Giải BTHH theo PP giá trị TB

BÀI TẬP HOÁ HỌCPhương pháp giá trị trung bình Phương pháp này còn gọi là phương pháp chuyển bài toán hỗn hợp nhiều chất thành bài toán một chất tương đương.. * Phạm vi áp dụng :thường d

BÀI TẬP HOÁ HỌC

Phương pháp giá trị trung bình

Phương pháp này còn gọi là phương pháp chuyển bài toán hỗn hợp nhiều chất thành bài toán một chất tương đương

* Phạm vi áp dụng :thường dùng để giải bài toán xác định thành phần hỗn hợp có kết hợp tìm công thức phân tử chất thành phần

* Đặc điểm bài toán : cho hỗn hợp nhiều chất cùng tác dụng với một chất khác mà phương trình phản ứng có dạng tương tự nhau về sản phẩm, tỷ lệ hệ số trước các công thức trong phản ứng, hiệu suất phản ứng.Chẳng hạn, bài toán hỗn hợp nhiều kim loại kiềm hay kim loại kiềm thổ tác dụng với nước, bài toán hỗn hợp kim loại có cùng hoá trị tác dụng với dung dịch axit, bài toán hỗn hợp các chất hữu cơ trong cùng dãy đồng đẳng thì ta có thể thay thế hỗn hợp bằng một chất tương đương với các đại lượng trung bình: M ,số nguyên tử của các nguyên tử thành hh

phần trong công thức tương đương( CTPT, trung bình)

1 Khái niệm, tính chất và một số công thức tính khối lượng mol phân tử trung bình hổn hợp( M ) hh

* Khái niệm:M là khối lượng một mol hỗn hợp( với hỗn hợp khí còn có thể coi là khối lượng 22,4l khí đo hh

ở đktc)

*Tính chất:

- M không phải là hằng số mà có giá trị phụ thuộc vào thành phần về lượng các chất thành phần trong hỗn hh

hợp

Ví dụ: Hỗn hợp khí A gồm hai khí O2 và H2 Nếu thành phần:

1% H2; 99% O2 thì M = 31,7 hh

99% H2 ;1% O2 thì M = 2,3 hh

- Mhh luôn nằm trong khoảng khối lượng mol phân tử của các chất thành phần nhỏ nhất và lớn nhất

Mmin < M < M hh max

Ví dụ: CO2: x( mol) Mmin = 2,8 ; Mmax = 44

m(g) hỗn hợp O2: y(mol) =>

CO: z(mol) 28 < M < 44 hh

Hay 28 < x y z

m



 < 44 Hoặc 44 28

m z y x

m









1 Hỗn hợp 2 chất A,B có MA < MB và có thành phần % theo số mol là a(%) , b(%)

Nếu M > 2

B

M 

thì a < 50 < b M < 2

B

M 

thì b < 50 < a Khi a = b = 50 thì M = hh 2

B

M 

* Một số công thức tìm M hh

M = hh A B i

i i B

B A A

n n n

n M n

M n M

.











i i B

B A A

V V

V

V M V

M V M













M = hh 100

%

%

. A B B i i

Ví dụ minh hoạ:

1)Hoà tan 26,8 g CaCO3 và MgCO3 vào dung dịch HCl có dư thì thu được 6,72 l CO2 (đktc) Tìm khối lượng mỗi muối có trong hỗn hợp ban đầu

Hư

ớng dẫn:

Đặt RCO3 là công thức một chất tương đương của hỗn hợp và M là khối lượng mol phân tử trung bình của

hỗn hợp đó.

RCO3 + 2 HCl  RCl2 + CO2 + H2O

Theo ptpư nhh = nCO2 = 22,4

72 , 6

= 0,3 mol Gọi số mol của CaCO3 là x thì số mol MgCO3 là (0,3-x)

M = 0,3

) 3 , 0 ( 84

100x  x

= 0,3

8 , 26

= 89,3 Giải pt trên suy ra x = 0,1  mCaCO3 = 100x = 10 g

mMgCO3 = 26,8 – 10 = 16,8

2)Cho 8,8 hỗn hợp 2 kim loại thuộc nhóm IIIA tham gia phản ứng với dd HCl thì thu được 6,72 l khí Xác định 2 kim loại biết chúng ở 2 chu kỳ liên tiếp

Hư

ớng dẫn:

Gọi CT chung của 2 kim loại là M, nguyên tử khối trung bình là M

2 M + 6 HCl  2 MCl3 + 3 H2

nH2 = 22,4

72 , 6

= 0,3 mol ; nM = 2/3 nH2 = 0,2 mol

Theo đầu bài M 0,2 = 8,8  M = 44

Hai kim loại thuộc 2 chu kỳ liên tiếp M1 < M < M2 , dựa vào bảng tuần hoàn suy ra 2 kim loại đó là Al= 27

< 44 và Ga = 69,72 > 44

* Với bài toán: Hỗn hợp gồm hai chất A,B (chưa biết số mol) cùng tác dụng với 1 hoặc cả 2 chất X,Y (đã

biết số mol) Để biết sau phản ứng đã hết A,B hay X,Y chưa có thể giả thiết hỗn hợp A,B chỉ chứa 1 chất A hay B Chẳng hạn:

-Với MA < MB nếu hỗn hợp “chỉ chứa A” thì:

nA = A

hh

M

m

> nhh = hh

hh M

m

Như vậy nếu X,Y tác dụng với A mà còn dư thì X,Y sẽ có dư để tác dụng hết với hỗn hợp A,B

- Với MA < MB nếu hỗn hợp “chỉ chứa B” thì

nB = B

hh

M

m

< nhh = hh

hh M

m

Như vậy nếu X,Y không đủ để tác dụng với B đương nhiên cũng không đủ tác dụng hết với hỗn hợp A,B Nghĩa là sau phản ứng X,Y hết; A,B còn dư

Ví dụ:

Cho 0,387 g hỗn hợp gồm Zn và Cu vào 50 ml dung dịch Ag2SO4 0,1 M ,khuấy đều tới phản ứng hoàn toàn thì thu được 1,144 g chất rắn C Tính khối lượng các chất có trong C

Hư

ớng dẫn :

Zn + Ag2SO4 = ZnSO4 + 2 Ag (1)

Cu + Ag2SO4 = CuSO4 + 2 Ag (2)

Nhận thấy : 65

387 , 0

< nhh (Cu,Zn) < 64

387 , 0

0,00595 < nhh < 0,00604

Mà nAg2SO4 = 0,05 0,1 < 0,00595 nên Ag2SO4 phản ứng hết và chắc chán kim loại phải còn dư

Đặt x,y,x’,y’ lần lượt là số mol Zn,số mol Cu ban đầu và phản ứng

Ta có độ tăng khối lượng kim loại sau pư (1),(2) là

(2.108-65)x’ + (2.108-64)y’ = 1,144- 0,387 = 0,757

 151x’ + 152y’ = 0,757 (*)

Biện luận: giả sử Cu chưa tham gia pư (2) y’ = 0

 x’ = 0,757 : 151 = 0,00502 > nAg2SO4 = 0,005 (vô lí) ,vậy pư (2) phải xảy ra

Vì Zn pư hết x =x’; nAg2SO4 = x + y’ = 0,005

Từ (*) ta có 151x + 152(0,005 – x) = 0,757

 x = 0,003 và y’ = 0,002

Trong hỗn hợp ban đầu: mZn = 0,002.65 = 0,195 g

mCu = 0,387 – 0,195 = 0,192 g

Trong hỗn hợp C : mCu (còn dư) = 0,192 – 64.0,002 = 0,064 g

mAg = 1,144 – 0,064 = 1,080 g

2.Phương pháp giá trị trung bình trong hoá hữu cơ

* Phương pháp KLPT trung bình:

- Các bước xác định công thức phân tử(CTPT) 2 chất hữu cơ A,B trong hỗn hợp

Bư

ớc 1: Tìm M theo các công thức đã cho hh

Bư

ớc 2: Giả sử MA< MB thì MA<M < M hh B

Biện luận tìm MA,MB hợp lý để suy ra CTPT đúng của A,B

- P2này chỉ sử dụng có lợi đối với hỗn hợp các chất cùng dãy đồng đẳng

Ví dụ minh hoạ:

Có 100 g dung dịch của 1 axit hữu cơ đơn chức 23 %(dd A).Thêm 39 g một axit đồng đẳng kế tiếp vào dd A

ta được dd B Trung hoà 1/10 ddB bằng 500 ml dd NaOH 0,2 M ta được dd C.Xác định CTPT các axit

Hư

ớng dẫn:

Ta có: nhh = nNaOH = 0,5 0,2 10 = 1 (mol)

mhh = 100

100 23

+ 39 = 62 Suy ra: M = 62 : 1 = 62 hh

M1< M < M hh 2  Có 1 axit là HCOOH, axit còn lại là CH3COOH

*Phương pháp CTPT trung bình:

-Các bước xác định:

Bư

ớc 1: Đặt CTPT trung bình của các hợp chất hữu cơ

Bư

ớc 2: Viết ptpư dạng tổng quát với CTPT trung bình (tuỳ theo dữ kiện bài cho)

Bư

ớc 3: Từ ptpư tổng quát và dữ kiện bài cho thiết lập tỉ lệ để tính giá trị trung bình(số cacbon trung bình, số liên kết  trung bình)

-Đây là p2giải ngắn gọn cho các bài toán hữu cơ thuộc loại hỗn hợp các đồng đẳng đặc biệt là các đồng đẳng liên tiếp

Ví dụ minh hoạ:

Tiến hành phản ứng hợp nước hoàn toàn 2 anken A,B thu được 2 rượu lên tiếp C,D Cho hỗn hợp này phản ứng hết với Na được 2,688 l H2 (đktc) Mặt khác nếu đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp rượu trên rồi hấp thụ hết sản phẩm cháy bằng lượng nước vôi trong được 30 g kết tủa, tiếp tục cho NaOH dư vào dung dịch trên lại có 13 g kết tủa nữa Xác định CTPT của A,B

Hư

ớng dẫn:

Gọi CT trung bình của 2 anken là C n H n2 - 1 OH

Gọi a là số mol hỗn hợp 2 anken trên đã dùng, ta có phản ứng:

C n H n2 + H2O  C n H n2 - 1 OH

a a

C n H n 2 - 1 OH + Na  C n H n2 - 1 ONa + 2

1

H2

a a/2

C n H n2 - 1 OH + 2

3n

O2  n CO2 + ( n + 1) H2O

a a n

Sản phẩm cháy hấp thụ bằng nước vôi trong có kết tủa xuất hiện Thêm tiếp NaOH lại thấy kết tủa nữa chứng

tỏ đã có sự tạo thành 2 muối CaCO3 (x mol) và Ca(HCO3)2 (y mol) theo các phản ứng:

CO2 + Ca(OH)2  CaCO3  + H2O

x x

2 CO2 + Ca(OH)2  Ca(HCO3)2

y y

Ca(HCO3)2 + 2NaOH  CaCO3  + Na2CO3 + 2 H2O

y y

Suy ra ta có hệ: a/2 = 2,688 / 22,4 = 0,12

x = 30 / 100 = 0,3

y = 13 / 100 = 0,13

x + 2y = a n

Giải ra được a = 0,24; n = 2,3 Do n = 2,3 nên 2 anken đã cho là C2H4 và C3H6

MỘT SỐ BÀI TẬ P CÓ ĐÁP S Ố

1 Hoà tan 23g hh gồm Ba và 2 kim loại kiềm A,B thuộc 2 chu kì liên tiếp vào nước được dd D và 5,6l khí

(đkc)

a) Nếu trung hoà 1/2 dd D cần bao nhiêu ml H2SO4 0,5M

b) Nếu thêm 180 ml dd Na2SO4 0,5M vào dd D thì dd sau pư vẫn chưa kết tủa ion Ba2+ Nếu thêm 210 ml

dd Na2SO4 0,5M vào dd D sau pư còn dư dd Na2SO4 Xác định tên 2 kim loại kiềm

Hư

ớng dẫn :

0,18.0,5 = 0,09 < nBa < 0,21.0,5 = 0,105

0,09 137 = 12,33 < mBa < 0,105 137 = 14,385

mhh (A,B) = 23 – mBa

23 – 14,385 = 8,6 < mhh < 23 – 12,33 = 10,67

Theo pư cộng H2O :

nhh = 2 nH2 = 2(0,25 – nBa) = 0,5 – 2nBa

 0,5 – (2.0,105) = 0,29 < nhh < 0,5 – (2.0,09) = 0,32

 320,

6 ,

8

< M < 0,29

67 , 10

A,B thuộc 2 chu kì liên tiếp có 27 < M < 37 nên đó là Na (23) và K (39)

2 Một hh X gồm 2 kim loại A và B có hoá trị 2, có khối lượng nguyên tử xấp xỉ nhau; số mol của A bằng

1/2 số mol của B và khối lượng của X là 19,3g

a) Xác định A ,B và khối lưọng của chúng biết rằng khi cho X tác dụng với dd HCl dư chỉ có A tan cho ra 2,24l H2 (đkc)

b) Nếu lấy cùng một khối lượng X như trên cho vào 200ml ddY chứa AgNO3 1M và Hg(NO3)2 0,5M Tính khối lưọng chất rắn Z thu được

Hư

ớng dẫn :

nB = x  nA = 0,5x = 2,24:22,4

 x = 0,2

 nX = 0,1 + 0,2 = 0,3 mol

M X = 19,3 : 0,3 = 64,33

MA < M X < MB hoặc MB < M X < MA

Mà MA  MB Vậy A là Zn (65) và B là Cu (64)

3 X là kim loại có hoá trị 2 Hoà tan hoàn toàn 6,082g X vào dd HCl thu được 5,6l khí (đkc)

a) Tìm kim loại đó

b) X có 3 đồng vị biết tổng số số khối của 3 đồng vị là 75 Số khối của đồng vị thứ nhì bằng trung bình cộng số khối của 2 đồng vị kia Đồng vị thứ nhất có số prôton bằng số nơtron Đồng vị thứ ba chiếm 11,4 5 số

nguyên tử và có số nơtron nhiều hơn đồng vị thứ hai là 1 đơn vị Tìm số khối và số nơtron của mỗi đồng vị; và thành phần % về số nguyên tử của 2 đồng vị còn lại

Đáp s ố : a) Mg (24,328g) b) Mg1224 ( 78,6 %) và Mg2512 (10%)

4 Hỗn hợp X gồm 2 chất hữu cơ kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng phân tử chỉ chứa 1 loại nhóm chức

Chia X thành 2 phần bằng nhau:

-Đốt cháy hoàn toàn phần 1 rồi hấp thụ sản phẩm cháy vào dd nước vôi trong dư thấy khối lượng bình tăng 5,24g và tạo ra 7g kết tủa

-Cho phần 2 tác dụng hết với Na dư sinh ra V(l) khí H2 (27,3 0 C ; 1,25 atm).Xác định CTPT, CTCT và thành phần % theo khối lượng của X

Đáp s ố : a) CH3OH (51,06 %) C2H5OH (48,94 %) b) V = 0,49l

5 Cho một hh lỏng gồm rượu etylic và 2 hidrocacbon là đồng đẳng kế tiếp Chia hỗn hợp thành 2 phần

bằng nhau

- Làm bay hơi hết phần 1 thể tích hơi của nó bằng thể tích của 1,32g khí CO2 được đo ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất

- Để đốt hết phần 2 cần dùng lượng O2 thu được bằng cách nhiệt phân hoàn toàn 92,43g KMnO4 Cho sản phẩm cháy lần lượt qua bình đựng H2SO4 đặc và bình đựng dd Ba(OH)2 dư.Sau thí nghiệm khối lượng bình 1 tăng 3,915g, ở bình 2 có 36,9375g kết tủa trắng

Xác định CTPT các hidrocacbon và tính % theo khối lượng mỗi chất trong hỗn hợp X

Đáp s ố : C7H16 (21,74 % ) ; C8H18 (60,96 % ) ; C2H5OH ( 12,3 % )

BÀI TẬP GIÁ TRỊ TRUNG BÌNH

1 Cho 47 g hỗn hợp 2 rượu qua H2SO4 đặc, đun nóng thu được hhỗn hợp khí gồm olefin, ête, rượu dư và hơi nước Dẫn các olefin qua dd nước Br2 thì thấy phản ứng vừa đủ với 1350 ml dd Br2 0,2 M Hơi nước tạo thành phản ứng với Na thì có 4,704 l khí (đkc) Hỗn hợp ête và rượu bằng 16,128 l đo ở 136,5 0C; 1 atm

a) Tính hiệu suất tạo olefin

b) Xác định CTPT của 2 rượu

c) Tính % thể tích hỗn hợp sau pư

2 Chia hỗn hợp 2 andehit đơn chức thành 2 phần bằng nhau

P1: cho tác dụng với Ag2O/ NH3 dư thì thu được 32,4 g kim loại

P2: cho tác dụng với H2 (Ni xúc tác) thấy tốn hết V(l) H2 ( đkc) và thu được hh 2 rượu no Nếu cho hỗn hợp này tác dụng hết với Na thấy thoát ra 3/ 8 V lít H2 (đkc) còn nếu đem đốt cháy hh rượu này rồi cho toàn bộ sản phẩm cháy hấp thụ vào 100 g dd NaOH 40% thì sau pư nồng độ NaOH còn lại là 9,64%

Xác định CTPT,CTCT của các andehit và tính khối lượng mỗi andehit , biết rằng gốc hidrocacbon của các andehit là no hoặc có một nối đôi

3 Hai hợp chất hữu cơ mạch hở, đơn chức chỉ chứa các nguyên tố C,H,O đều tác dụng được với NaOH

không tác dụng với Na Để đốt cháy m (g) hỗn hợp này cần 8,4 l O2 (đkc) và thu được 6,72 l CO2 (đkc) ; 8,4 g

H2O Tính khối lượng phân tử trung bình của hai hợp chất hữu cơ đó

4 A là hỗn hợp gồm rượu etylic và 2 axit hữu cơ đơn chức liên tiếp trong dãy đồng đẳng Chia A làm 2

phần bằng nhau:

P1: cho tác dụng với Na dư được 3,92 l H2 (đkc)

P2: đốt cháy hoàn toàn cần 25,2 l O2 (đkc) Sản phẩm cháy lần lượt dẫn qua bình 1 đựng H2SO4 đặc và bình

2 đựng đ Ba(OH)2 dư thấy khối lượng bình 1 tăng 17,1 g còn bình 2 xuất hiện 177,3 g kết tủa

a) Tìm CTPT ,CTCT các axit

b) Tính % theo khối lượng mỗi chất trong A

5 Hỗn hợp A gồm 2 este là đồng phân của nhau và đều được tạo thành từ axit và rượu đơn chức Cho 2,2 g

hh A bay hơi ở 136,5 0 C; 1 atm thì thu được 840 ml hơi este Mặt khác đem thuỷ phân hoàn toàn 26,4 g hh A bằng 100ml đ NaOH 20% (d = 1,2 g/ml) rồi đem cô cạn thu được 33,8 g chất rắn khan Xác địng CTCT và khối lượng mỗi este trong hỗn hợp A

6 A là hỗn hợp gồm 2 hidrocacbon ở thể khí X,Y Lấy 0,06 mol A chia làm 2 phần bằng nhau:

P1:cho qua bình đựng dd Br2 dư thì thấy khối lượng bình tăng lên m1(g) và có 6,4 g Br2 tham gia phản ứng ( không có khí thoát ra khỏi bình Br2)

P2: đốt cháy thu được m2 (g) H2O và có 0.08 mol CO2 tạo thành

a) Xác định CTPT,CTCT của X,Y

b) Tính m2,m2 và % thể tích của X,Y trong hỗn hợp A

7 Hoà tan 4,6 g hh kim loại gồm Ba và 2 kim loại kiềm thuộc 2 chu kỳ liên tiếp vào nước được đ A và 1,12

l khí H2(đkc)

Nếu cho ½ dd A với 18 ml dd K2CO3 0,5 M thì được một đ có khả năng kết tủa với dd Na2SO4 Nếu cho ½

dd A tác dụng với 21 ml dd K2CO3 0,5 M thì được một dd vẫn có khả năng tạo kết tủa với dd CaCl2 Xác định 2 kim loại kiềm

8 Cho 2,72 g hh gồm 3 kim loại A,B,C tác dụng với halogen X thu được hỗn hợp 3 muỗi có khối lượng là

8,04 g Hoà tan muối này vào nước xong cho phản ứng với dd AgNO3 thu được 21,525 g kết tủa

a) Xác định halogen X

b) Cho tỉ lệ nguyên tử khối của A,B,C lần lượt là 3:5:7 và tỉ lệ số mol lần lượt là 1:2:3 Xác định 3 kim loại

9 Hoà tan hết 11,2 g hh X gồm 2 kim loại M (hoá trị x) và M ’ (hoá trị y) trong dung dịch HCl và sau đó cô cạn đ thu được 39,6 g hh 2 muối

a) Tính thể tích khí sinh ra ở đktc

b) Cho 22,4 g hh X nói trên tác dụng với 500 ml dd HCl nói trên thấy thoát ra 16,8 lit H2 (đkc) Đem cô cạn dd được chất rắn Y Tính khối lượng Y và CM của dd HCl

c) Hai kim loại M,M ’ có cùng hoá trị và có tỉ lệ số mol là 7:1; M’ > M Xác định 2 kim loại đó Biết x,y  2

10 Cho hỗn hợp Na và một kim loại kiềm X khác nặng 6,2 g tác dụng với 104 g nước thu được 110 g dd (d

= 1,1 g/ml)

a) Xác định X biết MX < 40

b) Tính nồng độ mol của dd thu được và thể tích dd HCl 1M cần thiết để trung hoà dd trên