Hướng Dẫn Giải Bài Tập Hoá Học Bằng Đồ Thị (Bản Đầy Đủ)

BÀI TẬP HÓA HỌC BẰNG ĐỒ THỊ 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 hoàn, nguyên 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 ngun 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 nguyên tử (nói chung) tăng dần giảm dần -Tính kim loại,tính phi kim nguyên tố tính kim loại: giảm dần tính kim loại: tăng dần tính phi kim: tăng dần tính phi kim: giảm dần - Số electron lớp tăng từ đến -Hoá trị cao nguyên tố với oxi tăng từ đến -Hoá 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 C D to 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 (ΔH > 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 (ΔH > 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 ΔH > 0) Mt dt ns = = , ds > dt ⇒ nt > ns Ms ds n t + Khi tăng áp suất cân chuyển dịch theo chiều thuận, giảm số mol khí + Khi giảm nhiệt độ, cân chuyển dịch theo chiều thuận, phản ứng thuận tỏa nhiệt (ΔH < 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 (ΔH > 0) nồng độ Khi giảm áp suất nhiệt độ nồng độ cân chuyển dịch phía làm tăng số phân tử khí phản ứng tỏa nhiệt (ΔH < 0) Chú ý: - Nhiệt phản ứng (ΔH) Phản ứng tỏa nhiệt, chất phản ứng bớt lượng nên giá trị ΔH có dấu âm (ΔH < 0) Phản ứng thu nhiệt, chất phản ứng phải lấy thêm lượng để tạo sản phẩm, nên giá trị ΔH có dấu dương (ΔH > 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 không chuyển dịch Phản ứng khí xảy bình kín Mối liên hệ số mol khí trước sau phản ứng với tỉ khối (d) M hỗn hợp khí trước sau phản ứng (Áp dụng tập phản ứng: tổng hợp NH3, tách H2, cộng H2 phản ứng crackinh) m M = , m khối lượng, n số mol bình n d tỉ khối hỗn hợp khí so 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) M1 d1 n = = Biểu thức tính khối lượng mol trung bình: M = ? M d n1 M d n Trong bình kín, ta có: = = M2 d n1 d • Nếu > ⇒ d1 > d2 (tỉ khối hỗn hợp khí giảm) d2 n ⇒ > ⇒ n2 > n1, số phân tử khí sau phản ứng tăng n1 d • Nếu < ⇒ d1 < d2 (tỉ khối hỗn hợp khí tăng) d2 n ⇒ < ⇒ n2 < n1, số phân tử khí sau phản ứng giảm n1 3- Khí CO2 tác dụng với dung dịch Ba(OH)2 (hoặc Ca(OH)2) Sơ đồ phản ứng: CO2 + Ba(OH)2 → BaCO3 , Ba(HCO3)2 Các khái niệm: (chất thêm vào) ; (chất đầu) (sản phẩm) Các phương trình phản ứng xảy Tuỳ theo tỉ lệ số mol chất, ta thu sản phẩm khác CO2 + Ba(OH)2 → BaCO3↓ + H2O (1) (đồ thị đồng biến- nửa trái) Nếu dư CO2: BaCO3 + CO2 + H2O → Ba(HCO3)2 (tan) (a) (đồ thị nghịch biến- nửa phải) hoặc: 2CO2 + Ba(OH)2 → Ba(HCO3)2 (2) Vẽ đồ thị: Số liệu chất thường tính theo đơn vị mol + Trục tung biểu diễn số mol chất sản phẩm tạo thành + Trục hoành biểu diễn số mol chất thêm vào Dựng đồ thị dựa theo trục dự đoán sản phẩm theo tỉ lệ số mol chất • 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) Tính số mol sản phẩm: Cách 1: Tính dựa theo trật tự phản ứng dung dịch (phản ứng (1) (a)) n CO Cách 2: Dự đoán sản phẩm dung dịch theo tỉ lệ số mol n Ba(OH) Tính theo phương trình phản ứng tạo sản phẩm (phản ứng (1) (2)) 2 Biểu thức tinh nhanh số mol BaCO3 (hoặc CaCO3) • Nửa trái đồ thị: Dư Ba(OH)2, xảy phản ứng (1), n BaCO = n CO2 • Nửa phải đồ thị: Dư CO2, xảy đồng thời (1) (2), n BaCO = 2n Ba(OH)2 - n CO2 Gọi số mol BaCO3 Ba(HCO3)2 x y Ta có: x + y = số mol Ba(OH)2 (*) Giải hệ phương trình: Nhân (*) với 2, trừ (**) x + 2y = số mol CO2 (**) ⇒ x = n BaCO = 2n Ba(OH)2 - n CO2 Đồ thị (BaCO3- CO2) (hai nửa đối xứng) n n max a mol 0,5a ) 45o 45o ( a1 Sản phẩm: Phản ứng xảy ra: Số mol chất: 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 BaCO = n CO2 ; Nửa phải: n BaCO = 2n Ba(OH)2 - n CO2 ; 3 Hình *: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc số mol BaCO3 thu vào số mol CO2 (b mol) phản ứng với dung dịch chứa a mol Ba(OH)2 • Khí CO2 tác dụng với dung dịch kiềm (OH ) - tương tự Các phương trình phản ứng xảy ra: Tuỳ theo tỉ lệ số mol chất, ta thu sản phẩm khác CO2 + 2OH → CO32 + H2O (1) (đồ thị đồng biến- nửa trái) Nếu dư CO2: CO3 + CO2 + H2O → 2HCO3 (a) (đồ thị nghịch biến- nửa phải) hoặc: CO2 + OH → HCO3 (2) Đồ thị (CO3 - CO2) tương tự đồ thị (BaCO3- CO2) (hai nửa đối xứng) Biểu thức tinh nhanh số mol CO32 • Nửa trái đồ thị: Dư OH , xảy phản ứng (1), n CO2− = n CO2 − − − − − − − − − − • Nửa phải đồ thị: Dư CO2, xảy đồng thời (1) (2), n CO2− = n OH− - n CO2 Gọi số mol BaCO3 Ba(HCO3)2 x y Ta có: 2x + y = số mol OH (*) x + y = số mol CO2 (**) Giải hệ phương trình: Lấy (*) trừ (**) ⇒ x = n CO2− = n OH− - n CO2 − Ví dụ 1: Sục từ từ khí CO2 đến dư vào dung dịch Ba(OH)2, kết thí nghiệm thể đồ thị sau: Giá trị a x đồ thị A B 1,8 3,6 C 1,6 3,2 D 1,7 3,4 Giải: Tam giác cân, cạnh đáy bằng: 2a = x Hai tam giác vng cân hai cạnh góc vng a, góc 45o Tam giác vuông cân nhỏ đồng dạng, cạnh góc vng bằng: 0,5a = x - Ta có hệ phương trình: 2a = x 0,5a = x - ⇒ a = ; x = Ví dụ 2: Sục từ từ khí CO2 vào dung dịch Ca(OH)2 phản ứng kết thúc Kết thí nghiệm thể đồ thị sau: Giá trị x đồ thị A 0,2 B 0,3 C 0,4 D 0,5 Giải: Kéo dài nhánh đồ thị cắt trục hoành, ta dạng ban đầu x = 1,8 - 1,5 = 0,3 Ví dụ 3: Sục từ từ khí CO2 vào 400 gam dung dịch Ba(OH)2 Kết thí nghiệm biểu diễn đồ thị sau: Sau phản ứng kết thúc, dung dịch thu có nồng độ phần trăm khối lượng A 42,46% B 64,51% C 50,64% D 70,28% Giải: Kéo dài nhánh phải đồ thị cắt trục hoành, ta dạng ban đầu - Số mol BaCO3 kết tủa = 0,4 mol - Tìm số mol Ba(OH)2 ban đầu Áp dụng, nửa phải đồ thị: n BaCO = 2n Ba(OH)2 - n CO2 Thay số: 0,4= n Ba(OH)2 - 2,0 ⇒ n Ba(OH)2 = 1,2 mol = số mol BaCO3 max = 1,2 mol ⇒ khối lượng BaCO3 kết tủa = 197.0,4 = 78,8 gam - Số mol Ba(HCO3)2 = 1,2 - 0,4 = 0,8 ⇒ khối lượng chất tan = 259.0,8 = 207,2 gam - Khối lượng dung dịch sau phản ứng = 400 + m CO - m BaCO3 = 400 + 88 - 78,8 = 409,2 gam - Nồng độ phần trăm khối lượng Ba(HCO3)2 = 207, ×100 = 50,64% 409, Ví dụ 4: (dạng trắc nghiệm) Dung dịch X chứa a mol Ca(OH)2 Cho dung dịch X hấp thụ 0,06 mol CO2 2b mol kết tủa, dùng 0,08 mol CO2 thu b mol kết tủa Giá trị a b A 0,08 0,04 B 0,05 0,02 C 0,08 0,05 D 0,06 0,02 Giải: So sánh: 0,06 mol CO2 -> thu 2b mol CaCO3 0,08 mol CO2 -> thu b mol CaCO3 ⇒ (0,08 - 0,06) = 0,02 mol CO2 hòa 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 thức tính nhanh, nửa phải đồ thị: n CaCO = 2n Ca(OH)2 - n CO2 , 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: n CaCO = n CO2 Nửa phải đồ thị: n CaCO = 2n Ca(OH)2 - n CO2 Thay số: 0,05 = a ; 0,05 = 2.0,1 - b ⇒ b = 0,15 10 0,15 = 0,05 mol - (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): - (I), số mol Fe(OH)3 = 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 0,15 - (I), số mol Fe(OH)3 = = 0,05 mol - (I), (II), tổng số mol kết tủa: (a + b) = 0,15 ⇒ b = 0,10 mol - (III), y = 0,45 + 0,10 = 0,55 mol 25 D : 10 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 (dư NaAlO2) Sản phẩm: Al(OH)3 Al(OH)3; NaAlO2 dư ; Phản ứng xảy ra: (1) ;(1) ; 4a nHCl (dư HCl) Al(OH)3 AlCl3 (1) (2) (dư HCl) AlCl ; ; HCl dư ; AlCl3 ; (2) (2) 4.n AlO− - n H+ Số mol chất (tính nhanh): Nửa trái: n Al(OH) = n HCl ; Nửa phải: n Al(OH) = 3 Hình *: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc số mol Al(OH)3 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 phản ứng (1), n Al(OH) = n HCl • Nửa phải đồ thị: Dư H+, xảy đồng thời (1) (2), n Al(OH) = Gọi số mol Al(OH)3 Al3+ x y Ta có: x + y = số mol AlO2 (*) x + 4y = số mol H+ (**) 4.n AlO− - n H+ − Giải hệ phương trình: Nhân (*) với 4, trừ (**) ⇒ x = n Al(OH) = 4.n AlO− - n H+ 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): 26 Tỉ lệ a : b A : 11 B : 10 C : 11 D : Dung dịch axit (H+) tác dụng với hỗn hợp NaOH NaAlO2 Các phương trình phản ứng xảy ra: HCl + NaOH → NaCl + H2O (*) (đoạn (I), khơng có kết tủa, đoạn nằm ngang) HCl + NaAlO2 + H2O → Al(OH)3↓ + NaCl (1) (đoạn (II), đồ thị đồng biến- nửa trái) Nếu dư HCl: 3HCl + Al(OH)3 → AlCl3 + 3H2O (a) (đoạn (III), đồ thị nghịch biến- nửa phải) hoặc: 4HCl + NaAlO2 → AlCl3 + NaCl + 2H2O (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 : C : Giải: Số mol NaAlO2 = số mol Al(OH)3 max = y - (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.n AlO− - n H+ 4y -1 Áp dụng: n Al(OH) = , thay số: 0, = ⇒ y = 0,4 mol 3 x : y = 0,6 : 0,4 = : 27 D : 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 NaAlO2 (hay Na[Al(OH)4]) Sự phụ thuộc số mol kết tủa thu vào số mol HCl biểu diễn theo đồ thị sau: 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 4.n AlO− - n H+ 4y - 2, Áp dụng: n Al(OH) = , thay số: 1,1 = ⇒ y = 1,5 mol 3 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 : Giải: - Số mol OH = 2a - Số mol AlO2 = số mol Al(OH)3 max = 2b − − 28 D : - (I), số mol OH = 2a = số mol H+ = 0,1 mol ⇒ a = 0,05 mol - (II), nửa trái đồ thị, số mol Al(OH)3 = 0,2 mol 4.n AlO− - n H+ - (III), nửa phải đồ thị, áp dụng: Áp dụng: n Al(OH) = , 3 − số mol Al(OH)3 0,2 mol, số mol H+: (0,7 - 0,1) = 0,6, thay số: 0, = a : b = 0,05 : 0,15 = : 29 4.2b - 0, ⇒ b = 0,15 mol 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)2 max a x a1 2a a2 4a (dư ZnO22 ) Sản phẩm: Zn(OH)2 ZnO22 dư Phản ứng xảy ra: (1) n HCl (dư H+) Zn(OH)2 Zn2+ (1) (2) (dư H+) H+ dư ; ; ; ; Zn2+ ; ; (2) 4.n ZnO2− - n H+ n + Số mol chất: Nửa trái: n Zn(OH) = H ; Nửa phải: n Zn(OH) = ; ( n Zn 2+ = n ZnO2− ) 2 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 • Nửa trái đồ thị (đồng biến): Dư ZnO22 , xảy phản ứng (1), n Zn(OH) = − • Nửa phải đồ thị (nghịch biến): Dư H+, xảy đồng thời (1) (2), n Zn(OH) = 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, trừ (**) ⇒ x = n Zn(OH) = 30 4.n ZnO2− - n H+ 2 n H+ 4.n ZnO2− - n H+ 2 Ví dụ 1: 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 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 31 D 0,10 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 : 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 − D : − 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 CO2 khơng tan nước): Giá trị x 32 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 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) + H + CO3 → HCO3 (đoạn (I), 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 Giải: B 0,20 C 0,15 33 D 0,25 - Đoạn (I), (x + y + z) = 0,2 - Đoạn (II), z = 0,25 - 0,2 = 0,05 ⇒ (x + y) = 0,15 mol 34 - 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 điên phân dung dich (II) biểu diễn trình: 2HCl ⎯⎯⎯⎯⎯⎯ → H2 + Cl2 điên phân dung dich (III) biểu diễn trình: 2NaCl + 2H2O ⎯⎯⎯⎯⎯⎯ → 2NaOH + H2 + Cl2 điên phân dung dich (IV) biểu diễn trình: 2H2O ⎯⎯⎯⎯⎯⎯ → 2H2 + O2 (pH không đổi) (pH tăng → 7) (pH tăng) (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 catơt số mol electron trao đổi: Q trình I II III 2+ + Nửa phản ứng Cu + 2e → Cu 2H + 2e → H2 2H2O + 2e → 2OH + H2 (mol) 0,008 0,016 0,004 0,004 0,04 < 0,04 − − − Tổng số mol electron trao đổi: 0,016 + 0,004 + 0,04 = 0,06 mol I.t 1,93t Áp dụng: Số mol electron = , thay số 0.06 = ⇒ t = 3000 (s) 96500 96500 Có thể tính theo nửa phản ứng anơt theo số mol ion Cl (0,06 mol): 2Cl → Cl2 + 2e • Chú ý: Có thể thay thời gian (t) số mol electron (ne) − 35 − 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 AlO− - n H+ n Al(OH) = n = Al(OH)3 Khí CO2 tác dụng với dung dịch kiềm (Ba(OH)2 , Ca(OH)2 … OH ) − − − − − − Đồ thị (BaCO3- CO2 CO32 - CO2) (hai nửa đối xứng) − n n max a mol 0,5a ) 45o 45o ( a1 Sản phẩm: Phản ứng xảy ra: Số mol chất: 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 BaCO = n CO2 ; Nửa phải: n BaCO = 2n Ba(OH)2 - n CO2 ; 3 Hình *: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc số mol ứng với dung dịch chứa a mol Ba(OH)2 Khí CO2 tác dụng với Ba(OH)2 Ca(OH)2 CO2 + Ba(OH)2 → BaCO3↓ + H2O (1) dư CO2: BaCO3 + CO2 + H2O→Ba(HCO3)2 (a) hoặc: 2CO2 + Ba(OH)2→ Ba(HCO3)2 (2) Biểu thức tính nhanh số mol BaCO3 - Nửa trái, p.ứng (1): n BaCO = n CO2 BaCO3 thu vào số mol CO2 (b mol) phản Khí CO2 tác dụng với dung dịch kiềm (OH ) CO2 + 2OH → CO32 + H2O (1) dư CO2: CO3 + CO2 + H2O → 2HCO3 (a) hoặc: CO2 + OH → HCO3 (2) Biểu thức tính nhanh số mol CO32 - Nửa trái, p.ứng (1): n CO2− = n CO2 − − − − − − − − - Nửa phải, p.ứ(1) (2): n BaCO = 2n Ba(OH)2 - n CO2 - Nửa phải, p.ứ (1) (2): n CO2− = n OH− - n CO2 Dự đoán lượng kết tủa - Số mol BaCO3↓ max = n CO2 = n Ba(OH)2 Dự đoán số mol CO32 - Số mol CO32 max = n CO2 = × n OH − - Điều kiện có BaCO3↓: n CO2 n Ba(OH)2 < 2; n Ba(OH)2 n CO2 − − > 36 - Điều kiện có CO32 : − n CO2 n OH− < 1; n OH− n CO2 >1 - Đk BaCO3↓: n CO2 n Ba(OH)2 ≥ 2; n Ba(OH)2 n CO2 ≤ n CO2 -Đ.kiện khơng có CO32 : − n OH− ≥ 1, n OH− n CO2 ≤1 Dung dịch kiềm (OH ) tác dụng với dung dịch muối kẽm (Zn2+) Đồ thị (Zn(OH)2 - OH ) (hai nửa đối xứng) − − n Zn(OH)2 n Zn(OH)2 max a x a1 2a a2 (dư Zn2+) Zn(OH)2 Zn2+ dư (1) n OH 4a (dư OH ) Zn(OH)2 ZnO22 (1) (2) − (dư OH ) Sản phẩm: ; ; OH dư ; ; ZnO22 Phản ứng xảy ra: ; ; (2) n − 4.n Zn 2+ - n OH− Số mol chất: Nửa trái: n Zn(OH) = OH ; Nửa phải: n Zn(OH) = ; ( n ZnO2− = n Zn 2+ ) 2 2 Hình *: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc số mol Zn(OH)2 thu vào số mol NaOH phản ứng với dung dịch chứa a mol ZnSO4 Dung dịch axit (H+) tác dụng với dung dịch muối ZnO22 − − − − − − Đồ thị (Zn(OH)2 - H+) (hai nửa đối xứng- tương tự đồ thị Zn(OH)2 - OH ) − n Zn(OH)2 n Zn(OH)2 max a x a1 2a a2 4a (dư ZnO22 ) Sản phẩm: Zn(OH)2 ZnO22 dư Phản ứng xảy ra: (1) (dư H+) Zn(OH)2 Zn2+ (1) (2) n H+ (dư H+) H+ dư ; ; ; ; Zn2+ ; ; (2) 4.n ZnO2− - n H+ n + Số mol chất: Nửa trái: n Zn(OH) = H ; Nửa phải: n Zn(OH) = ; ( n Zn 2+ = n ZnO2− ) 2 2 + Hình *: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc số mol Zn(OH)2 thu vào số mol H phản ứng với dung dịch chứa a mol ZnO22 − − − 37 D.dịch kiềm (OH ) tác dụng với muối kẽm (Zn2+) 2OH + Zn2+ → Zn(OH)2 (1) dư OH : Zn(OH)2 + 2OH → ZnO2 +2H2O (a) hoặc: 4OH + Zn2+ → ZnO22 + 2H2O (2) Biểu thức tính nhanh số mol Zn(OH)2 n − - Nửa trái, p.ứng (1): n Zn(OH) = OH 2 4.n Zn 2+ - n OH− - Nửa phải, p.ứ(1) (2): n Zn(OH) = 2 Dự đoán lượng kết tủa Zn(OH)2 n − - Số mol Zn(OH)2↓ max = OH = n Zn 2+ n OH− n 2+ - Điều kiện có Zn(OH)2↓: < 4; Zn > n Zn 2+ n OH− − − − − − − − - Đk khơng có Zn(OH)2↓: n OH− n Zn 2+ ≥ 4; n Zn 2+ n OH− ≤ D.dịch axit (H+) tác dụng với muối ZnO22 2H+ + ZnO22 → Zn(OH)2 (1) + + 2+ dư H : Zn(OH)2 + 2H → Zn + 2H2O (a) hoặc: 4H+ + ZnO22 → Zn2+ + 2H2O (2) Biểu thức tính nhanh số mol Zn(OH)2 n + - Nửa trái, p.ứng (1): n Zn(OH) = H 2 4.n ZnO2− - n H+ - Nửa phải, p.ứ (1),(2): n Zn(OH) = 2 Dự đoán lượng kết tủa Zn(OH)2 n + - Số mol Zn(OH)2↓ max = H = n ZnO2− 2 n 2− n + - Đ.kiện có Zn(OH)2↓: H < 4; ZnO2 > n ZnO2− n H+ − − − -Đk khơng có Zn(OH)2↓: n H+ n ZnO2− ≥ 4, n ZnO2− n H+ ≤ Dung dịch kiềm (OH ) tác dụng với dung dịch muối nhôm (Al3+) Đồ thị (Al(OH)3- NaOH) (hai nửa không đối xứng) n − Al(OH)3 n Al(OH) max a 0,5a a1 3a (dư Al3+) Al(OH)3 Al3+ dư (1) a2 4a nNaOH (dư OH ) (dư OH ) Sản phẩm: Al(OH)3; Al(OH)3 ; NaAlO2 ; OH dư ; ; AlO2 AlO2 Phản ứng xảy ; (1) ; (1) (2); (2) (2) n − Số mol chất (tính nhanh): Nửa trái: n Al(OH) = OH ; Nửa phải: n Al(OH) = 4n Al3+ - n OH− 3 Hình *: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc số mol Al(OH)3 thu vào số mol OH phản ứng với dung dịch muối chứa a mol Al3+ − − − − − − 38 Dung dịch axit (H+) tác dụng với dung dịch muối AlO2 Đồ thị (Al(OH)3- H+) (hai nửa không đối xứng) n − Al(OH)3 n Al(OH) max a 0,5a a1 a a2 nH+ 4a (dư H+) 3+ + ; Al ; H dư ; Al3+ ; (2) (2) 4.n AlO− - n H+ Số mol chất (tính nhanh): Nửa trái: n Al(OH) = n HCl ; Nửa phải: n Al(OH) = 3 Hình *: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc số mol Al(OH)3 thu vào số mol H+ phản ứng với dung dịch muối chứa a mol AlO2 (dư AlO2 ) Sản phẩm: Al(OH)3 Al(OH)3; AlO2 dư ; Phản ứng xảy ra: (1) ;(1) ; − − (dư H+) Al(OH)3 Al3+ (1) (2) − Dd kiềm (OH ) tác dụng với muối nhôm (Al3+) 3OH + Al3+ → Al(OH)3 (1) dư OH : Al(OH)3 + OH → AlO2 +2H2O (a) hoặc: 4OH + Al3+ → AlO2 + 2H2O (2) Biểu thức tính nhanh số mol Al(OH)3 n − - Nửa trái, p.ứng (1): n Al(OH) = OH 3 - Nửa phải, p.ứ(1) (2): n Al(OH) = 4.n Al3+ - n OH− D.dịch axit (H+) tác dụng với muối AlO2 H+ + AlO2 + H2O → Al(OH)3 (1) + + 3+ dư H : Al(OH)3 + 3H → Al + 3H2O (a) hoặc: 4H+ + AlO2 → Al3+ + 2H2O (2) Biểu thức tính nhanh số mol Al(OH)3 - Nửa trái, p.ứng (1): n Al(OH) = n H+ Dự đoán lượng kết tủa Al(OH)3 n − - Số mol Al(OH)3↓ max = OH = n Al3+ n − n 3+ - Điều kiện có Al(OH)3↓: OH < 4; Al > n Al3+ n OH− Dự đoán lượng kết tủa Al(OH)3 - Số mol Al(OH)3↓ max = n H + = n AlO− − − − − − − − − − − - Nửa phải, p.ứ (1),(2): n Al(OH) = - Đk khơng có Al(OH)3↓: n Al3+ ≥ 4; n Al3+ n OH− 3 n OH− 4.n AlO− - n H+ - Đ.kiện có Al(OH)3↓: n H+ n AlO− < 4; n AlO− ≤ -Đk khơng có Al(OH)3↓: n H+ n AlO− 39 ≥ 4, n H+ > n AlO− n H+ ≤ ... → CO32 + H2O (1) (đồ thị đồng biến- nửa trái) Nếu dư CO2: CO3 + CO2 + H2O → 2HCO3 (a) (đồ thị nghịch biến- nửa phải) hoặc: CO2 + OH → HCO3 (2) Đồ thị (CO3 - CO2) tương tự đồ thị (BaCO3- CO2) (hai... 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... đồ thị (I): n Al(OH) = - Nửa phải đồ thị (II) n Al(OH) Ví dụ 2: Cho từ từ đên dư dung dịch NaOH vào dung dịch Al2(SO4)3, kết thí nghiệm biểu diễn đồ thị sau: Tỉ lệ x : y sơ đồ A : B : C : x Giải: