dƣ thu đƣợc lƣợng nƣớc 21,15% lƣợng hỗn hợp đem thí nghiệm Xác định % chất hỗn hợp đem thí nghiệm ( ĐS: 28%, 36%, 36% ) 3) Cho a gam dung dịch H2SO4 lỗng nồng độ C% tác dụng hồn tồn với hỗn hợp kim loại K Fe ( Lấy dƣ so với lƣợng phản ứng ) Sau phản ứng, khối lƣợng khí sinh 0,04694 a (g) Tìm C% * Giải : m H2SO4  c(gam)  m H2O  100  c(gam)  m H2  4, 694(gam)  Giả sử a = 100 g Vì hỗn hợp kim loại Fe, Na lấy dƣ nên xảy phản ứng sau : 2K + H2SO4  + H2  (1)  K2SO4 Fe + H2SO4  + H2  (2)  FeSO4 2K (dƣ) + 2H2O H2  (3)   2KOH + Theo ptpƣ (1),(2),(3) ta có : n H2   n H2SO4   n H2O  C 100  c 4, 694 + ( ) 98 18  31 C = 760  C = 24,5 Vậy nồng độ dung dịch H2SO4 dùng C% = 24,5% 4) Hoà tan muối cacbonat kim loại M lƣợng vừa đủ dung dịch H2SO4 9,8% ( lỗng ) thu đƣợc dung dịch muối có nồng độ 14,18% Hỏi R kim loại Hướng dẫn: giải tƣơng tự nhƣ 5) Hỗn hợp NaCl KCl ( hỗn hợp A ) tan nƣớc thành dung dịch Thêm AgNO3 dƣ vào A thấy tách lƣợng kết tủa 229,6% so với lƣợng A Tìm % chất A Hướng dẫn: Chọn lƣợng A = 100gam ( đặt số mol a,b lập phƣơng trình biểu diễn quan hệ lƣợng A lƣợng kết tủa, rút tỷ lệ a : b ) 6) Nung 1,32 a (g) hỗn hợp Mg(OH)2 Fe(OH)2 khơng khí đến khối lƣợng khơng đổi nhận đƣợc chất rắn có khối lƣợng a(g) Tính % oxit tạo Hướng dẫn: Chọn a = 7)* Hỗn hợp X gồm CO2; CO; H2 có % thể tích lần lƣợt a,b,c % khối lƣợng lần lƣợt a’,b’,c’ Đặt x  a' ; y  b' ; z  c' a b c a) Hỏi x,y,z nhỏ hay lớn b) Nếu y =1 tỉ lệ thể tích CO2 H2 hõn hợp nhƣ Hướng dẫn: Chọn hỗn hợp X 1mol PHAN TRUNG THÀNH 0988.467.010 8) Một lƣợng vôi bị biến chất gồm CaCO3 Ca(OH)2 Nung nóng A nhiệt độ cao khối lƣợng chất rắn cịn lại 60% khối lƣợng hỗn hợp ba đầu Hãy tính % khối lƣợng hỗn hợp ban đầu Hướng dẫn: Chọn hỗn hợp đầu 100gam ( ĐS: 80% ; 20% ) 9) Một loại đá gồm CaCO3; MgCO3 Al2O3 Al2O3 khối lƣợng muối cacbonat Khi nung đá 12000C thu đƣợc sản phẩm rắn có khối lƣợng khối lƣợng đá trƣớc nung Tính % khối lƣợng 10 chất đá Hướng dẫn : Cách 1: giả sử khối lƣợng đá 100g số mol chất x,y,z ( mol)  100x + 84y + 102z = 100 (1) 100x + 84y = 102z (2) Từ (1) (2)  z = 0,1089  %Al2O3 = 11,1% (2)  100x + 84y = 88,8 (2’) Rắn sau nung gồm: CaO, MgO, Al2O3 có khối lƣợng  100 = 10 60 gam Từ pthh  56x + 40y = 60 - 11,1 = 48,9 ( 3) Giải hệ (2’ 3) đƣợc : x = 0,78 ; y = 0,125  %m = 78,4 % ; 10,5 % Cách 2: giả sử khối lƣợng đá 100g  mrắn sau = 60 g ; mAl2O3  100 :  11,1gam 100x  84y  100  11,1  88,9 giải 56x  40y  60  11,1  48,9 Viết PTHH :  hệ phƣơng trình :  hệ pt tìm x,y 10) Hỗn hợp NaCl NaBr tác dụng với AgNO3 dƣ lƣợng kết tủa tạo có khối lƣợng lƣợng AgNO3 phản ứng Tìm % khối lƣợng chất hỗn hợp ban đầu Hướng dẫn : Giải nhƣ (ĐS: 72,16% ; 27,84% ) 11) Một hỗn hợp Na, Al, Fe Nếu cho hỗn hợp tác dụng với nƣớc dƣ thu đƣợc V lít khí Nếu cho hỗn hợp tác dụng với NaOH dƣ thu đƣợc Nếu cho hỗn hợp tác dụng với HCl dƣ đƣợc V lít khí V lít khí a/ Tính % khối lƣợng chất hỗn hợp b/ Nếu giữ nguyên lƣợng Al thay Na Fe kim loại hoá trị II với lƣợng ½ tổng khối lƣợng Na Fe cho tác dụng với HCl dƣ thu đƣợc V lít khí ( thể tích khí đo t 0, p ) Xác định tên kim loại hoá trị II PHAN TRUNG THÀNH 0988.467.010 Hướng dẫn: a) chọn số mol H2 TN lần lƣợt 1; 1,75 2,25 mol b) Dùng phƣơng pháp trung bình cộng : 23 < M < 28 ( chọn Mg ) 12) Một loại đá chứa 80% CaCO3; 10,2% Al2O3 ; 9,8% Fe2O3 Nung đá nhiệt độ cao thu đƣợc chất rắn có khối lƣợng 78% khối lƣợng đá trƣớc nung a/ Tính hiệu suất phản ứng phân huỷ CaCO3 b/ Tính % CaO đá sau nung c/ Cần ml dung dịch HCl 0,5M để hoà tan 10 gam đá sau nung, giả sử phản ứng xảy hoàn toàn Hướng dẫn: Giả sử hỗn hợp đá 100g ( ĐS: 62,5% ; 35,9% ; 658ml ) 13) Cho hỗn hợp Fe, Na( lấy dƣ ) tác dụng với m(gam ) dung dịch HCl x% thấy có 0,56m(lít) H2 ( đktc) Xác định x % Hướng dẫn: Giải tƣơng tự nhƣ Trong số câu hỏi tập trắc nghiệm gặp mốt số trƣờng hợp đặc biệt sau: - Có số tốn tƣởng nhƣ thiếu dự kiện gây bế tắc cho việc tính tốn - Có số toán ngƣời ta cho dƣới dạng giá trị tổng quát nhƣ a gam, V lít, n mol cho tỉ lệ thể tích tỉ lệ số mol chất Nhƣ kết giải tốn khơng phụ thuộc vào chất cho Trong trƣờng hợp tốt ta tự chọn giá trị nhƣ việc giải toán trở thành đơn giản Cách 1: Chọn mol nguyên tử, phân tử mol hỗn hợp chất phản ứng Cách 2: Chọn tỉ lệ lƣợng chất đầu cho Cách 3: Chọn cho thông số giá trị phù hợp để chuyển phân số phức tạp số đơn giản để tính tốn Sau số ví dụ điển hình: Cách 1: CHỌN MOL CHẤT HOẶC HỖN HỢP CHẤT PHẢN ỨNG Ví dụ 1: Hồ tan muối cacbonat kim loại M hóa trị n lƣợng vừa đủ dung dịch H2SO4 9,8% ta thu đƣợc dung dịch muối sunfat 14,18% M kim loại gì? B Fe A Cu C Al D Zn Hướng dẫn giải Chọn mol muối M2(CO3)n M2(CO3)n + nH2SO4  M2(SO4)n + nCO2 + nH2O Cứ (2M + 60n) gam  98n gam  (2M + 96n) gam PHAN TRUNG THÀNH 0988.467.010 98n 100  1000n gam 9,8  mdd H2SO4   mdd muèi  m M2 (CO3 )n  mdd H2SO4  mCO2 = 2M + 60n + 1000.n  44.n = (2M + 1016.n) gam C%dd muèi   2M  96  100  14,18 2M  1016 n  M = 28.n Fe (Đáp án B)  n = ; M = 56 phù hợp M Ví dụ 2: Cho dung dịch axit axetic có nồng độ x% tác dụng vừa đủ với dung dịch NaOH 10% thu đƣợc dung dịch muối có nồng độ 10,25% Vậy x có giá trị sau đây? A 20% C 15% B 16% D.13% Hướng dẫn giải Xét mol CH3COOH: CH3COOH + NaOH  CH3COONa + H2O 60 gam  40 gam mdd CH3COOH    82 gam 60 100 gam x mddNaOH  40 100  400 gam 10 m dd muèi  60 100 82 100 gam  400  x 10,25 x = 15% (Đáp án C) Ví dụ 3: (Câu - Mã đề 231 - Khối A - TSCĐ 2007) Khi hòa tan hiđroxit kim loại M(OH)2 lƣợng vừa đủ dung dịch H2SO4 20% thu đƣợc dung dịch muối trung hồ có nồng độ 27,21% Kim loại M A Cu B Zn C Fe D Mg Hướng dẫn giải Xét mol M(OH)2 tham gia phản ứng M(OH)2 + H2SO4  MSO4 + 2H2O Cứ (M + 34) gam  98 gam  (M + 96) gam  mdd H2SO4  98 100  490 gam 20 PHAN TRUNG THÀNH 0988.467.010  M  96  100  m dd MSO4   M  34  490    M = 64  M Cu (Đáp án A) 27,21 Ví dụ 4: Hỗn hợp X gồm N2 có H2 có tỉ khối so với H2 3,6 Sau tiến hành phản ứng tổng hợp đƣợc hỗn hợp Y có tỉ khối so với H2 Hiệu suất phản ứng tổng hợp A 10% B 15% D 25% C 20% Hướng dẫn giải Xét mol hỗn hợp X, ta có: mx = M X = 7,2 gam Đặt n N  a mol , ta có: 28a + 2(1  a) = 7,2  a = 0,2  n N2  0,2 mol n H2  0,8 mol  H2 dƣ xt, t   2NH3 3H2   p o N2 + Ban đầu: 0,2 0,8 Phản ứng: x 3x Sau phản ứng: 2x (0,2  x) (0,8  3x) 2x nY = (1  2x) mol Áp dụng định luật bảo toàn khối lƣợng ta có mX = mY mY MY  nY   1  2x   7,2  x = 0,05 Hiệu suất phản ứng tính theo N2 0,05 100  25% (Đáp án D) 0,2 Ví dụ 5: Hỗn hợp A gồm Anken hiđro có tỉ khối so với H2 6,4 Cho A qua niken nung nóng đƣợc hỗn hợp B có tỉ khối so với H2 (giả thiết hiệu suất phản ứng xảy 100%) Công thức phân tử anken A C2H4 B C3H6 C C4H8 D C5H10 Hướng dẫn giải Xét mol hỗn hợp A gồm (a mol CnH2n (1a) mol H2) Ta có: 14.n.a + 2(1  a) = 12,8 (1) PHAN TRUNG THÀNH 0988.467.010 Hỗn hợp B có M  16  14n (với n  2)  hỗn hợp B có H2 dƣ Ni, t CnH2n + H2   CnH2n+2 o Ban đầu: a mol (1a) mol Phản ứng: a  a  a mol Sau phản ứng hỗn hợp B gồm (1  2a) mol H2 dƣ a mol CnH2n+2  tổng nB =  2a Áp dụng định luật bảo toàn khối lƣợng ta có mA = mB  nB  mB  MB 1  2a   12,8 16  a = 0,2 mol Thay a = 0,2 vào (1) ta có 140,2n + 2(1  0,2) = 12,8  n =  anken C4H8 (Đáp án C) Ví dụ 6: Oxi hóa C2H5OH CuO nung nóng, thu đƣợc hỗn hợp chất lỏng gồm CH3CHO, C2H5OH dƣ H2O có M = 40 đvC Hiệu suất phản ứng oxi hóa A 25% B 35% C 45% D 55% Hướng dẫn giải Xét mol C2H5OH Đặt a mol C2H5OH bị oxi hóa Vậy a hiệu suất phản ứng oxi hóa rƣợu t C2H5OH + CuO   CH3CHO + H2O + Cu mol o Ban đầu: Oxi hóa: a mol  a mol  a mol Sau phản ứng: (1  a) mol C2H5OH dƣ M  a mol  a mol 46(1  a)  44a  18a  40 1 a a = 0,25 hay hiệu suất 25% (Đáp án A) Ví dụ 7: Hỗn hợp X gồm N2 H2 có MX  12,4 Dẫn X qua bình đựng bột Fe nung nóng biết hiệu suất tổng hợp NH3 đạt 40% thu đƣợc hỗn hợp Y M Y có giá trị A 15,12 B 18,23 C 14,76 D 13,48 Hướng dẫn giải Xét mol hỗn hợp X  mX = 12,4 gam gồm a mol N2 (1  a) mol H2 28a + 2(1  a) = 12,4  a = 0,4 mol  n H  0,6 mol xt, t   2NH3 (với hiệu suất 40%) 3H2   p o N2 + PHAN TRUNG THÀNH 0988.467.010 Ban đầu: 0,4 Phản ứng: 0,08  0,60,4  0,16 mol 0,6 Sau phản ứng: Tổng: 0,32 0,36 0,16 mol nY = 0,32 + 0,36 + 0,16 = 0,84 mol; Theo định luật bảo tồn khối lƣợng ta có: mX = mY  MY  12,4  14,76 gam (Đáp án C) 0,84 Ví dụ 8: Phóng điện qua O2 đƣợc hỗn hợp khí O2, O3 có M  33 gam Hiệu suất phản ứng A 7,09% B 9,09% C 11,09% D.13,09% Hướng dẫn giải TL§ 3O2   2O3 Chọn mol hỗn hợp O2, O3 ta có: n O2  a mol  n O3  1  a  mol 32a  48 1  a   33  a 15 mol O2 16 15  mol 16 16  n O3  n O2 bị oxi hoá 3   mol 16 32 100 32  9,09% (Đáp án B) 15  32 16 Hiệu suất phản ứng là: Ví dụ 9: Hồ tan hồn tồn lƣợng kim loại R hóa trị n dung dịch H2SO4 lỗng cạn dung dịch sau phản ứng thu đƣợc lƣợng muối khan có khối lƣợng gấp lần khối lƣợng kim loại R ban đầu đem hoà tan Kim loại R A Al B Ba C Zn D Mg Hướng dẫn giải Xét mol kim loại ứng với R (gam) tham gia phản ứng 2R + nH2SO4  R2(SO4)n + nH2 Cứ R (gam)    2R  96n    gam muèi    2R  96n   5R  R = 12n thỏa mãn với n = 2 Vậy: R = 24 (Mg) (Đáp án D) PHAN TRUNG THÀNH 0988.467.010 Cách 2: CHỌN ĐÚNG TỈ LỆ LƯỢNG CHẤT TRONG ĐẦU BÀI ĐÃ CHO Ví dụ 10: (Câu 48 - Mã đề 182 - khối A - TSĐH 2007) Hỗn hợp gồm hiđrocacbon X oxi có tỉ lệ số mol tƣơng ứng 1:10 Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp thu đƣợc hỗn hợp khí Y Cho Y qua dung dịch H2SO4 đặc, thu đƣợc hỗn hợp khí Z có tỉ khối hiđro 19 Cơng thức phân tử X A C3H8 B C3H6 C C4H8 D C3H4 Hướng dẫn giải Đốt hỗn hợp gồm hiđrocacbon X gồm CxHy (1 mol) O2 (10 mol ) y y CxHy +  x   O2  xCO2 + H2O  4 y mol   x   mol  x mol  y mol 4  y   Hỗn hợp khí Z gồm x mol CO2 10   x    mol O2 dƣ    M Z  19   38 (n CO2 ) 44  38 (n O2 ) 32 Vậy:  x  10  x  y n co2 n o2  1  8x = 40  y x = 4, y =  thoả mãn đáp án C Ví dụ 11: A hỗn hợp gồm số hiđrocacbon thể khí, B khơng khí Trộn A với B nhiệt độ áp suất theo tỉ lệ thể tích (1:15) đƣợc hỗn hợp khí D Cho D vào bình kín dung tích khơng đổi V Nhiệt độ áp suất bình toC p atm Sau đốt cháy A bình có N2, CO2 nƣớc với VCO : VH O  : đƣa o bình t C Áp suất bình sau đốt p1 có giá trị A p1  C p1  47 p 48 16 p 17 Hướng dẫn giải B p1 = p D p1  p PHAN TRUNG THÀNH 0988.467.010 Đốt A: CxHy +  x   O2  xCO2 + H 2O 4  y y Vì phản ứng có N2, H2O, CO2  hiđrocacbon bị cháy hết O2 vừa đủ Chọn n C H   nB = 15 mol  n O x y  n N2  4n O2  12 mol  y  x     x : y  :  x= p.ø x y 15   mol ; y= 3 Vì nhiệt độ thể tích khơng đổi nên áp suất tỉ lệ với số mol khí, ta có: p1   12 47    p  15 48 p1  47 p (Đáp án A) 48 Cách 3: CHỌN GIÁ TRỊ CHO THÔNG SỐ Ví dụ 12: Đốt cháy hồn tồn a gam hỗn hợp X hai hiđrocacbon A, B thu đƣợc 132.a 45a gam CO2 gam H 2O Nếu thêm vào hỗn hợp X 41 41 nửa lƣợng A có hỗn hợp X đốt cháy hồn tồn thu đƣợc 165a 60,75a gam CO2 gam H 2O Biết A, B không làm 41 41 mầu nƣớc Br2 a) Công thức phân tử A A C2H2 B C2H6 C C6H12 D C6H14 b) Công thức phân tử B A C2H2 B C6H6 C C4H4 D C8H8 c) Phần trăm số mol A, B hỗn hợp X A 60%; 40% B 25%; 75% C 50%; 50% D 30%; 70% Hướng dẫn giải a) Chọn a = 41 gam  Đốt X Đốt  X  A     n CO2  n CO2  132  mol 44 n H 2O  45  2,5 mol 18 165 60,75  3,75 mol n H2O   3,375 mol 44 18 PHAN TRUNG THÀNH Đốt 0988.467.010 A thu đƣợc (3,75  3) = 0,75 mol CO2 (3,375  2,5) = 0,875 mol H2O Đốt cháy A thu đƣợc n CO  1,5 mol n H O  1,75 mol 2 n H O  n CO  A thuộc loại ankan, đó: 2 Cn H 2n 2  n CO2  n H 2O  3n  O2   nCO2   n  1 H 2O n 1,5  n  1,75  n =  A C6H14 (Đáp án D) b) Đốt B thu đƣợc (3  1,5) = 1,5 mol CO2 (2,5  1,75) = 0,75 mol H2O Nhƣ nC 1,5   n H 0,75   cơng thức tổng qt B (CH)n X không làm mầu nƣớc Brom nên B thuộc aren  B C6H6 (Đáp án B) c) Vì A, B có số nguyên tử C (6C) mà lƣợng CO2 A, B tạo (1,5 mol)  nA = nB  %nA = %nB = 50% (Đáp án C) Ví dụ 13: Trộn a gam hỗn hợp X gồm hiđrocacbon C6H14 C6H6 theo tỉ lệ số mol (1:1) với m gam hiđrocacbon D đốt cháy hồn tồn thu đƣợc 275a 94,5a gam H2O gam CO2 82 82 a) D thuộc loại hiđrocacbon A CnH2n+2 B CmH2m2 C CnH2n D CnHn b) Giá trị m A 2,75 gam B 3,75 gam C gam D 3,5 gam Hướng dẫn giải a) Chọn a = 82 gam Đốt X m gam D (CxHy) ta có: 275   n CO2  44  6,25 mol   n H O  94,5  5,25 mol  18 C6H14 + 19 O2  6CO2 + 7H2O C6H6 + 15 O2  6CO2 + 3H2O PHAN TRUNG THÀNH 0988.467.010 Đốt D: Cx H y   x   O2   xCO2  H 2O 4  y y Đặt nC H  nC H  b mol ta có: 14 6 86b + 78b = 82  b = 0,5 mol Đốt 82 gam hỗn hợp X thu đƣợc: n CO2  0,5      mol n H2O  0,5    3  mol  Đốt cháy m gam D thu đƣợc: n CO2  6,25   0,25 mol n H2O  5,25   0,25 mol Do n CO  n H O  D thuộc CnH2n (Đáp án C) b) mD = mC + mH = 0,25(12 + 2) = 3,5 gam (Đáp án D) Ví dụ 14: X hợp kim gồm (Fe, C, Fe3C), hàm lƣợng tổng cộng Fe 96%, hàm lƣợng C đơn chất 3,1%, hàm lƣợng Fe 3C a% Giá trị a B 13,5 A 10,5 C 14,5 D 16 Hướng dẫn giải Xét 100 gam hỗn hợp X ta có mC = 3,1 gam, m Fe C = a gam số gam Fe tổng cộng 96 gam  mC Fe3C  100  96  3,1   a = 13,5 (Đáp án B) 12a 180 Ví dụ 15: Nung m gam đá X chứa 80% khối lƣợng gam CaCO3 (phần lại tạp chất trơ) thời gian thu đƣợc chất rắn Y chứa 45,65 % CaO Tính hiệu suất phân hủy CaCO3 B 75% A 50% C 80% D 70% Hướng dẫn giải Chọn mX = 100 gam  mCaCO  80 gam khối lƣợng tạp chất 20 gam t CaCO3   CaO o Phƣơng trình: + CO2 100 gam  56 gam (hiệu suất = h) 44 gam PHAN TRUNG THÀNH Phản ứng: 80 gam  0988.467.010 56.80 h 100 44.80 h 100 Khối lƣợng chất rắn lại sau nung m X  m CO2  100    44.80.h 100 56  80 45,65  44  80  h  h  100   100 100  100  h = 0,75  hiệu suất phản ứng 75% (Đáp án B)