Chinh phục hoá học THPT phần i

BÙI DUY NAM Học sinh Trường THPT Thanh Hà 2015-2018     Dành cho học sinh 10, 11, 12 Dùng để luyện đạt điểm 8,9,10 kỳ thi THPT quốc gia Dùng cho kỳ thi học sinh giỏi Dành cho giáo viên tham khảo PART I CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH TOÁN HOÁ HỌC Phương pháp 1: Phương pháp trung bình Khối lượng mol trung bình Trong đó: mhh - tổng số gam hỗn hợp nhh - tổng số mol hỗn hợp Mi - khối lượng mol chất thứ i hỗn hợp ni - số mol chất thứ i hỗn hợp • Đối với hỗn hợp khí thể tích tỉ lệ với số mol điều kiện nhiệt độ áp suất nên (1) trở thành Trong : Vi - thể tích tương ứng chất thứ i hỗn hợp Nếu gọi x1, x2, xi thành phần phần trăm số mol thể tích (với chất khí) chất tương ứng hỗn hợp Từ (1) (2) ta có: Với quy ước lấy xi lấy giá trị số thập phân ⇒ • Nếu hỗn hợp có hai chất, nhiều tập, goija số mol chất thứ nhất, mol hỗn hợp, suy (1 – a) số mol chất thứ hai Ta có: • Một số tính chất a) b) c) d) e) Áp dụng sơ đồ dường chéo: n1 (V1) M1 n2 (V2) M2 Tỉ khối khí A so với khí B • tỉ số khối lượng thể tích khí A so với khối lượng thể tích khí B điều kiện nhiệt độ áp suất, thể tích khối lượng mol Ta có: f) Nếu A, B chất lỏng công thức tỉ khối xác định dạng (cho bay hoàn toàn chất lỏng) • Với hỗn hợp khí, khối lượng mol trở thành khối lượng mol trung bình () Ta có: • Nguyên tử khối trung bình nguyên tố Vì hầu hết nguyên tố hoá học tự nhiên có nhiều đồng vị, nguyên tử khối nguyên tố nguyên tử khối trung bình đồng vị, tính theo công thức: Trong đó: Ai - khối lượng đồng vị thứ i xi - % nguyên tử đồng vị thứ i () Số oxi hoá trung bình Với hợp chất hữu Các đại lượng trung bình thường gặp - số nguyên tử C trung bình - số nhóm chức trung bình - số liên kết trung bình - số gốc hiđrocacbon trung bình *Note: 1) Nếu biết tỉ lệ mol chất nên chọn số mol chất có số mol số mol chất lại 2) Nên kết hợp sử dụng phương pháp sơ đồ đường chéo Phương pháp 2: Phương pháp bảo toàn khối lượng Nhiều toán hoá học phức tạp giải nhanh bằn phương pháp bảo toàn khối lượng (BTKL) Khi đó: Trong phản ứng hoá học • Tổng khối lượng chất sản phẩm khối lượng chất tham gia phản ứng Nếu có n đại lượng phản ứng phương trình hoá học mà biết (n – 1) đại lượng đại lượng thứ n dễ dàng tìm theo phương pháp • Khối lượng nguyên tố có phản ứng thường bảo toàn • Trong toán xảy nhiều phản ứng, không thiết phải viết phương trình phản ứng mà cần lật sơ đồ phản ứng để có tỉ lệ mol chất Trong hợp chất hoá học • Khối lượng hợp chất = Tổng khối lượng nguyên tố có mặt hợp chất Khối lượng dung dịch Khi pha trộn dung dịch với Khi cô cạn dung dịch Trong nguyên tử • Khối lượng nguyên tử khối lượng loại hạt có nguyên tử (p, e, n) Phương pháp 3: Phương pháp bảo toàn nguyên tố Trong phản ứng hoá học thông thường, nguyên tố bảo toàn Tổng số mol nguyên tử nguyên tố A trước phản ứng sau phản ứng bảo toàn Điểm mấu chốt phải xác định hợp phần có chứa nguyên tố A trước sau phản ứng, áp dụng BTNT với A để rút mối quan hệ hợp phần Kết luận cần thiết • Dạng 1: Từ nhiều chất tạo sản phẩm Từ kiện số mol nguyên tố A hỗn hợp ban đầu tổng số mol A sản phẩm tạo thành số mol sản phẩm – Hỗn hợp kim loại, oxit kim loại hiđroxit kim loại oxit – Al Al2O3 + oxit sắt hỗn hợp rắn hiđroxit Al2O3 + Fe2O3 Dạng 2: Từ chất đầu tạo hỗn hợp nhiều sản phẩm Từ kiện tổng số ml ban đầu, số mol hợp phần dẫ cho số mol chất cần xác định – Axit có tính oxi hóa (HNO3, H2SO4 đặc) muối + khí (X: Nitơ (N) lưu huỳnh (S)) – Khí CO2 (hay SO2) hấp thụ dung dịch kiềm • CO2 + – SO2 + Tính lưỡng tính Al(OH)3 Trường hợp Trường hợp – Hỗn hợp oxit kim loại + CO (H2) hỗn hợp rắn + CO2 (H2O) Theo ĐLBTNT với O • Dạng 3: Từ nhiều chất đầu tạo hỗn hợp nhiều sản phẩm Trong trường hộ không cần thiết phải tìm xác số mol chất mà cân quan tâm đến tổng số mol nguyên tố trước sau phản ứng Nếu biết ngược lại Với dạng này, đề thường yêu cầu thiết lập hệ thức tổng quát số mol chất Phương pháp 4: Phương pháp tăng - giảm khối lượng Dựa vào tăng giảm khối lượng chuyển từ mol chất A thành hay nhiều mol chất B (có thể qua giai đoạn trung gian) ta tính số mol chất ngược lại Từ kết hợp với yêu cầu đề để giải toán Phương pháp dùng nhiều toán thường áp dụng toán giải phương pháp bảo toàn khối lượng a) Kim loại + axit → muối + H2↑ b) (A không tác dụng với H2O điều kiện thường) – MA > MB :sau phản ứng, khối lượng kim loại A tăng Nếu khối lượng kim loại A tăng x% (a khối lượng ban đầu kim loại A (gam)) – MA < MB :sau phản ứng, khối lượng kim loại A giảm Nếu khối lượng kim loại A giảm y% (a khối lượng ban đầu kim loại A (gam)) c) Muối cacbonat + axit → muối + CO2↑ + H2O d) Muối hiđrocacbonat + axit → muối + CO2↑ + H2O e) CO2 + dung dịch M(OH)2 : khối lượng dung dịch giảm so với khối lượng ban đầu : khối lượng dung dịch tăng so với khối lượng ban đầu f) Oxit + CO (H2) → rắn + CO2 (H2, CO, H2O) Độ tăng khối lượng hỗn hợp khí sau so với hỗn hợp khí đầu = mO Phương pháp 5: Phương pháp bảo toàn điện tích Nguyên tử, phân tử trung hòa điện Trong nguyên tử: số p = số e Trong dung dịch chứa ion tổng điện tích dương tổng điện tích âm giá trị tuyệt đối a) b) – – • • • • • Khối lượng muối dung dịch = ∑ khối lượng ion tạo muối Quá trình áp dụng định luật thường kết hợp: Các phương pháp bảo toàn khác: BTKL, BTNT Viết phương trình dạng ion thu gọn Dạng 1: Áp dụng đơn ĐLBTĐT Dạng 2: Kết hợp với ĐLBTKL Dạng 3: Kết hợp với ĐLBTNT Dạng 4: Kết hợp với việc viết phương trình dạng ion thu gọn Dạng 5: Bài toán tổng hợp Phương pháp 6: Phương pháp bảo toàn electron Trong phản ứng oxi hóa-khử: Phương pháp cho phép giải nhanh nhiều toán oxi hóa-khử phức tạp như: • Trong hỗn hợp chất phản ứng có nhiều chất oxi hóa chất khử khác nhau, không đủ điều kiện xác định số lượng thứ tự phản ứng xảy • Phản ứng oxi hóa-khử xảy qua nhiều trạng thái trung gian khác Nói chung, trường hợp này: Việc xác định số lượng thứ tự phương trình hóa học phản ứng oxi hóa-khử khó khăn Vì vậy, không cần thiết phải viết phương trình hóa học mà giải toán theo bước sau: Bước 1: Xác định trạng thái đầu trạng thái cuối trình oxi hóa khử (bỏ qua trạng thái trung gian) Viết cân nửa phản ứng (có thể viết dạng ion xảy dung dịch) • Bước 2: Dựa vào nửa phản ứng, kiện đề cho phép tính • Bước 3: Biện luận: a) chất khử chất oxi hóa vừa hết (phản ứng oxi hóa-khử vừa đủ) b) chất khử dư, chất oxi hóa hết c) chất khử hết, chất oxi hóa dư *Note: 1) Khi áp dụng phương pháp bảo toàn electron thường sử dụng kèm phương pháp bảo toàn khác (BTNT, BTKL) 2) Có thể áp dụng phương pháp bảo toàn electron cho phương trình, nhiều phương trình hay toàn trình • Phương pháp 7: Phương pháp sơ đồ đường chéo Phương pháp sơ đồ đường chéo thường áp dụng để giải nhanh toán trộn lẫn chất với nhau, đồng thể (rắn-rắn, lỏng-lỏng, khí-khí, dung dịch-dung dịch) dị thể (lỏng-rắn, lỏng-khí) hỗn hợp cuối phải đồng thể Tìm tỉ lệ khối lượng thể tích pha trộn dung dịch a) Với nộng độ C% b) Với nồng độ CM c) Với khối lượng riêng • • • • • • Phương pháp áp dụng cho trường hợp trộn lẫn dung dịch chất Không áp dụng cho trường hợp trộn lẫn chất khác xảy phản ứng chúng Khi cô cạn hay pha loãng dung dịch giải nhanh theo sơ đồ đường chéo quan niệm nước dung dịch có nồng độ không (không có chất tan) Ngược lại, với chất tan nguyên chất coi dung dịch có nồng độ 100% Chất rắn ngậm nước coi dung dịch có nồng độ % khối lượng chất tan có Oxit/quặng thường coi dung dịch kim loại có C% % khối lượng kim loại oxit/quặng (hoặc coi dung dịch oxi có C% % khối lượng oxi oxit/quặng đó) Oxit axit hay bazơ tan nước coi dung dịch axit hay bazơ tương ứng có nồng độ > 100% Tìm tỉ lệ số mol dựa vào đại lượng trung bình Phương pháp 8: Phương pháp sử dụng phương trình ion thu gọn • – – – – • – – – • • Chiều phản ứng dung dịch chất điện li Trong dung dịch chất điện li, ion phản ứng với tạo thành: Các chất phân li chất ban đầu (độ điên li α số phân li K nhỏ hơn) Các chất khí Các sản phẩm tan chất ban đầu (tích số ta nhỏ hơn) Các sản phẩm oxi hóa-khử khác so vơi trạng thái ban đầu Quy ước viết phương trình ion: Các chất điện li mạnh viết dạng ion Các chất điện li yếu viết dạng phân tử Các chất rắn, khí viết dạng phân tử Các phản ứng ion phản ứng trao đổi hay phản ứng oxi hóa-khử Phản ứng ion với ion Phản ứng phân tử, nguyên tử với ion Với toán dung dịch hỗn hợp chất điện li Chúng ta nên biểu diễn phản ứng dạng phương trình phản ứng ion để làm rõ chất phản ứng xảy dung dịch chất điện li đặc biệt giảm bớt số lượng phương trình phản ứng Có thể giải toán theo thứ tự sau: Viết phương trình điện li chất điện li mạnh (nhớ phân biệt chất điện li mạnh chất điện li yếu) • Xác đinh tính chất ion tạo (tính axit, bazơ, trung tính, lưỡng tính, tính oxi hóa, tính khử) từ định cho phản ứng ion xảy • Mọi tính toán tính theo phương trình phản ứng ion Kết thu ion chuyển sang cho phân tử đề yêu cầu • Phương pháp 9: Phương pháp quy đổi Quy đổi phương pháp toán học nhằm đưa toán ban đầu hỗn hợp phức tạp dạng đơn giản hơn, qua làm cho phép tính trở nên dễ dàng, thuận tiện Khi áp dụng phương pháp quy đổi phải tuân thủ hai nguyên tắc: Bảo toàn nguyên tố Bảo toàn số oxi hóa Một toán có nhiều hướng quy đổi khác nhau, có hướng chính: Quy đổi hỗn hợp nhiều chất hỗn hợp hai chất môt chất Trong trường hợp này, thay giữ nguyên hỗn hợp chất ban đầu, ta chuyển thành hỗn hợp chất (cũng bao gồm nguyên tố đó), thường hỗn hợp hai chất, chí chất • Quy đổi hỗn hợp nhiều chất nguyên tử tương ứng Thông thường, ta gặp toán hỗn hợp nhiều chất chất gồm (hoặc 3) nguyên tố Do đó, quy đổi thẳng hỗn hợp ban đầu hỗn hợp có (hoặc 3) nguyên tử tương ứng • Quy đổi tác nhân oxi hóa phản ứng oxi hóa-khử Với toán trải qua nhiều giai đoạn oxi hóa khác nhau, ta quy đổi vai trò oxi hóa chất oxi hóa cho chất oxi hóa để toán trở nên đễ dàng • • a) • Khi thực phép quy đổi phải đảm bảo: – – Số e nhường nhận không đổi (BT electron) Do thay đổi tác nhân oxi hóa → có thay đổi sản phẩm cho phù hợp Thông thường ta gặp dạng sau: Kim loại hỗn hợp sản phẩm trung gian sản phẩm cuối b) Do việc quy đổi nên số trường hợp số mol chất có giá trị âm để tổng số mol nguyên tố bảo toàn c) Trong trình làm ta thường kết hợp sử dụng phương pháp BTNT, BTKL BT electron, kết hợp với việc sơ đồ hóa toán d) Phương án quy đổi tốt quy đổi thẳng nguyên tử tương ứng Phương pháp 10: Phương pháp phân tích hệ số Hệ số cân phản ứng số thu sau ta tiến hành cân hai vế phản ứng hóa học Nó thể đầy đủ mối tương quan thành phần có mặt phản ứng Có thể xem kết loạt định luật hóa học quan trọng BTKL, BTNT, BTĐT, BT electron, đồng thời phản ánh tăng giảm khối lượng, thể tích, số mol khí, trước sau phản ứng • • • Dạng 1: Hệ số phản ứng - phản ánh định luật bảo toàn nguyên tố Dạng 2: Hệ số phản ứng - phản ánh tăng giảm thể tích khí phản ứng Dạng 3: Hệ số phản ứng - phản ánh khả phản ứng chất Phương pháp 11: Phương pháp khảo sát đồ thị Ứng dụng toán đồ thị biện luận số nghiệm phương trình dựa vào đồ thị Cụ thể, đồ thị hàm y = f(x) cắt đồ thị hàm y = g(x) n điểm phương trình có n nghiệm, biết dựa vào tính chất đặc biệt đồ thị • Dạng 1: CO2, SO2 tác dụng với dung dịch Ca(OH)2, Ba(OH)2 Sục từ từ khí CO2 vào dung dịch nước vôi chứa a mol Ca(OH)2 đến dư: CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O CaCO3 + CO2 + H2O → Ca(HCO3)2 Hiện tượng: xuất kết tủa trắng tăng dần đến cực đại sau tan dần tạo dung dịch đồng suốt Gọi x số mol CO2 sục vào, y số mol CaCO3 tạo Ta có: Đồ thị: aa a 2a Nhận xét: – – – • Nếu toán vô nghiệm không cắt đồ thị Nếu toán có nghiệm Nếu toán có hai nghiệm x1 x2 (0 < x1 < a < x2 < 2a) Dạng 2: Muối Al3+ tác dụng với dung dịch Đổ từ từ dung dịch NaOH vào dung dịch có chứa a mol Al 3+ có phản ứng xảy ra: Hiện tượng: xuất kết tủa keo trắng tăng dần đến cực đại sau tan dần tạo dung dịch đồng suốt Gọi x số mol NaOH hay số mol đổ vào, y số mol Al(OH) Ta có: Đồ thị: a 3a 4a Nhận xét: – – – Nếu toán vô nghiệm không cắt đồ thị Nếu toán có nghiệm Nếu toán có hai nghiệm x1 x2 (0 < x1 < 3a < x2 < 4a) *Note: 1) Xét tương tự với trường hợp muối Zn2+ tác dụng với dung dịch • Dạng 3: Muối tác dụng với dung dịch H+ Cho từ từ dung dịch HCl vào dung dịch chứa a mol NaAlO dư: Hiện tượng: xuất kết tủa keo trắng tăng dần đến cực đại sau tan dần tạo dung dịch đồng suốt Gọi x số mol H+ thêm vào từ lúc bắt đầu phản ứng, y số mol Al(OH)3 Ta có: Đồ thị: a a 4a Nhận xét: – – – Nếu toán vô nghiệm không cắt đồ thị Nếu toán có nghiệm Nếu toán có hai nghiệm x1 x2 (0 < x1 < a < x2 < 4a) *Note: 1) Xét tương tự với trường hợp muối tác dụng với dung dịch H+ Phương pháp 12: Phương pháp khảo sát tỉ lệ mol CO2 H2O Các hợp chất hữu đốt cháy thường cho sản phẩm CO H2O Dựa vào tỉ lệ đặc biệt toán đốt cháy để xác định dãy đồng đẳng, công thức phân tử hoạc tính toán lượng chất Với hiđrocacbon Gọi CTTQ hiđrocacbon k - độ bất bão hòa (tổng số liên kết π vòng no) *Note: Với ankan (parafin): Với ankin (hoặc ankađien): Với hợp chất có nhóm chức khác Ancol, ete Gọi công thức rượu hay 1) 2) a) ⇒ Ancol no, mạch hở, có CTTQ b) Anđêhit, xeton Gọi công thức anđêhit ⇒ Anđêhit no, đơn chức, mạch hở, CTTQ hay (x ≥ 1) c) Axit, este Gọi công thức axit ⇒ Axit no, đơn chức, mạch hở, CTTQ hay (x ≥ 2) Nhận thấy: CTTQ axit este trùng nhau, nên: ⇒ Este no, đơn chức, mạch hở, có CTTQ (x ≥ 2) • • • • Dạng 1: Khảo sát tỉ lệ mol H2O CO2 cho loại hiđrocacbon Dạng 2: Khảo sát tỉ lệ mol H2O CO2 cho hỗn hợp hiđrocacbon Dạng 3: Khảo sát tỉ lệ mol H2O CO2 cho loại dẫn xuất hiđrocacbon Dạng 4: Khảo sát tỉ lệ mol H2O CO2 cho hỗn hợp dẫn xuất hiđrocacbon Phương pháp 13: Phương pháp chọn đại lượng thích hợp Chúng ta thương gặp trường hợp sau: – – Có số toán tưởng thiếu kiện gây bế tắc cho toán Có số toán người ta cho dạng giá trị tổng quát a gam, V lit, n mol cho tỉ lệ thể tích tỉ lệ số mol chất, Trong trường hợp trên, ta nên chọn giá trị cho việc giải toán trở nên đơn giản • • • • Cách 1: Chọn mol nguyên tử phân tử chất tham gia phản ứng Cách 2: Chọn mol hỗn hợp chất tham gia phản ứng Cách 3: Chọn tỉ lệ lượng chất ban đầu cho Cách 4: Chọn cho thông tin giá trị phù hợp đơn giản Phương pháp 14: Phương pháp phân tích, so sánh Thông qua việc phân tích, so sánh, khái quát hóa để tìm điểm chung điểm đặc biệt toán, từ tìm phương pháp phối hợp phương pháp phù hợp giúp giải nhanh toán cách tối ưu • Dạng 1: Dựa vào khác biệt phản ứng hiểu rõ quy tắc, chất phản ứng • Dạng 2: Dựa vào quan hệ số mol chất phản ứng • Dạng 3: Dựa vào chất phản ứng phối hợp phương pháp  ... kim lo i, oxit kim lo i hiđroxit kim lo i oxit – Al Al2O3 + oxit sắt hỗn hợp rắn hiđroxit Al2O3 + Fe2O3 Dạng 2: Từ chất đầu tạo hỗn hợp nhiều sản phẩm Từ kiện tổng số ml ban đầu, số mol hợp phần. .. ban đầu kim lo i A (gam)) – MA < MB :sau phản ứng, kh i lượng kim lo i A giảm Nếu kh i lượng kim lo i A giảm y% (a kh i lượng ban đầu kim lo i A (gam)) c) Mu i cacbonat + axit → mu i + CO2↑ +... toàn kh i lượng a) Kim lo i + axit → mu i + H2↑ b) (A không tác dụng v i H2O i u kiện thường) – MA > MB :sau phản ứng, kh i lượng kim lo i A tăng Nếu kh i lượng kim lo i A tăng x% (a kh i lượng