Phương pháp này được áp dụng trong việc giải nhiều bài toán khác nhau cả vô cơ và hữu cơ, đặc biệt là đối với việc chuyển bài toán hỗn hợp thành bài toán một chất rất đơn giản và ta có t[r]
(1)CHƯƠNG I CÁC PHƯƠNG PHÁP GIÚP GIẢI NHANH BÀI TỐN HĨA HỌC
“Phương pháp Thầy Thầy” (Talley Rand)
§1 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 đó 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”.
Nguyên 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 công thức tương ứng với trường hợp là: a) Đối với nồng độ % khối lượng:
(2)m1
| C2 C |
C →
m2 C2 |C1 - C|
b) Đối với nồng độ mol/lít:
| C1 C | (1)
V1 C1 |C2 - C| V1
| C2 C |
C → V
V2 C2 |C1 - C|
c) Đối với khối lượng riêng:
| C1 C | (2)
V1 d1 |d2 - d| V1 | d 2 d |
d →
V2 d2 |d1 - d| V2
Khi sử dụng sơ đồ đường chéo ta cần ý:
| d1 d | (3)
*) Chất rắn coi dung dịch có C = 100% *) Dung mơi coi dung dịch có C = 0%
*) Khối lượng riêng H2O
là 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 m1 gam
dung dịch HCl 45% pha với m2
gam dung dịch HCl 15% Tỉ lệ
m1/m2 là:
A 1:2 B 1:3
C 2:1 D 3:1
Hướng dẫn giải:
Áp dụng công thức (1): m1
| 45 25 | 20 Đáp án C
m 2 | 15 25 | 10
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
(3)Hướng dẫn giải:
Ta có sơ đồ: V1(NaCl) |0 - 0,9|
0,9
V2(H2O) |3 - 0,9|
(4)(5) 500 150 (ml) Đáp án A
Phương pháp hữu ích việc pha chế dung dịch mà áp dụng cho các trường hợp đặc biệt hơn, pha chất rắn vào dung dịch Khi phải chuyển nồng độ chất rắn nguyên chất thành nồng độ tương ứng với lượng chất tan dung dịch.
Ví dụ Hịa 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
98 100 H2SO4
100 gam SO3 122,5 gam H2SO4
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 m
| 49 78,4 | | 122,5 78,4 | 29,4
44,1
m 44,1 200 300 (gam) Đáp án D 29,4
Điểm lí thú sơ đồ đường chéo chỗ phương pháp cịn dùng để tính nhanh kết quả của nhiều dạng tập hóa học khác Sau ta xét dạng tập này.
Dạng 2: Bài toán hỗn hợp đồng vị
Đây dạng tập phần cấu tạo nguyên tử.
Ví dụ Ngun tử khối trung bình brom 79,319 Brom có hai đồng vị bền:
79
Thành phần % số nguyên tử 81 Br là:
A 84,05 B 81,02 C 18,98 D 15,95
Hư
và 81 Br.
Ta có sơ đồ đường chéo: 81
35Br (M=81) 79
35Br (M=79)
A=79,319
79,319 - 79 = 0,319 81 - 79,319 = 1,681 % 81 Br 0,319
35 % 81 Br
0,319 100% % 81 Br 15,95% Đáp án D.
%79 Br 1,681 35 1,681 0,319 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 %
về thể tích O3 hỗn hợp là:
A 15% B 25% C 35% D 45%
Hướng dẫn giải:
Áp dụng sơ đồ đường chéo:
V
3
M1= 48 |32 - 36|
M = 18.2 =36
V M2= 32 |48
(6)V
1 %V
(7) 100% 25% Đáp án B
V 12
2
O3 3 1
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:
CH4
V
2
M1= 16 |M2 - 30|
M = 15.2 =30
M2 = M2 |16 - 30|
VCH
| M - 30 |
2 | M - 30 | 28 M = 58 14n + = 58 n =
V 14 2
2
Vậy 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 H3PO4 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
Có: n
NaOH
Hướng dẫn giải:
0,25.2 Tạo hỗn hợp muối: NaH2PO4, Na2HPO4 n H3PO4 0,2.1,5
Sơ đồ đường chéo: Na
2HPO4 (n1 = 2) |1 - 5/3| =
NaH2PO4 (n2 = 1)
n
3 |2 - 5/3|
n Na HPO
n NaH PO 2
n 1 Na2HPO4
2n NaH2PO4 Mà
n Na2HPO4 n NaH2PO4 n
H3PO4
0,3 (mol)
n Na2HPO4 0,2 (mol)
n NaH2PO4 0,1 (mol)
m Na2HPO4 0,2.142 28,4 (g)
Đáp án C
m NaH2PO4 0,1.120 12,0 (g)
Dạng 5: Bài toán hỗn hợp chất vơ kim loại có tính chất hóa học
Ví dụ Hịa tan 3,164 gam hỗn hợp muối CaCO3 BaCO3 dung dịch HCl dư, thu 448
ml khí CO2 (đktc) Thành phần % số mol BaCO3 hỗn hợp là:
A 50% B 55% C 60% D 65%
Hướng dẫn giải:
nCO 0,448 0,02 (mol)M 3,164 158,2
2
22,4 0,02
Á p d
ụng sơ đồ đường chéo:
BaCO3(M1= 197) |100 -
158,2| = 58,2
(8)(9)(10)(11)(12)100% 60% Đáp án C
Dạng 6: Bài toán trộn quặng kim loại
Đây dạng mà giải theo cách thông thường dài dòng, phức tạp Tuy nhiên sử dụng sơ đồ đường chéo việc tìm kết trở nên đơn giản nhanh chóng nhiều.
Để áp dụng sơ đồ đường chéo, ta coi quặng “dung dịch” mà “chất tan” là kim loại xét, “nồng độ” “chất tan” hàm lượng % khối lượng kim loại trong quặng.
Ví dụ A quặng hematit chứa 60% Fe2O3 B quặng manhetit chứa 69,6% Fe3O4 Trộn m1 tấn
quặng A với m2 quặng B thu quặng C, mà từ quặng C điều chế 0,5 gang chứa 4% cacbon Tỉ lệ m1/m2 là:
A 5/2 B 4/3 C 3/4 D 2/5
Hướng dẫn giải:
Số kg Fe có quặng là:
+) Quặng A chứa: 60 1000 112 420 (kg)
100 160
+) Quặng B chứa: 69,6 1000 168 504 (kg)
100 232
+) Quặng C chứa: 500 1 480 (kg)
Sơ đồ đường chéo: 100
mA 420 |504 - 480| = 24 480
mB 504 |420 - 480| = 60
m A 24 2 Đáp án D.
m B 60
************************ *** *** *** *** *** *** *** ***
§2 PHƯƠNG PHÁP BẢO TỒN KHỐI LƯỢNG
Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng (ĐLBTKL): “Tổng khối lượng chất tham gia phản ứng
bằng tổng khối lượng sản phẩm” giúp ta giải tốn hóa học cách đơn giản, nhanh chóng.
Ví dụ 10 Hỗn hợp A gồm 0,1 mol etylenglicol 0,2 mol chất X Để đốt cháy hoàn tồn hỗn hợp A
cần 21,28 lít O2 (đktc) thu 35,2 gam CO2 19,8 gam H2O Tính khối lượng phân tử X (biết X
chỉ chứa C, H, O)
Ta có phương trình phản ứng cháy:
Hướng dẫn giải:
2C2H6O2 + 5O2 4CO2 + 6H2O
X + O2 CO2 + H2O
Áp dụng ĐLBTKL: m
X
m C2H6O
m
O2
m
CO2
m H
2O
m X m
CO2
m H
2O
mC2H6O 2 m O2
m 35,2 19,8 0,1 62 X 21,28 32 18,4 (gam)
22,4
(13)(14)Ví dụ 11 Hịa tan hoàn toàn 3,34 gam hỗn hợp hai muối cacbonat kim loại hóa trị II hóa trị III bằng
dung dịch HCl dư ta thu dung dịch A 0,896 lít khí bay (đktc) Tính khối lượng muối có dung dịch A
Hướng dẫn giải:
Gọi muối cacbonat là: XCO3 Y2(CO3)3 Các phương trình phản ứng xảy ra:
XCO3 + 2HCl
(15)(1)
Y2(CO3)3 + 6HCl 2YCl3 + 3H2O + 3CO2 (2)
Số mol khí CO2 bay ra: n
CO2
0,896 22,4
0,04 (mol) nHCl
2n
CO2 0,04 0,08 (mol)
Áp dụng ĐLBTKL: (m
XCO
m Y (CO ) ) m HCl m
CO
m H O mmuèi
3 3 2
mmuèi (m XCO m Y (CO ) ) m HCl (mCO m H O )
3 3 2
mmuèi 3,34 0,08 36,5 (0,04 18 0,04 44) 3,78 (gam)
Ví dụ 12 Khử m gam hỗn hợp A gồm oxit CuO, FeO, Fe3O4 Fe2O3 khí CO nhiệt độ
cao, người ta thu 40 gam hỗn hợp chất rắn X 13,2 gam khí CO2 Tìm giá trị m. Hướng dẫn giải:
P
h ân tí c h : với tốn này, giải theo cách thông thường, tức đặt số mol oxit x,
y, z, t có khó khăn ta khơng thể thiết lập đủ phương trình để giải ẩn Mặt khác, chúng ta lượng CO cho có đủ để khử hết oxit kim loại hay khơng? Đó chưa kể đến hiệu suất phản ứng vấn đề gây khó khăn! Nhưng dùng
phương pháp bảo toàn khối lượng giúp loại bỏ khó khăn việc tìm giá trị m
trở nên đơn giản.
Các phương trình phản ứng xảy ra:
3Fe2O3 + CO 2Fe3O4 + CO2 (1)
Fe3O4 + CO 3FeO + CO2 (2)
FeO + CO CuO + CO
Fe + CO2
Cu + CO2
(3) (4) Ta có: nCO (p−) n CO
2
13,2
0,3 (mol) m
44
CO (p−)
28.0,3 8,4 (gam)
Khối lượng chất rắn: mr = 40 (gam)
Áp dụng ĐLBTKL: m
A
mCO (p−) m r m B m
A
m r m
CO
m CO (p−)
m m A
40 13,2 8,4 44,8 (gam)
Ví dụ 13 Thuỷ phân hoàn toàn 14,8 gam hỗn hợp este đơn chức đồng phân thấy cần vừa
đủ 200 ml dung dịch NaOH 1M, thu m gam hỗn hợp muối 7,8 gam hỗn hợp rượu Tìm m.
Hướng dẫn giải:
Gọi công thức chung este là: RCOOR'
Phương trình phản ứng xảy ra: RCOOR' NaOH RCOONa R'OH Theo ta có: n NaOH 0,2.1 0,2 (mol) m NaOH 40.0,2 (gam) Áp dụng ĐLBTKL:
m
RCOO R'
m
NaOH
mRCOONa mR'OH mRCOONa mRCOO R' m
NaOH
mR'OH
m mRCOONa 14,8 7,8 15 (gam)
************************ *** *** *** *** ***
*** *** ***
(16)§3 PHƯƠNG PHÁP TĂNG GIẢM KHỐI LƯỢNG
Nguyên tắc phương pháp: Dựa vào tăng giảm khối lượng (TGKL) chuyển từ mol chất A
thành nhiều mol chất B (có thể qua giai đoạn trung gian) ta dễ dàng tính số mol các chất ngược lại.
Chẳng hạn:
(17) MCl2 + CO2 + H2O
Theo phản ứng chuyển từ mol MCO3 mol MCl2, khối lượng hỗn hợp tăng thêm
71 – 60 = 11 gam có mol CO2 giải phóng Như vậy, biết lượng muối tăng ta tính
được số mol CO2 sinh ngược lại
b) Xét phản ứng: RCOOR’ + NaOH RCOONa + R’OH
Cứ mol este RCOOR’ chuyển thành mol muối RCOONa, khối lượng tăng (hoặc giảm) |23 – R’| gam tiêu tốn hết mol NaOH, sinh mol R’OH Như vậy, biết khối lượng este phản ứng khối lượng muối tạo thành, ta dễ dàng tính số mol NaOH R’OH ngược lại
Có thể nói hai phương pháp “bảo toàn khối lượng” “tăng giảm khối lượng” “anh em sinh đơi”, tốn giải phương pháp giải phương pháp Tuy nhiên, tùy tập mà phương pháp hay phương pháp ưu việt
Ví dụ 14 Giải lại ví dụ 12 phương pháp tăng giảm khối lượng.
Hướng dẫn giải:
Các phương trình phản ứng xảy ra: XCO3 + 2HCl
Y2(CO3)3 + 6HCl
XCl2 + H2O + CO2
2YCl3 + 3H2O + 3CO2
(1) (2) Số mol khí CO2 bay ra: n
CO2
0,896 22,4
0,04 (mol)
Theo (1), (2): chuyển từ muối cacbonat → muối clorua, mol CO2 sinh ra, khối lượng hỗn hợp
muối tăng thêm 71 – 60 = 11 gam Vậy khối lượng hỗn hợp muối tăng lên là: ∆m = 0,04.11 = 0,44 gam Khối lượng muối dung dịch: mmuèi 3,34 + 0,44 = 3,78 (gam)
Ví dụ 15 Giải lại ví dụ 13 phương pháp tăng giảm khối lượng.
Hướng dẫn giải:
Các phương trình phản ứng xảy ra:
3Fe2O3 + CO 2Fe3O4 + CO2 (1)
Fe3O4 + CO 3FeO + CO2 (2)
FeO + CO CuO + CO
Fe + CO2
Cu + CO2
(3) (4) Ta có: n
CO (p−)
n
CO2
13,2 0,3
(mol) m 44
CO (p−) 28.0,3 8,4 (gam)
Khối lượng chất rắn: mr = 40 (gam)
Theo (1), (2), (3), (4): mol CO phản ứng
mol CO2, khối lượng hỗn hợp A giảm
là:
∆m = × (44 – 28) = 16 gam Vậy khối lượng hỗn hợp A bị giảm là: 16 × 0,3 = 4,8 (gam) Khối lượng hỗn hợp A ban đầu là: m = 40 + 4,8 = 44,8 (gam)
Ví dụ 16 Nhúng nhôm vào 200 ml dung dịch CuSO4, đến dung dịch màu xanh lấy
nhôm cân thấy nặng so với ban đầu 1,38 gam Xác định nồng độ dung dịch CuSO4 dùng Hướng dẫn giải:
(18)(19)Theo (*): mol Al phản ứng hết với mol CuSO4, sinh mol Cu, khối lượng nhôm tăng
lên: ∆m = 3.64 – 2.27 = 138 (gam)
Vậy số mol CuSO4 tham gia phản ứng là: n
(20)(21)(22) 0,03 (mol)
Nồng độ dung dịch CuSO4: CM 0,2 0,15 (M)
Chú ý: Khi nhúng kim loại A vào dung dịch muối kim loại B (kém hoạt động A) Sau
lấy kim loại A ra, khối lượng kim loại A ban đầu thay đổi do: 1) Một lượng A bị tan vào dung dịch
2) Một lượng B từ dung dịch giải phóng, bám vào kim loại A
3) Tính khối lượng tăng (hay giảm) A phải dựa vào phương trình phản ứng cụ thể.
Ví dụ 17 Cho 11 gam hỗn hợp axit đơn chức thuộc dãy đồng đẳng tác dụng hoàn toàn với kim
loại Na dư, thu 2,24 lít khí H2 (đktc) Tính khối lượng muối hữu tạo thành Hướng dẫn giải:
Số mol khí H2 tạo thành: n 2
2,24 22,4
0,1 (mol)
Gọi công thức chung axit đơn chức là: RCOOH.Phương trình phản ứng xảy ra:
2RCOOH 2Na 2RCOONa H (*)
Theo (*): mol RCOOH phản ứng mol RCOONa mol H2, khối lượng muối tăng lên
so với khối lượng axit là: ∆m = 2.[(R 44 23) (R 45)] 44 (gam) Khối lượng muối hữu lớn axit là: m = 44.0,1 = 4,4 (gam)
Vậy, khối lượng muối hữu tạo thành là: 11 + 4,4 = 15,4 (gam)
************************ *** *** *** *** *** *** *** ***
§4 PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN NGUYÊN TỐ
Nguyên tắc chung phương pháp dựa vào định luật bảo toàn nguyên tố (BTNT): “Trong
các phản ứng hóa học thơng thường, ngun tố ln bảo tồn”.
Điều có nghĩa là: Tổng số mol nguyên tử nguyên tố X trước sau phản ứng bằng nhau.
Ví dụ 18 Hỗn hợp chất rắn A gồm 0,1 mol Fe2O3 0,1 mol Fe3O4 Hịa tan hồn tồn A dung
dịch HCl dư, thu dung dịch B Cho NaOH dư vào B, thu kết tủa C Lọc lấy kết tủa, rửa rồi đem nung khơng khí đến khối lượng khơng đổi thu m gam chất rắn D Tính m.
Các phản ứng hóa học xảy ra: Fe2O3 + 6HCl
Hướng dẫn giải:
2FeCl3 + 3H2O
(1) Fe3O4 + 8HCl FeCl2 + 2FeCl3 + 4H2O (2)
NaOH + HCl NaCl + H2O (3)
2NaOH + FeCl2
3NaOH + FeCl3
2NaCl + Fe(OH)2
3NaCl + Fe(OH)3
t
0
(4) (5)
4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 4Fe(OH)3t (6)
2Fe(OH)3
Fe2O3
+ 3H2O
F e2 O
3 :
0,
1 mol (7)
Theo phương trình phản ứng ta có sơ đồ:
(23)Fe3O4
: 0,1 mol Fe2 O3 (rắn D)
(24)Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố Fe: n Fe (trong D) 0,1.2 0,1.3 0,5 (mol)
(25) 0,5 0,25 (mol) m
(26) 0,25.160 40 (gam)
Ví dụ 19 Tiến hành crackinh nhiệt độ cao 5,8 gam butan Sau thời gian thu hỗn hợp khí X
gồm CH4, C2H6, C2H4, C3H6 C4H10 Đốt cháy hoàn toàn X khí oxi dư, dẫn tồn sản
phẩm sinh qua bình đựng H2SO4 đặc Tính độ tăng khối lượng bình H2SO4 đặc Hướng dẫn giải:
Các sơ đồ phản ứng xảy ra: C4H10
C4H10
crackinh CH4 + C3H6 (1)
crackinh C2H6 + C2H6 (2) CH4 t CO2 + 2H2O (3)
C2H4
C2H6
C3H6
C4H10
t t t
t
2CO2 + 2H2O (4)
2CO2 + 3H2O (5)
3CO2 + 3H2O (6)
4CO2 + 5H2O (7)
Độ tăng khối lượng bình H2SO4 đặc tổng khối lượng H2O sinh phản ứng đốt cháy
hỗn hợp X
Theo ta có: nbutan 5,8 0,1 (mol)
58
Từ phương trình phản ứng, có: H (butan ban đầu) H (nước) C4H10 10H 5H2O
Áp dụng định luật BTNT hiđro: n H (butan) n H (H 2O) 10 × 0,1 = (mol) n H 2O
1
0,5 (mol) m m
2
H 2O
18.0,5 (gam)
Ví dụ 20 Hỗn hợp khí A gồm ankan, anken, ankin hiđro Chia A thành phần có thể
tích tiến hành thí nghiệm sau:
Phần 1: đem đốt cháy hoàn toàn dẫn sản phẩm cháy qua bình đựng H2SO4 đặc, bình
đựng nước vôi dư Sau phản ứng cân thấy khối lượng bình tăng 9,9 gam, bình tăng 13,2 gam Phần 2: dẫn từ từ qua ống đựng bột Ni nung nóng thu hỗn hợp khí B Sục khí B qua bình đựng nước vơi dư, thấy khối lượng bình nước vơi tăng m gam Tìm giá trị m.
Hướng dẫn giải:
Phân tích: Vì phần tích nên thành phần chúng Và sản phẩm đốt
cháy phần hoàn toàn giống nhau! Ở đây, việc dẫn phần qua bột Ni, nung nóng hỗn hợp B, sau đem đốt cháy B chỉ bước gây nhiễu, khiến chúng ta bị rối mà thơi, thành phần ngun tố B phần 2 hoàn toàn giống Chính vậy, khối lượng bình nước vôi tăng ở
(27)tổng khối lượng nước CO2 sinh thí nghiệm 1! Vậy: m = ∆mbình + ∆mbình = 9,9 + 13,2 = 23,1 (gam)
************************ *** *** *** *** ***
*** *** ***
§5 PHƯƠNG PHÁP BẢO TỒN ELECTRON Ngun tắc phương pháp: “Khi có nhiều chất oxi hóa chất khử trong
(28)Điều quan trọng áp dụng phương pháp việc phải nhận định trạng thái đầu trạng thái cuối chất oxi hóa chất khử, nhiều không cần quan tâm đến việc cân phản ứng hóa học xảy
Phương pháp đặc biệt lí thú tốn phải biện luận nhiều trường hợp xảy
Ví dụ 21 Hồ tan hoàn toàn 19,2 gam kim loại M dung dịch HNO3 dư thu 8,96 lít (đktc)
hỗn hợp khí gồm NO2 NO có tỉ lệ thể tích 3:1 Xác định kim loại M Hướng dẫn giải:
(29)(30) 8,96 0,4 (mol) 22,4
Vì VNO : VNO
:1
n NO2
: n
NO
:1
n NO2 0,4 0,3 (mol);
n
4 NO
0,4 0,1 (mol)
0 n
Gọi n hóa trị M Quá trình nhường electron: M ne M (1)
Số mol electron nhường là: ne nh−êng
19,2 n (mol)
M
(*)
5 4 2
Quá trình nhận electron: N 6e N N (2)
Tổng số mol electron nhận là: n e nhËn 0,1 0,6 (mol)
(**)
Áp dụng định luật bảo tồn electron, ta có: ne nh−êng n
e nhËn 19,2 n 0,6 M 32n
M n = 2; M = 64 Vậy kim loại M đồng (MCu = 64)
Ví dụ 22 Hịa tan hồn tồn 11,2 gam Fe vào HNO3 dư, thu dung dịch A 6,72 lít hỗn hợp khí
B gồm NO khí X, với tỉ lệ thể tích 1:1 Xác định khí X
Hướng dẫn giải:
Số mol hỗn hợp khí B: n B
0
6,72 0,3 (mol) n
22,4 NO
3
n
X
0,15 (mol)
Quá trình nhường electron: Fe Fe 3e (1)
Số mol electron nhường là: n
e nh−êng 5
11,2
0,6 (mol) 56
2
(*)
Quá trình nhận electron NO: N 3e N (2)
Số mol electron NO nhận là: n e (NO nhËn) 0,15 0,45
(mol)
(**)
Áp dụng định luật bảo tồn electron, ta có: n e nh−êng n e nhËn n e nh−êng n e (NO nhËn) n e (X nhËn)
n e (X nhËn) n e nh−êng n e (NO nhËn) 0,6 0,45 0,15 (mol) 5
Gọi n số electron mà X nhận Ta có: N ne n = 0,15 Từ suy X NO
(5n)
N (3)
0,15
Ví dụ 23 Để m gam phoi bào sắt A ngồi khơng khí sau thời gian biến thành hỗn hợp B có
khối lượng 12 gam gồm Fe oxit FeO, Fe3O4, Fe2O3 Cho B tác dụng hoàn toàn với axit nitric dư
thấy giải phóng 2,24 lít khí NO Tính khối lượng m A?
Hướng dẫn giải:
Sơ đồ biến đổi xảy ra:
Fe B
Fe FeO
Fe3O4 dd HNO3 NO
mA gam
2
(31)12 gam
Fe2O3
(32)(33)0 3
(34)(1)
Số mol electron nhường là: n Các trình nhận electron:
e nh−êng
m (mol)
56
(*)
+) Từ sắt oxit: O2 + 4e 2O-2 (2)
Số electron O2 nhận là: n e (O nhËn)
5
12 m 32
2
12 m
(mol)
+) Từ oxit muối Fe3+: N 3e N (3)
Số electron N nhận là: n e (N nhËn) 0,1 0,3 (mol)
Tổng số electron nhận là: ne nhËn 12 m 0,3 (mol)
8
(**)
Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có n
n
m
12 m 0,3 m = 10,08 (gam)
e nh−êng
e nhËn 56
8
************************ *** *** *** *** *** *** *** ***
§6 PHƯƠNG PHÁP BẢO TỒN ĐIỆN TÍCH
Nguyên tắc phương pháp: “Trong dung dịch tồn đồng thời ion dương âm
theo định luật bảo tồn điện tích: tổng số điện tích dương tổng số điện tích âm”.
Đây sở để thiết lập phương trình biểu diễn mối liên hệ ion dung dịch
Ví dụ 24 Kết xác định nồng độ mol/lít ion dung dịch sau:
Ion: Na
Ca
2 NO Cl HCO
Số mol: 0,05 0,01 0,01 0,04 0,025
Hỏi kết hay sai? Tại sao?
Hướng dẫn giải:
Tổng số điện tích dương: 0,05 + 2.0,01 = 0,07 (mol) Tổng số điện tích âm: 0,01 + 0,04 + 0,025 = 0,075 (mol)
Ta thấy tổng số điện tích dương ≠ tổng số điện tích âm kết xác định sai!
Ví dụ 25 Lập biểu thức liên hệ a, b, c, d dung dịch chứa a mol Na+, b mol Ca2+, c mol
HCO 3và d mol Cl¯
Hướng dẫn giải:
Áp dụng định luật bảo tồn điện tích, ta có: a + 2b = c + d
************************ *** *** *** *** *** *** *** ***
§7 PHƯƠNG PHÁP KHỐI LƯỢNG MOL TRUNG BÌNH
Khối lượng mol trung bình (KLMTB) hỗn hợp khối lượng mol hỗn hợp đó:
n
m M i n
i
Trong đó: +) mhh tổng số gam hỗn hợp
2
(35)M hh i 1
+) n tổng số
mol hỗn hợp
n
n
n i
(36)hh
+) Mi khối lượng mol
chất thứ i hỗn hợp +) ni số mol chất thứ i
(37)Chú ý: +) M min M M max
+) Nếu hỗn hợp gồm chất có số mol hai chất khối lượng mol trung bình hỗn hợp trung bình cộng khối lượng phân tử chất ngược lại Phương pháp áp dụng việc giải nhiều toán khác vô hữu cơ, đặc biệt việc chuyển toán hỗn hợp thành toán chất đơn giản ta giải cách dễ dàng Sau xét số ví dụ
Ví dụ 26 Hịa tan 2,97 gam hỗn hợp muối CaCO3 BaCO3 dung dịch HCl dư, thu 448
ml khí CO2 (đktc) Tính thành phần % số mol muối hỗn hợp Hướng dẫn giải:
Các phản ứng xảy ra: CaCO3 + 2HCl
(38) CaCl2 + H2O + CO2 (1)
BaCl2 + H2O + CO2 (2)
Từ (1), (2) n hh n
CO2
0,448
0,02 (mol) 22,4
Gọi x thành phần % số mol CaCO3 hỗn hợp
(1 – x) thành phần % số mol BaCO3
Ta có: M2muèi 100x 197.(1 x) 2,97 x 0,5 % 0,02
BaCO %n
CaCO
50%
Ví dụ 27 Hịa tan 16,8 gam hỗn hợp gồm muối cacbonat sunfit kim loại kiềm vào
dung dịch HCl dư, thu 3,36 lít hỗn hợp khí (đktc) Xác định tên kim loại kiềm
Hướng dẫn giải:
Gọi kim loại kiềm cần tìm M
Các phản ứng xảy ra: MCO3 + 2HCl
MSO3 + 2HCl
3,36
MCl2 + H2O + CO2 (1)
MCl2 + H2O + SO2 (2)
16,8 Từ (1), (2) nmuối = nkhí = 22,4
0,15 (mol) M
muèi 0,15 112
Ta có: 2M 60 M 2M 80 16 M 26 Vì M kim loại kiềm nên M = 23 (Na)
Ví dụ 28 Trong tự nhiên Brom có hai đồng vị bền là: 79 và 81 Br Nguyên tử khối trung bình của
Brom 79,319 Tính thành phần % số nguyên tử đồng vị
Hướng dẫn giải:
Gọi x thành phần % số nguyên tử đồng vị 79 Br
(100 – x) thành phần % số nguyên tử đồng vị 81
Ta có: A
Br
79x 81(100 x)
79,319 x 84,05;100 x 15,95 100
Vậy tự nhiên, đồng vị 79 Br chiếm 84,05% đồng vị 81 Br chiếm 15,95% số nguyên tử.
Ví dụ 29 Cho 6,4 gam hỗn hợp kim loại thuộc nhóm IIA bảng tuần hoàn tác dụng với
dung dịch H2SO4 lỗng, dư thu 4,48 lít H2 (đktc) Xác định tên kim loại Hướng dẫn giải:
Gọi công thức chung kim loại nhóm IIA M Ta có phương trình phản ứng: M 2H
2
M H (*)
(39)(40)§8 BÀI TẬP VẬN DỤNG
I.1 Để thu dung dịch CuSO4 16% cần lấy m1 gam tinh thể CuSO4.5H2O cho vào m2 gam dung
dịch CuSO4 8% Tỉ lệ m1/m2 là:
A 1/3 B 1/4 C 1/5 D 1/6
I.2 Hịa tan hồn tồn m gam Na2O nguyên chất vào 40 gam dung dịch NaOH 12% thu dung dịch
NaOH 51% Giá trị m (gam) là:
A 11,3 B 20,0 C 31,8 D 40,0
I.3 Số lít nước nguyên chất cần thêm vào lít dung dịch H2SO4 98% (d = 1,84 g/ml) để dung dịch
mới có nồng độ 10% là:
A 14,192 B 15,192 C 16,192 D 17,192
I.4 Nguyên tử khối trung bình đồng 63,54 Đồng có hai đồng vị bền: 63
% số nguyên tử 65 Cu là:
và 65 Cu Thành phần
A 73,0% B 34,2% C 32,3% D 27,0%
I.5 Cần lấy V1 lít CO2 V2 lít CO để điều chế 24 lít hỗn hợp H2 CO có tỉ khối metan
bằng Giá trị V1 (lít) là:
A B C D
I.6 Thêm 150 ml dung dịch KOH 2M vào 120 ml dung dịch H3PO4 0,1M Khối lượng muối thu
được dung dịch là:
A 10,44 gam KH2PO4; 8,5 gam K3PO4 B 10,44 gam K2HPO4; 12,72 gam K3PO4
C 10,24 gam K2HPO4; 13,5 gam KH2PO4 D 13,5 gam KH2PO4; 14,2 gam K3PO4
I.7 Hòa tan 2,84 gam hỗn hợp muối CaCO3 MgCO3 dung dịch HCl dư, thu 0,672 lít khí
ở điều kiện tiêu chuẩn Thành phần % số mol MgCO3 hỗn hợp là:
A 33,33% B 45,55% C 54,45% D 66,67%
I.8 A khoáng vật cuprit chứa 45% Cu2O B khoáng vật tenorit chứa 70% CuO Cần trộn A B
theo tỉ lệ khối lượng T = mA/mB để quặng C, mà từ quặng C điều chế được tối đa 0,5 đồng nguyên chất T bằng:
A 5/3 B 5/4 C 4/5 D 3/5
I.9 Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp gồm C2H4, C3H6, C4H8 thu 4,4 gam CO2 2,52 gam
H2O Giá trị m là:
A 1,34 gam B 1,48 gam C 2,08 gam D 2,16 gam
I.10 Dung dịch X có chứa a mol Na+, b mol Mg2+, c mol Cl¯ d mol SO 2 Biểu thức đúng?
A a + 2b = c + 2d B a + 2b = c + d C a + b = c + d D 2a + b = 2c + d
I.11 Crackinh 5,8 gam C4H10 thu hỗn hợp khí X Khối lượng H2O thu đốt cháy hoàn toàn
X là:
A 4,5 gam B gam C 18 gam D 36 gam
I.12 Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm CH4, C3H6 C4H10 thu 4,4 gam CO2 2,52 gam
H2O, m có giá trị là:
A 1,48 gam B 2,48 gam C 14,8 gam D 24,8 gam
I.13 Cho 11,2 lít (đktc) axetilen hợp H2O (HgSO4, 80oC) Khối lượng CH3CHO tạo thành là:
A 4,4 gam B 12 gam C 22 gam D 44 gam
I.14 Oxi hóa 12 gam rượu đơn chức X thu 11,6 gam anđehit Y Vậy X là:
A CH3CH2CH2OH B CH3CH2OH C CH3CH(OH)CH3 D Kết khác
C
2
2
(41)I.15 Cho 0,896 lít hỗn hợp hai anken đồng đẳng liên tiếp (đktc) lội qua dung dịch brom dư
Khối lượng bình brom tăng thêm 2,0 gam Công thức phân tử hai anken là:
A C2H4 C3H6 B C3H6 C4H8 C C4H8 C5H10 D Không phải A, B, C
I.16 Lấy m gam bột sắt cho tác dụng với clo thu 16,25 gam muối sắt clorua Hịa tan hồn tồn
cũng lượng sắt axit HCl dư thu a gam muối khan Giá trị a (gam) là:
A 12,7 gam B 16,25 gam C 25,4 gam D 32,5 gam
I.17 Hòa tan hỗn hợp gồm 0,2 mol Fe 0,1 mol Fe2O3 vào dung dịch HCl dư dung dịch A Cho
dung dịch A tác dụng với NaOH dư thu kết tủa Lọc kết tủa, rửa sạch, sấy khơ, nung khơng khí đến khối lượng không đổi thu m gam chất rắn Giá trị m bao nhiêu?
A 16 gam B 30,4 gam C 32 gam D 48 gam
I.18 Thổi từ từ V lít hỗn hợp khí A gồm CO H2 qua hỗn hợp bột CuO, Fe3O4, Al2O3 ống
sứ đun nóng Sau phản ứng thu hỗn hợp B gồm khí hơi, nặng hỗn hợp A ban đầu 0,32 gam Giá trị V (đktc) bao nhiêu?
A 0,112 lít B 0,224 lít C 0,336 lít D 0,448 lít
I.19 Hịa tan hồn tồn 13,92 gam Fe3O4 dung dịch HNO3 thu 448 ml khí NxOy (đktc) Xác
định NxOy?
A NO B N2O C NO2 D N2O5
I.20 Cho 1,24 gam hỗn hợp hai rượu đơn chức tác dụng vừa đủ với Na thấy thoát 336 ml H2 (đktc)
m gam muối Khối lượng muối thu là:
A 1,57 gam B 1,585 gam C 1,90 gam D 1,93 gam
I.21 Khi cho 0,1 mol C3H5(OH)3 0,1 mol CH3COOH nguyên chất, riêng biệt Khi cho chất tác
dụng với Na dư, tổng thể tích khí H2 thu (đktc) là:
A 3,66 lít B 4,48 lít C 5,6 lít D 6,72 lít
I.22 Cho 3,38 gam hỗn hợp Y gồm CH3OH, CH3COOH, C6H5OH tác dụng vừa đủ với Na thoát 672
ml khí (đktc) Cơ cạn dung dịch thu hỗn hợp rắn Y Khối lượng Y là:
A 3,61 gam B 4,04 gam C 4,70 gam D 4,76 gam
I.23 Để khử hoàn toàn 17,6 gam hỗn hợp Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3 cần vừa đủ 2,24 lít CO (đktc) Khối
lượng Fe thu là:
A 14,4 gam B 16 gam C 19,2 gam D 20,8 gam
I.24 Cho 4,4 gam este no, đơn chức tác dụng hết với dung dịch NaOH thu 4,8 gam muối natri
Công thức cấu tạo este là:
A CH3CH2COOCH3 B CH3COOCH2CH3
C HCOOCH2CH2CH3 D Khơng có este phù hợp
I.25 Đốt cháy hỗn hợp hai este no, đơn chức ta thu 1,8 gam H2O Thủy phân hoàn toàn hỗn hợp
este ta thu hỗn hợp X gồm rượu axit Nếu đốt cháy 1/2 hỗn hợp X thể tích CO2 thu
là bao nhiêu?
A 1,12 lít B 2,24 lít C 3,36 lít D 4,48 lít
I.26 Cho 2,46 gam hỗn hợp gồm HCOOH, CH3COOH, C6H5OH tác dụng vừa đủ với 40 ml dung dịch
NaOH 1M Tổng khối lượng muối khan thu sau phản ứng là:
A 3,52 gam B 6,45 gam C 8,42 gam D kết khác
I.27 Lấy 2,98 gam hỗn hợp X gồm Zn Fe cho vào 200 ml dung dịch HCl 1M, sau phản ứng hồn
tồn ta cạn (trong điều kiện khơng có oxi) 6,53 gam chất rắn Thể tích khí H2 bay (đktc) là:
A 0,56 lít B 1,12 lít C 2,24 lít D 4,48 lít
I.28 Cho 29 gam rượu đơn chức Y tác dụng hết với natri tạo 5,6 lít khí H2 (đktc) Vậy X là:
(42)I.29 Đốt cháy este no, đơn chức, mạch hở thu 1,8 gam H2O Thể tích khí CO2 thu là:
A 2,24 lít B 3,36 lít C 4,48 lít D 6,72 lít
I.30 Cho 18,8 gam hỗn hợp hai ancol no, đơn chức, mạch hở, dãy đồng đẳng tác dụng
với Na dư, tạo 5,6 lít khí H2 (đktc) Cơng thức phân tử hai ancol là:
A CH3OH C2H5OH B C2H5OH C3H7OH
C C3H7OH C4H9OH D C4H9OH C5H11OH
I.31 Cho m gam hỗn hợp Na2CO3 Na2SO3 tác dụng hết với dung dịch H2SO4 2M dư thu
2,24 lít hỗn hợp khí (đktc) có tỉ khối so với hiđro 27 Giá trị m là:
A 11,6 gam B 10,0 gam C 1,16 gam D 1,0 gam
I.32 Một hỗn hợp gồm O2, O3 điều kiện tiêu chuẩn có tỉ khối hiđro 20 Thành phần % thể
tích O3 hỗn hợp là:
A 40% B 50% C 60% D 75%
I.33 Đem nung khối lượng Cu(NO3)2 sau thời gian dừng lại, làm nguội đem cân thấy khối
lượng giảm 0,54 gam Vậy khối lượng muối Cu(NO3)2 bị nhiệt phân là: