Đang tải... (xem toàn văn)
I. PHƯƠNG PHÁP GIẢI Nguyên tắc chung của phương pháp là dựa vào định luật bảo toàn nguyên tố (BTNT); “ Trong các phản ứng hóa học thông thường, các nguyên tố luôn được bảo toàn” Điều này có nghĩa là: “Tổng số mol nguyên tử của một nguyên tố X bất kỳ trước và sau phản ứng là luôn bằng nhau” Điểm mấu chốt của phương pháp là phải xác định được đúng các hợp phần có chứa nguyên tố X ở trước và sau phản ứng, áp dụng ĐLBT nguyên tố với X để rút ra mối quan hệ giữa các hợp phần từ đó đưa ra kết luận chính. II. CÁC DẠNG BÀI TẬP THƯỜNG GẶP Phương pháp bảo toàn nguyên tố có thể áp dụng cho hầu hết các dạng bài tập, đặc biệt là các dạng bài hỗn hợp nhiều chất, xảy ra nhiều biến đổi phức tạp. Dưới đây là một số dạng bài tập điển hình. Dạng 1. Từ nhiều chất ban đầu tạo thành một sản phẩm. Từ dữ kiện đề bài số mol của nguyên tố X trong các chất đầu tổng số mol trong sản phẩm tạo thành số mol sản phẩm. Hỗn hợp kim loại và oxit kim loại hyđroxit kim loại oxit
CLB GIA SU THU KHOA Phơng pháp Phơng pháp Bảo toàn nguyên tố I PHNG PHP GII - Nguyờn tắc chung phương pháp dựa vào định luật bảo toàn nguyên tố (BTNT); “ Trong phản ứng hóa học thơng thường, ngun tố ln bảo tồn” Điều có nghĩa là: “Tổng số mol ngun tử nguyên tố X trước sau phản ứng nhau” - Điểm mấu chốt phương pháp phải xác định hợp phần có chứa nguyên tố X trước sau phản ứng, áp dụng ĐLBT nguyên tố với X để rút mối quan hệ hợp phần từ đưa kết luận II CÁC DẠNG BÀI TẬP THƯỜNG GẶP Phương pháp bảo toàn nguyên tố áp dụng cho hầu hết dạng tập, đặc biệt dạng hỗn hợp nhiều chất, xảy nhiều biến đổi phức tạp Dưới số dạng tập điển hình Dạng Từ nhiều chất ban đầu tạo thành sản phẩm Từ kiện đề → số mol nguyên tố X chất đầu → tổng số mol sản phẩm tạo thành → số mol sản phẩm - Hỗn hợp kim loại oxit kim loại → hyđroxit kim loại → oxit - Al Al2O3 + oxit sắt ⇒ n Al2O3 (cuối) = t0 hỗn hợp rắn → hyđroxit →Al2O3 + Fe2O3 nAl + n Al2O3 (đầu) ; n Fe2 O3 (cuối) = ∑n Fe(đầu) Dạng Từ chất ban đầu tạo thành hỗn hợp nhiều sản phẩm Từ kiện đề → tổng số mol ban đầu, số mol hợp phần cho → số mol chất cần xác định Axit có tính oxi hóa (HNO3, H2SO4 đặc, nóng) - Kim loại Muối + khí ⇒ nX (axit) = nX (muối) + nX (khí) (X: N S) - Khí CO2 (hoặc SO2) hấp thụ vào dung dịch kiềm: CO2 → CO32− + HCO3− ⇒ nCO = n CO3 2− + SO2 → SO32− + HSO3− n HCO3 ⇒ n SO − = n SO3 2− + n HSO3 − - Tính lưỡng tính Al(OH)3 Trường hợp O Trường hợp H− Al3+ → Al(OH) + [Al(OH) ]− ⇒ ∑n Al3+ = n [Al(OH) ]− + n Al(OH) ⇒ 3 - H + − = n [Al(OH)4] − → Al(OH) + Al3+ ∑n [Al(OH) ] Al3+ + n Al(OH) Hỗn hợp oxit kim loại + CO (H2) t → hỗn hợp chất rắn + CO (H O) 2 Theo định luật bảo toàn nguyên tố với O: * Khi H = 100%: nO (oxit) = nO (rắn) + nhỗn hợp khí sau = nO (rắn) + nhỗn hợp khí trước * Khi H < 100%: nO (oxit) - = nO (rắn) + mhỗn hợp khí sau - mhỗn hợp khí 16 Bài tốn cracking ankan: Ankan X cracking hỗn hợp Y Mặc dù có biến đổi hóa học xảy q trình cracking, Y thường hỗn hợp phức tạp (có thể có H2), phản ứng cracking xảy theo nhiều hướng, với hiệu suất H < 100% Nhưng ta quan tâm đến bảo toàn nguyên tố C, H từ dễ dàng xác định tổng lượng nguyên tố ∑ n C(Y ) = ∑ n C(X) Thông thường đề cho số mol ankan X → ∑ n H (Y) = ∑ n H(X) Dạng Từ nhiều chất ban đầu tạo thành hỗn hợp nhiều sản phẩm Trong trường hợp khơng cần thiết phải tìm xác số mol chất, mà quan tâm đến hệ thức: ∑n X(đầu) = ∑n X(cuối) Tức quan tâm đến tổng số mol nguyên tố trước sau phản ứng Nếu biết ⇒ ∑n X(cuối) ∑n X( đầu) ngược lại Với dạng này, đề thường yêu cầu thiết lập hệ thức dạng tổng quát số mol chất Dạng Bài toán điốt cháy hóa hữu Xét đốt cháy tổng quát: C H O N + O x y z t →t CO2 + H2O + N2 nC = nCO Theo ĐLBT nguyên tố: nH = n H O nN = n N ⇒ nO(C Hx OyN z) =t nCO 2 + nH O2- nO Phương pháp bảo toàn khối lượng nguyên tố với O sử dụng phổ biến tốn hóa hữu * Chú ý: Đối với trường hợp đốt cháy hợp chất hữu chứa Nitơ khơng khí, lượng nitơ thu sau phản ứng là: n N (sau phản ứng) = nN (từ phản ứng đốt cháy) + n N2 (từ khơng khí) Để áp dụng tốt phương pháp BTNT, cần ý số điểm sau: * Hạn chế viết phương trình phản ứng mà thay vào nên viết sơ đồ phản ứng (sơ đồ hợp thức, có ý hệ số) biểu diễn biến đổi nguyên tố quan tâm * Đề thường cho (hoặc qua kiện toán tính được) số mol nguyên tố quan tâm, từ xác định lượng (mol, khối lượng) chất III CÁC VÍ DỤ Ví dụ 1: Hồ tan hỗn hợp X gồm 0,2 mol Fe 0,1 mol Fe 2O3 vào dung dịch HCl dư dung dịch D Cho dung dịch D tác dụng với NaOH dư thu kết tủa Lọc kết tủa, rửa đem nung khơng khí đến khối lượng khơng đổi thu m gam chất rắn Y Giá tri m A 16,0 B 30,4 C 32,0 Giải: Sơ đồ : X Fe H Cl NaO H 0 →Y{Fe O t 2 2 FeCl Fe(OH) → → FeCl Fe(OH) Fe O 3 n Fe 0,2 Theo BTNT với Fe: nFe O = +n = + 0,1 = 0,2 mol 3(Y) Fe2O3 (X) ⇒ m = 0,2.160 = 32,0 ⇒ Đáp án C D 48,0 } 23 Ví dụ 2: Đun nóng hỗn hợp bột X gồm 0,06 mol Al, 0,01 mol Fe3O4, 0,015 mol Fe2O3 0,02 mol FeO thời gian Hỗn hợp Y thu sau phản ứng hoà tan hoàn toàn vào dung dịch HCl dư, thu dung dịch Z Thêm NH vào Z dư, lọc kết tủa T, đem nung ngồi khơng khí đến khối lượng khơng đổi thu m gam chất rắn Giá trị m A 6,16 B 6,40 Giải: Theo BTNT với Al: n Al O = 23 n Al = 0,03 mol C 7,78 D 9.46 Theo BTNT với Fe: ∑n = n Fe 3n Fe3O4 (X) + + n Fe O (X) = 0,04 mol Fe2O3 2 ⇒ m = n Al O + n Fe O = 0,06.102 + 0,04.160 = 9,46 ⇒ Đáp án D 23 Ví dụ 3: Đốt2 3cháy 9,8 gam bột Fe khơng khí thu hỗn hợp rắn X gồm FeO, Fe 3O4 Fe2O3 Để hoà tan X cần dùng vừa hết 500ml dung dịch HNO 1,6M, thu V lít khí NO (sản phẩm khử nhất, đktc) Giá trị V A 6,16 B 10,08 C 11,76 D 14,0 Giải: + O + t0 HN O Sơ đồ phản ứng : Fe 2, →X →Fe(NO ) + NO ↑ 33 Theo BNTN với Fe: n Fe(NO3)3= nFe = 0,175mol Theo BNTN với N: nNO = n HNO – n = 0,5.1,6 – 3.0,175 = 0,275 mol Fe(NO ) ⇒ V = 0,275 22,4 = 6,16 ⇒ Đáp án A 33 Ví dụ 4: Lấy a mol NaOH hấp thụ hồn tồn 2,64 gam khí CO2, thu 200ml dung dịch X Trong dung dịch X khơng NaOH nồng độ ion CO 2− A 0,06 B 0,08 0,2M a có giá trị : C 0,10 D 0,12 Giải: Sơ đồ phản ứng : CO2 + NaOH → Na2CO3 + NaHCO3 Theo BNTN với C : n NaHCO3 = = −n Na2CO3 n CO2 2,64 44 − 0,2.0,2 = 0,02mol Theo BNTN với Na: a = n Na CO + n NaHCO = 0,04 + 0,02 = 0,1 ⇒ Đáp án C 3 Ví dụ 5: Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp gồm x mol FeS2 y mol Cu2S vào axit HNO3 (vừa đủ), thu dung dịch X (chỉ chứa hai muối sunfat) khí NO Tỉ số x/y A 6/5 B 2/1 C 1/2 D 5/6 Giải: X chứa muối sunfat, khí NO ⇒ S chuyển hết thành SO 2FeS2 Sơ đồ biến đổi: x → Fe2 (SO4 )3 ; 0,5x 2− Cu 2S → 2CuSO4 y 2y Theo BTNT với S: 2x + y = 3.0,5x + 2y ⇒ 0,5x = y ⇒ x/y = 2/1 ⇒ Đáp án B ... Al(OH) Hỗn hợp oxit kim loại + CO (H2) t → hỗn hợp chất rắn + CO (H O) 2 Theo định luật bảo to n nguyên tố với O: * Khi H = 100%: nO (oxit) = nO (rắn) + nhỗn hợp khí sau = nO (rắn) + nhỗn... có H2), phản ứng cracking xảy theo nhiều hướng, với hiệu suất H < 100% Nhưng ta quan tâm đến bảo to n nguyên tố C, H từ dễ dàng xác định tổng lượng nguyên tố ∑ n C(Y ) = ∑ n C(X) Thông thường... Theo ĐLBT nguyên tố: nH = n H O nN = n N ⇒ nO(C Hx OyN z) =t nCO 2 + nH O2- nO Phương pháp bảo to n khối lượng nguyên tố với O sử dụng phổ biến tốn hóa hữu * Chú ý: Đối với trường hợp đốt cháy