Bài tập Hóa Học bằng đồ thị

TĂNG VĂN Y TÀI LIỆU LUYỆN THI THPT QUỐC GIA THPT LỤC NAM BẮC GIANG PHẦN LỚP 12 BÀI TẬP HĨA HỌC BẰNG ĐỒ THỊ (Có tham khảo thày Vũ Khắc Ngọc (theo Báo Dân trí)) Các tập sử dụng đồ thị -Bản chất: Biểu diễn biến thiên-mối liên hệ phụ thuộc lẫn đại lượng Ví dụ: + Sự biến đổi tuần hồn tính chất nguyên tố hợp chất + Các yếu tố ảnh hưởng tới tốc độ phản ứng Sự chuyển dịch cân + Khí CO2 tác dụng với dung dịch kiềm, muối nhôm tác dụng với dung dịch kiềm… + Dung dịch axit tác dụng với dung dịch aluminat, dung dịch cacbonat… -Cách giải: - Nắm vững lý thuyết, phương pháp giải, cơng thức giải tốn, cơng thức tính nhanh - Biết cách phân tích, đọc, hiểu đồ thị: Đồng biến, nghịch biến, không đổi … - Quan hệ đại lượng: Đồng biến, nghịch biến, không đổi … - Tỉ lệ đại lượng đồ thị: Tỉ lệ số mol kết tủa (hoặc khí) số mol chất thêm vào (OH−, H+…) Áp dụng hình học: tam giác vng cân, tam giác đồng dạng… - Hiểu thứ tự phản ứng xảy thể đồ thị 1-Qui luật biến thiên độ âm điện Ví dụ 1: Đồ thị biểu diễn biến đổi độ âm điện nguyên tố L, M R (đều thuộc nhóm A bảng tuần hồn ngun tố hóa học) theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân (Z) Trong bảng tuần hồn, ngun tố cho có đặc điểm A thuộc nhóm A B thuộc nhóm A, chu kì liên tiếp C thuộc chu kì D nguyên tố phi kim Hướng dẫn lí thuyết cần nắm Lí thuyết: Qui luật biến thiên tính chất nguyên tố nhóm A bảng tuần hồn Tính chất Theo chu kì Theo nhóm A - Số thứ tự tăng dần tăng dần - Bán kính nguyên tử giảm dần tăng dần - Năng lượng ion hoá thứ (I1)(*) tăng dần giảm dần - Độ âm điện ngun tử (nói chung) tăng dần giảm dần tính kim loại: giảm dần tính kim loại: tăng dần -Tính kim loại,tính phi kim nguyên tố tính phi kim: tăng dần tính phi kim: giảm dần - Số electron lớp ngồi tăng từ đến -Hố trị cao nguyên tố với oxi tăng từ đến -Hố trị phi kim h.chất khí với hiđro giảm từ đến tính bazơ giảm tính bazơ tăng - Tính axit - bazơ oxit hiđroxit tính axit tăng tính axit giảm (*) Năng lượng ion hoá thứ (I1): Năng lượng tối thiểu cần thiết để tách electron trạng thái khỏi nguyên tử nguyên tố (Từ điển HHPT-tr 201) Z tăng, χ (đọc Si) độ âm điện tăng Chọn C thuộc chu kì 2-Tốc độ phản ứng Cân hóa học Ví dụ 1: Sự biến thiên tốc độ phản ứng thuận (Vt) nghịch (Vn) theo thời gian (t) phản ứng: H2 (k) + I2 (k) 2HI (k) biểu diễn theo đồ thị ? (Ban đầu có H2 I2) A B to C D Ví dụ 2: Cho phản ứng sau: CuO (r) + CO (k) → Cu (r) + CO2 (k) Đồ thị sau biểu diễn phụ thuộc tốc độ phản ứng (V) vào áp suất (P) ? A B C D Giải: Chọn C - Ảnh hưởng áp suất: Khi áp suất tăng, nồng độ chất khí tăng theo, nên tốc độ phản ứng tăng (SGK-10-tr151-153) (Chú ý không nhầm với chuyển dịch cân hóa học) Ví dụ 3: Cho cân : xA (k) + yB (k) mD (k) + nE (k) Trong A, B, D, E chất khác Sự phụ thuộc nồng độ chất D với nhiệt độ (to) áp suất (P) biểu diễn hai đồ thị (I) (II) sau: (I) (II) Kết luận sau ? A (x + y) < (m + n) B Phản ứng thuận phản ứng thu nhiệt (∆H > 0) C Tỉ khối hỗn hợp khí bình so với H2 tăng tăng áp suất, giảm nhiệt độ D Cân chuyển dịch theo chiều thuận tăng áp suất, tăng nhiệt độ Giải: Nhận xét đồ thị - (I) nghịch biến, tăng nhiệt độ [D] giảm, phản ứng nghịch thu nhiệt (∆H > 0) - (II) đồng biến, tăng áp suất [D] tăng, phản ứng thuận giảm số phân tử khí: (x + y) > (m + n) - Khi tăng áp suất, cân chuyển dịch theo chiều thuận (giảm số phân tử khí), tăng nhiệt độ, cân chuyển dịch theo chiều nghịch (phản ứng thu nhiệt ∆H > 0) M t d t ns - , ds > dt ⇒ nt > ns = = + Khi tăng áp suất cân chuyển Ms ds n t dịch theo chiều thuận, giảm số mol khí + Khi giảm nhiệt độ, cân chuyển dịch theo chiều thuận, phản ứng thuận tỏa nhiệt (∆H < 0) Lí thuyết Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng (SGK-10 tr151-153) - Ảnh hưởng nồng độ: Khi tăng nồng độ chất phản ứng, tốc độ phản ứng tăng - Ảnh hưởng áp suất: Khi áp suất tăng, nồng độ chất khí tăng theo, nên tốc độ phản ứng tăng - Ảnh hưởng nhiệt độ: Khi tăng nhiệt độ, tốc độ phản ứng tăng - Ảnh hưởng diện tích bề mặt: Khi tăng diện tích bề mặt chất phản ứng, tốc độ phản ứng tăng - Ảnh hưởng chất xúc tác: Chất xúc tác chất làm tăng tốc độ phản ứng, lại sau phản ứng kết thúc Các yếu tố ảnh hưởng đến cân hóa học Ảnh hưởng nồng độ, áp suất nhiệt độ nồng độ nồng độ Khi tăng áp suất cân chuyển dịch phía làm giảm số phân tử khí nhiệt độ phản ứng thu nhiệt (∆H > 0) nồng độ nồng độ áp suất cân chuyển dịch phía làm tăng số phân tử khí nhiệt độ phản ứng tỏa nhiệt (∆H < 0) Chú ý: - Nhiệt phản ứng (∆H) Phản ứng tỏa nhiệt, chất phản ứng bớt lượng nên giá trị ∆H có dấu âm (∆H < 0) Phản ứng thu nhiệt, chất phản ứng phải lấy thêm lượng để tạo sản phẩm, nên giá trị ∆H có dấu dương (∆H > 0) - Chất xúc tác không làm chuyển dịch cân - Phản ứng có số mol khí hai vế phương trình hóa học phản ứng khơng có chất khí áp suất khơng ảnh hưởng đến cân - Khi thêm bớt chất rắn (nguyên chất) cân khơng chuyển dịch Phản ứng khí xảy bình M kín Mối liên hệ số mol khí trước sau phản ứng với tỉ khối (d) hỗn hợp khí trước sau phản ứng (Áp dụng tập phản ứng: tổng hợp NH3, tách H2, cộng H2 phản ứng crackinh) , m khối lượng, n số mol m bình d tỉ khối hỗn hợp khí so M = n với B - Số mol khí trước phản ứng: n1 , khối lượng hỗn hợp khí: m1 , khối lượng mol trung bình: M1 - Số mol khí sau phản ứng: n2 , khối lượng hỗn hợp khí: m2 , khối lượng mol trung bình: M2 Trong bình kín trước sau phản ứng, khối lượng khí khơng thay đổi (m1 = m2) Biểu thức tính khối lượng mol M1 d1 n = = trung bình: M = ? M d n1 M1 d1 n Trong bình kín, ta có: = = M d n1 • Nếu ⇒ d1 > d2 (tỉ khối hỗn hợp khí giảm) ⇒ ⇒ n2 > n1, số phân tử khí sau n phản ứng tăng >1 • Nếu ⇒ d1 < d2 (tỉ khối hỗn hợp dn11 khí tăng) thu 2b mol CaCO3 0,08 mol CO2 -> thu b mol CaCO3 ⇒ (0,08 - 0,06) = 0,02 mol CO2 hịa tan b mol CaCO3 theo phương trình sau: CaCO3 + CO2 + H2O → Ca(HCO3)2 b = 0,02 < - 0,02 Tìm a Áp dụng, nửa phải đồ thị b = 0,02 = 2a - 0,08 ⇒ a = 0,05 mol Ví dụ 4: (Bài tập dạng đồ thị) Sục từ từ khí CO2 vào dung dịch chứa Ca(OH)2, kết thí nghiệm biểu diễn đồ thị sau (só liệu chất tính theo đơn vị mol) Tỉ lệ a : b A : B : C : D : Giải: Số mol Ca(OH)2 = số mol CaCO3 max = a mol Áp dụng biểu n CaCO = 2n Ca(OH)2 - n CO thức tính nhanh, nửa phải đồ thị: , thay số: Ta có: 2b = 2a - 0,06 b = 2a - 0,08 ⇒ a = 0,05 , b = 0,02 Ví dụ 5: Cho 5,6 lít hỗn hợp X gồm N2 CO2 (đktc) chậm qua dung dịch Ca(OH)2 để phản ứng xảy hồn tồn Kết thí nghiệm biểu diễn đồ thị sau (các số liệu tính mol) Tỉ khối hỗn hợp X so với hiđro lớn gần giá trị sau ? A 16 B 18 C 19 D 20 (hoặc giá trị a : b A : B : C : D : 5.) Giải: Số mol Ca(OH)2 = số mol CaCO3 max = 0,1 mol Áp dụng biểu thức tính nhanh: Nửa trái đồ thị: Nửa phải n CaCOn CaCO = 2n Ca(OH) = n CO2 2- n CO 3 đồ thị: Thay số: 0,05 = a ; 0,05 = 2.0,1 - b ⇒ b = 0,15 = 31, d HX2 ⇒ , = 15,6 (gần 16 ≠ 0,4 đơn vị, loại) Trường hợp 1: CO2 0,05 mol, N2 0,20 mol M d HX2 ⇒ = 37,6, = 18,8 (gần 19 ≠ 0,2 đơn vị, chọn) Trường hợp 2: CO2 0,15 mol, N2 0,10 mol M Khí CO2 tác dụng với hỗn hợp NaOH (hoặc KOH) Ba(OH)2 (hoặc Ca(OH)2) Các phương trình phản ứng xảy ra: CO2 + Ba(OH)2 → BaCO3↓ + H2O (đoạn (I), đồ thị đồng biến- nửa trái) CO2 + 2NaOH → Na2CO3 + H2O dư CO2: Na2CO3 + CO2 + H2O → 2NaHCO3 phương trình chung: CO2 + NaOH → NaHCO3 (đoạn (II), kết tủa không đổi - đoạn nằm ngang) dư CO2: BaCO3 + CO2 + H2O → Ba(HCO3)2 (tan) (đoạn (III), (đồ thị nghịch biến- nửa phải) Ví dụ 6: Sục từ từ khí CO2 đến dư vào dung dịch X (chứa m (gam) NaOH a mol Ca(OH)2) Kết thí nghiệm biểu diễn đồ thị sau: Giá trị m a là: A 48 1,2 B 36 1,2 C 48 0,8 D 36 0,8 Giải: Các phương trình phản ứng xảy (giải thích đồ thị): CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3↓ + H2O (đoạn (I), đồ thị đồng biến- nửa trái) CO2 + 2NaOH → Na2CO3 + H2O dư CO2: Na2CO3 + CO2 + H2O → 2NaHCO3 phương trình chung: CO2 + NaOH → NaHCO3 (đoạn (II), kết tủa không đổi - đoạn nằm ngang) dư CO2: CaCO3 + CO2 + H2O → Ca(HCO3)2 (tan) (đoạn (III), (đồ thị nghịch biến- nửa phải) Theo đồ thị đoạn (II): Số mol CO2 = số mol NaOH = 1,2 mol ⇒ m = 40×1,2 = 48 gam Theo đồ thị, trục hồnh, số mol CO2 = a + 1,2 + a = 2,8 ⇒ a = 0,8 mol Ví dụ 7: Cho m (gam) hỗn hợp (Na Ba) vào nước dư, thu V lít khí H2 (đktc) dung dịch X Hấp thu khí CO2 từ từ đến dư vào dung dịch X Lượng kết tủa thể đồ thị sau: Giá trị m V A 32 6,72 B 16 3,36 C 22,9 6,72 D 36,6 8,96 Giải: Các phương trình phản ứng xảy (giải thích đồ thị): Ba + 2H2O → Ba(OH)2 + H2↑ 2Na + 2H2O → 2NaOH + H2↑ tổng quát: (kim loại Ba, Na) + H2O → (ion kim loại Ba2+, Na+) + 2OH− + H2↑ CO2 + Ba(OH)2 → BaCO3↓ + H2O (đoạn (I)) CO2 + 2NaOH → Na2CO3 + H2O dư CO2: Na2CO3 + CO2 + H2O → 2NaHCO3 phương trình chung: CO2 + NaOH → NaHCO3 (đoạn (II) dư CO2: BaCO3 + CO2 + H2O → Ba(HCO3)2 (tan) (đoạn (III)) Nếu tạo hoàn toàn muối hiđrocacbonat: OH− + CO2 + H2O → HCO3− - Số mol Ba(OH)2 = số mol BaCO3↓ (max) = số mol Ba = 0,2 mol - Số mol NaOH = 0,2 mol = số mol Na - m = 0,2(137 + 23) = 32 gam - Số mol OH− = số mol CO2 = 0,6 ⇒ số mol H = = 0,3 mol V = 6,72 lít n OH − Ví dụ 8: Sục từ từ khí CO2 vào dung dịch hỗn hợp gồm KOH Ca(OH)2, ta có kết thí nghiệm biểu diễn đồ thị sau (số liệu chất tính theo đơn vị mol): Giá trị x A 0,10 B 0,12 C 0,11 D 0,13 Giải: Đọc đồ thị ⇒ x = 0,50 - 0,40 = 0,10 mol Ví dụ 9: Cho từ từ khí CO2 vào dung dịch hỗn hợp KOH Ba(OH)2 Kết thí nghiệm biểu diễn đồ thị sau (số liệu chất tính theo đơn vị mol): Giá trị x là: A 0,12 mol B 0,11 mol C 0,13 mol D 0,10 mol Giải: Kéo dài nhánh phải đồ thị cắt trục hồnh, ta dạng Tam giác vng cân: x = 0,45 - 0,35 = 0,10 mol Ví dụ 10: Cho từ từ x mol khí CO2 vào 500 gam dung dịch hỗn hợp KOH Ba(OH)2 Kết thí nghiệm biểu diễn đồ thị sau: Tổng nồng độ phần trăm khối lượng chất tan dung dịch sau phản ứng A 51,08% B 42,17% C 45,11% D 55,45% 10 Biểu thức liên hệ x y sơ đồ là; A (2x - 3y) = 1,44 B (2x + 3y) = 1,08 C (2x + 3y) = 1,44 D (2x - 3y) = 1,08 Giải: Số mol Al(OH)3 max = 0,36 : = 0,12 mol thị (II) , thay số ⇒ 2a = 4.0,12 - y, Ta có: + y = 4.0,12 ⇒ 2x + 3y = 1,44 - Nửa n OHx− n = trái đồ Al(OH)3 33 thị (I): , thay số ⇒ số mol Al(OH)3 = a= n Al(OH) = 4n Al3+ - n OH− Nửa phải đồ x 17 Dung dịch kiềm (OH− ) tác dụng với dung dịch hỗn hợp axit (H+) muối nhơm (Al3+) Các phương trình phản ứng xảy ra: NaOH + HCl → NaCl + H2O (*) (đoạn (I), khơng có kết tủa, đoạn nằm ngang) 3NaOH + AlCl3 → Al(OH)3↓ + 3NaCl (1) (đoạn (II), đồ thị đồng biến- nửa trái) Nếu dư NaOH: NaOH + Al(OH)3 → NaAlO2 + 2H2O (a) (đoạn (III), đồ thị nghịch biến- nửa phải) hoặc: 4NaOH + AlCl3 → NaAlO2 + 3NaCl + 2H2O (2) Nhận xét dạng đồ thị: Đồ thị tịnh tiến sang phía phải Ví dụ 5: (T3-tr20)- 9.(KA-14)Câu 30: Khi nhỏ từ từ đến dư dung dịch NaOH vào dung dịch hỗn hợp gồm a mol HCl b mol AlCl3, kết thí nghiệm biểu diễn đồ thị sau: Tỉ lệ a : b A : B : Giải: - (I), số mol HCl: a = 0,8 mol -(II), số mol Al(OH)3 = 0,4 mol C : D : - Nửa phải đồ thị (III), số mol NaOH(III) = 2,8 - 0,8 = 2,0 mol Áp dụng: , thay số ⇒ 0,4 = 4b - n Al(OH) = 4n Al3+ - n OH − , b = 0,6 mol a : b = 0,8 : 0,6 = : Ví dụ 6: (Lương Thế Vinh-Quảng Bình-2016)- Câu 46: Cho từ từ đến dư dung dịch NaOH 0,1M vào 300 ml dung dịch hổn hợp gồm H2SO4 a mol/lít Al2(SO4)3 b mol/lít Đồ thị mô tả phụ thuộc số mol kết tủa Al(OH)3 vào số mol NaOH dùng 18 Tỉ số gần giá trị sau ? A 1,7 B 2,3 a b C 2,7 D 3,3 Giải: Số mol H+ = 0,6a , số mol Al(OH)3 max = số mol Al3+ = 0,6b Số mol OH− (I) = số mol H+ = 0,6a Số mol OH− (II) = 2,4b - 0,6a Số mol OH− (III) = 1,4a - 0,6a = 0,8a 2, 4b - n0, 6a− (II) - Nửa trái đồ thị (II): , thay số ⇒ số n Al(OH) = OH mol Al(OH)3 = y = = 0,8b - 0,2a 3 - Nửa phải đồ thị (III): n Al(OH) = 4n Al3+ - n OH − (III) , thay y = 0,8b - 0,2a 0,8b - 0,2a = 4.0,6b - 0,8a ⇒ 0,6a = 1,6b , = a 2,66 ≈ 2,7 Dung dịch kiềm (OH− ) tác dụng với dung b dịch hỗn hợp muối Fe3+ Al3+ Các phương trình phản ứng xảy ra: 3OH− + Fe3+ → Fe(OH)3↓ (*) (đoạn (I), đồ thị đồng biến- nửa trái) − 3+ 3OH + Al → Al(OH)3↓ (1) (đoạn (II), đồ thị đồng biến- nửa trái) − Nếu dư OH : OH− + Al(OH)3 → AlO2− + 2H2O (a) (đoạn (III), đồ thị nghịch biến- nửa phải) − − 3+ hoặc: OH + Al → AlO2 + 2H2O (2) − dư OH , Al(OH)3 hòa tan hết, lại Fe(OH)3 (đoạn (IV), kết tủa khơng đổi, đoạn nằm ngang) Ví dụ 7: (Cà Mau-2016)-Câu 49: Khi nhỏ từ từ đến dư dung dịch NaOH vào dung dịch hỗn hợp gồm a mol FeCl3 b mol AlCl3, kết thí nghiệm biểu diễn đồ thị sau (số liệu chất tính theo đơn vị mol): 19 Tỉ lệ a : b A : B : C : Giải: Nhận xét: Nửa trái đồ thị, tỉ lệ số mol kết tủa số mol NaOH : D : - (I), số mol Fe(OH)3 = = 0,05 mol 0,15 - (I), (II), tổng số mol kết tủa: (a + b) = 0,15 ⇒ b = 0,10 mol Ví dụ 8: Câu *: Khi nhỏ từ từ đến dư dung dịch NaOH vào dung dịch hỗn hợp gồm a mol FeCl3 b mol AlCl3, kết thí nghiệm biểu diễn đồ thị sau (số liệu chất tính theo đơn vị mol): Tỉ lệ x : y A : 11 B : 11 C : 12 Giải: Nhận xét: Nửa trái đồ thị, tỉ lệ số mol kết tủa số mol NaOH : - Tổng số mol kết tủa max 0,15 mol ⇒ x = 0,15×3 = 0,45 mol - (I), số mol Fe(OH)3 = = 0,05 mol 0,15 - (I), (II), tổng số mol kết tủa: (a + b) = 0,15 ⇒ b = 0,10 mol - (III), y = 0,45 + 0,10 = 0,55 mol 20 D : 10 21 6- Dung dịch axit HCl (H+) tác dụng với dung dịch muối NaAlO2 (AlO2− ) Các phương trình phản ứng xảy ra: HCl + NaAlO2 + H2O → Al(OH)3↓ + NaCl (1) (đoạn (I), đồ thị đồng biến- nửa trái) Nếu dư HCl: 3HCl + Al(OH)3 → AlCl3 + 3H2O (a) (đoạn (II), đồ thị nghịch biến- nửa phải) hoặc: 4HCl + NaAlO2 → AlCl3 + NaCl + 2H2O (2) Đồ thị (Al(OH)3- HCl) (hai nửa không đối xứng) n Al(OH)3 n Al(OH) max a 0,5a ) 45o a1 a a2 4a nHCl (dư NaAlO2) (dư HCl) (dư HCl) Sản phẩm: Al(OH)3 Al(OH)3; Al(OH)3 ; AlCl3 ; HCl dư NaAlO2 dư ; AlCl3 ; AlCl3 Phản ứng xảy ra: (1) ;(1) ; (1) (2) ; (2) (2) Số mol chất (tính nhanh): Nửa n Al(OH)4.n = AlO n HCl − -n + H n Al(OH) = trái: ; Nửa phải: 3 Hình *: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc số mol Al(OH) thu vào số mol HCl phản ứng với dung dịch muối chứa a mol NaAlO2 Biểu thức tinh nhanh số mol Al(OH)3 • Nửa trái đồ thị: Dư AlO2+, xảy n Al(OH) = n HCl phản ứng (1), 4.n AlO− - n H+ • Nửa phải đồ thị: Dư H+, xảy n Al(OH) = đồng thời (1) (2), 3 Gọi số mol Al(OH)3 Al3+ x y Ta có: x + y = số mol AlO2− (*) x + 4y = số mol H+ (**) Giải hệ phương trình: Nhân (*) với 4.n AlO− - n H+ n = 4, trừ (**) ⇒ x = Al(OH)3 Ví dụ 1: Cho từ từ dung dịch HCl 0,2M vào dung dịch NaAlO2, kết thí nghiệm biểu diễn đồ thị sau (số liệu chất tính theo đơn vị mol): Tỉ lệ a : b A : 11 B : 10 C : 11 D : Dung dịch axit (H+) tác dụng với hỗn hợp NaOH 22 NaAlO2 Các phương trình phản ứng xảy ra: HCl + NaOH → NaCl + H2O HCl + NaAlO2 + H2O → Al(OH)3↓ + NaCl Nếu dư HCl: 3HCl + Al(OH)3 → AlCl3 + 3H2O hoặc: 4HCl + NaAlO2 → AlCl3 + NaCl + 2H2O (*) (đoạn (I), khơng có kết tủa, đoạn nằm ngang) (1) (đoạn (II), đồ thị đồng biến- nửa trái) (a) (đoạn (III), đồ thị nghịch biến- nửa phải) (2) Ví dụ 1: (T3-tr18)-Câu 6: Khi nhỏ từ từ đến dư dung dịch HCl vào dung dịch hỗn hợp gồm x mol NaOH y mol NaAlO2, kết thí nghiệm biểu diễn đồ thị sau: Tỉ lệ x : y A : B : Giải: Số mol NaAlO2 = số mol Al(OH)3 max = y C : D : - (I) số mol HCl = x = 0,6 mol - Số mol Al(OH)3 = 0,2 mol - (III), nửa phải: Số mol HCl = 1,6 - 0,6 = 1,0 mol 4.n4y -1 - n Áp dụng: , thay số: ⇒ y = 0,4 0, = = AlO −2 H + n mol Al(OH)3 33 x : y = 0,6 : 0,4 = : Ví dụ 2: (Thi thử TPTQG BGiang 4/2016)-Câu 49: Cho từ từ dung dịch HCl loãng vào dung dịch chứa x mol NaOH y mol NaAlO (hay Na[Al(OH)4]) Sự phụ thuộc số mol kết tủa thu vào số mol HCl biểu diễn theo đồ thị sau: 23 Giá trị y A 1,4 B 1,8 C 1,5 D 1,7 Giải: Số mol NaAlO2 = số mol Al(OH)3 max = y - (I) số mol HCl = x = 1,1 mol - Số mol Al(OH)3 = 1,1 mol - (III), nửa phải đồ thị: Số mol HCl = 3,8 - 1,1 = 2,7 mol 4y -AlO 2,−7- n H+ 4.n Áp dụng: , thay số: ⇒ y = 1,5 1,1 == n Al(OH) mol 33 Ví dụ 3: Khi nhỏ từ từ đến dư dung dịch HCl vào dung dịch hỗn hợp gồm a mol Ba(OH)2 b mol Ba(AlO2)2 (hoặc Ba[Al(OH)4]2), kết biểu diễn đồ thị sau: Tỉ lệ a : b A : B : C : D : Giải: - Số mol OH−= 2a - Số mol AlO2− = số mol Al(OH)3 max = 2b - (I), số mol OH− = 2a = số mol H+ = 0,1 mol ⇒ a = 0,05 mol 24 - (II), nửa trái đồ thị, số mol Al(OH)3 = 0,2 mol - (III), nửa phải đồ thị, áp dụng: 4.n AlO − - n H + n Al(OH) = Áp dụng: , 3 số mol Al(OH)3 0,2 mol, số mol 4.2b - 0, 0, = + H : (0,7 - 0,1) = 0,6, thay số: ⇒ b = 0,15 mol a : b = 0,05 : 0,15 = : 25 7- Dung dịch axit HCl (H+) tác dụng với dung dịch Na2ZnO2 (ZnO22− ) Các phương trình phản ứng xảy ra: 2HCl + Na2ZnO2 → Zn(OH)2↓ + 2NaCl (1) (đoạn (I), đồ thị đồng biến- nửa trái) Nếu dư HCl: 2HCl + Zn(OH)2 → ZnCl2 + 2H2O (a) (đoạn (II), đồ thị nghịch biến- nửa phải) hoặc: 4HCl + Na2ZnO2 → ZnCl2 + 2NaCl + 2H2O (2) Các phương trình phản ứng xảy ra: 2HCl + Na2ZnO2 → Zn(OH)2↓ + 2NaCl (1) Nếu dư HCl: 2HCl + Zn(OH)2 → ZnCl2 + 2H2O (a) : 4HCl + Na2ZnO2 → ZnCl2 + 2NaCl + 2H2O (2) Đồ thị (Zn(OH)2 - HCl) (hai nửa đối xứng- tương tự đồ thị Zn(OH)2 - NaOH) n Zn(OH)2 n Zn(OH) max a x a1 2a a2 4a n HCl (dư ZnO22−) (dư H+) (dư H+) Sản phẩm: Zn(OH)2 Zn(OH)2 H+ dư ; ; ZnO22− dư ; Zn2+ ; Zn2+ Phản ứng xảy ra: (1) ; (1) (2) ; (2) Số mol chất: Nửa trái:; Nửa n - n H+ n Zn 2+ 4.n = nZnO ZnO2H−2−+ n Zn(OH) n Zn(OH) = = 22 phải: ; () 2 Hình *: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc số mol Zn(OH)2 thu vào số mol HCl phản ứng với dung dịch chứa a mol Na2ZnO2 Biểu thức tinh nhanh số mol Zn(OH)2 n Zn(OH) = • Nửa trái đồ thị (đồng biến): Dư 2− ZnO , xảy phản ứng (1), 4.n ZnO2− - n H+ • Nửa phải đồ thị (nghịch n Zn(OH) = 2 n H+ biến): Dư H+, xảy đồng thời (1) (2), Gọi số mol Zn(OH)2 Zn2+ x y Ta có: x + y = số mol ZnO22− (*) 2x + 4y = số mol H+ (**) Giải hệ phương trình: Nhân (*) với 4.n ZnO2− - n H+ n Zn(OH) = 4, trừ (**) ⇒ x = 2 26 Ví dụ 1: Khi nhỏ từ từ đến dư dung dịch HCl vào dung dịch chứa Na 2ZnO2 , kết thí nghiệm biểu diễn đồ thị sau (số liệu chất tính theo đơn vị mol): Giá trị x là: A 0,125 B 0,177 C 0,140 D 0,110 Ví dụ 2: Khi nhỏ từ từ đến dư dung dịch HCl vào dung dịch chứa Na2ZnO2 , kết thí nghiệm biểu diễn đồ thị sau (số liệu chất tính theo đơn vị mol): Giá trị x A 0,20 B 0,15 C 0,11 D 0,10 27 8- Một số dạng đồ thị khác - Nhỏ từ từ dung dịch axit (H+) vào dung dịch hỗn hợp CO32− HCO3− Thứ tự phản ứng dung dịch: H+ + CO32− → HCO3− (đoạn (I), khơng có khí, đoạn nằm ngang) − + + dư H : H + HCO3 → CO2↑ + H2O (đoạn (II), đồ thị đồng biến, tam giác vuông cân) Ví dụ 1: (Bình Thuận-Nhỏ dung dịch HCl vào dung dịch hỗn hợp Na2CO3 NaHCO3) Câu 34: Cho từ từ dung dịch HCl vào dung dịch có chứa a mol Na2CO3 b mol NaHCO3 Số mol khí CO2 thu phụ thuộc vào số mol HCl biểu diễn đồ thị sau (coi khí CO2 khơng tan nước): Tỉ lệ a : b A : B : C : D : Giải: a = 0,15 mol Số mol khí CO2 = số mol CO32− + số mol HCO3− = a + b a + b = 0,35 - 0,15 = 0,2 mol ⇒ b = 0,05 mol Ví dụ 2: (Nhỏ dung dịch HCl vào dung dịch hỗn hợp Na2CO3 NaHCO3) Câu *: Cho từ từ dung dịch HCl vào dung dịch có chứa a mol Na2CO3 b mol NaHCO3 Số mol khí CO2 thu phụ thuộc vào số mol HCl biểu diễn đồ thị sau (coi khí CO khơng tan nước): Giá trị x A 0,250 B 0,350 C 0,375 D 0,325 Giải: a = 0,15 mol, x - 0,15 = 0,2 ⇒ x = 0,15 + 0,2 = 0,35 mol (tam giác vng cân) Ví dụ 3: (T.tự T1-tr28-10-KA-08-trắc nghiệm) Câu *: Cho từ từ dung dịch HCl vào dung dịch có 28 chứa 0,15 mol Na2CO3 0,1 mol KHCO3 Số mol khí CO2 thu phụ thuộc vào số mol HCl biểu diễn đồ thị sau (coi khí CO2 khơng tan nước): Tỉ lệ z : y A : B : C : D : Giải: Số mol khí CO2 = z = 0,4 - 0,15 = 0,25 mol (hoặc (0,15 + 0,1) = 0,25) Trên dồ thị, y = 0,2 - 0,15 = 0,05 mol - Nhỏ dung dịch axit (H+) vào dung dịch hỗn hợp kiềm (OH− ) cacbonat (CO32− ) Thứ tự phản ứng dung dịch: H+ + OH− → H2O (đoạn (I), khơng có khí, đoạn nằm ngang) − + 2− H + CO3 → HCO3 (đoạn (I), khơng có khí, đoạn nằm ngang) − + + dư H : H + HCO3 → CO2↑ + H2O (đoạn (II), đồ thị đồng biến, tam giác vng cân) Ví dụ 4: (Bắc Ninh-5/2016) Nhỏ từ từ dung dịch HCl vào dung dịch chứa x mol NaOH, y mol KOH z mol K2CO3 Số mol khí CO2 thu phụ thuộc vào số mol HCl biểu diễn đồ thị sau (coi khí CO2 khơng tan nước): Tổng (x + y) có giá trị A 0,05 B 0,20 C 0,15 D 0,25 Giải: - Đoạn (I), (x + y + z) = 0,2 - Đoạn (II), z = 0,25 - 0,2 = 0,05 ⇒ (x + y) = 0,15 mol 29 - Điện phân hỗn hợp (CuCl2 , HCl , NaCl), biến đổi pH dung dịch vào thời gian điện phân (T3-tr24)-Thứ tự điện phân dung dịch: điên phân dung dich (I) biểu diễn trình: CuCl2  → Cu + Cl2 (pH không đổi) điên phân dung dich (II) biểu diễn trình:  → 2HCl H2 + Cl2 (pH tăng → 7) điên phân dung dich (III) biểu diễn trình: 2NaCl +  → 2H2O 2NaOH + H2 + Cl2 (pH tăng) điên phân dung dich (IV) biểu diễn trình:  → 2H2O 2H2 + O2 (pH khơng đổi) Ví dụ 5: Câu *: Điện phân 400 ml dung dịch gồm NaCl, HCl CuCl2 0,02M với điện cực trơ màng ngăn xốp Cường độ địng điện 1,93 A Coi thể tích dung dịch khơng thay đổi q trình điện phân Chỉ số pH dung dịch phụ thuộc thời gian điện phân (t) biểu diễn đồ thị sau: Giá trị x hình vẽ A 3600 B 1200 C 3000 C 1800 Giải: Số mol Cu2+ 0,008 mol pH = ⇒ [H+] = 10-2 = 0,01M, số mol H+ 0,004 mol, pH = 13 + ⇒ [H ] = 10-13, [OH−] = 10-1 = 0,1M, số mol OH− 0,04 mol Các nửa phản ứng xảy catôt số mol electron trao đổi: Quá trình I II 2+ + Nửa phản ứng Cu + 2e → Cu 2H + 2e → H2 (mol) 0,008 0,016 0,004 0,004 III 2H2O + 2e → 2OH− + H2 0,04 < 0,04 Tổng số mol electron trao đổi: 0,016 + 0,004 + 0,04 = 0,06 mol I.t ⇒ t = 3000 (s) Áp dụng: Số mol electron = , thay số 0.06 = 1,93t Có thể tính theo nửa phản ứng anơt theo 96500 số mol ion Cl− (0,06 mol): • Chú ý: Có thể thay thời gian (t) số mol electron (ne) 30 2Cl− → Cl2 + 2e Tóm tắt trường hợp • Giải thích đồ thị: Dựa theo trật tự phản ứng dung dịch (phản ứng (1) (a)) • Tính lượng kết tủa cực đại theo phương trình phản ứng (1) • Dự đốn điều kiện có kết tủa, khơng có kết tủa theo phương trình phản ứng (2) • Trong biểu thức tính nhanh số mol kết tủa nửa phải đồ thị, ý phương trình (a) tỉ lệ số mol chất kết tủa bị hòa tan số mol chất thêm vào để viết biểu thức cho D.dịch kiềm (OH−) + dd muối nhôm (Al3+) D.dịch axit (H+) + dd muối aluminat(AlO2−) dư OH−: Al(OH)3 + OH− → AlO2− + 2H2O (a) dư H+: Al(OH)3 + 3H+ → Al3+ + 3H2O (a) 1 4.n Al3+ - n OH− 4.n − - n + n Al(OH) = với dung dịch kiềm (Ba(OH) , Ca(OH)n2 … OH=− ) AlO2 H Khí CO2 tác dụng Al(OH)3 2− Đồ thị (BaCO3- CO2 CO3 - CO2) (hai nửa đối xứng) n nmax a mol 0,5a Sản phẩm: ) 45o 45o ( a1 a a2 n 2a mol (dư Ba(OH)2) (dư CO2) (dư CO2) muối BaCO3 ; muối BaCO3 ; CO2 dư Ba(OH)2 dư ; Ba(HCO3)2 ; muối Ba(HCO3)2 (1) ; (1) (2) ; (2) Nửa trái: ; n BaCOn BaCO = 2n Ba(OH) = n CO2 2- n CO2 Phản ứng xảy ra: Số mol chất: 3 Nửa phải: ; Hình *: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc số mol BaCO thu vào số mol CO2 (b mol) phản ứng với dung dịch chứa a mol Ba(OH)2 Khí CO2 tác dụng với Ba(OH)2 Ca(OH)2 Khí CO2 tác dụng với dung dịch kiềm (OH−) CO2 + Ba(OH)2 → BaCO3↓ + H2O (1) CO2 + 2OH− → CO32− + H2O (1) − 2− dư CO2: BaCO3 + CO2 + H2O→Ba(HCO3)2 (a) dư CO2: CO3 + CO2 + H2O → 2HCO3 (a) hoặc: 2CO2 + Ba(OH)2→ Ba(HCO3)2 (2) hoặc: CO2 + OH− → HCO3− (2) 2− Biểu thức tính nhanh số mol BaCO3 Biểu thức tính nhanh số mol CO3 - Nửa trái, p.ứng n BaCO = n CO2 - Nửa trái, p.ứng n CO2− = n CO2 3 (1): (1): - Nửa phải, n BaCO = 2n Ba(OH)2 - n CO2 - Nửa phải, n CO2− = n OH − - n CO2 3 p.ứ(1) (2): p.ứ (1) (2): n Zn(OH) Dự đoán 2lượng kết tủa Dự đoán số mol CO32− - Số mol BaCO3↓ nnBa(OH) - Số mol CO32− ×n CO n OH − max = = CO2 max = = n Zn(OH) max nnBa(OH) - Điều kiệnacó BaCO ↓:< 2; > n - Điều kiện có CO32−: < 1; > CO2 CO −2 OH 2− 12 BaCO3↓:≥ 2; ≤ nnnnBa(OH) - Đk khơngxcó -Đ.kiện khơng có nn OH CO CO −2− CO3 : ≥ 1, ≤ Ba(OH) CO22 22 CO OH 2+ 2− Dung dịch kiềm (OH nnBa(OH) n OH CO2)2 tác dụng với dung dịch muối kẽm (Zn ) CO −2 − Đồ thị (Zn(OH)2 - OH ) (hai nửa đối xứng) a1 2a a2 31 4a n OH− ... CO32− + H2O (1) (đồ thị đồng biến- nửa trái) − 2− Nếu dư CO2: CO3 + CO2 + H2O → 2HCO3 (a) (đồ thị nghịch biến- nửa phải) hoặc: CO2 + OH− → HCO3− (2) 2− Đồ thị (CO3 - CO2) tương tự đồ thị (BaCO3- CO2)... Tìm a Áp dụng, nửa phải đồ thị b = 0,02 = 2a - 0,08 ⇒ a = 0,05 mol Ví dụ 4: (Bài tập dạng đồ thị) Sục từ từ khí CO2 vào dung dịch chứa Ca(OH)2, kết thí nghiệm biểu diễn đồ thị sau (só liệu chất... (II), đồ thị đồng biến- nửa trái) Nếu dư NaOH: NaOH + Al(OH)3 → NaAlO2 + 2H2O (a) (đoạn (III), đồ thị nghịch biến- nửa phải) hoặc: 4NaOH + AlCl3 → NaAlO2 + 3NaCl + 2H2O (2) Nhận xét dạng đồ thị: Đồ