Một số Phương Pháp giải nhanh Hóa Học

Đây là một số phương pháp giải nhanh hóa học mà vận dụng và có ích rất nhiều trong quá trình học tập của các em đối với các em trung học phổ thông và các em chuẩn bị thi học sinh giỏi Chúc các em học tập tôt

MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP GIẢI TỐN HĨA HỌC CƠ BẢN $1 PHƯƠNG PHÁP BẢO TỒN KHỐI LƯỢNG TĂNG GIẢM KHỐI LƯỢNG I – Nội dung • • Dựa vào tăng giảm khối lượng chuyển từ chất sang chất khác để xác định khối lượng hỗn hợp hay chất Dựa vào phương trình hố học tìm thay đổi khối lượng mol chất phản ứng Tính số mol chất tham gia phản ứng ngược lại Phương pháp thường áp dụng giải tốn vơ hữu cơ, tránh việc lập nhiều phương trình, từ khơng phải giải hệ phương trình phức tạp Trường hợp 1: Kim loại phản ứng với muối kim loại yếu * Hướng giải: - Gọi x (g) khối lượng kim loại mạnh - Lập phương trình hố học - Dựa vào kiện đề PTHH để tìm lượng kim loại tham gia - Từ suy lượng chất khác * Lưu ý: Khi cho miếng kim loại vào dung dịch muối, Sau phản ứng kim loại tăng hay giảm: - Nếu kim loại tăng: mkimloại sau − mkimloại trước = mkimloại tăng - Nếu khối lượng kim loại giảm: mkimloại trước − mkimloại sau = mkimloại giảm - Nếu đề cho khối lượng kim loại tăng a% hay giảm b% nên đặt kim loại ban đầu m gam Vậy khối lượng kim loại tăng a% × m hay b% × m Trường hợp 2: Tăng giảm khối lượng chất kết tủa hay khối lượng dung dịch sau phản ứng a) Khi gặp tốn cho a gam muối clorua (của kim loại Ba, Ca, Mg) tác dụng với dung dịch cacbonat tạo muối kết tủa có khối lượng b gam Hãy tìm cơng thức muối clorua - Muốn tìm cơng thức muối clorua phải tìm số mol (n) muối Độ giảm khối lượng muối clorua = a – b thay Cl2 (M = 71) CO3 (M = 60) a- b nmuoiá = 71 − 60 a Xác định cơng thức phân tử muối: M muoiáclorua = nmuoiá Từ xác định cơng thức phân tử muối b) Khi gặp tốn cho m gam muối cacbonat kim loại hố trị II tác dụng với H 2SO4 lỗng dư thu n gam muối sunfat Hãy tìm cơng thức phân tử muối cacbonat Muốn tìm cơng thức phân tử muối cacbonat phải tìm số mol muối n- m nmuoiá = (do thay muối cacbonat (60) muối sunfat (96) 96 − 60 mmuoiá →R Xác định cơng thức phân tử muối RCO3: R +60 = nmuoiá Suy cơng thức phân tử RCO3 Ví dụ 1: Hòa tan 14 gam hhợp muối MCO3 N2(CO3)3 dung dịch HCl dư, thu dung dịch A 0,672 lít khí (đktc) Cơ cạn dung dịch A thu m gam muối khan m có giá trị A 16,33 gam B 14,33 gam C 9,265 gam D 12,65 gam Hướng dẫn giải Vận dụng phương pháp tăng giảm khối lượng Theo phương trình ta có: Cứ mol muối lượng muối tăng 71- 60 =11 gam Theo đề số mol CO2 0,03 khối lượng muối tăng 11.0,03 = 0,33 (g) Vậy muối clorua = 14 + 0,33 = 14,33 (g) Đáp án B Ví dụ Nhúng nhơm nặng 45 gam vào 400 ml dung dịch CuSO4 0,5M Sau thời gian lấy nhơm cân nặng 46,38 gam Khối lượng Cu A 0,64 gam B 1,28 gam C 1,92 gam D 2,56 gam Hướng dẫn giải Cứ mol Al ® mol Cu khối lượng tăng 3.(64 – 54) = 138 gam Theo đề n mol Cu khối lượng tăng 46,38 – 45 = 1,38 gam nCu = 0,03 mol Þ mCu = 0,03.64 = 1,92 gam Đáp án C Ví dụ Hòa tan 5,94 gam hỗn hợp muối clorua kim loại A, B (đều có hố trị II) vào nước dung dịch X Để làm kết tủa hết ion Cl- có dung dịch X người ta cho dung dịch X tác dụng với dung dịch AgNO3 thu 17,22 gam kết tủa Lọc bỏ kết tủa, thu dung dịch Y Cơ cạn Y m gam hỗn hợp muối khan m có giá trị A 6,36 gam C 9,12 gam B 63,6 gam D 91,2 gam Hướng dẫn giải Áp dụng phương pháp tăng giảm khối lượng Cứ mol MCl2 mol M(NO3)2 mol AgCl m tăng 2.35,5 – 71 = 53 gam 0,12 mol AgCl khối lượng tăng 3,18 gam mmuối nitrat = mKl + m = 5,94 + 3,18 = 9,12 (gam) Đáp án C Ví dụ Cho gam hỗn hợp A gồm Mg Fe tác dụng hết với 200 ml dung dịch CuSO4 đến phản ứng kết thúc, thu 12,4 gam chất rắn B dung dịch D Cho dung dịch D tác dụng với dung dịch NaOH dư, lọc nung kết tủa ngồi khơng khí đến khối lượng khơng đổi thu gam hỗn hợp gồm oxit a Khối lượng Mg Fe A A 4,8 3,2 gam B 3,6 4,4 gam C 2,4 5,6 gam D 1,2 6,8 gam Hướng dẫn giải a Các phản ứng : Mg + CuSO4 → MgSO4 + Cu Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu Dung dịch D gồm MgSO4 FeSO4 Chất rắn B bao gồm Cu Fe dư MgSO4 + 2NaOH → FeSO4 + 2NaOH Mg(OH)2 Mg(OH)2↓ + Na2SO4 → Fe(OH)2 + Na2SO4 MgO + H2O 4Fe(OH)2 + O2 → 2Fe2O3 + 4H2O Gọi x, y số mol Mg Fe phản ứng Sự tăng khối lượng từ hỗn hợp A (gồm Mg Fe) hỗn hợp B (gồm Cu Fe dư) (64x + 64y) – (24x + 56y) = 12,4 – = 4,4 Hay : 5x + y = 0,55 (I) Khối lượng oxit MgO Fe2O3 m = 40x + 80y = Hay : x + 2y = 0,2 (II) Từ (I) (II) tính x = 0,1, y = 0,05 mMg = 24.0,1 = 2,4 (g) mFe = – 2,4 = 5,6 (g) Đáp án C II BÀI TẬP LUYỆN TẬP Câu 1: Cho đồng có khối lượng gam vào dung dịch AgNO Phản ứng xong, đem kim loại rửa nhẹ, làm khơ cân 13,6 gam Tính khối lượng đồng phản ứng Câu 2: Ngâm miếng sắt vào 320 gam dung dịch CuSO 10% Sau tất đồng bị đẩy khỏi dung dịch CuSO4 bám hết vào miếng sắt, khối lượng miếng sắt tăng lên 8% Xác định khối lượng miếng sắt ban đầu Câu 3: Nhúng sắt có khối lượng 50 gam vào 400ml dung dịch CuSO Sau thời gian khối lượng sắt tăng 4% a/ Xác định lượng Cu Giả sử đồng bám vào sắt b/ Tính nồng độ mol/l dung dịch sắt(II) sunfat tạo thành Giả sử thể tích dung dịch khơng thay đổi Câu 4: Hai kim loại giống (đều tạo ngun tố R hố trị II) có khối lượng Thả thứ vào dung dịch Cu(NO 3)2 thú hai vào dung dịch Pb(NO3)2 Sau thời gian, số mol muối phản ứng lấy kim loại khỏi dung dịch thấy khối lượng thứ giảm 0,2%, khối lượng thứ hai tăng thêm 28,4% Tìm ngun tố R Câu 5: Có 100 ml muối nitrat kim loại hố trị II (dung dịch A) Thả vào A Pb kim loại, sau thời gian lượng Pb khơng đổi lấy khỏi dung dịch thấy khối lượng giảm 28,6 gam Dung dịch lại thả tiếp vào Fe nặng 100 gam Khi lượng sắt khơng đổi lấy khỏi dung dịch, thấm khơ cân nặng 130,2 gam Hỏi cơng thức muối ban đầu nồng độ mol dung dịch A Câu 6: Cho Pb kim loại tác dụng vừa đủ với dung dịch muối nitrat kim loại hố trị II, sau thời gian khối lượng Pb khơng đổi lấy khỏi dung dịch thấy khối lượng giảm 14,3 gam Cho sắt có khối lượng 50 gam vào dung dịch sau phản ứng trên, khối lượng sắt khơng đổi lấy khỏi dung dịch, rửa sạch, sấy khơ cân nặng 65,1 gam Tìm tên kim loại hố trị II Câu 7/ Ngâm đinh sắt vào dung dịch CuSO4 Sau thời gian lấy rửa , sấy khơ cân nặng lúc đầu 0,4 gam a/ Tính khối lượng sắt CuSO4 tham gia phản ứng ? b/ Nếu khối lượng dung dịch CuSO4đã dùng 210 gam, có khối lượng riêng 1,05 g/ml Xác định nồng độ mol ban đầu dung dịch CuSO4 ? Câu 8/ Cho 333 gam hỗn hợp muối MgSO4 , CuSO4 BaSO4 vào nước dung dịch D phần khơng tan có khối lượng 233 gam Nhúng nhơm vào dung dịch D Sau phản ứng khối lượng kim loại tăng 11,5 gam Tính % khối lượng muối có hỗn hợp ? Câu 9/ Cho sắt có khối lượng 100 gam vào lít dung dịch CuSO4 1M Sau thời gian dung dịch CuSO4 có nồng độ 0,8 M Tính khối lượng kim loại , biết thể tích dung dịch xem khơng đổi khối lượng đồng bám hồn tồn vào sắt ? Câu 10/ Nhúng kẽm vào 500 ml dung dịch Pb(NO3)2 2M Sau thời gian khối lượng kẽm tăng 2,84 gam so với ban đầu a/ Tính lượng Pb bám vào Zn , biết lượng Pb sinh bám hồn tồn vào Zn b/ Tính mồng độ M muối có dung dịch sau lấy kẽm , biết thể tích dung dịch xem khơng đổi ? Câu 11/ Cho luồng khí CO qua ống sứ đựng m gam hỗn hợp gồm Fe , FeO , Fe2O3 nung nóng Sau kết thúc thí nghiệm , thu 64 gam chất rắn A 11,2 lít khí B (đktc) có tỉ khối so với hiđro 20,4 Tính m ? Câu 12/ Hòa tan 5,68 gam hỗn hợp muối cacbonat kim loại thuộc nhóm IIA thuộc chu kì liên tiếp dung dịch HCl dư thu 1,344 lít khí (đktc) dung dịch A Hỏi cạn dung dịch A thu gam muối khan ? Câu 13/ Cho hỗn hợp muối A2SO4 BSO4 có khối lượng 44,2 gam tác dụng vừa đủ với d/dịch BaCl2 tạo thành 69,9 gam BaSO4 kết tủa Tìm khối lượng muối tan tạo thành ? Câu 14/ Hòa tan 10 gam hỗn hợp muối cacbonat có hóa trị II III dung dịch HCl thu dung dịch A 0,672 lít khí (đktc) Hỏi cạn dung dịch A thu gam muối khan ? Bài 15: Ngâm Zn 100 ml dung dịch AgNO3 0,1M 1- Viết ptpư dạng phân tử ion 2- Phản ứng kết thúc thu mol Ag khối lượng Zn tăng lên gam Bài 16: Ngâm đinh Sắt 200 ml dung dịch CuSO Sau phản ứng kết thúc, lấy đinh Sắt khỏi dung dịch, rửa làm khơ nhận thấy khối lượng đinh Sắt tăng thêm 0,8 gam Viết ptpư, Xác định nồng độ mol dung dịch CuSO4 Bài 17: Ngâm vật Đồng có khối lượng 10 gam 250 gam dung dịch AgNO 4% Khi lấy vật lượng AgNO dung dịch giảm 1,7% Xác định khối lượng vật sau phản ứng Bài 18: Ngâm Zn dung dịch có hồ tan 8,32 gam CdSO , phản ứng xong khối lượng Zn tăng 2,35% Hãy Xác định khối lượng Zn trước tham gia phản ứng Bài 19:Ngâm kim loại có khối lượng 50 gam dung dịch HCl Sau thu 336 ml khí H2 đktc khối lượng kim loại giảm 1,68% Hãy Xác định tên kim loại đẫ dùng Bài 20:Hai kim loại chất có khối lượng Một ngâm dung dịch CuCl2, ngâm dung dịch CdCl Sau thời gian phản ứng, người ta nhận thấy khối lượng kim loại ngâm dung dịch CuCl tăng 1,2% khối lượng kim loại tăng 8,4% Biết số mol CuCl2 CdCl2 dung dịch giảm Hãy Xác định tên kim loại dùng Bài 21: Một hỗn hợp A gồm Fe Fe 2O3 Nếu cho lượng khí CO dư qua a gam hỗn hợp A đun nóng tới phản ứng hồn tồn thu 11,2 gam Fe Nếu ngâm a gam hỗn hợp A dung dịch CuSO4 dư, phản ứng xong người ta thu chất rắn có khối lượng tăng thêm 0,8 gam Xác định a Bài 22: Hồ tan 5,37 gam hỗn hợp gồm 0,02 mol AlCl muối halogenua kim loại M hố trị vào nước, thu dung dịch A Cho dung dịch A tác dụng vừa đủ với 200 ml dung dịch AgNO3 , thu 14,35 gam kết tủa Lọc lấy dung dịch cho tác dụng với dung dịch NaOH dư, thu kết tủa B, nung B đến khối lượng khơng đổi thu 1,6 gam chất rắn Mặt khác, nhúng kim loại D hố trị vào dung dịch A, sau phản ứng xảy hồn tồn, khối lượng kim loại D tăng 0,16 gam ( Giả thiết tồn kim loại M bám vào kim loại D) 1- Xác định cơng thức muối halogenua kim loại M 2- D kim loại gì? 3- Tính nồng độ mol AgNO3 Bài 23: Nhúng Sắt có khối lượng 11,2 gam vào 200 ml dung dịch CuSO 0,5 M Sau thời gian lấy kim loại ra, cạn dung dịch thu 15,52 gam chất rắn khan 1- Viết ptpư xảy ra, Tính khối lượng chất có 15,52 gam hỗn hợp chất rắn thu 2- Tính khối lượng kim loại sau phản ứng Hồ tan hồn tồn kim loại dung dịch axit HNO3 đặc nómg dư, thu khí NO2 tích V lít 27,3oC 0,55 atm Tính V Bài 24: Lấy kim loại M có hố trị hai khối lượng Nhúng thứ vào dung dịch Cu(NO3)2 thứ hai vào dung dịch Pb(NO3)2 Sau thời gian khối lượng thứ giảm 0,2% khối lượng thứ hai tăng 28,4% so với ban đầu, số mol Cu(NO3)2 Pb(NO3)2 hai dung dịch giảm 1- Xác định kim loại M 2- Nhúng kim loại với khối lượng 19,5 gam vào dung dịch có 0,2 mol Cu(NO 3)2 0,2 mol Pb(NO3)2 , sau thời gian kim loại tan hồn tồn Tính khối lượng chất rắn khối lượng muối tạo dung dịch Bài 25: Một loại muối halogenua có cơng thức MX Lấy 8,1 gam muối hồ tan vào nước chia vào cốc với thể tích nhau: 1- Cho dung dịch AgNO3 dư vào cốc số kết tủa khơ thu 5,74 gam 2- Cho dung dịch NaOH dư vào cốc số 2, kết tủa sau rửa làm khơ, nung đến khối lượng khơng đổi chất rắn có khối lượng 1,6 gam 3- Nhúng kim loại B hố trị vào cốc số 3, sau phản ứng kết thúc, kim loại nặng thêm 0,16 gam Xác định CTPT MX2 kim loại B dùng Bài 26: Cho m1 gam hỗn hợp gồm Fe & Mg tác dụng vừa đủ với V ml dung dịch HCl 0,5M thu 4,48 lít khí H2 đktc dung dịch A Chia A làm hai phần nhau: - Phần cho tác dụng với dung dịch NaOH dư thu kết tủa, đem nung kết tủa khơng khí đến khối lượng khng đổi 5,6 gam chất rắn a- Tính khối lượng chất hỗn hợp đầu b- Tính thể tích dung dịch HCl - Phần hai nhúng Zn vào phản ứng kết thúc, lấy Zn thu dung dịch B a-Tính khối lượng muối khan dung dịch B c- Tính khối lượng Zn khơ sau phản ứng tăng hay giảm gam Bài 27: Cho kim loại M, A, B có hố trị hai có khối lượng ngun tử tương ứng m, a, b Nhúng hai kim loại M có khối lượng p gam vào hai dung dịch A(NO 3)2 B(NO3)2 Sau thời gian người ta nhận thấy khối lượng giảm x%, tăng y% so với ban đầu Giả sử kim loại A, B bám hết vào kim loại M 1- a) Lập biểu thức tính m theo a, b, x, y Biết rắng số mol M(NO 3)2 hai dung dịch n b) Tính giá trị m a = 64, b = 207, x = 1,2%, y = 28,4% 2- Khi m = 112, a = 64, b = 207 tỉ lệ x:y 3- a) Lập biểu thức tính m A kim loại hố trị I, B kim loại hố trị II, M kim loại hố trị III, tăng x%, tăng y% Số mol M(NO3)2 dung dịch b) Trong kim loại Cu, Ag, Hg A B kim loại m = 52 Tỉ lệ x:y diều kiện cho 1:0,91 $2 PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TỐN CĨ CHIA PHẦN Trường hợp 1: Các phần chia I Phương pháp +) Để đơn giản nên gọi số mol (thể tích, khối lượng ) phần làm ẩn Như phần có đại lượng +) Bám vào kiện đề để thực tính tốn, đại lượng phần nên ta tính số mol(thể tích, khối lượng ) chất nhờ phàn dùng để tính phần lại chúng mà II Bài tập Cho 50,2 g hỗn hợp A dạng bột gồm Fe kim loại M có hóa trị khơng đổi (đứng trước H dãy điện hóa) Chia A thành phần Cho phần I tác dụng với dung dịch HCl dư thấy có 0,4 mol khí H Cho phần II tác dụng hết với dung dịch HNO3 lỗng đun núng thấy thóat 0,3 mol khí NO Hỏi M kim loại nào? (Cho Mg = 24, Sn = 119, Zn = 65, Ni = 59) Bài giải Gọi số mol Fe M phần x, y +) Phần : 0,4 -0,4 -> x + y = 0,04 (1) +) Phần Do hai phần chia nên số mol Fe M ko đổi Như vậy: Sử dụng định luật bảo tồn e ta có 3x+2y = 3*0,3 -> 3x+2y= 0,9 (2) Từ (1) (2) -> x = 0.1, y= 0,3 -> Trong 50,2 gam hỗn hợp có số mol Fe = 0,1*2=0,2 số mol M = 0.3*2=0,6 -> M = 65 Trường hợp 2: Các phần chia khơng I Phương pháp +) Vì hai phần khơng tùy theo đề mà ta gọi phần gấp a lần phần Đặt ẩn số mol(thể tích, khối lượng ) phần nhỏ -> giá trị tương ứng phần gấp a lần +) Dự vào giả thiết, lập pt, sau rút gọn a II Bài tập Nung nóng Al Fe2O3 Sau thời gian hỗn hợp chất rắn Chia hỗn hợp thành phần phần nặng phần 134 gam Cho phần tác dụng với dung dịch NaOH dư tạo 16,8 lít H2 Phần tác dụng với dung dịch HCl dư tạo 84 lít H2 Các pư có H = 100%, khí đo đktc Tính khối lượng Fe tạo thành pư nhiệt nhơm? Bài giải +) Số mol khí phần 0,75 3,75 mol * Do phần tác dụng với dung dịch NaOH tạo khí nên sau pư Al chắn dư 0,5 +) Gọi số mol Số mol Fe 2x số mol Al dư 0,5 Vậy phần ta có: * Phần pư tạo khí: 2ax -> 2ax 0,5a -> 0,75a -> 2ax+ 0,75 a = 3,75 (1) +) Mặt khác lại có phần nặng phần 134 gam +) Lấy (2) chia cho (1) rút gọn a: ** Khối lượng Fe sau pư nhiệt nhơm m = 56(2x+2ax) Thay giá trị vào ta tìm khối lượng Fe 112 (g) 188,4(g) Chú ý: Do BT chia phần nên sau tính giá trị phần tính tốn mà liên quan tới hỗn hợp ban đầu nhớ tính tổng phần lại với ( chữ đổ màu xanh ví dụ trên) Bài tập tự luyện: Bài 1) Chia 44,1 hỗn hơp A gồm Al, Zn Cu thành phần nhau: Phần tác dụng với hết dd HCl thu 6,72 lít khí (đktc) 9,6 g kim koại khơng tan Phần cho tác dụng với dd H2SO4đặc nóng dư V lít khí (đktc) a) Tính khối lượng kim loại hỗn hợp A b) Tính V dd HCl 2M cần dùng c) Tính lượng muối thu phần d) Lượng khí thu phần làm màu gam KMnO4 dung dịch Bài 2) Chia m gam hỗn hợp A gồm Al, MgO, Fe3O4 Cho 0,5 mol a tác dụng vừa đủ với 500ml dung dịch HCl 3M Mặt khác cho m gam a tác dụng 500ml dung dịch NaOH 1M tạo 8,4 lít khí(đktc), dung dịch B 83 gam chất rắn khơng tan a) tính m % khối lượng chất A b) Tính CM chất dung dịch B $3 CÁC BÀI TỐN BIỆN LUẬN DẠNG 1: BIỆN LUẬN THEO ẨN SỐ TRONG GIẢI PHƯƠNG TRÌNH Ví dụ 1: Hòa tan kim loại chưa biết hóa trị 500ml dd HCl thấy 11,2 dm3 H2 ( ĐKTC) Phải trung hòa axit dư 100ml dd Ca(OH) 1M Sau cạn dung dịch thu thấy lại 55,6 gam muối khan Tìm nồng độ M dung dịch axit dùng; xác định tên kim loại đã dùng Cặp ẩn cần biện luận ngun tử khối R hóa trị x 55,6 gam khối lượng hỗn hợp muối RClx CaCl2 * Giải : Giả sử kim loại R có hóa trị x ⇒ 1≤ x, ngun ≤ số mol Ca(OH)2 = 0,1× = 0,1 mol số mol H2 = 11,2 : 22,4 = 0,5 mol Các PTPƯ: 2R + 2xHCl → 2RClx + xH2 ↑ (1) 1/x (mol) 1/x 0,5 Ca(OH)2 + 2HCl → CaCl2 + 2H2O (2) 0,1 0,2 0,1 từ phương trình phản ứng (1) (2) suy ra: nHCl = + 0,2 = 1,2 mol nồng độ M dung dịch HCl : CM = 1,2 : 0,5 = 2,4 M m = 55, − (0,1⋅111) = 44, gam theo PTPƯ ta có : RClx ta có : ⋅ ( R + 35,5x ) = 44,5 x ⇒ R = 9x x R 18 27 Vậy kim loại thỗ mãn đầu nhơm Al ( 27, hóa trị III ) Ví dụ 2:Khi làm nguội 1026,4 gam dung dịch bão hòa R 2SO4.nH2O ( R kim loại kiềm n ngun, thỏa điều kiện 7< n < 12 ) từ 80 0C xuống 100C có 395,4 gam tinh thể R2SO4.nH2O tách khỏi dung dịch.Tìm cơng thức phân tử Hiđrat nói Biết độ tan R2SO4 800C 100C 28,3 gam gam * Gợi ý HS: mct (800 C ) = ?; mddbh (100 C ) = ?; mct (100 C ) = ? ⇒ mR2 SO4 ( KT ) = ? lập biểu thức tốn : số mol hiđrat = số mol muối khan Lưu ý HS : phần rắn kết tinh có ngậm nước nên lượng nước thay đổi * Giải: S( 800C) = 28,3 gam ⇒ 128,3 gam ddbh có 28,3g R2SO4 100g H2O Vậy : 1026,4gam ddbh → 226,4 g R2SO4 800 gam H2O Khối lượng dung dịch bão hồ thời điểm 100C: 1026,4 − 395,4 = 631 gam 100C, S(R2SO4 ) = gam, nên suy ra: 109 gam ddbh có chứa gam R2SO4 631⋅ = 52,1gam 109 khối lượng R2SO4 khan có phần hiđrat bị tách : 226,4 – 52,1 = 174,3 gam 395, 174,3 = Vì số mol hiđrat = số mol muối khan nên : R + 96 + 18n R + 96 442,2R-3137,4x +21206,4 = 0⇔ R = 7,1n − 48 Đề cho R kim loại kiềm , < n < 12 , n ngun ⇒ ta có bảng biện luận: n 10 11 R 8,8 18,6 23 30,1 Kết phù hợp n = 10 , kim loại Na → cơng thức hiđrat Na2SO4.10H2O 631 gam ddbh có khối lượng R2SO4 : DẠNG : BIỆN LUẬN THEO TRƯỜNG HỢP Ví dụ 1:Hỗn hợp A gồm CuO oxit kim loại hóa trị II( khơng đổi ) có tỉ lệ mol 1: Cho khí H2 dư qua 2,4 gam hỗn hợp A nung nóng thu hỗn hợp rắn B Để hòa tan hết rắn B cần dùng 80 ml dung dịch HNO3 1,25M thu khí NO Xác định cơng thức hóa học oxit kim loại Biết phản ứng xảy hồn tồn gợi ý để HS thấy RO bị khử khơng bị khử H tuỳ vào độ hoạt động kim loại R HS: phát R đứng trước Al RO khơng bị khử ⇒ rắn B gồm: Cu, RO Nếu R đứng sau Al dãy hoạt động kim loại RO bị khử ⇒ hỗn hợp rắn B gồm : Cu kim loại R * Giải: Đặt CTTQ oxit kim loại RO Gọi a, 2a số mol CuO RO có 2,4 gam hỗn hợp A Vì H2 khử oxit kim loại đứng sau Al dãy BêKêTơp nên có khả xảy ra: - R kim loại đứng sau Al : Các PTPƯ xảy ra: CuO + H2 → Cu + H2O a a RO + H2 → R + H2O 2a 2a 3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO ↑ + 4H2O 8a a 3R + 8HNO3 → 3R(NO3)2 + 2NO ↑ + 4H2O 16a 2a  8a 16a = 0, 08 ⋅1, 25 = 0,1 a = 0, 0125  + ⇔ Theo đề bài:   R = 40(Ca) 80a + ( R + 16)2a = 2, Khơng nhận Ca kết trái với giả thiết R đứng sau Al - Vậy R phải kim loại đứng trước Al CuO + H2 → Cu + H2O a a 3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO ↑ + 4H2O 10 8a RO + 2HNO3 → R(NO3)2 + 2H2O 2a 4a  8a  a = 0, 015  + 4a = 0,1 ⇔ Theo đề :   R = 24( Mg ) 80a + ( R + 16).2a = 2, Trường hợp thoả mãn với giả thiết nên oxit là: MgO Ví dụ 2: Khi cho a (mol ) kim loại R tan vừa hết dung dịch chứa a (mol ) H 2SO4 thu 1,56 gam muối khí A Hấp thụ hồn tồn khí A vào 45ml dd NaOH 0,2M thấy tạo thành 0,608 gam muối Hãy xác định kim loại dùng GV: Cho HS biết H2SO4 chưa rõ nồng độ nhiệt độ nên khí A khơng rõ khí nào.Kim loại khơng rõ hóa trị; muối tạo thành sau phản ứng với NaOH chưa rõ muối Vì cần phải biện luận theo trường hợp khí A muối Natri HS: Nêu trường hợp xảy cho khí A : SO ; H2S ( khơng thể H2 khí A tác dụng với NaOH ) viết PTPƯ dạng tổng qt, chọn phản ứng để số mol axit số mol kim loại GV: Lưu ý với HS biện luận xác định muối tạo thành muối trung hòa hay muối axit mà khơng biết tỉ số mol cặp chất tham gia ta giả sử phản ứng tạo muối Nếu muối khơng tạo thành có ẩn số giá trị vơlý * Giải: Gọi n hóa trị kim loại R Vì chưa rõ nồng độ H2SO4 nên xảy phản ứng: 2R + nH2SO4 → R2 (SO4 )n + nH2 ↑ (1) 2R + 2nH2SO4 → R2 (SO4 )n + nSO2 ↑ + 2nH2O (2) 2R + 5nH2SO4 → 4R2 (SO4 )n + nH2S ↑ + 4nH2O (3) khí A tác dụng với NaOH nên khơng thể H2 → PƯ (1) khơng phù hợp Vì số mol R = số mol H2SO4 = a , nên : Nếu xảy ( 2) : 2n = ⇒ n =1 ( hợp lý ) Nếu xảy ( 3) : 5n = ⇒ n = ( vơ lý ) Vậy kim loại R hóa trị I khí A SO2 2R + 2H2SO4 → R2 SO4 + SO2 ↑ + 2H2O a a a(mol) a 2 Giả sử SO2 tác dụng với NaOH tạo muối NaHSO3 , Na2SO3 SO2 + NaOH → NaHSO3 Đặt : x (mol) x x SO2 + 2NaOH → Na2SO3 + H2O y (mol) 2y y  x + y = 0, ⋅ 0, 045 = 0, 009 theo đề ta có :  104 x + 126 y = 0, 608  x = 0, 001 giải hệ phương trình   y = 0, 004 Vậy giả thiết phản ứng tạo muối Ta có: số mol R2SO4 = số mol SO2 = x+y = 0,005 (mol) Khối lượng R2SO4 : (2R+ 96)⋅ 0,005 = 1,56 a 11 ⇒ R = 108 DẠNG 3: Vậy kim loại dùng Ag BIỆN LUẬN SO SÁNH 1) Ngun tắc áp dụng: - Phương pháp áp dụng tốn xác định tên ngun tố mà kiện đề cho thiếu số liệu lượng chất đề cho vượt q, chưa đạt đến số - Phương pháp biện luận: • Lập bất đẳng thức kép có chứa ẩn số ( thường ngun tử khối ) Từ bất đẳng thức tìm giá trị chặn chặn ẩn để xác định giá trị hợp lý • Cần lưu ý số điểm hỗ trợ việc tìm giới hạn thường gặp: +) Hỗn hợp chất A, B có số mol a( mol) : < nA, nB < a +) Trong oxit : R2Om : ≤ m, ngun ≤ +) Trong hợp chất khí phi kim với Hiđro RHn : ≤ n, ngun ≤ 2) Các ví dụ : Ví dụ1:Có hỗn hợp gồm kim loại A B có tỉ lệ khối lượng ngun tử 8:9 Biết khối lượng ngun tử A, B khơng q 30 đvC Tìm kim loại * Gợi ý HS: Thơng thường HS hay làm “ mò mẫn” tìm Mg Al phương pháp trình bày khó mà chặc chẽ, giáo viên cần hướng dẫn em cách chuyển tỉ số thành phương  A = 8n trình tốn : Nếu A : B = : ⇒   B = 9n *Giải:  A = 8n A = Theo đề : tỉ số ngun tử khối kim loại nên ⇒  ( n ∈ z+ ) B  B = 9n Vì A, B có KLNT khơng q 30 đvC nên : 9n ≤ 30 ⇒ n ≤ Ta có bảng biện luận sau : N A 16 24 B 18 27 Suy hai kim loại Mg Al Ví dụ 2:Hòa tan 8,7 gam hỗn hợp gồm K kim loại M thuộc phân nhóm nhóm II dung dịch HCl dư thấy có 5,6 dm H2 ( ĐKTC) Hòa tan riêng gam kim loại M dung dịch HCl dư thể tích khí H sinh chưa đến 11 lít ( ĐKTC) Hãy xác định kim loại M GV u cầu HS lập phương trình tổng khối lượng hỗn hợp phương trình tổng số mol H2 Từ biến đổi thành biểu thức chứa ẩn số mol (b) ngun tử khối M Biện luận tìm giá trị chặn M Từ PƯ riêng M với HCl ⇒ bất đẳng thức VH ⇒ giá trị chặn M Chọn M cho phù hợp với chặn chặn * Giải: Đặt a, b số mol kim loại K, M hỗn hợp Thí nghiệm 1: 2K + 2HCl → 2KCl + H2 ↑ a a/2 M + 2HCl → MCl2 + H2 ↑ b b 12 ⇒ số mol H2 = a 5, +b = = 0, 25 ⇔ a + 2b = 0, 22, Thí nghiệm 2: M + 2HCl → MCl2 + H2 ↑ 9/M(mol) → 9/M 11 < Theo đề bài: ⇒ M > 18,3 M 22, 39a + b.M = 8, 39(0,5 − 2b) + bM = 8, 10,8 ⇔ Mặt khác:  ⇒b= 78 − M  a + 2b = 0,5 a = 0,5 − 2b 10,8 Vì < b < 0,25 nên suy ta có : < 0,25 ⇒ M < 34,8 (2) 78 − M Từ (1) ( 2) ta suy kim loại phù hợp Mg DẠNG 4: (1) BIỆN LUẬN THEO TRỊ SỐ TRUNG BÌNH ( Phương pháp khối lượng mol trung bình) 1) Ngun tắc áp dụng: - Khi hỗn hợp gồm hai chất có cấu tạo tính chất tương tự ( kim loại phân nhóm chính, hợp chất vơ có kiểu cơng thức tổng qt, hợp chất hữu đồng đẳng … ) đặt cơng thức đại diện cho hỗn hợp Các giá trị tìm chất đại diện giá trị hỗn hợp ( mhh ; nhh ; M hh ) - Trường hợp chất có cấu tạo tính chất khơng giống ( ví dụ kim loại khác hóa trị; muối gốc kim loại khác hóa trị … ) khơng đặt cơng thức đại diện tìm khối lượng mol trung bình: m n M + n M + M = hh = 1 2 nhh n1 + n2 + M hh phải nằm khoảng từ M1 đến M2 - Phương pháp biện luận : Từ giá trị M hh tìm được, ta lập bất đẳng thức kép M < M hh < M2 để tìm giới hạn ẩn ( giả sử M1< M2) 2) Các ví dụ: Ví dụ 1:Cho gam hỗn hợp gồm hyđroxit kim loại kiềm liên tiếp vào H 2O 100 ml dung dịch X Trung hòa 10 ml dung dịch X CH 3COOH cạn dung dịch thu 1,47 gam muối khan 90ml dung dịch lại cho tác dụng với dung dịch FeCl x dư thấy tạo thành 6,48 gam kết tủa Xác định kim loại kiềm cơng thức muối sắt clorua Tìm khối lượng hỗn hợp kiềm 10 ml dung dịch X 90 ml dung dịch X Hai kim loại kiềm có cơng thức tính chất tương tự nên để đơn giản ta đặt cơng thức ROH đại diện cho hỗn hợp kiềm Tìm trị số trung bình R * Giải: Đặt cơng thức tổng qt hỗn hợp hiđroxit ROH, số mol a (mol) Thí nghiệm 1: 10 ⋅ mhh = = 0,8 gam 100 ROH + CH3COOH → CH3COOR + H2O (1) mol mol 13 0,8 1, 47 = ⇒ R ≈ 33 R + 17 R + 59 có 1kim loại A > 33 kim loại B < 33 Vì kim loại kiềm liên tiếp nên kim loại Na, K Có thể xác định độ tăng khối lượng (1) : ∆m = 1,47 – 0,8=0,67 gam 0, 67 ⇒ nROH = 0,67: ( 59 –17 ) = 42 0,8 M ROH = 0, 67 ⋅ 42 ; 50 ⇒ R = 50 –17 = 33 Thí nghiệm 2: mhh = - 0,8 = 7,2 gam xROH + FeClx → Fe(OH)x ↓ + xRCl (2) (g): ( R +17)x (56+ 17x) 7,2 (g) 6,48 (g)  ( R + 17) x 56 + 17 x =  6, 48 suy ta có:  7, giải x =  R = 33  Vậy cơng thức hóa học muối sắt clorua FeCl2 Ví dụ 2: X hỗn hợp 3,82 gam gồm A2SO4 BSO4 biết khối lượng ngun tử B khối lượng ngun tử A là1 đvC Cho hỗn hợp vào dung dịch BaCl dư thu 6,99 gam kết tủa dung dịch Y a) Cơ cạn dung dịch Y thu gam muối khan b) Xác định kim loại A B * Gợi ý HS : -Do hỗn hợp muối gồm chất khác nên khơng thể dùng cơng thức để đại diện -Nếu biết khối lượng mol trung bình hỗn hợp ta tìm giới hạn ngun tử khối kim loại * Giải: suy : a) A2SO4 + BaCl2 → BaSO4 ↓ + BSO4 + BaCl2 → BaSO4 ↓ Theo PTPƯ : 2ACl + BCl2 Số mol X = số mol BaCl2 = số mol BaSO4 = 6,99 = 0, 03mol 233 Theo định luật bảo tồn khối lượng ta có: m( ACl + BCl2 ) = 3,82 + (0,03 208) – 6.99 = 3,07 gam 3,82 ≈ 127 0, 03 Ta có M1 = 2A + 96 M2 = A+ 97  A + 96 > 127 Vậy :  (*)  A + 97 < 127 Từ hệ bất đẳng thức ( *) ta tìm : 15,5 < A < 30 Kim loại hóa trị I thoả mãn điều kiện Na (23) Suy kim loại hóa trị II Mg ( 24) b) MX = 14 DẠNG 5: BIỆN LUẬN TÌM CTPT CỦA HỢP CHẤT HỮU CƠ TỪ CƠNG THỨC NGUN 1) Ngun tắc áp dụng: - Trong tốn tìm CTHH hợp chất hữu cơ, biết cơng thức ngun mà chưa biết khối lượng mol M phải biện luận - Phương pháp phổ biến: Từ cơng thức ngun hợp chất hữu cơ, tách số ngun tử thích hợp thành nhóm định chức cần xác định Từ biện luận tìm cơng thức phân tử nhờ phép tốn đồng thức cơng thức ngun cơng thức tổng qt loại hợp chất vơ Lưu ý: HS cần nắm vững số vấn đề sau : Cơng thức chung hiđro cacbon no : CmH2m + ⇒ CT chung Hiđro cacbon mạch hở có k liên kết π CmH2m + – 2k CTTQ hợp chất có a nhóm chức (A ) hóa trị I : CmH2m + – 2k – a (A)a Trong nhóm chức A là: – CHO ; – COOH ; – OH … 2) Các ví dụ: Ví dụ 1: Cơng thức ngun loại rượu mạch hở (CH 3O)n Hãy biện luận để xác định cơng thức phân tử rượu nói * Giải: Từ cơng thức ngun (CH3O)n viết lại : CnH2n( OH)n Cơng thức tổng qt rượu mạch hở CmH2m+2 – 2k –a (OH)a Trong : k số liên kết π gốc Hiđro cacbon n = m  Suy ta có :  2n = 2m + − 2k − a ⇒ n = –2k ( k : ngun dương ) n = a  Ta có bảng biện luận: k n (sai) -2( sai ) Vậy CTPT rượu C2H4 (OH)2 Ví dụ 2: Anđêhit hợp chất hữu phân tử có chứa nhóm – CHO Hãy tìm CTPT Anđêhit mạch hở biết cơng thức đơn giản C4H4O phân tử có liên kết ba * Giải: Cơng thức ngun anđêhit : (C4H4O )n ⇒ C3nH3n (CHO)n Cơng thức tổng qt axit mạch hở : CmH2m + -2k –a (CHO)a Suy ta có hệ phương trình: 3n = m  ⇒ n = k –1 3n = 2m + − 2k − a n = a  phân tử có liên kết ba nên có liên kết π Suy k = ⇒ n = –1 = Vậy CTPT An đêhit : C3H3CHO Tóm lại : số kinh nghiệm phân dạng phương pháp giải tốn biện luận tìm cơng thức hóa học Đây phần nhỏ hệ thống tập hóa học nâng cao Để trở thành học sinh giỏi hóa học sinh phải rèn luyện nhiều phương pháp khác Tuy nhiên, muốn giải tập nào, học sinh phải nắm thật vững kiến thức giáo khoa 15 hóa học Khơng giải tốn khơng biết phản ứng hóa học xảy ra, xảy tạo sản phẩm gì, điều kiện phản ứng ? Như vậy, nhiệm vụ giáo viên khơng tạo hội cho HS rèn kỹ giải tập hóa học, mà xây dựng kiến thức vững chắc, hướng dẫn em biết kết hợp nhuần nhuyễn kiến thức kỹ hóa học với lực tư tốn học $4 GIẢI NHANH BÀI TỐN HĨA HỌC BẰNG PHƯƠNG PHÁP SƠ ĐỒ ĐƯỜNG CHÉO Với hình thức thi trắc nghiệm khách quan, khoảng thời gian tương đối ngắn học sinh phải giải số lượng câu hỏi tập lớn (trong tập tốn chiếm tỉ lệ khơng nhỏ) Do việc tìm phương pháp giúp giải nhanh tốn hóa học có ý nghĩa quan trọng Bài tốn trộn lẫn chất với dạng hay gặp chương trình hóa học phổ thơng Ta giải tập dạng theo nhiều cách khác nhau, song cách giải nhanh “phương pháp sơ đồ đường chéo” Ngun tắc: Trộn lẫn dung dịch: Dung dịch 1: có khối lượng m1, thể tích V1, nồng độ C1 (C% CM), khối lượng riêng d1 Dung dịch 2: có khối lượng m2, thể tích V2, nồng độ C2 (C2 > C1), khối lượng riêng d2 Dung dịch thu có m = m1 + m2, V = V1 + V2, nồng độ C (C1 < C < C2), khối lượng riêng d Sơ đồ đường chéo cơng thức tương ứng với trường hợp là: a) Đối với nồng độ % khối lượng: m1 C1 m2 C2 C → m1 | C − C | = (1) m | C1 − C | |C2 - C| |C1 - C| b) Đối với nồng độ mol/lít: V1 C1 V2 C2 C → V1 | C − C | = (2) V2 | C1 − C | |C2 - C| |C1 - C| c) Đối với khối lượng riêng: V1 d1 V2 d2 d → V1 |d2 - d| V2 |d1 - d| = | d2 − d | (3) | d1 − d | Khi sử dụng sơ đồ đường chéo ta cần ý: *) Chất rắn coi dung dịch có C = 100% *) Dung mơi coi dung dịch có C = 0% *) Khối lượng riêng H2O d = g/ml Sau số ví dụ sử dụng phương pháp đường chéo tính tốn pha chế dung dịch Dạng 1: Tính tốn pha chế dung dịch Ví dụ Để thu dung dịch HCl 25% cần lấy m gam dung dịch HCl 45% pha với m gam dung dịch HCl 15% Tỉ lệ m1/m2 là: A 1:2 B 1:3 C 2:1 D 3:1 16 Hướng dẫn giải: Áp dụng cơng thức (1): m1 | 15 − 25 | 10 = = = ⇒ Đáp án A m |45 − 25| 20 Ví dụ Để pha 500 ml dung dịch nước muối sinh lí (C = 0,9%) cần lấy V ml dung dịch NaCl 3% Giá trị V là: A 150 B 214,3 C 285,7 D 350 Hướng dẫn giải: Ta có sơ đồ: V1(NaCl) V2(H2O) ⇒V1 = 0,9 |0 - 0,9| |3 - 0,9| 0,9 ⋅ 500 = 150 (ml) ⇒ Đáp án A 2,1 + 0,9 Phương pháp khơng hữu ích việc pha chế dung dịch mà áp dụng cho trường hợp đặc biệt hơn, pha chất rắn vào dung dịch Khi phải chuyển nồng độ chất rắn ngun chất thành nồng độ tương ứng với lượng chất tan dung dịch Ví dụ Hòa tan 200 gam SO3 vào m gam dung dịch H2SO4 49% ta dung dịch H2SO4 78,4% Giá trị m là: A 133,3 B 146,9 C 272,2 D 300,0 Hướng dẫn giải: Phương trình phản ứng: SO3 + H2O → H2SO4 98 × 100 = 122,5 gam H2SO4 100 gam SO3 → 80 Nồng độ dung dịch H2SO4 tương ứng: 122,5% Gọi m1, m2 khối lượng SO3 dung dịch H2SO4 49% cần lấy Theo (1) ta có: m1 | 49 − 78,4 | 29,4 = = m | 122,5 − 78,4 | 44,1 44,1 × 200 = 300 (gam) ⇒ Đáp án D ⇒ m2 = 29,4 Điểm lí thú sơ đồ đường chéo chỗ phương pháp dùng để tính nhanh kết nhiều dạng tập hóa học khác Sau ta xét dạng tập Dạng 2: Bài tốn hỗn hợp đồng vị Đây dạng tập phần cấu tạo ngun tử Ví dụ Ngun tử khối trung bình brom 79,319 Brom có hai đồng vị bền: 81 35 81 35 Br Thành phần % số ngun tử Br là: A 84,05 B 81,02 C 18,98 D 15,95 Hướng dẫn giải: Ta có sơ đồ đường chéo: 17 79 35 Br 81 35 Br 79 35 Br (M=81) 79,319 - 79 = 0,319 A=79,319 81 - 79,319 = 1,681 (M=79) ⇒ 81 35 79 35 % Br 0,319 0,319 81 = ⇒% 35 Br = ⋅ 100% 1,681 + 0,319 % Br 1,681 81 Br = 15,95% ⇒ Đáp án D ⇒ % 35 Dạng 3: Tính tỉ lệ thể tích hỗn hợp khí Ví dụ Một hỗn hợp gồm O2, O3 điều kiện tiêu chuẩn có tỉ khối hiđro 18 Thành phần % thể tích O3 hỗn hợp là: A 15% B 25% C 35% D 45% Hướng dẫn giải: Áp dụng sơ đồ đường chéo: VO M1= 48 M = 18.2 =36 VO M2= 32 ⇒ VO3 VO2 = |32 - 36| |48 - 36| 1 = ⇒ %VO3 = ⋅ 100% = 25% 12 3 +1 ⇒ Đáp án B Ví dụ Cần trộn thể tích metan với thể tích đồng đẳng X metan để thu hỗn hợp khí có tỉ khối so với hiđro 15 X là: A C3H8 B C4H10 C C5H12 D C6H14 Hướng dẫn giải: Ta có sơ đồ đường chéo: VCH M1= 16 VM M2 = M2 M = 15.2 =30 ⇒ VCH VM = |M2 - 30| |16 - 30| | M - 30 | = ⇒ | M - 30 | = 28 14 ⇒ M2 = 58 ⇒ 14n + = 58 ⇒ n = X là: C4H10 ⇒ Đáp án B Dạng 4: Tính thành phần hỗn hợp muối phản ứng đơn bazơ đa axit Dạng tập giải dễ dàng phương pháp thơng thường (viết phương trình phản ứng, đặt ẩn) Tuy nhiên nhanh chóng tìm kết cách sử dụng sơ đồ đường chéo Ví dụ Thêm 250 ml dung dịch NaOH 2M vào 200 ml dung dịch H 3PO4 1,5M Muối tạo thành khối lượng tương ứng là: A 14,2 gam Na2HPO4; 32,8 gam Na3PO4 B 28,4 gam Na2HPO4; 16,4 gam Na3PO4 C 12,0 gam NaH2PO4; 28,4 gam Na2HPO4 D 24,0 gam NaH2PO4; 14,2 gam Na2HPO4 18 Hướng dẫn giải: n NaOH 0,25.2 = =