Giải hóa bằng Phương pháp số đếm

Tuy nhiên, các bạn cũng sẽ thấy các bài toán trên có thể được giải theo cách hoàn toàn mới sau đây.. * Nhận xét: Ta bỏ đi 2 chất cuối ⇒ hỗn hợp X chỉ còn 2 chất là hidro và propen Đặt số

LOVEBOOK.VN | 21

Trong các kì thi hóa cấp phổ thông, các bạn thường xuyên gặp một số bài hóa hữu cơ có cách giải rất đặc biệt đòi hỏi các bạn phải nắm vững được công thức cấu tạo của các chất hữu cơ cũng như nắm vững được tính chất của các chất hữu cơ mới có thể giải ra được đáp án Tuy nhiên, các bạn cũng sẽ thấy các bài toán trên có thể được giải theo cách hoàn toàn mới sau đây

*****

Ví dụ 1: [Câu 49 - Đề năm 2015 của Bộ Giáo Dục và Đào Tạo]

Hỗn hợp X gồm 2 ancol CH3OH, C2H5OH có cùng số mol và 2 axit C2H5COOH và HOOC − [CH2]4− COOH Đốt cháy hoàn toàn 1,86 gam X cần dùng vừa đủ 0,09 mol oxi thu được hỗn hợp Y gồm khí và hơi Dẫn Y qua nước vôi trong dư thấy khối lượng dung dịch giảm m gam Giá trị gần m nhất là?

Bài làm

Ta quyết định bỏ đi HOOC − [CH2]4− COOH

Khi đó X còn lại 3 chất với số mol lần lượt là a, b, c mol

⇒ mdd thay đổi= mCO2+ mH2O− mCaCO3= 0,075.44 + 0,08.18 − 0,075.100 = −2,76

⇒ Dung dịch nước vôi trong sẽ giảm 2,76 gam ⇒ Đáp án A

Bài 1: [Câu 1 - Đại học A 2011 - Mã đề 482]

Đốt cháy hoàn toàn 3,42 gam hỗn hợp gồm axit acrylic, vinyl axetat, metyl acrylat và axit oleic, rồi hấp thụ hoàn toàn các sản phẩm cháy vào dung dịch Ca(OH)2 dư Sau phản ứng thu được 18 gam kết tủa và dung dịch X Khối lượng dung dịch X so với khối lượng dung dịch Ca(OH)2 ban đầu đã thay đổi như thế nào

Bài làm

Do Ca(OH)2 dư ⇒ nCO2 = nCaCO3 = 18

100= 0,18 mol Axit acrylic: CH2= CH − COOH

Vinyl axetat: CH3COOC2H3

Metyl acrylat: CH2= CH − COOCH3

Axit oleic: C17H33COOH

* Nhận xét: Ta bỏ đi hai chất là axit oleic và metyl acrylat ⇒ Hỗn hợp chỉ còn axit acrylic và vinyl axetat Đặt số mol của axit acrylic và vinyl axetat lần lượt là a và b mol

nCO2= 3a + 4b = 0,18 mol (1)

mhỗn hợp= maxit acrylic+ mvinyl axetat = (27 + 45)a + (59 + 27)b = 72a + 86b = 3,42 gam (2)

Từ (1)và (2) ta có: {a = −0,06 mol

b = 0,09 mol

⇒ nH2O= 2nC2H3COOH+ 3nCH3COOC2H3 = 2a + 3b = 2 (−0,06) + 3.0,09 = 0,15 mol

⇒ mdd thay đổi= mCO2+ mH2O− mCaCO3= 0,18.44 + 0,15.18 − 18 = −7,38 gam

⇒ Dung dịch X đã giảm đi 7,38 gam

Bài 2: [Câu 35 - Đại học B 2011 - Mã đề 153]

LÝ THUYẾT VỀ PHƯƠNG PHÁP SỐ ĐẾM

_Bài viết trích trong sách “Công phá hóa”_

Hỗn hợp khí X gồm etilen, metan, propin và vinyl axetilen có tỉ khối so với H2 là 17 Đốt cháy hoàn toàn 0,05 mol hỗn hợp X rồi hấp thụ hoàn toàn sản phẩm cháy vào bình đựng dung dịch Ca(OH)2 dư thì thấy khối lượng bình tăng thêm m gam Tìm m

* Nhận xét: Ta bỏ đi hai chất cuối cùng ⇒ Hỗn hợp X chỉ còn có etilen và metan

Đặt số mol của etilen và metan lần lượt là a và b mol

mbình thay đổi= mCO2+ mH2O= 0,125.44 + 0,1.18 = 7,3 gam

Bài 3: [Câu 14 - Đại học A 2012 - Mã đề 296]

Hỗn hợp X gồm axit fomic, axit acrylic, axit oxalic và axit axetic Cho m gam X phản ứng hết với dung dịch NaHCO3 thu được 1,344 lít khí CO2 (đktc) Đốt cháy hoàn toàn m gam X cần 2,016 lít khí O2 (đktc), thu được 4,84 gam CO2 và a gam nước Giá trị của a là:

Axit fomic: HCOOH

Axit acrylic: CH2 = CH − COOH

Axit oxalic: HOOC − COOH

Axit axetic: CH3COOH

* Nhận xét: Ta bỏ đi axit acrylic ⇒ Hỗn hợp X chỉ còn axit fomic, axit oxalic và axit axetic

Đặt số mol của axit fomic, axit oxalic và axit axetic lần lượt là a, b, c mol

Bài 4: [Câu 15 - Đại học B 2012 - Mã đề 359]

Cho hỗn hợp X gồm ancol metylic, etilen glicol và glixerol Đốt cháy hoàn toàn m gam X ta thu được 6,72 lít khí CO2 (đktc) Cũng m gam X nói trên tác dụng với Na thu được tối đa V lít khí hidro (đktc) Tìm V

Bài làm

X bằng 1,25 Cho 0,1 mol Y tác dụng vừa đủ với V lít dung dịch brom 0,1 M Tìm V

* Nhận xét: Ta bỏ đi 2 chất cuối ⇒ hỗn hợp X chỉ còn 2 chất là hidro và propen

Đặt số mol của hidro và propen lần lượt là a và b mol

* Có thể các bạn cho rằng:

(1) Cách làm trên chỉ là may mắn, và chẳng có một chút cơ sở nào hết, hoàn toàn là ngẫu hứng (2) Bạn có thể làm dễ dàng các bài toán trên bằng phương pháp khác, chuẩn xác hơn và có định hướng hơn nhiều

Có thể là bạn đúng, nhưng trước khi nhận xét như trên, xin mời các bạn giải quyết bài toán sau đây theo cách khác, chuẩn xác hơn và có định hướng hơn của các bạn

Bài 6: Đốt cháy hoàn toàn 122,6 gam hỗn hợp X gồm anđehit acrylic, C5H6O, C6H8O2 và axit axetic thu được 5,9 mol CO2 và y mol nước Tìm y

Bài làm Anđehit acrylic: CH2= CH − CH = O

Axit axetic: CH3COOH

Hỗn hợp X gồm: C3H4O, C5H6O, C6H8O2 và C2H4O2

* Nhận xét: Bài toán trên có lẽ sẽ gây khó khăn đối với bạn, vì bạn khó có thể tìm ra được mối liên hệ giữa các chất để có thể giải được bài toán Nhưng bạn nghĩ sao với cách giải sau: Ta sẽ bỏ đi 2 chất ở giữa ⇒ hỗn hợp X chỉ có 𝐶3𝐻4𝑂 𝑣à 𝐶2𝐻4𝑂2

Đặt số mol của anđehit acrylic và axit axetic lần lượt là a và b mol

* Như vậy, phương pháp trên là khá hiệu quả, đơn giản, dễ thực hiện, nhưng liệu rằng phương pháp trên có phải do ăn may hay không? Phương pháp trên dùng được khi nào? Không dùng được khi nào? Liệu rằng phương pháp trên có hoàn toàn chính xác hay không?

Đó không phải là những câu hỏi dễ trả lời Để giải đáp những vướng mắc trên và để tìm hiểu tỉ mỉ phương pháp "số đếm" một phương pháp đóng vai trò như kim chỉ nam của các phương pháp khác Xin mời các bạn đọc tiếp phần bình luận và suy diễn sau đây

A Cơ sở của phương pháp số đếm

1) Đầu tiên chúng ta hãy giải quyết bài toán số 6 theo cách hoàn toàn chính xác và với cách này, bạn sẽ không thể phủ nhận hay nghi ngờ

Bài 6: Đốt cháy hoàn toàn 122,6 gam hỗn hợp X gồm anđehit acrylic, C5H6O, C6H8O2, và axit axetic thu được 5,9 mol CO2 và y mol nước Tìm y?

Bài làm Hỗn hợp X gồm các chất: C3H4O, C5H6O, C6H8O2 và C2H4O2

Đặt số mol của 4 chất trên lần lượt là a, b, c, d mol

2) Vậy phương pháp số đếm là gì?

Theo đúng nguyên tắc của toán học: nếu chỉ có 2 phương trình toán học, ta chỉ có thể giải ra được 2 ẩn số x

và y Như vậy có nghĩa, nếu bài toán cho ta 2 dữ kiện thì ta chỉ có thể tìm được 2 ẩn số mà thôi

Quay lại bài toán số 6 trên, đề bài chỉ cho ta 2 dữ kiện:

+ Dữ kiện 1: Khối lượng hỗn hợp X ⇒ Viết được 1 phương trình

+ Dữ kiện 2: Số mol CO2 ⇒ Viết được 1 phương trình

Trong khi đó, đề bài lại cho 4 chất, tương ứng với 4 ẩn a, b, c, d chính là 4 số mol của 4 chất trên Theo đúng nguyên tắc toán học, ta không thể tìm được cụ thể 4 ẩn số a, b, c, d nếu như chúng ta chỉ có 2 phương trình

LOVEBOOK.VN | 25

(1) và (2), và thực tế đã cho thấy: "đúng là ta không thể giải cụ thể ra để tìm được chính xác a, b, c, d bằng bao nhiêu" Tuy nhiên: "Từ (1) và (2) ta vẫn có thể tìm ra được đáp số Vì số mol nước mà ta cần tìm là một biểu thức của a, b, c, d ⇒ Ta không cần thiết phải tìm chính xác a, b, c, d mà vẫn có thể tìm được số mol nước"

* Có thể bạn sẽ dễ hiểu hơn nếu như bạn hiểu được cách thức mà tôi đã tạo nên bài toán trên

Tôi xuất phát từ 2 chất giả tưởng là CH và CH2O, sau đó tôi bắt đầu sáng chế ra các chất mới bằng cách tổ hợp 2 biểu thức hóa học này:

2(CH) + CH2O = C2H2+ CH2O = C3H4O

4(CH) + CH2O = C4H4+ CH2O = C5H6O

4(CH) + 2(CH2O) = C4H4+ C2H4O2= C6H8O2

0(CH) + 2(CH2O) = C2H4O2

Như vậy việc đốt cháy hỗn hợp X cũng tương đương như việc đốt cháy hỗn hợp gồm CH và CH2O

Bài 6 tương đương với bài toán sau:

Đốt cháy hoàn toàn 122,6 gam hỗn hợp X gồm CH và CH2O bằng oxi dư, thu được 5,9 mol CO2 và y mol nước Tìm y

Bài giải Đặt số mol của CH và CH2O lần lượt là a và b mol

2(C3H4O) + (−1

2) (C2H4O2) = C6H8O2+ C−1H−2O−1= C5H6O 2(C3H4O) + 0 (C2H4O2) = C6H8O2

Như vậy: Hỗn hợp X có thể coi là hỗn hợp của CH và CH2O nhưng cũng có thể coi là hỗn hợp của C3H4O và

C2H4O2 Hoặc nếu bạn không thích, bạn có thể coi hỗn hợp X gồm 2 trong số 4 chất mà đề bài đã cho, đặt 2

ẩn là a và b, sau đó tìm y, các bạn sẽ thấy các cách làm đều cho cùng một kết quả giống nhau

* Thật là khó có thể diễn đạt được hết những điều thú vị từ những phát hiện trên Nhưng bạn có thể tin vào nhận định sau:

Nếu đề bài cho x dữ kiện, đủ để lập được x phương trình toán học, thì bạn hãy bỏ đi "tùy ý" một số chất mà

đề bài đã cho, để hỗn hợp chỉ còn lại x chất

Ví dụ:

Bài 1: Đốt cháy hoàn toàn 3,42 gam hỗn hợp gồm axit acrylic, vinyl axetat, metyl acrylat và axit oleic, rồi hấp thụ hoàn toàn các sản phẩm cháy vào dung dịch Ca(OH)2 dư Sau phản ứng thu được 18 gam kết tủa và dung dịch X Khối lượng dung dịch X so với khối lượng dung dịch Ca(OH)2 ban đầu đã thay đổi như thế nào + Nhận xét: Bài toán cho ta 2 dữ kiện:

mhỗn hợp= 3,42 gam ⇒ 1 dữ kiện ⇒ Lập được 1 phương trình

nCO2= 0,18 mol ⇒ 1 dữ kiện ⇒ Lập được 1 phương trình

Ta có 2 phương trình ⇒ Chỉ tìm được chính xác 2 ẩn là số mol của 2 chất, tuy nhiên đề bài lại cho tới 4 chất

⇒ tùy ý bỏ đi 2 chất bất kì trong số 4 chất trên để thu được hỗn hợp chỉ còn 2 chất, đặt ẩn số mol là a và b sau đó giải quyết tiếp (các cách chọn 2 chất bất kì đều cho ra cùng một đáp số)

Bài 2: Hỗn hợp khí X gồm etilen, metan, propin và vinyl axetilen có tỉ khối so với H2 là 17 Đốt cháy hoàn toàn 0,05 mol hỗn hợp X rồi hấp thụ hoàn toàn sản phẩm cháy vào bình đựng dung dịch Ca(OH)2 dư thì thấy khối lượng bình tăng thêm m gam Tìm m?

+ Nhận xét: Bài toán cho ta 2 dữ kiện

MX = 34 ⇒ 1 dữ kiện ⇒ 1 phương trình

nX= 0,05 mol ⇒ 1 dữ kiện ⇒ 1 phương trình

Như vậy, ta có 2 phương trình ⇒ chỉ giải được 2 ẩn số trong khi đề bài cho ta đến 4 ẩn số tương ứng với số mol của 4 chất ⇒ ta tùy ý bỏ đi 2 chất bất kì để cho hỗn hợp X chỉ còn lại 2 chất, tương ứng với số mol là a

và b mol ⇒ Giải ra đáp số Tất cả các cách chọn 2 chất bất kì đều sẽ cho ra cùng một đáp số

* Tuy nhiên, bài toán trên khác với bài toán số 6 mà ta đã xét Lí do là bài 2 có cho số mol của hỗn hợp X Giả sử bạn biết rằng:

⇒ mbình thay đổi= mCO2+ mH2O= 0,05.44 + 0,55.18 = 12,1 gam ≠ 7,3 gam (7,3 gam là đáp án chính xác)

Lí do mà cách làm trên sai vì: Nếu đặt số mol của C2H4, CH4, C3H4 và C4H6 lần lượt là a, b, c, d mol

ít sự suy nghĩ của người ra đề

Tuy nhiên, với nhiệm vụ là người giải hóa thì bạn có thể giải bài toán bằng cách làm nhanh chóng hơn nhiều

đó là: "không cần biết người ra đề nghĩ đề ra sao, việc của bạn chỉ là làm ra đáp số"

* Tuy nhiên, bạn cũng sẽ thấy việc sử dụng phương pháp số đếm không chỉ đơn giản và dễ dàng như vậy bằng cách giải quyết bài toán sau:

Bài 7: [Câu 23 - Đại học A 2014 - Mã đề 259]

Đốt cháy hoàn toàn 13,36 gam hỗn hợp X gồm axit metacrylic, axit ađipic, axit axetic và glixerol (trong đó

số mol của axit metacrylic bằng số mol của axit axetic) bằng oxi dư, thu được hỗn hợp khí Y gồm khí và hơi Dẫn Y vào dung dịch chứa 0,38 mol Ba(OH)2, thu được 49,25 gam kết tủa và dung dịch Z Đun nóng Z lại tiếp tục thấy kết tủa Cho 13,36 gam hỗn hợp X tác dụng với 140 ml dung dịch KOH 1M, sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, cô cạn dung dịch thu được chất rắn khan có khối lượng là bao nhiêu

Bài làm

nBaCO3 =49,25

197 = 0,25 mol

Hỗn hợp khí Y sẽ gồm có CO2 và hơi nước

Đun nóng dd Z thấy có thêm kết tủa ⇒ Dung dịch Z có Ba(HCO3)2

Bảo toàn CO2⇒ nCO2 = nBaCO3+ 2nBa(HCO3)2 (∗)

Bảo toàn Ba ⇒ nBaCO3+ nBa(HCO3)2= nBa(OH)2 ⇒ nBa(HCO3)2 = 0,38 − 0,25 = 0,13 mol

Từ (∗) ⇒ nCO2 = 0,25 + 2.0,13 = 0,51 mol

Axit metacrylic: CH2= C(CH3) − COOH (C4H6O2)

Axit ađipic: HOOC − [CH2]4− COOH (C6H10O4)

Axit axetic: CH3COOH (C2H4O2)

LOVEBOOK.VN | 27

Glixerol: CH2OH − CHOH − CH2OH (C3H8O3)

𝐂á𝐜𝐡 𝟏: 𝐂á𝐜𝐡 𝐠𝐢ả𝐢 𝐜𝐡𝐮ẩ𝐧 𝐱á𝐜, đú𝐧𝐠 𝐛ả𝐧 𝐜𝐡ấ𝐭

nC4H6O2 = nC2H4O2 ⇒ Đặt số mol của 4 chất trên lần lượt là a, b, a, c mol

mhỗn hợp X= 86a + 146b + 60a + 92c = 13,36 gam ⇒ 146(a + b) + 92c = 13,36 gam (1∗)

Ta có: nCO2 = 4a + 6b + 2a + 3c = 0,51 mol ⇒ 6(a + b) + 3c = 0,51 mol (2∗)

Từ (1∗)và (2∗) ⇒ {a + b = 0,06 mol

c = 0,05 mol

Do bài toán cho hỗn hợp X tác dụng với 0,14 mol KOH ⇒ Ta tìm nCOOH

RCOOH + KOH → RCOOK + H2O

nCOOH = a + 2b + a = 2(a + b) = 2.0,06 = 0,12 mol < 0,14 mol = nKOH

⇒ nKOH dư= 0,14 − 0,12 = 0,02 mol

mrắn= maxit+ mKOH− mH2O trong đó nH2O= 0,12 mol

⇒ mrắn= (86a + 146b + 60a) + 0,14.56 − 18.0,12 = 146.0,06 + 0,14.56 − 18.0,12 = 14,44 gam

𝐂á𝐜𝐡 𝟐: 𝐏𝐡ươ𝐧𝐠 𝐩𝐡á𝐩 𝐬ố đế𝐦

 Nhận xét: Bài toán trên cho chúng ta 3 phương trình

mhỗn hợp X= 13,36 gam ⇒ 1 dữ kiện ⇒ phương trình (1)

Đặt số mol của C4H6O2, C6H10O4 và C2H4O2 lần lượt là a, b, c mol

mhỗn hợp X= 86a + 146b + 60c = 13,36 gam (I)

nCO2= 4a + 6b + 2c = 0,51 mol (II)

nC

4 H6O2 = nC

2 H4O2 ⇒ a = c (III)

Từ (I), (II), (III) ⇒ Hệ phương trình vô nghiệm

* Lí do: Bài toán cho hỗn hợp X tác dụng với dd KOH ⇒ Đã nhấn mạnh đến khả năng phản ứng với KOH của axit, trong khi glixerol không phản ứng với KOH Nếu chúng ta bỏ đi glixerol ⇒ chúng ta đã coi như 100% hỗn hợp X có phản ứng với KOH (vì sau khi bỏ glixerol thì hỗn hợp X chỉ có axit) ⇒ mất đi bản chất bài toán

⇒ cách bỏ trên là không chấp nhận được

+ TH4: Ta bỏ đi axit ađipic ⇒ Ta thấy đây là cách chọn phù hợp nhất vì nó giữ nguyên cả 3 phương trình ( TH1 và TH2 làm mất đi 1 trong 3 phương trình), cũng như giữ nguyên bản chất bài toán (TH3 làm mất đi bản chất bài toán)

Đặt số mol của C4H6O2, C2H4O2 và C3H8O2 lần lượt là a, b, c mol

mhỗn hợp X= 86a + 60b + 92c = 13,36 gam (I)

nCOOH = a + b = 0,12 mol < nKOH = 0,14 mol ⇒ nH2O= nKOH Phản ứng= 0,12 mol

mrắn= maxit+ mKOH− mH2O= 86a + 60b + 56.0,14 − 0,12.18 = 14,44 gam (đáp án chính xác)

 Chú ý: Từ bài toán trên ta rút ra các lưu ý cho phương pháp “số đếm” Khi bỏ chất mà đề bài cho,

ta cần phải:

1 Giữ nguyên số phương trình mà bài toán đã cho

Thực ra, việc này khá đơn giản, vì nếu việc chọn chất của chúng ta làm mất đi một phương trình nào đó (ví

dụ như TH1, TH2), thì ta dễ dàng phát hiện ra Vì vậy điều kiện này là rất dễ dàng được đảm bảo

2 Giữ nguyên bản chất của bài toán

Việc này chỉ cần ta quan sát kĩ đề bài để lựa chọn ra cách chọn đảm bảo bản chất bài toán nhất Tuy nhiên nếu bạn cảm thấy việc này thật khó khăn, thì bạn cũng có thể không cần đảm bảo điều kiện này Vì nếu bạn chọn sai, làm mất bản chất bài toán (ví dụ: TH3), thì hệ của bạn đương nhiên sẽ bị vô nghiệm Khi đó bạn sẽ

tự chuyển sang cách chọn khác Như vậy điều kiện này cũng hoàn toàn dễ dàng được đảm bảo (vì nếu bạn chọn sai thì hệ phương trình của bạn sẽ tự động vô nghiệm)

Như vậy, 2 điều kiện cần và đủ để dùng phương pháp "số đếm" là hoàn toàn đơn giản, bạn chỉ cần nhớ được

ý tưởng của các điều kiện trên là có thể dùng phương pháp số đếm hoàn toàn dễ dàng và chính xác Còn nếu bạn thấy không tự tin lắm, thì việc đặt số mol của tất cả các chất mà đề bài cho, sau đó tìm mối liên hệ giữa chúng cũng là một cách làm khá an toàn và luôn luôn chính xác, hơn nữa lại có thể dùng trong thi tự luận Nói chung, việc chọn cách giải truyền thống: Chính xác nhưng hơi dài hoặc việc lựa chọn phương pháp số đếm: Nhanh nhưng hơi phức tạp là tùy vào quan điểm của bạn

- Tiêu chuẩn bỏ chất: việc bỏ chất sẽ hợp lí nếu:

+ Giữ nguyên số phương trình đề bài cho (đk này dễ dàng đảm bảo)

- Giải hệ phương trình sau khi bỏ chất:

TH1: Hệ có nghiệm (nghiệm âm, nghiệm lẻ đều được)

Tính toán bình thường ra kết quả cuối cùng

TH2: Hệ vô nghiệm

Ta bỏ đi (m-n) chất khác, lập hệ phương trình mới và giải ra nghiệm

* Để làm quen phương pháp, mình sẽ giải lại các bài toán 1,2,3,4,5 theo phương pháp chuẩn và phân tích cách áp dụng phương pháp số đếm

Bài 1: Đốt cháy hoàn toàn 3,42 gam hỗn hợp gồm axit acrylic, vinyl axetat, metyl acrylat và axit oleic, rồi hấp thụ hoàn toàn các sản phẩm cháy vào dung dịch Ca(OH)2 dư Sau phản ứng thu được 18 gam kết tủa và dung dịch X Khối lượng dung dịch X so với khối lượng dung dịch Ca(OH)2 ban đầu đã thay đổi như thế nào

* Quan sát, ta thấy, các chất trên có 2 nguyên tử nguyên tử O, và có 2 liên kết đôi trong phân tử ⇒ CTPT chung cho cả 4 chất là CnH2n−2O2

CnH2n−2O2 → nCO2+ (n − 1)H2O

nCO2 = n nX= n.mX

MX= n.

3,4214n − 2 + 32= 0,18 mol ⇒ n = 6 ⇒ X là C6H10O2

12.6 + 10 + 32= 0,03 mol ⇒ nH2 O= 5 nX= 5.0,03 = 0,15 mol

mdd thay đổi = mCO2+ mH2O− mkết tủa = 44.0,18 + 18.0,15 − 18 = −7,38 gam

⇒ dung dịch giảm 7,38 gam

 Chú ý: Cách đặt hỗn hợp X thành chất trung bình sẽ bảo toàn được số mol của các chất, có nghĩa tổng số mol của các chất trong hỗn hợp X sẽ bằng số mol của chất trung bình

+ Cách 2: phương pháp số đếm

nCO2 = 0,18 mol

LOVEBOOK.VN | 29

hỗn hợp gồm: C3H4O2, C4H6O2, C4H6O2, C18H34O2

 Nhận xét: Bài toán cho chúng ta 2 dữ kiện:

mhỗn hợp X= 3,42 gam ⇒ 1 phương trình

Bài 2: Hỗn hợp khí X gồm etilen, metan, propin và vinyl axetilen có tỉ khối so với H2 là 17 Đốt cháy hoàn toàn 0,05 mol hỗn hợp X rồi hấp thụ hoàn toàn sản phẩm cháy vào bình đựng dung dịch Ca(OH)2 dư thì thấy khối lượng bình tăng thêm m gam Tìm m

Nhận xét: Như đã chú ý, bài toán cho phản ứng đốt cháy ⇒ Không cần quan tâm đến CTCT, ta viết luôn CTPT

để dễ dàng tìm ra mối liên hệ giữa các chất

Ta thấy các chất trên có một điểm chung là có 4 nguyên tử H ⇒ CT trung bình của hỗn hợp X là CnH4

* Nhận xét: Bài toán cho chúng ta 2 dữ kiện

nX= 0,05 mol ⇒ 1 phương trình

MX = 34 ⇒ 1 phương trình

Như vậy ta có 2 PT, trong khi đề bài cho tới 4 chất ⇒ Ta sẽ bỏ đi hai chất bất kì trong số 4 chất trên, các đáp

số sẽ luôn giống nhau

Bài 3: Hỗn hợp X gồm axit fomic, axit acrylic, axit oxalic và axit axetic Cho m gam X phản ứng hết với dd NaHCO3 thu được 1,344 lít khí CO2 (đktc) Đốt cháy hoàn toàn m gam X cần 2,016 lít khí O2 (đktc), thu được 4,84 gam CO2 và a gam nước Giá trị của a là:

Chúng ta sẽ áp dụng định luật bảo toàn oxi

nCO2(1)= nCOOH = 0,06 mol ⇒ nO trong X= 2nCOOH= 0,12 mol

X + O2→ CO2+ H2O

Bảo toàn O: nO trong X+ nO trong oxi = nO trong CO2+ nO trong H2O

⇒ 0,12 + 0,09.2 = 0,11.2 + nH2O⇒ nH2O= 0,08 mol ⇒ a = mH2O= 0,08.18 = 1,44 gam

+ Cách 2: phương pháp số đếm

* Nhận xét: Đề bài cho ta 3 dữ kiện nhưng lại có tới 4 chất ⇒ Ta có thể bỏ đi 1 chất bất kì trong 4 chất trên,

và đáp số sẽ đều giống nhau

Bài 4: Cho hỗn hợp X gồm ancol metylic, etilen glicol và glixerol Đốt cháy hoàn toàn m gam X ta thu được 6,72 lít khí CO2 (đktc) Cũng m gam X nói trên tác dụng với Na thu được tối đa V lít khí hidro (đktc) Tìm V

Nhận thấy 3 ancol trên đều no, có số nguyên tử C bằng số nhóm chức ancol

⇒ nC trong X= nO trong X⇒ nCO2= nOH trong X⇒ nOH trong X= 0,3 mol

Bài toán cho ta 1 phương trình là nCO2 = 0,3 mol mà lại có tới 3 chất ⇒ Ta có thể bỏ đi 2 chất bất kì

Bài 5: Hỗn hợp X gồm hidro, propen, axit acrylic, ancol anlylic Đốt cháy hoàn toàn 0,75 mol X, thu được 30,24 lít khí CO2 (đktc) Đun nóng X với bột Ni một thời gian, thu được hỗn hợp Y Tỉ khối hơi của Y so với

X bằng 1,25 Cho 0,1 mol Y tác dụng vừa đủ với V lít dd brom 0,1 M Tìm V

Thay (∗∗) vào (∗) ta thấy nBr2 do Y Phản ứng = 0,45 − 0,15 = 0,3 mol

0,6 mol Y tác dụng với 0,3 mol Br2

⇒ 0,1 mol Y sẽ tác dụng với 0,3

6 = 0,05 mol ⇒ V =

0,050,1 = 0,5 lít + Cách 2: Phương pháp số đếm

Đề bài cho ta 3 dữ kiện:

nX= 0,75 mol ⇒ 1 Dữ kiện

nY= nX

1,25= 0,6 mol ⇒ 1 Dữ kiện

nCO2 = 1,35 mol ⇒ 1 Dữ kiện

LOVEBOOK.VN | 31

Dễ nhận thấy có 2 dữ kiện là dữ kiện số 1 và dữ kiện số 3 là gắn với hỗn hợp X Dữ kiện số 2 gắn với hỗn hợp Y Vì vậy ta chỉ dùng được 2 dữ kiện là (1) và (3)

Như vậy hỗn hợp X có 4 chất (H2, C3H6, C3H4O2, C3H6O) ứng với 4 ẩn số là số mol của 4 chất Trong khi đó

ta chỉ có 2 dữ kiện lập được 2 phương trình toán học gắn với 4 ẩn số này Vì vậy theo Số đếm ta được quyền

bỏ đi (4 − 2) = 2 chất bất kì Dễ thấy đề bài có xảy ra phản ứng hidro hoá X ở nhiệt độ cao, vì vậy ta không được bỏ đi hidro vì sẽ làm mất đi bản chất bài toán Như vậy ta có thể bỏ đi 2 trong số 3 chất sau:

C3H6, C3H4O2, C3H6O Giả sử ta bỏ đi C3H4O2, C3H6O (Bạn có thể bỏ đi 2 chất khác) Khi đó hỗn hợp X chỉ còn lại 2 chất là H2 và C3H6 ứng với số mol lần lượt là a và b mol (Các bạn có thể theo dõi thêm video để hiểu rõ hơn việc lựa chọn này)

* Tiếp sau đây, xin mời các bạn sử dụng phương pháp số đếm để giải quyết các bài toán sau Tuy nhiên, các bạn nên tìm thêm một cách giải khác để luyện tập thêm

Bài 8: Cho 32,42 gam hỗn hợp X gồm 3 axit và 3 anđehit (tất cả đều mạch hở) lần lượt như sau:

C4H6O2, C2H4O2, C6H8O2, CH2O, C3H4O, C5H6O Nếu đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp X ta thu được 1,67 mol

CO2 Biết hỗn hợp X có số mol liên kết π là 0,9 mol Cho hỗn hợp X trên tác dụng tối đa với x mol NaOH Tìm

có thể bỏ ba chất khác, miễn sao 3 chất còn lại có cả anđehit và axit là được, các đáp số sẽ hoàn toàn giống nhau)

* Đặt số mol của C4H6O2, C2H4O2 và CH2O lần lượt là a, b, c mol

Ta có: mhỗn hợp X= 86a + 60b + 30c = 32,42 gam (1)

naxit= a + b = 0,52 − 0,27 = 0,25 mol ⇒ nNaOH = naxit= 0,25 mol ⇒ x = 0,25 mol

* Nếu ta chọn 3 chất là C6H8O2, CH2O và C3H4O với số mol lần lượt là a, b, c mol

⇒ Ta có: a = 0,25 mol; b = 0,11 mol; c = 0,02 mol ⇒ nNaOH = naxit= a = 0,25 mol (cùng Đáp án)

Bài 9 Đốt cháy hoàn toàn 40,4 gam hỗn hợp X gồm axit metacrylic, metyl acrylat, vinyl axetat, axit axetic, metyl fomat, anđehit acrylic, anđehit fomic thu được 3,2 mol hỗn hợp khí và hơi Hãy xác định số mol Oxi tham gia phản ứng đốt cháy trên

Bài làm

* Nhận xét: Bài toán trên cung cấp cho ta 2 phương trình

+ mhỗn hợp X= 40,4 gam ⇒ 1 PT

+nCO2+H2O= 3,2 mol ⇒ 1 PT

Hỗn hợp X gồm: C4H6O2, C4H6O2, C4H6O2, C2H4O2, C2H4O2, C3H4O, CH2O

Do đây là phản ứng đốt cháy ⇒ coi như hỗn hợp X có C4H6O2, C2H4O2, C3H4O và CH2O

Bài toán cho ta 2 PT, trong khi hỗn hợp X lại có tới 4 chất ⇒ Ta có quyền bỏ đi 2 chất bất kì Tuy nhiên chú

ý là C2H4O2 và HCHO có cùng công thức đơn giản nhất là CH2O ⇒ nếu ta bỏ cả C4H6O2 và C3H4O thì hệ PT của ta sẽ vô nghiệm

⇒ Ta không thể bỏ đồng thời C4H6O2 và C3H4O (bạn có thể thử)

Vì vậy, ta sẽ chọn cách bỏ C2H4O2 và C4H6O2

⇒ Hỗn hợp X chỉ còn lại CH2O và C3H4O với số mol tương ứng là a và b mol

C5H6O Nếu đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp X ta thu được 1,67 mol CO2 Biết hỗn hợp X có số mol liên kết π là 0,9 mol Nếu cho hỗn hợp X tác dụng hoàn toàn với khí hidro dư, ở nhiệt độ cao, lấy hỗn hợp sản phẩm cho tác dụng với Na dư, thấy có x mol khí hidro thoát ra Tìm x biết hỗn hợp X chứa 3 axit và 3 anđehit (tất cả đều mạch hở)

Bài làm Làm tương tự bài số 8, nhưng lần này ta sẽ chọn 3 chất khác là C6H8O2, CH2O và C3H4O (các bạn hoàn toàn

có thể chọn giống như bài số 8)

Đặt số mol 3 chất trên lần lượt là a, b, c mol

Bài làm Hỗn hợp X gồm CH2O, CH4O, C2H6O2, C3H8O3, C4H6O4, C3H6O3

Bài toán này khá đơn giản, có 2 dữ kiện và có 6 chất ⇒ Được quyền bỏ đi 4 chất bất kì, nhưng ở đây sẽ trình bày một cách giải khác

Ta thấy các chất trong X có số nguyên tử C bằng số nguyên tử O

⇒ nC trong X= nO trong X⇒ nO trong X= 0,47 mol

Bảo toàn khối lượng ⇒ mX = mC+ mO+ mH⇒ mH= 14,38 − 0,47.12 − 0,47.16 = 1,22 gam

⇒ nH= 1,22 mol ⇒ nH2O=1

2nH=

1.22

2 = 0,61 mol Bài 12: Cho hỗn hợp X gồm C5H4 và H2 với số mol bằng nhau Đun nóng hỗn hợp X một thời gian với xúc tác

Ni, ta thu được hỗn hợp khí Y gồm C5H4, C5H6, C5H8, C5H10, C5H12 và H2 dư Cho hỗn hợp Y đi qua bình brom dư, thấy khối lượng bình tăng thêm 3,742 gam và có 0,039 mol hỗn hợp khí Z thoát ra ngoài, biết