THÔNG TIN TÀI LIỆU
SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO … TRƯỜNG THPT … TỔ HÓA HỌC ĐỀ TÀI : ’’ MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH BÀI TẬP ĐỊNH LƯỢNG HĨA HỌC’’ PhÇn I Mở đầu I-Lý chọn đề tài: - Trong việc giải tập trắc nghiệm khách thờng liên quan đến yếu tố quan trọng mà hầu hết học sinh mắc phải yếu tố thời gian để khắc phục yếu tố học sinh cần năm vững tính sơ đồ hóa phơng pháp giải nhanh tập - Tăng khả t , lµm nhanh bµi tËp cho häc sinh líp 12 giải tập trắc nghiệp dạng tính toán sách giáo khoa , sách tập , số dạng tập đề thi vào đại học 2007-2008 - Đây loại tập phổ biến chơng trình học phổ thông chơng trình thi đại học từ năm 2007 - Giúp học sinh rèn luyện kĩ viết phơng trình phản ứng Khắc sâu kiến thức, hệ thống hoá kiến thức nâng cao mức độ t duy, khả phân tích phán đoán khái quát - Phát huy tính tích cực chủ động sáng tạo học sinh việc giải tập trắc nghiệm theo hớng sơ đồ hóa vấn đề Từ lí trên, chọn đề tài:Định hớng số phơng pháp giải nhanh tập định lợng hóa học II Các phơng pháp giải tập nhanh A Phơng pháp tăng giảm khối lợng Ví dụ 1: Hoà tan 6,2g hỗn hợp kim loại kiềm nớc (lấy d) thu đợc 2,24 lít khí H2 (đktc) Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu đợc gam chất rắn? Giải * Nếu dùng phơng pháp đại số thông thờng: đặt ẩn số, lập hệ phơng trình nhiều thời gian kết cục không tìm đáp số cho toán * Nếu dùng phơng pháp tăng giảm khối lợng bảo toàn khối lợng ta giải vấn đề cách đơn giản hiệu mOH mrắn = mhỗn hợp kim loại + Vì phản ứng xảy tạo hiđroxit kim loại giải phóng H2 Ta đà biÕt: H2O H+ + OH- nOH nH 2nH 2, 24 0, 2(mol ) 22, VËy mr¾n=6,2+0,217 = 9,6 (g) VÝ dơ 2: Cã lÝt dung dÞch Na2CO3 0,1M (NH4)2CO3 0,25M Cho 43g hỗn hợp BaCl2 CaCl2 vào dung dịch Sau phản ứng kết thúc thu đợc 39,7g kết tủa A Tính phần trăm khối lợng chất A Giải: nCO 1lít dung dịch Na2CO3 0,1M (NH4)2CO3 0,25M là: 0,1+0,25=0,3 (mol) Các phản ứng xảy ra: Ba2+ + CO32- BaCO3 Ca2+ + CO32- CaCO3 Cø mol BaCl2 CaCl2 chuyển thành BaCO3 CaCO3 khối lợng gi¶m: 71- 60 = 11(g) VËy tỉng sè mol cđa (BaCO3 + CaCO3) = 43-39,7 0,3(mol ) chøng tá d CO32- 11 Ta có hệ phơng trình: Đặt x, y lµ sè mol cđa BaCO vµ CaCO3 A ta cã: �x y 0,3 �x 0,1( mol ) gi¶i ra: � � 197 x 100 y 39,7 � �y 0, 2(mol ) 0,1�197 %mBaCO3 �100 49, 62(%) 39, %mCaCO3 100 49, 62 50,38(%) VÝ dụ 3: Hoà tan 10g hỗn hợp muối XCO3 Y2(CO3)3 dung dịch HCl d ta thu đợc dung dịch A 0,672 lít khí bay đktc Hỏi cô cạn dung dịch A thu đợc gam muối khan? Giải * Khi chuyển từ muối cácbonat thành muối Clorua, mol CO lợng muối tăng CO32- chuyển thành 2Cl- 1mol CO2 60g chuyển thành 71g, khối lợng tăng 11g Theo giả thiết: nCO2 0, 672 0, 03(mol ) 22, * Khi cô cạn dung dịch thu đợc muối Clorua Tỉng khèi lỵng mi Clorua = 10 + 0,0311 = 10,33(g) B Phơng pháp bảo toàn khối lợng Ví dụ 1: Hoà tan 10g hỗn hợp muối Cacbonat kim loại A, B hoá trị (II) dung dịch axit HCl (d) ta thu đợc dung dịch A 0,672 lit khí (đktc) Hỏi cô cạn dung dịch A thu đợc gam muối khan? Giải: *Bài toán giải phơng pháp tăng giảm khối lợng giải nhanh phơng pháp bảo toàn khối lợng *Đặt công thức chung A vµ B lµ A ta cã: ACO3 HCl � ACl2 H 2O CO2 � 0,06 0,03 0,03 mACO mHCl mACl mH 2O mCO2 10 g 0, 06 �36, mACl 0, 03 �18 0, 03 �44 � mACl 10, 33( g ) 2 Ví dụ 2: Có hỗn hợp gồm NaCl NaBr Cho hỗn hợp tác dụng với dung dịch AgNO3 d tạo kết tủa có khối lợng khối lợng AgNO3 đà tham gia phản ứng Tính thành phần % khối lợng muối hỗn hợp đầu Giải nNaCl=x mol, nNaBr=y mol Đặt x+y=1 Phơng trình: NaCl + AgNO3AgCl + NaNO3 mol x x x x NaBr + AgNO3AgBr + NaNO3 mol y y y y nNaNO3 x y 1(mol ) � mNaNO3 85( g ) mAgCl mAgNO3 ( x y ).170 170( g ) Theo định luật bảo toàn khối lợng ta có: mNaCl=mNaBr=85(g) Ta có hệ phơng trình: x y �x 0, 405(mol ) �� � 58,5 x 103 y 85 �y 0,595( mol ) � mNaCl=0,40558,5 = 23,7(g) chiÕm 27,88% mNaBr chiÕm100-27,88 = 72,11% Ví dụ 3: Hỗn hợp A gồm 0,1 mol etylenglicol 0,2 mol chất X Để đốt cháy hỗn hợp A cần 21,28 lít O2 đktc thu đợc 35,2g CO2 19,8g H2O Tính khối lợng phân tử X Giải: Phơng trình đốt cháy hỗn hợp: C2H6O2 + 2,5 O2 CO2 + H2O X + O2 CO2 + H2O Theo định luật bảo toàn khối lợng: mX mC2 H 6O2 mO2 mCO2 mH 2O mX 18, 4( g ) 18, 92(u ) 0, C Ph¬ng pháp bảo toàn electron * Nguyên tắc Khi có nhiều chất oxi hoá, chất khử hỗn hợp phản ứng (có nhiều phản ứng phản ứng xảy nhiều giai đoạn) tổng số electron mà chất khử cho phải tổng số electron mà chất oxi hoá nhận Ta MX cần xác định trạng thái đầu trạng thái cuối chất oxi hoá chất khử giải đợc toán đà cho *Một số ví dụ Ví dụ1: Cho 16,2 gam kim loại R tác dụng với 0,15 mol oxi Chất rắn thu đợc sau phản ứng cho hoà tan hoàn toàn vào dung dịch HCl d thấy bay 13,44 lít (đktc) Hỏi R kim loại nào? Giải: Nhận xét: R tác dụng với oxi cho oxit kim loại mà hỗn hợp sau phản ứng tác dụng víi HCl cho H2 VËy M t¸c dơng cha hÕt với oxi hỗn hợp chất rắn bao gồm R oxit R Lu ý: Muốn xác định nguyên tố cần tìm đợc mối liên quan nguyên tử khối hoá trị có hợp chất 4R + nO2 = 2R2On (1) R2On + 2nHCl = 2RCln + H2O(2) 2R + 2nHCl = 2RCln + nH2 (3) 13,44 nH 0,6(mol ) 22,4 + Theo (1) vµ (3) tỉng sè mol electron mà kim loại R đà cho phải tỉng sè mol electron mµ oxi vµ H+ nhËn + Gọi x số mol kim loại R, nguyên tử khối kim loại R M số mol electron mà kim loại R nhờng nx Theo giả thiÕt vµ (1) ta cã: Sè mol electron mµ oxi nhận 0,15.4 Theo giả thiết (3) ta có: sè mol electron mµ H+ nhËn lµ 0,6.2 1,8 nx= 0,15.4 + 0,6.2 = 1,8 x (a) n 16,2 (b) M 1,8 16,2 KÕt hỵp (a) vµ (b) ta cã: M=9n ChØ cã mét cặp nghiệm n M Mà x số mol kim loại x là: M = 27 n = phù hợp Đó Al Ví dụ2: Hỗn hợp Y gồm Fe kim loại R có hoá trị n a, Hoà tan hoàn toàn 3,61 gam hỗn hợp Y dung dịch HCl d thu đợc 2,128 lít H2, hoà tan 3,61 gam Y dung dịch HNO loÃng, d thu đợc 1,972 lít khí NO Xác định kim loại R tính thành phần % khối lợng kim loại Y b, LÊy 3,61g Y cho t¸c dơng víi 100ml dung dịch chứa AgNO Cu(NO3)2, khuấy kỹ phản ứng xảy hoàn toàn thu đợc 8,12 gam chất rắn gồm kim loại Hoà tan chất rắn dung dịch HCl d thấy bay 0,672 lÝt H2 TÝnh CM cđa AgNO3 vµ Cu(NO3)2 dung dịch ban đầu Biết hiệu suất phản ứng 100% Các khí đo đktc Giải: a, Fe + 2HCl = FeCl2 + H2 (1) 2R + 2nHCl = 2RCln + nH2 (2) Fe + 4HNO3 = Fe(NO3)3 + NO + 2H2O (3) 3R + 4nHNO3 = 3R(NO3)n + nNO + 2nH2O (4) *Gäi x lµ sè mol Fe, y lµ sè mol R cã 3,61 gam Y Sè mol electron mµ Fe nhêng ë (1) lµ 2x Sè mol electron R nhêng ë (2) lµ ny Sè mol electron mµ H+ thu vµo ë (1) vµ (2) lµ: 2,128 0,19(mol ) 22,4 Tỉng sè mol electron mµ Fe vµ R nhêng b»ng tỉng sè electron mµ H+ nhËn 2x + ny = 0,19 (a) Sè mol electron mµ Fe nhêng ë (3) lµ 3x Sè mol electron mµ R nhêng ë (4) lµ ny (vì R có hoá trị nhất) Số mol electron mà N+5 thu vào tạo NO là: 1,792 0,24(mol ) 22,4 3x + ny = 0,24 (b) LÊy (b) trõ (a) x=0,05 ny=0,09 (c) + Mặt khác ta có phơng trình theo khối lợng (gọi nguyên tử khối nguyên tố R M): 56x + My = 3,61; mµ x=0,05 My=0,81 (d) Từ (c): ny=0,09 y= 0,09 (n hoá trị R, n: nguyên, dơng) n 0,09 =0,81 M = 9n n Nghiệm nhất: Al (hoá trị III, nguyên tử khối 27) Thay vào (d) M %Fe = 0,05.56 100% 77,25% %Al = 22,75% 3,61 b, Các phản ứng xảy ra: Al + 3AgNO3 = Al(NO3)3 + 3Ag (5) 2Al + 3Cu(NO3)2 = 2Al(NO3)3 + 3Cu (6) Fe + 2AgNO3 = Fe(NO3)2 + 2Ag (7) Fe + Cu(NO3)2 = Fe(NO3)2 + Cu (8) (giáo viên lu ý học sinh phản ứng oxi hoá Fe ion Ag+) *Vì lợng AgNO3, Cu(NO3)2 nên d Al, Fe kim loại tạo Cu, Ag Theo giả thiết: chất rắn thu đợc gồm kim loại mà Al hoạt động mạnh Fe nên Al đà phản ứng hết theo (5) lại: Fe, Cu, Ag Fe + 2HCl = FeCl2 + H2 (9) 0,672 0,03(mol ) + Theo (9): nFe= n H 22,4 Theo giả thiết dung dịch HCl d Fe phản ứng hết nAl hỗn hợp 3,61 0,05.56 0,03(mol ) 27 Gäi a lµ sè mol AgNO3, b số mol Cu(NO3)2 áp dụng phơng pháp bảo toàn electron ta có phơng trình: 1a+2b+2.0,03 = 3.0,03 + 2.0,05 a+2b = 0,13 (*) Phơng trình theo khối lợng: 108a + 64b + 0,03.56 = 8,12 (**) Gi¶i hƯ phơng trình (*), (**) ta có: a = 0,03 (mol); b = 0,05 (mol) 0,03 0,3M VËy: Nång ®é mol/l AgNO3 là: CM= 0,1 Nồng độ mol/l Cu(NO3)2 là: CM = 0,05 0,5M 0,1 D Phơng pháp dùng giá trị trung bình D.1 Phơng pháp khối lợng mol trung bình ( M ) - Sử dụng để giải nhanh toán hỗn hợp hay nhiều chất - Xác định nguyên tử khối kim loại chu kì liên tiếp nhau, thành phần % số lợng đồng vị nguyên tố, tính thành phần % thể tích khí hỗn hợp - Đặc biệt thích hợp giải tập lập công thức đồng đẳng * Khối lợng mol trung bình ( M ) khối lợng mol hỗn hợp mhh M n1 M n2 mhh n.M nhh n1 n M V M 2V2 M hhkhÝ 1 V1 V2 M= VÝ dô1: Hai kim loại kiềm R R nằm chu kì bảng hệ thống tuần hoàn Hoà tan hỗn hợp R R nớc ta đợc dung dịch A 0,336 lít H2 (đktc) Cho HCl d vào dung dịch A, sau cô cạn ta đợc 2,075 gam muối khan Xác định tên kim loại R R Giải: 2R + 2H2O = 2ROH + H2 (1) 2R’ + 2H2O = 2R’OH + H2 (2) ROH + HCl = RCl + H2O (3) R’OH + HCl = R’Cl + H2O (4) + Gọi x số mol kim loại R Nguyên tử khối R M Gọi y số mol kim loại R Nguyên tử khối cđa R’ lµ M’ + Theo (1) vµ (2) x y 0,336 0,015 x+y = 0,03(mol) 2 22,4 + Theo (1),(2),(3) vµ (4): Tỉng sè mol mi b»ng tỉng sè mol kim lo¹i nmuèi=x+y = 0,03(mol) M muoi 2,075 69 0,03 M+35,5 < 69 < M+35,5 R Na (Nguyên tử khối 23), R K (Nguyên tử khối 39) Ví dụ2: Cho 11g hỗn hợp rợu no, đơn chức dÃy đồng đẳng tác dụng hết với Na thu đợc 3,36 lít khí H2(đktc) Xác định công thức cấu tạo rợu Giải: Gọi: rợu thứ ROH, rợu thứ hai lµ R’OH 2ROH + 2Na 2RONa + H2 (1) 2R’OH + 2Na 2R’ONa + H2 (2) nH 3,36 0,15(mol ) 22,4 Theo (1),(2) n2rỵu=2 n H =2.0,15 = 0,3(mol) M 11 36,67 ROH 36,67 0,3 R 36,67 17 19,67 R : CH ROH : CH OH R R R' R': C H R ' OH : C H OH D.2 Phơng pháp số nguyên tử cácbon trung bình * Cách tính số nguyên tử cácbon trung bình (kí hiệu n ) Trong phản ứng cháy có: n = Trong hỗn hợp chất: n = nCO2 nhh n1 x1 n2 x x1 x n1, n2: Số nguyên tử cácbon chất 1, 2,… x1, x2: sè mol cña chÊt 1, 2, … Trong hỗn hợp chất có thành phần định tính nh nhau, Ví dụhỗn hợp chất đợc tạo thành từ ba nguyên tố C, H, O ta có công thøc Cü H y Oz M 12 x y 16 z Mét sè thÝ dô: VÝ dô1: Đốt cháy hoàn toàn 10,2 gam anđêhit no, đơn chức A B đồng đẳng Đem sản phẩm thu đợc hấp thụ hoàn toàn vào dung dịch Ca(OH)2 thu đợc 10g kết tủa Lọc bỏ kết tủa, đun nóng phần dung dịch thu đợc 20g kết tủa Xác định công thức cấu tạo A B +Thay anđêhit công thức tơng ®¬ng: C n H n 1CHO C n H n 1CHO + 3n O2 (n 1)CO2 (n 1) H O CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3 + H2O 2CO2 + Ca(OH)2 = Ca(HCO3)2 Ca(HCO3)2 t CaCO3 + H2O + CO2 (2) (3) (4) (1) Theo (2): n co =n caco3 = 10 =0,1(mol) 100 20 =0,2(mol) 100 Theo (3): n co =0,4(mol) Theo(4):n caco3 = Tæng sè mol CO lµ :n co = 0,1 + 0,4 = 0,5 (mol) 10,2 10,2 Theo (1) ta cã : mol C n H n CHO sau ch¸y cho ( n +1) 14n 30 14n 30 mol CO 10,2 Theo (1) ,(2), (3),(4) ta cã : ( n +1) = 0,5 14n 30 Giải phơng trình n =1,5 A lµ : CH CHO vµ B lµ C H CHO Ví dụ2: B hỗn hợp gồm hai axit X vµ Y kÕ tiÕp d·y đồng đẳng axit fomic Cho m gam B tác dụng hết với Na thu đợc 6.72 lít khí điều kiện tiêu chuẩn Đốt cháy hoàn toàn m gam B ,rồi cho toàn sản phẩm cháy lần lợt qua bình (1) đựng H SO đặc ,bình (2) đựng NaOH rắn Sau thí nghiệm ,độ tăng khối lợng bình (2) lớn độ tăng khối lợng bình (1) 36,4 gam a) Tính m b) Xác định công thức cấu tạo A B Giải : X, Y đồng đẳng HCOOH X,Y axit cacboxylic no,đơn chức +thay X,Y công thức tơng đơng C n H n COOH C n H n 1 COOH + 2Na C n H n 1 COONa+H (1) Theo gi¶ thiÕt:n h = 6,72 =0,3 (mol) 22,4 Theo (1) tỉng sè mol axit lµ :2 0,3=0,6 (mol) C n H 2n 1 COOH + ( 3n ) O2 ( n +1)CO2 CO2+ Ca(OH)2 = CaCO3 +H2O +( n +1)H2O (1) (2) 2CO2+ Ca(OH)2 = Ca(HCO3)2 (3) t0 Ca(HCO3)2 CaCO3 + H2O +CO2 (4) theo (2) : nCO2 = nCaCO3 10 (4) : = 100 = 0,1 mol theo (4) : nCaCO3 = 20 = 0,2 mol 100 theo(3): nCO2 =0,4mol.TỉngsèmolCO2lµ: nCO2 =0,1+0,4=0,5mol 10,2 10,2 theo (1) ta cã : mol C n H n 1 CHO sau ch¸y cho ( n +1) mol 14n 30 14n 30 CO2 theo (1),(2),(3),(4) ta cã :( n +1) 10,2 = 0,5 14n 30 giải phơng trình n =1,5 A : CH3CHO B C2H5CHO Ví dụ3: B hỗn hợp gồm axit X Y dÃy đồng đẳng axit fomic cho m gam B tác dụng hết với Na thu đợc 6,72 lit khí điều kiện tiêu chuẩn đốt cháy hoàn toàn m gam B , cho toàn sản phẩm cháy lần lợt qua bình (1)đựng H2SO4 đặc bình (2) đựng NaOH rắn Sau thí nghiệm, độ tăng khối lợng bình (2) lớn độ tăng khối lợng bình (1) 36,4 gam a, Tính m b, Xác định công thức cấu tạo Avà B Giải: X,Y đồng đẳng HCOOH X,Y axit cacboxylic no ,đơn chức +thay X,Y công thức tơng ®¬ng C n H n 1 COONa +H2 (1) 6,72 theo gi¶ thiÕt n H = = 0,3 mol 22,4 theo (1) tỉng sè mol axit lµ :2 0,3 =0,6 mol C n H n 1 COOH + ( 3n ) O2 ( n +1) CO2 + ( n +1) H2O (2) b×nh (1) :hÊp thơ níc b×nh (2) :CO2 +2NaOH rắn = Na2CO3 +H2O theo giả thiết : mCO2 - m H 2O =36,4 0,6( n +1).(44-18)=36,4 n =1,333 a) m=n M =0,6(14 n +46)=38,8(gam) b, n =1,33 X : CH COOH ; C H COOH D.3 Phơng pháp số nguyên tử hiđro trung bình Đặc điểm đồng đẳng liên tiếp khác nhóm CH Nh nguyên tử C giá trị C bị kẹp giá trị tìm đợc, số Chỉ có x = hợp lý B, C phải có rợu có số nguyên tử H>6,3 rợu có số nguyên tử H< 6,3 Có cặp nghiệm: C3H7OH C3H5OH C3H7OH C3H3OH D.4 Phơng pháp gốc hiđrocacbon trung bình: Giải toán hỗn hợp cách dùng gốc hiđrocacbon trung bình (R) Thí dụ: Hỗn hợp A gồm este đồng phân tạo axit đơn chức rợu đơn chức Tỉ khối este so với H 44 Thủy phân 26,4g hỗn hợp A 100ml dung dịch NaOH 20% (d=1,2), đem cô cạn dung dịch thu đợc 38,3g chất rắn khan Xác định công thức phân tử tính thành phần % số mol este hỗn hợp Giải: M A 44.2 88 Gọi R R ' gốc hiđrocacbon trung bình axit rợu ' ' R COO R NaOH R COONa R OH neste thuỷ phân = nNaOH phản ứng = 26,4 0,3mol 88 100.1,2.20 n NaOH 0,6mol 100.40 n NaOH d = 0,6- 0,3 = 0,3 mol -> mNaOH = 0,3.40= 12g Khối lợng muối là: 33,8 12 = 21,8g M muèi 21,8 72,6 0,3 R 72,6 67 5,6 -> nghÜa lµ cã gèc R< 5,6 tøc R H gèc rỵu: R’= 88- 1- 44= 43 øng víi gèc C3H7-, nh vËy este lµ no Gèc R thø hai phải lớn 5.6 CH - (M = 15) hc C2H5 – ( M = 29 ) Nh vËy cã hai nghiƯm: CỈp mét : HCOOC3H7 C2H5COOC2H3 Cặp hai : HCOOC3H7 C2H5COOH3 Tính % vỊ sè mol : Víi cỈp : Gäi x, y số mol HCOOC2H5 ( áp dụng công thức : m R = n R M R n1 R1 n2 R2, n số mol ) x y 0,3 x 0,2 -> y 0,1 1.x 15 y 0,3.5,6 0,2.100% 66,7% % HCOOC3H7= 0,1 0,2 % CH3COOC2H5 = 100% - 67,7% = 33,3% CỈp : Gäi x, y lµ sè mol HCOOC3H7 vµ CH3COOCH3 x y 0,3 x 0,25 -> y 0,05 1.x 29 y 1,68 0,25.100% %HCOOC3H7 = 83,3% => %C2H5COOCH3 = 16.7% 0,3 D.5 Phơng pháp số nhóm chức trung bình: Thí dụ: Nitro hoá benzen HNO3 đặc thu đợc hợp chất nitro A B nhóm NO2 Đốt cháy hoàn toàn 2,3 gam hỗn hợp A ,B thu đợc CO2, H2O vµ 255,8 ml N2 ( ë 270 C 740 mm Hg ) Tìm công thức phân tử cđa A, B Gi¶i : C6H6 + nHNO3 C H n (NO ) n + n H2O (1) Trong n số nhóm NO trung b×nh cđa A, B 6 n n H 2O N C6H6- n (NO2) n + O2 6CO2+ 2 (2) ThỊ tÝch N2 ë ®ktc: 760.V0 740.255,8 V0 226,6mlN 273 273 27 Theo (2) ta cã tØ lÖ: (78 45n) (11,2n 2,34 0,2266 Rót ra: n 1,1 VËy công thức phân tử A C6H5NO2, B C6H4(NO2)2 D.6 Phơng pháp hóa trị trung bình Thí dụ: Cho mét luång H2 ®i qua èng sø ®èt nãng đựng 11,3g hỗn hợp oxit vanađi hóa trị kề tới khử hoàn toàn cho khí khỏi ống sứ qua bình đựng H2SO4 đặc, thấy khối lợng bình axit tăng lên 4,68g Xác định công thức oxit vanađi Giải: Gọi x hóa trị trung bình vanađi oxit: V2Ox + xH2 o t 2V xH O (1) Theo (1) ta cã: 11,3 4,68 x 3,7 51,2 16 x 18 x Vậy oxit V2O3 VO2 E Phơng pháp tách công thức phân tử Để biểu diễn thành phần hợp chất hữu cơ, ta dùng công thức phân tử viết dới dạng khác Nguyên tắc phơng pháp tách công thức phân tử dựa tỉ lệ thành phần (%khối lợng) C H anken (olefin) không đổi 12n , nghĩa anken, cacbon 2n chiếm 6/7 khối lợng hiđro chiếm 1/7(*) Dùng phơng pháp cho phép giải nhanh chóng đơn giản số toán hữu Một số mẫu tách công thức phân tử: 1, Ankan: CnH2n + CnH2n.H2 2, Anka®ien, ankin: CnH2n – CmH2mC, ®ã m= n- 3, Aren: CnH2n-6 CmH2m.3C, ®ã m= n- 4, Rợu no, đơn chức: CnH2n+1OH CnH2n.H2O 5, Rợu không no, đơn chức có nối đôi: C nH2n-1OH CnH2nO CmH2m.CHO, m= n- 6, Rợu thơm phenol: CnH2n-7OH CmH2m.C3O m=n-3 7, Anđêhit no, đơn chức: CnH2n+1- CHO CnH2n.HCHO CmH2mO m= n +1 8, Axit no, đơn chức: CnH2n+1- COOH CnH2n.HCOOH CmH2mO mà m= n +1 9, Axit không no, đơn chức có nối đôi: CnH2n-1- COOH CnH2n.CO2 Thí dụ: Chia 6,15g hỗn hợp rợu no đơn chức thành phần Lấy phần cho tác dụng với Na thu đợc 0,672 lít H2 đktc Phần đem đốt cháy thu đợc lít CO2 gam H2O? Giải: Phơng trình phản ứng hóa học xảy ra: CnH2n+1OH + Na CnH2n+1ONa + 1/2H2 (1) CmH2m+1OH + Na CmH2m+1ONa + 1/2H2 CnH2n+1OH + CmH2m+1OH + (2) 3n O2 nCO2 ( n 1) H O (3) 3n O2 mCO2 (m 1) H O Theo (1), (2) : nrỵu 2n H 2 0,672 0,06 22,4 NÕu tách công thức phân tử rợu thành CxH2x.H2O lợng H2O phần tách = 0,06.18 = 1,08g Khối lợng phần anken CxH2x Theo (*) ta có: mc= 6,15 1,08 1,995 g 6.1,995 1,995 nc nCO2 7.12 1,995.6.22,4 VCO2 3,192lit 7.12 1.1,995 m H 1,995 n H n H 2O 7 1.1,995.18 1,08 3,645 g 7.2 Tổng khối lợng nớc là: m H 2O * Ưu điểm: Tách công thức phức tạp dạng công thức đơn giản giải toán hóa học từ cấu tạo đơn giản * Nhợc điểm: Chỉ dùng cho toán hữu F Phơng pháp ẩn số: Một toán thiếu điều kiện làm cho toán có dạng vô định không giải đợc Phơng pháp ghép ẩn số phơng pháp đơn giản để giải toán Nhợc điểm: Phơng pháp ghép ẩn số thủ thuật toán học, không mang tính chất hoá học Thí dụ: Đun p gam hỗn hợp rợu với H2SO4 đặc ta thu đợc V lít (đktc) hỗn hợp olêfin Đốt cháy hỗn hợp olêfin thu đợc X lít CO2 (đktc), Y gam níc LËp c¸c biĨu thøc tÝnh X, Y theo P, V Giải: Vì đun nóng với H2SO4 đặc ta thu đợc olêfin nên hỗn hợp đầu phải gồm có rợu no, đơn chức ,t CnH2n+1OH H2 SO4 d (1) CnH2n + H2O H SO4 d ,t CmH2m+1OH CmH2m + H2O (2) 3n CnH2n + O2 nCO2 + nH2O (3) a mol na 3m CmH2m + O2 mCO2 + mH2O (3) b mol mb Theo (3), (4): nCO2 n H 2O na mb V (lÝt) 22,4 Khèi lỵng rỵu b»ng: (14n+18)a + (14m+16)b=p Hay 14(na + mb) + 18 (a+b) = P ThÕ (b) vµo (c) ta cã: Theo (1), (2): Tỉng sè mol rỵu lµ: a+b= na mb P 18.V / 22,4 m H 2O Y VCO2 X (a) (b) (c) 14 P 18.V / 22,4 P 7,23V 18 Y 14 P 18.V / 22,4 11,2 P 9V X 14 G Phơng pháp tự chọn lợng chất: Với số toán ngời ta cho lợng chất dới dạng tổng quát không nói đến lợng chất Nếu cho lợng chất khác cho kết trờng hợp ta tự chọn giá trị nh để toán trở nên đơn giản *Một số thí dụ: Ví dụ1: Hoà tan muối cacbonat kim loại R lợng vừa đủ dung dịch H2SO4 9,8% thu đợc dung dịch muối sunfat có nồng độ 14,18% Hỏi R kim loại nào? Giải: Gọi n hóa trị R ta có: R2(CO3)n + nH2SO4 = R2(SO4)n + nH2O + nCO2 *Tù chän: mol R2(CO3)n Nguyên tử khối R M ta có: Để hòa tan mol [(2M + 60n) gam] muèi cacbonat cÇn n mol H 2SO4 hay 98n gam H2SO4 nguyên chất Khối lợng dung dịch H2SO4 9,8% cần dùng là: 1000n gam Khối lợng CO2 bay là: 44n Khối lợng muối sunfat thu đợc: (2M + 96n) gam Khối lợng dung dịch muối (Theo định luật bảo toàn khối lợng) là: (1000n + 2M + 60n - 44n) gam Theo gi¶ thiÕt ta cã: (2 M 96n).100% 14,18% 1000n M 60n 44 n Rót M = 28n Cho c¸c gi¸ trÞ n = 1, 2, 3, … n=2 M= 56 phù hợp kim loại Fe Ví dụ2: Hỗn hợp X gồm hiđrôcacbon A B có khối lợng a gam Đốt cháy hoàn toàn X thu đợc 132a 45a gam CO2 gam H2O Nếu thêm vào X 41 41 nửa lợng A có X đốt cháy hoàn toàn thu đợc 165a gam CO2 41 60,75a gam H2O 41 a) Tìm công thức phân tử A B Biết X không làm màu nớc brom; A, B thuộc loại hiđrôcacbon đà học b) Tính thành phần % số mol A B có X Giải: Chú ý: Phản ứng đốt cháy 3n O2 nCO2 (n 1) H O Ankan: CnH2n+2 + Ta thÊy: n H 2O nCO2 - Víi anken, xicloankan: Cn H 2n 3n O2 nCO2 nH O Ta thÊy n H 2O nCO2 -Víi ankin, anka®ien, xicloanken: 3n C n H 2n 1 O2 nCO2 (n 1) H O Ta thÊy nCO2 n H 2O 3n - O2 nCO2 (n 3) H O - Víi aren: CnH2n - Ta thÊy nCO2 n H 2O 1) Giả thiết cho X không làm màu nớc brôm A B thuộc loại: ankan, xicloankan, aren * Để dễ tính toán: Ta chọn a= 41 a) Khi đốt cháy A ta đợc lợng CO2 H2O là: mCO2 165 132 33( gam) nCO2 33 0,75( mol ) 44 15,75 m H 2O 60,75 45 15,75( gam) n H 2O 0,875mol 18 Ta thấy đốt cháy A: n H 2O nCO2 A lµ ankan (CnH2n+2) 3n C n H n 2 O2 nCO2 (n 1) H O nCO2 n H 2O (1) n 0,875 n 0,75 Giải phơng trình: n= A: C6H14 b) Lợng CO2 H2O đốt cháy B là: mCO2 132 2.33 66( gam) nCO2 66 0,15(mol ) 44 13,5 m H 2O 45 2.15,75 13,5( g ) n H 2O 0,75(mol ) 18 nCO2 n H 2O B lµ aren 3n C n H 2n O2 nCO2 (n 3) H O (2) n H 2O nCO2 n 0,75 n n 1,5 Công thức B C6H6 c, Tỉng sè mol CO B sinh lµ 1,5 mol A B có nguyên tử cácbon Mà: nA=nB Mỗi chất chiếm 50% số mol H Phơng pháp biện luận để tìm công thức phân tử chất: Để giải toán tìm công thức phân tử ta biện luận theo nội dung sau: - Biện luận theo hoá trị - BiƯn ln theo lỵng chÊt (g, mol) - BiƯn ln theo tính chất - Biện luận theo kết toán - Biện luận theo khả phản ứng xảy - Biện luận theo phơng trình vô định - Biện luận theo giới hạn *Một số thí dụ: Ví dụ1: Hoà tan 16g hỗn hợp gồm Fe kim loại hoá trị II vào dung dịch HCl (d) thu đợc 8,96 lít khí H2 (đktc) Mặt khác hoà tan 9,6 gam kim loại hoá trị II dùng cha đến 1000 ml dung dịch HCl 1M Xác định kim loại hoá trị II Giải: Gọi kim loại hoá trị II R có nguyên tử khối M Fe + 2HCl = FeCl2 + H2 (1) R + 2HCl = RCl2 + H2 (2) Gäi: x lµ sè mol cđa Fe hỗn hợp, y số mol R hỗn hợp Theo giả thiết: nH 8,96 0,4(mol ) Tỉng sè mol cđa kim lo¹i 0,4 mol 22,4 + Giả sử x = (chØ cã kim lo¹i R) y=0,4 mol M Nếu có sắt M= 16 56 x 0,4 x 16 40 0,4 LËp b¶ng ta cã: x M 0,3 40 0,1 0,2 (a 34,7 24 ) -8 Tõ b¶ng (a) M19,2 nR 19,2 < M < 40 , R hoá trị II R Mg Ví dụ2: Để đốt cháy hết gam đơn chất X cần dùng lợng vừa đủ 0,7 lít O2 điều kiện tiêu chuẩn HÃy xác định đơn chất X Giải: Gọi M nguyên tử khối, n hoá trị nguyên tố X: n X O2 X On (1) Theo (1): Cø 2M gam X t¸c dơng võa ®đ víi n 22,4 lÝt O2 (ë ®ktc) Vậy gam X tác dụng vừa đủ với 0,7 lÝt (ë ®ktc) Ta cã tû lƯ: 0,7 M = 8n 2M 11,2n BiÖn luËn: n=1 M=8: loại n=2 M = 16: loại X Oxi n=3 M = 24: loại (Mg hoá trị III) n=4 M = 32: Đúng (X lu huỳnh) n = M = 40: loại (Ca hoá trị V) n = M = 48: loại (Ti hoá trị VI) n = M = 56: loại (Fe oxi sắt có hoá trị VII) n=8 M = 64: loại (Cu oxi Cu có hoá trị VIII) Kết luận: X lu huỳnh K Phơng pháp đờng chéo: Phơng pháp thờng đợc áp dụng để giải toán trộn lẫn chất với Các chất đem trộn đồng thể: lỏng với lỏng, khí với khí, rắn với rắn; dị thể: rắn với lỏng, khí với lỏng Nhng hỗn hợp cuối phải đồng thể Phơng pháp đặc biệt thích hợp pha chế dung dịch Chú ý: Phơng pháp không áp dụng cho trờng hợp trộn lẫn chất mà có xảy phản ứng hoá học (Ví dụ: Cho dung dịch NaOH vào dung dịch HCl) - Với trờng hợp có phản ứng nhng cuối cho chất áp dụng đợc (VD: hoà tan Na2O vào dung dịch NaOH, thu đợc dung dịch NaOH) *Nguyên tắc: Trộn dung dịch với nồng độ khác chất lợng chất tan phần dung dịch có nồng độ lớn giảm đi, phần dung dịch có nồng độ nhỏ tăng lên Sơ đồ tổng quát: (Giả sö x1>x>x2) D1 x1 x-x2 D1 x x D2 x1 x x D2 x2 (1) x1-x D1, D2: Khối lợng chất đem trộn ứng với x1, x2 x, x1, x2: Khối lợng chất quy 100 đơn vị khối lợng D1, D2 *Một số thí dụ: Ví dụ1: Cần thêm gam H 2O vào 500g dung dịch NaOH 12% để có dung dịch NaOH 8% Giải: Gọi m khối lợng nớc cần thêm vào: m 500 12 (1) m m 250 (gam nớc) (x1=0 nớc NaOH) 500 Ví dụ2: Cần trộn H2 CO theo tỷ lệ thể tích nh để thu đợc hỗn hợp khÝ cã tû khèi so víi metan b»ng 1,5 Gi¶i: M hh 1,5.16 24 VH 2 24 VCO 28 VH VCO 22 11 22 III Các toán minh hoạ Bài 1: Cho 3,04g hỗn hợp NaOH KOH tác dụng với dung dịch HCl thu đợc 4,15g muối clorua Nếu đem điện phân nóng chảy hỗn hợp lợng hỗn hợp kim loại thu đợc (g)? A.2,02 B 2,03 C 2,04 D Đáp án khác Giải: Đặt nNaOH = x mol, nKOH = y mol Ta cã hệ phơng trình: 40 x 56 y 3, 04 � gi¶i hƯ: � 58,5 x 74,5 y 4,15 � nNa 0, 02(mol ) � �x 0, 02 �� � nK 0, 04(mol ) �y 0, 04 � m=0,0223 + 0,0439 = 2,02 (g) Bài 2: Trung hoà 200ml dd HNO3 0,5M cần 6,26g hỗn hợp Na2CO3 K2CO3 Nếu cho 3,13g hỗn hợp muối tác dụng hoàn toàn với dd HCl thu đợc V lít khí đktc Hấp thụ hoàn toàn V lít khí vào dung dịch Ca(OH) d thu đợc m gam kết tủa m nhận giá trị (g): A 2,5 B C 3,5 D Gi¶i: nHNO3 0, 2.0,5 0,1(mol ) Na2CO3 + 2HNO3 � 2NaNO3 + H2O + CO2 x 2x x � K2CO3 + 2HNO3 2KNO3 + H2O + CO2 y 2y y �x y 0, 05 �x 0, 02 �� 106 x 138 y 6, 26 �y 0, 03 � Ta cã hÖ phơng trình: nCO2 0, 05 0, 05 m 100 2,5( g ) 2 Bµi 3: Hoà tan 9,14g hợp kim Cu, Mg, Al axit HCl d thu đợc khí A 2,54g chất rắn B Biết hợp kim khối lợng Al gấp 4,5 lần khối lợng Mg Thể tích khí A (lit): A 7,84 B 5,6 C 5,8 C 6,2 D.Kh«ng xác định đợc Giải: mMg+Al = 9,14 - mCu = 9,14 - 2,54 = 6,6(g) tơng ứng phần khối lợng Mg 4,5 phần khối lợng Al Khối lỵng Mg = 1,2g Khèi lỵng Al = 5,4 g nMg = 0,05 mol; nAl = 0,2 mol Mg +2H+ � Mg2+ + H2 Al + 3H+ � Al3+ + H 2 VH 7,84 lít (đktc) Đáp án A Bài 4: Để thu lấy Ag tinh khiết từ hỗn hợp X (gồm a mol Al 2O3, b mol CuO, c mol Ag2O) Ngêi ta hoµ tan X dung dịch chứa (6a+2b+2c) mol HNO đợc dd Y; sau thêm (giả thiết phản ứng đạt hiệu suất 100%) A c mol bột Al vào Y B c mol bét Cu vµo Y C 2c mol bét Al vµo Y D 2c mol bét Cu vào Y Giải: Dung dịch Y có 2a mol Al(NO3)3, b mol Cu(NO3)2, 2c mol AgNO3 cho Cu Cu + 2AgNO3 Cu(NO3)2 + 2Ag c 2c Đáp án: B Bài 5: Để nhận biết ba axit đặc nguội: HCl, H 2SO4, HNO3 đựng riêng biệt ba lọ bị mÊt nh·n ta dïng thc thư lµ: A Fe B CuO C Al D Cu Giải: Đáp án D Bài 6: Cho luồng khí H2 (d) qua hỗn hợp oxit CuO, Fe 2O3, ZnO, MgO råi nung ë nhiÖt độ cao Sau phản ứng hỗn hợp rắn lại lµ: A Cu, Fe, Zn, MgO B Cu, Fe, ZnO, MgO C Cu, Fe, Zn, Mg D Cu, FeO, ZnO, MgO Giải: Đáp án A Bài 7: Cho m gam hỗn hợp Mg Al vào 250 ml dung dịch X chứa hỗn hợp axit HCl 1M axit H2SO4 0,5M thu đợc 5,32 lit H2 (ở đktc) dung dịch Y (coi thể tích dung dịch không đổi) Dung dịch Y có pH là: A B C D.2 Gi¶i: V=0,25 lÝt nHCl = 1.0,25 = 0,25 � nH 0, 25(mol ) nH SO4 0, 5.0, 25 0,125( mol ) � nH 0, 25(mol ) � nH 0,5( mol ) nH 5,32 0, 2375(mol ) 22, nH bÞ khư = 0,2375.2 = 0,475 (mol) VËy nH cßn d = 0,5-0,475 = 0,025(mol) [H+] = 0, 025 0,1 101 22, pH=1 => Đáp án A Bài 8: Hoà tan hoàn toàn 2,81g hỗn hợp gồm Fe 2O3, MgO, ZnO 500 ml axit H2SO4 0,1M (vừa đủ) Sau phản ứng hỗn hợp muối sunfat khan thu đợc cô cạn dung dịch có khối lợng gam? A 6,81 B 4,81 C 3,81 D 5,81 Gi¶i: nH SO4 0,1.0,5 0, 05(mol ) mO2 nO 2 16; nO 2 nH SO4 mmuèi = moxit + mSO42 mO2 = 2,81 + 0,05.96 - 0,05.16 = 6,81(g) Đáp án A Bài 9: Cho 22,4g Fe tác dụng với dung dịch HNO loÃng, d, sau phản ứng kết thúc tạo 0,1 mol NO a mol NO (sản phẩm khử HNO3 tạo NO NO2) Giá trị a là: A 0,5 B 0,3 C Đáp án khác D 0,9 Gi¶i: nFe 22, 0, 4(mol ) ; Fe-3e � Fe3+ 56 mol 0,4 1,2 +4 � N +1e N (NO2) a a Ta cã: 0,3 + a = a = 0,9 Đáp án: D Bµi 10 (Đề thi đại học năm 2007) Cho 4,48 (l)hỗn hợp X (ở đktc) gồm hiđrocacbon mạch hở lội từ từ qua b×nh chứa 1,4 (l)dung dịch brom 0,5 M Sau phản ứng hoàn toàn số mol brom giảm nửa khối lượng bình brom tăng thêm 6,7 g CTPT hiđrocacbon : A C2H2 C4H6 C C3H4 C4H8 B C2H2 C4H8 D C2H2 C3H8 Giải nhỗn hợp = 0,2 (mol), nBrom = 0,7 (mol) Lượng brom giảm 1/2 nghĩa số mol brom phản ứng 0,35 mol CnH2n + –2a + a Br2 CnH2 n + – a Br2a 0,2 0,35 +5 a = 1,75 14n + – 3,5 = 6,7 : 0,2 = 33,5 14n = 35 n = 2,5 Nghim hp lý : B Bài 11 (Đề thi ĐH năm 2007) Ba hiđrocacbon X, Y, Z dÃy đồng đẳng.Trong khối lợng phân tử Z gấp đôi khối lợng phân tử X Đốt cháy 0,1 mol chất Y, sản phẩm hấp thụ hoàn toàn vào dung dịch Ca(OH) d, thu đợc số gam kết tủa : A.20 B.40 C.30 D.10 Giải X + nhóm CH2 Z mà khối lợng phân tư Z lín gÊp lÇn X => X cã công thức CH2 = CH2 X eten Y lµ CH2= CH – CH3 0,1 mol chÊt Y cã 0,3 mol C 0,3 mol CO2 0,3 mol CaCO3 (vì Ca(OH)2 d) => khối lợng kết tủa 30g Đáp án C Bài 12 (Đề thi ĐH năm 2007) Một hiđrocacbon X cộng hợp với HCl theo tỉ lệ mol 1:1 tạo sản phẩm có thành phần khối lợng clo 45,223% Công thức phân tử X lµ : A C3H6 B C3H4 C C2H4 D C4H8 Gi¶i CxHy + HCl CxHy+1Cl 35,5 12x + y +36,5 45,223 100 12x + y + 36,5 = (35,5.100) : 45,223 = 78,5 12x + y = 42 x = 3; y = Đáp án A Bài 13 Ba hiđrocacbon A, B, C dÃy đồng đẳng ankan, biết tỉ số khối lợng phân tử C A 29 : 15 Khi đốt cháy hết 0,2 mol B, sản phẩm hấp thụ hoàn toàn vào nớc vôi d Thu đợc số gam kÕt tđa lµ : A.50 B 60 C.80 D.KÕt khác Giải Đặt A CnH2n+2 C CnH2n+2 + 2(CH2) Theo gi¶ thiÕt (14n +2 + 28) : (14n + 2) = 29 : 15 n=2 C«ng thøc cđa B lµ C3H8 0,2 mol B 0,6 mol CO2 0,6 mol CaCO3 Đáp án B Bài 14 (TS H A- 2007) Hỗn hợp gồm hiđrocacbon X oxi có tỉ lệ số mol tơng ứng 1:10.Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp thu đợc hỗn hợp khí Y Cho Y qua dung dịch H2SO4 đặc thu đợc hỗn hợp khí Z có tỉ khối H 19 Công thức phân tử X : A C3H8 Giải B C3H6 C C4H8 D C3H4 CxHy + (x + y/4) O2 x CO2 + y/2 H2O a a(x + y/4) xa Hỗn hợp Z gồm O2 d CO2 Mol O2 d = 10a – xa – ay/4 Mol CO2 = xa Khối lợng trung bình hỗn hợp = 38 {(10a – xa – ay/4)32 + xa.44} : (10a – xa – ay/4 + xa) = 38 12ax + 1,5ya = 60a 12x + 1,5y = 60 x = 4; y = Nếu để tránh biểu thức toàn học phức tạp học sinh chọn giải pháp đờng chéo Đáp án C III) Phơng pháp thực : Các dạng giải nhanh tập nh đợc áp dụng luyện tập ,trong câu hỏi nhanh , giải tập nhanh ®Ĩ häc sinh coi träng u tè thêi gian hớng tổng hợp hóa vấn đề giải đợc số dạng tập tính trắc nghiệm theo hớng sơ đồ hóa vấn đề Để giải đợc cách nhanh tập học sinh cần phải nắm vững lý thuyết cách hệ thống , vận dụng nhanh số liệu liên quan tập Mặc dầu hình thức kiểm tra theo yêu cầu tự luận nhng thân tập theo định hớng trắc nghiệm cho học sinh để học sinh nắm vững phơng pháp giải nhanh học tập Các lớp tham gia giảng dạy đợc làm áp dụng cách giải tùy theo đối tợng lớp , chơng trình mà em đợc tiếp thu số phơng pháp phù hợp học sinh tích cực viƯc tiÕp thu vµ lµ nhanh bµi tËp IV) Kết đạt đợc : Hầu hết em học sinh lớp thuộc lớp giảng dạy qua thời gian tiếp thu vận dụng có khả giải tập trắc nghiệm nhanh hiệu , tiết kiệm đợc nhiều thời gian , em tự tin giải vấn đề V) Lời kết : Trên toàn đề tài thân đà thực năm học 2008-2009 Do đức mọn tài hèn không tránh khỏi sai sót mong đợc góp ý chân tình đồng nghiệp để hoàn thiện công tác giảng dạy ... tạo học sinh việc giải tập trắc nghiệm theo hớng sơ đồ hóa vấn đề Từ lí trên, chọn đề tài :Định hớng số phơng pháp giải nhanh tập định lợng hóa học II Các phơng pháp giải tập nhanh A Phơng pháp. .. thức toàn học phức tạp học sinh chọn giải pháp đờng chéo Đáp án C III) Phơng pháp thực : Các dạng giải nhanh tập nh đợc áp dụng luyện tập ,trong câu hỏi nhanh , giải tập nhanh để học sinh coi... giải toán hóa học từ cấu tạo đơn giản * Nhợc điểm: Chỉ dùng cho toán hữu F Phơng pháp ẩn số: Một toán thiếu điều kiện làm cho toán có dạng vô định không giải đợc Phơng pháp ghép ẩn số phơng pháp
Ngày đăng: 20/05/2021, 09:40
Xem thêm: