Sao băng lạnh giá – Vũ Khắc Ngọc 0985052510 KẾT HỢP PHƯƠNG PHÁP QUY ĐỔI – TRUNG BÌNH – ĐƯỜNG CHÉO ĐỂ GIẢI NHANH BÀI TỐN HĨA HỌC (Trích từ “Các phương pháp giải tốn Hóa học – NXB GD 2010) Vũ Khắc Ngọc Phịng Cơng nghệ Hóa sinh Protein – Viện Công nghệ Sinh học Viện Khoa học Cơng nghệ Việt Nam Giải nhanh tốn Hóa học mục tiêu quan trọng thí sinh kỳ thi Đại học – Cao đẳng, đặc biệt hình thức thi thay đổi từ tự luận sang trắc nghiệm Sự thay đổi tạo động lực quan trọng đòi hỏi phải có thay đổi tương ứng nhận thức phương pháp việc dạy học giáo viên học sinh Trong số phương pháp giải tốn Hóa học Trung bình, Đường chéo Quy đổi phương pháp nhanh, hiệu có nhiều phát triển thú vị thời gian gần đây, phương pháp lại có mạnh ứng dụng riêng: - Các giá trị Trung bình vừa dùng để biện luận, xác định CTPT chất hỗn hợp, vừa dùng để tính nhanh giá trị chung cho hỗn hợp - Phương pháp Đường chéo thường kết hợp với phương pháp Trung bình để tính nhanh tỷ lệ thành phần hỗn hợp thành phần, thay cho việc giải hệ phương trình - Phương pháp Quy đổi tập hợp phương pháp tư sáng tạo, dựa vào giả định Hóa học Tốn học phi thực tế giúp tính nhanh giá trị lượng chất hỗn hợp phức tạp Sự kết hợp khéo léo phương pháp cho phép khai thác tối đa mạnh phương pháp mang lại hiệu đặc biệt giải toán Bài viết giới thiệu số ví dụ điển hình cho hướng kết hợp này: Ví dụ 1: Hịa tan hoàn toàn 22,4g kim loại M chưa biết vào dung dịch H2SO4 đặc, nóng dư thu dung dịch A khí B có khả làm phai màu cánh hoa hồng Hấp thụ hoàn toàn B vào 800 ml dung dịch NaOH 1M, chờ cho phản ứng xảy hồn tồn cạn dung dịch, thu 48,1 g chất rắn Kim loại M cho ban đầu là: A Fe B Ca C Mg D Cu Hướng dẫn giải: Ta có: n NaOH = 0,8 mol Điểm mấu chốt toán phải biện luận để tìm thành phần 48,1g chất rắn, từ xác định số mol SO2 NaOH phản ứng với SO2 theo phản ứng: vukhacngoc@gmail.com http://my.opera.com/saobanglanhgia Dịch vụ ôn thi chất lượng cao – GSA Education: http://giasuams.com/ Liên hệ: 04.39152590 - 0989768553 (Linh) Sao băng lạnh giá – Vũ Khắc Ngọc 0985052510 NaOH + SO2 2NaOH + SO2 → NaHSO3 → Na SO3 + H O Khi cho SO2 tác dụng với NaOH sản phẩm thu bao gồm chất: NaOH dư (M = 40), NaHSO3 (M = 104) Na2SO3 (M=126) Để khai thác kiện n NaOH = 0,8 mol ta tiến hành quy đổi: Coi mol muối Na2SO3 mol NaX với M NaX = 126 = 63g/mol Khi 48,1g chất rắn tương ứng với 0,8 mol, với M = m hh 48,1 = = 60,125g/mol n hh 0,8 → hỗn hợp phải có chất có M < 60,125 → phải có NaOH dư Áp dụng phương pháp đường chéo cho hỗn hợp này, ta có: (NaX) 63 20,125 0,7 mol 2,875 0,1 mol 0,35 mol Na2SO3 60,125 (NaOH) 40 → n SO2 = n Na2 SO3 = 0,35 mol → n e nhËn = 0,35 × = 0,7 mol Giả sử kim loại có hóa trị n, ta dễ dàng có: M = m 22,4 = = 32n 0,7 n n → M lµ Cu Đáp án D Cu Ví dụ 2: Crackinh C4H10 thu hỗn hợp gồm hiđrocacbon có tỷ khối so với H2 16,325 Hiệu suất phản ứng crackinh là: A 77,64% B 38,82% C 17,76% D 16,325% Hướng dẫn giải: Cracking Phản ứng: Ankan ⎯⎯⎯⎯ → Ankan' + Anken tạo Anken Ankan có số mol KLPT Do đó, KLPT trung bình hỗn hợp Anken Ankan ankan ban đầu → Quy đổi: Coi hỗn hợp khí sản phẩm phản ứng cracking C4H10 khí có KLPT M = 58 = 29 → Hỗn hợp sau phản ứng trở thành hỗn hợp gồm thành phần là: (hỗn hợp ankan anken sinh ra) C4H10 dư Do đó, ta sử dụng phương pháp đường chéo sau: vukhacngoc@gmail.com http://my.opera.com/saobanglanhgia Dịch vụ ôn thi chất lượng cao – GSA Education: http://giasuams.com/ Liên hệ: 04.39152590 - 0989768553 (Linh) Sao băng lạnh giá – Vũ Khc Ngc 0985052510 Hỗn hợp (M = 29) M = 32,65 25,35 3,65 C4H10 (M = 58) Giả sử hỗn hợp sau chứa 29 mol khí (3,65 mol C4H10 dư 25,35 mol hỗn hợp ankan 25,35 = 16,325 mol anken sinh ra) số mol C4H10 ban đầu là: n ® = 3,65 + Do đó, hiệu suất phản ứng là: H% = 16,325 - 3,65 × 100% = 77,64% 16,325 Đáp án A 77,64% Ví dụ 3: Cho 37,6g hỗn hợp gồm chất rắn Fe3O4, FeO Cu2O tác dụng với dung dịch HNO3 lỗng dư thu 2,24 lít khí NO đktc Khối lượng Fe3O4 hỗn hợp là: A 34,8g B 23,2g C 11,6g D 17,4g Hướng dẫn giải: Sơ đồ trình oxh – kh bài: Fe2+ - e → Fe3+ Cu + - e → Cu 2+ N +5 + 3e → N +2 Căn vào sơ đồ lấy mol electron cho làm mốc, ta có: - Cứ mol Fe3O4 (232g) cho mol electron - Cứ mol FeO (72g) cho mol electron - Cứ 0,5 mol Cu2O (72g) cho mol electron - Cứ 37,6 376 g hỗn hợp cho mol electron = 0,1 × 3 → Quy đổi: Coi FeO Cu2O chất trung bình X mà 72g chất lại cho mol electron → Hỗn hợp ban đầu trở thành hỗn hợp gồm thành phần là: Fe3O4 X Do đó, ta sử dụng phương pháp đường chéo sau: X (M = 72) Fe3O4 (M = 232) 376 M= 320 160 0,2 mol 0,1 mol Do đó, m Fe3O4 = 23,2g vukhacngoc@gmail.com http://my.opera.com/saobanglanhgia Dịch vụ ơn thi chất lượng cao – GSA Education: http://giasuams.com/ Liên hệ: 04.39152590 - 0989768553 (Linh) Sao băng lạnh giá – Vũ Khắc Ngọc 0985052510 Đáp án B 23,2g Ví dụ 4: Cho 8,96 lít hỗn hợp CO2 NO2 (đktc) hấp thụ vào lượng dung dịch NaOH vừa đủ tạo thành muối trung hịa, sau đem cô cạn dung dịch thu 36,6 gam muối khan Thành phần % thể tích khí hỗn hợp ban đầu là: A 25% CO2 75% NO2 C 75% CO2 25% NO2 B 50% CO2 50% NO2 D 30% CO2 70% NO2 Hướng dẫn giải: Sơ đồ phản ứng hóa học: 2NaOH + 2NO2 → NaNO3 + NaNO2 2NaOH + CO2 → Na CO3 Từ phản ứng, ta thấy: - Cứ mol NO2 tạo mol hỗn hợp muối NaNO3 NaNO2 có tỷ lệ 1:1 số mol, → 69 + 85 quy đổi hỗn hợp muối thành muối có M = = 77 - Cứ mol CO2 tạo mol muối Na2CO3 có M = 106 - M hỗn hợp = 36,6 = 91,5 0,4 p dng phng phỏp ng chộo, ta cú: Na2CO3 (M = 106) Mhỗn hỵp = 91,5 14,5 50% 14,5 50% M = 77 Vậy đáp án B 50% CO2 50% NO2 Ví dụ 5: Hịa tan hồn tồn 14,52 gam hỗn hợp X gồm NaHCO3, KHCO3 MgCO3 dung dịch HCl dư, thu 3,36 lít khí CO2 (đktc) Khối lượng muối KCl tạo thành dung dịch sau phản ứng là: A 8,94 gam B 16,17 gam C 7,92 gam D 12,0 gam Hướng dẫn giải: + HCl Sơ đồ chung phản ứng hóa học: CO3 ⎯⎯⎯ → CO Nói cách khác, tỷ lệ phản ứng: n mi : n CO2 ®Ịu b»ng 1: → n muèi = n CO2 = 3,36 = 0,15 mol 22,4 Vì M NaHCO3 = M MgCO3 = 84 giải phóng CO2 theo tỷ lệ 1:1 số mol vukhacngoc@gmail.com http://my.opera.com/saobanglanhgia Dịch vụ ôn thi chất lượng cao – GSA Education: http://giasuams.com/ Liên hệ: 04.39152590 - 0989768553 (Linh) Sao băng lạnh giá – Vũ Khắc Ngọc 0985052510 → Quy đổi: Coi hỗn hợp NaHCO3 MgCO3 muối có CTPT MCO3 có KLPT M = 84 → Hỗn hợp X trở thành hỗn hợp gồm thành phần MCO3 K2CO3 Do đó, ta sử dụng phương pháp đường chéo sau: MCO3 (M = 84) KHCO3 (M = 100) M = 14,52 = 96,8 0,15 3,2 0,03 mol 12,8 0,12 mol → mKCl = 74,5 × 0,12 = 8,94g Vậy đáp án A 8,94 gam Ví dụ 6: Đốt cháy hồn tồn 0,1 mol hỗn hợp X gồm CH4, C2H4 C2H6, sản phẩm thu dẫn qua bình I đựng dung dịch H2SO4 đặc bình II đựng dung dịch Ca(OH)2 dư Sau thí nghiệm, thấy bình II có 15 gam kết tủa khối lượng bình II tăng nhiều bình I 2,55 gam Thành phần % thể tích khí hỗn hợp đầu là: A 50%, 30%, 20% B 30%, 40%, 30% C 50%, 25%, 25% D 50%, 15%, 35% Hướng dẫn giải: Từ giả thiết, ta có: n CO2 = 15 0,15 × 44 - 2,55 = 0,15 mol vµ n H2 O = = 0,225 mol 100 18 Gọi C x H y CTPT trung bình hỗn hợp ban đầu, ta có: C x H y → xCO + y H2O Bảo toàn nguyên tố vế, ta dễ dàng có: x = 1,5 vµ y = 4,5 Quy đổi: Coi hỗn hợp C2H4 C2H6 hiđrocacbon có 2C Áp dụng phương pháp đường chéo, ta có: CH4 (C = 1) C = 1,5 (C = 2) 0,5 50% 0,5 50% Quy đổi: Coi hỗn hợp CH4 C2H4 hiđrocacbon có 4H Áp dụng phương pháp đường chéo, ta có: vukhacngoc@gmail.com http://my.opera.com/saobanglanhgia Dịch vụ ôn thi chất lượng cao – GSA Education: http://giasuams.com/ Liên hệ: 04.39152590 - 0989768553 (Linh) Sao băng lạnh giá – Vũ Khắc Ngọc 0985052510 C2H6 (H = 6) H = 4,5 (H = 4) 0,5 25% 1,5 75% Vậy đáp án C 50%, 25%, 25% vukhacngoc@gmail.com http://my.opera.com/saobanglanhgia Dịch vụ ôn thi chất lượng cao – GSA Education: http://giasuams.com/ Liên hệ: 04.39152590 - 0989768553 (Linh) ... CTPT trung bình hỗn hợp ban đầu, ta có: C x H y → xCO + y H2O Bảo tồn ngun tố vế, ta dễ dàng có: x = 1,5 vµ y = 4,5 Quy đổi: Coi hỗn hợp C2H4 C2H6 hiđrocacbon có 2C Áp dụng phương pháp đường chéo, ... hỗn hợp muối NaNO3 NaNO2 có tỷ lệ 1:1 số mol, → 69 + 85 quy đổi hỗn hợp muối thành muối có M = = 77 - Cứ mol CO2 tạo mol mui Na2CO3 cú M = 106 - M hỗn hợp = 36,6 = 91,5 0,4 Áp dụng phương pháp đường. .. hỗn hợp cho mol electron = 0,1 × 3 → Quy đổi: Coi FeO Cu2O chất trung bình X mà 72g chất lại cho mol electron → Hỗn hợp ban đầu trở thành hỗn hợp gồm thành phần là: Fe3O4 X Do đó, ta sử dụng phương