được dung dịch D, cho dung dịch D tác dụng với dung dịch NaOH dư ,lọc kết tủa để ngoài không khí đến khi khối lượng không thay đổi nữa,thấy khối lượng kết tủa tăng lên 3,4 gam.. Để kết t[r]
(1)I.TÍNH THEO CƠNG THỨC VÀ PHƯƠNG TRÌNH HĨA HỌC 1Néi dung
a) KÕt luËn
- Những chất viết phơng trình phản ứng hóa học chất nguyên chất Hiệu suất đợc coi 100%, thể tích khí tham gia hay thu đợc qui vềđiều kiện tiêu chuẩn ( 00C, 1atm)
- Một phơng trình phản ứng hóa học đợc biểu diễn phải tuân theo hai định lựât hóa học bản.( định luật bảo tồn khối lợng định luật thành phầnkhông đổi )
- Trong phơng trình phản ứng hóa học, để tính tất lợng chất ph-ơng trình ấy,chỉ cần biết lợng chất xác định tham gia tạo thành sau phẩn ứng
b) HƯ qu¶
- NÕu bi giả thiết không bản( chát không nguyên chất; Hiệu suất nhỏ 100%; thể tích khí khác điều kiện tiêu chuẩn) trớc tính toán phải chuyển sang giả thiết (theo kết luận 1)
- Trong tốn có nhiều phơng trình phụ thuộc ( sản phẩm phơng trình chất tác dụng phơng trình ,xảy nhau).để tính đợc tất chất phơng trình đó,chỉ cần biết lợng chất xác định ( theo kết luận 3)
- Trong tốn có bao nhiều phơng trình độc lập, dể tính đợc tất lợng chất,cần phải biết nhiêu kiện (theo kết luận 3)
- Trong mét toán có phơng trình hay nhiều phơng trình phụ thuộc,mà biết tới hai lợng chất phải tính theo lợng chất tham gia phản ứng hết
c) Chất d ph ơng trình phản ứng hóa häc - BiĨu hiƯn cđa chÊt cßn d
XÐt phản ứng có dạng tổng quát
a.A + bB uU + vV Gi¶ thiÕt cho: m n (mol)
NÕu : = : A B tuơng tác vừa hết Nếu : > : A d B hÐt ,tÝnh theo B NÕu : < : A hÐt B d, tinh theo A
m
a n b m
a n b m
(2)Bài toán cho nhiều lợng chất xác định, chất tác dụng chất sản phẩm ,thì ln tính theo chất có tỉ lệ mol thực tế lý thuyết nhỏ
-Vai trß cđa chÊt cßn d
*Chất d tác dụng với chất cho thêm vào hỗn hợp phản ứng *Chất d tác dụng với sản phẩm tạo thành
õy trờng hợp hay gặp ,đó chất thờng tạo sản phẩm trung gian,tác dụng với chất d để tạo sản phm tip theo, chng hn:
Phản ứng axit-bazơ
CO2 HCO3 CO32—
H3PO4 H2PO4 HPO42 PO43—
Zn2+ Zn(OH)
2 [Zn(OH)4]
Al3+ Al(OH)
3 [Al(OH)4]—
Phản ứng oxi hoá -khử
N2
NH3
HCl
NH4Cl
NH3 (d)
KhÝ X Fe
d.d Fe3+
Fe2+
Fe (d) FeCl2
Fe ,Fe3O4,Fe2O3
FeCl3
FeCl2 + HCl
Hmíi sinh Ag
Fe
Fe2+
Fe3+ + Ag
Ag+(d)
KhÝ X Cu
Cu(NO3)2
+2OH-
+3OH-
A
g+
+OH- +OH
-+OH -+OH -+OH -+Cl2 +HNO3 +HCl +HNO3
(3)Cu2+ + KhÝ X
Cu (d) Phản ứng tạo phức
Cu2+ Cu(OH)
2 Cu(NH3)42+
Zn2+ Zn(OH)
2 Zn(NH3)42
Ag+ AgCl Ag(NH 3)2+
2.áp dụng:
Bài tập 1: Cho tan hoàn toàn a gam hỗn hợp Fe3O4 dung dịch HCl dư, thu
được dung dịch D, cho dung dịch D tác dụng với dung dịch NaOH dư ,lọc kết tủa để ngồi khơng khí đến khối lượng không thay đổi nữa,thấy khối lượng kết tủa tăng lên 3,4 gam dem nung kết tủa đến khối lượng khơng đổiđược b gam chất rắn.Tính a b ?
Bài giải
Phương trình phản ứng :
Fe3O4 + 8HCl FeCl2 + 2FeCl3 + 4H2O (1)
x 8x x 2x (mol)
FeCl2 + 2NaOH Fe(OH)2 + 2NaCl (2)
x x (mol)
FeCl3 + 3NaOH Fe(OH)3 + 3NaCl (3)
2x 2x (mol)
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O Fe(OH)3 (4)
x 0,25x 0,5x x (mol)
2 Fe(OH)3 Fe2O3 + 3H2O (5)
3x 1,5x (mol)
Gọi số mol Fe3O4 ban đầu x , qua phương trình phản ứng ,ta tìm phụ
thuộc chất theo x, thấy biết x tính tất chất theo x Khối lượng kết tủa Fe(OH)2 tăng lên 3,4 gam lượng O2 H2O kết hợp,
ta có:
Số gam ( O2, H2O ) = 32*0,25x + 18*0,5x = 3,4 ,Suy x = 0,2
+2NH3,2H2O +4NH3
+2NH3,2H2O +4NH3
(4)a = Số gam Fe3O4 = 232x = 46,4 ( gam)
b = Số gam Fe2O3 = 1601,5x = 48 ( gam)
0,2 mol Fe3O4 0,3 molFe2O3
a = 232*0,2= 46,4 ; b = 160*0,3 = 48
Ta dùng phương pháp tăng giảm khối lượng
1mol Fe(OH)2 1mol Fe(OH)3 thêm 1mol(OH) khối lượng tăng 17g
0,2 mol 0,2 mol 3,4g Số mol Fe3O4 = Số mol FeO = Fe(OH)2 = 0,2 (mol)
Bài tập 2: Cho tan hoàn toàn 10 gam hỗn hợp gồm Mg Fe dung dịch HCl 4M thu 5,6 lít H2 (đktc), dung dịch D Để kết tủa hoàn toàn ion
trong dung dịch D cần 300 ml dung dịch NaOH 2M Hãy tính: a)Phần trăm khối lượng kim loại hỗn hợp
b) Thể tích dung dịch HCl dùng.
Bài giải
a) Phương trình phản ứng
Mg + 2HCl MgCl2 + H2 (1)
x 2x x x (mol)
Fe + 2HCl FeCl2 + H2 (2)
y 2y y y (mol)
Gọi x y số mol Mg Fe có 10 gam hỗn hợp ,ta có: Số gam hỗn hợp = 24x + 56y =10 (3) Số mol H2 = x + y = 0,25 (4)
Giải hệ (3) ,(4) :
x = 0,125 Số gam Mg = 24x = 3,0 gam ,chiếm 30% y = 0,125 Số gam Fe = 56y = 7,0 gam , chiếm 70%
b) Tính thể tích dung dịch HCl
MgCl2 + 2NaOH Mg(OH)2 + 2NaCl (5)
x 2x
FeCl2 + 2NaOH Fe(OH)2 + 2NaCl (6)
y 2y
(5)0,6 – 0,5 = 0,1 mol NaOH trung hòa axit dư
HCl + NaOH NaCl + H2O (7)
0,1 0,1(mol)
Số mol HCl dùng = 2(x+y) + 0,1 + 0,6 (mol) Thể tích dung dịch HCl = = 0,15 lit ( 150 ml)
Cách giải khác:
a) Tổng số gam ( Mg, Fe) = 10 ; Tổng số mol ( Mg, Fe) = 0,25 Giả thiết hỗn hợp có Mg số mol Fe bị thay
= 0,125 hay 56*0,125 = 7,0 gam chiếm 70%
b) Khi cho 0,6 mol NaOH vào dung dịch D : Mg2+ ,Fe2+ H+ (nếu dư) tách
ra khỏi dung dịch D dung dịch tạo thành chứa Cl phải trung hòa điện với 0,6
mol Na+
Suy Số mol Cl = 0.6 (mol)
Thể tích dung dịch HCl = 0,6 / = 0,15 (lit)
Bài tập 3: Cho tan hoàn toàn 8,0 gam hỗn hợp X gồm FeS FeS2 290 ml
dung dịch HNO3 ,thu khí NO dung dịch Y Để tác dụng hết với chất
trong dung dịch Y ,cần 250 ml dung dịch Ba(OH)2 1M kết tủa tạo thành đem
nung ngồi khơng khí đến khối lượng khơng đổi 32,03 gam chất rắn Z. Hãy tính: a) Phần trăm khối lượng chất X
b)Thể tích khí NO
c) Nồng độ mol/ lit dung dịch HNO3 dùng.
Bài giải:
a) Phương trình phản ứng :
FeS + 6HNO3 Fe(NO3)3 + H2SO4 + 3NO + 2H2O (1)
x 6x x x 3x (mol)
FeS2 + 8HNO3 Fe(NO3)3 + 2H2SO4 + 5NO +2H2O (2)
y 8y y 2y 5y (mol)
H2SO4 + Ba(OH)2 BaSO4 + 2H2O (3)
0,6
(6)(x+2y) (x+2y) (x+2y)
2Fe(NO3)3+ 3Ba(OH)2 2Fe(OH)3 + 3Ba(NO3)2 (4)
(x+y) 1,5(x+y) (x+y)
2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3H2O (5)
(x+y) 0,5(x+y)
Gọi x y số mol FeS FeS2 8,0 gam hỗn hợp ,ta có:
Số gam X = 88x + 120y =
Hay : 11x + 15y = (6) Số gam Z = Số gam Fe2O3 + Số gam BaSO4
= 160*0,5(x+y) + 233(x+2y) = 32.03
Hay : 313x + 546y = 32,03 (7) Giải hệ phương trình (6) ,(7) được:
x = 0,05 Số gam FeS = 88x = 4,4 (gam) ,chiếm 55% y = 0,03 Số gam FeS2 = 1120y = 3,6 (gam) ,chiếm 45%
b) Thể tích NO = 22,4(3x+5y) = 22,4*0,3 = 6,72 (lit) c) Số mol Ba(OH)2 phản ứng = (x+2y)+1,5(x+y)
= 0,23 < Số mol Ba(OH)2 dùng = 0,25 (8)
Còn : 0,25 – 0,23 = 0,02 mol Ba(OH)2 trung hòa axit dư
2HNO3 + Ba(OH)2 Ba(NO3)2 + 2H2O (9)
0,04 0,02
Số mol HNO3 = 6x + 8y + 0,04 = 0,58 (mol)
Nồng độ [ HNO3 ] = = 2M Cách giải khác:
a) áp dụng định luật bảo toàn khối lượng nguyên tố Fe S ta có : x mol FeS y mol FeS2 0,5(x+y) mol Fe2O3 (x+2y) mol BaSO4
Số gam X = 88x + 120y =
Số gam Z = 160*0,5(x+y) + 233(x+2y) =32,03
(7)Giải hệ x = 0,05 y = 0,03
Số gam FeS = 88x = 4,4 (gam) ,chiếm 55% ; 100 55 =45% FeS2
b) áp dụng định luật bảo toàn electron :
FeS 9e Fe3+ + S6+
0,05 0,45 (mol)
FeS2 15e Fe3+ + 2S6+
0,03 0,45 (mol) NO3 + 3e NO
0,9 0,3 (mol) Thể tích NO = 22,4*0,3 = 6,72 (lit)
c) Kết tủa(x+y) = 0,08 mol Fe3+ cần 0,24 mol OH—hay 0,12 mol Ba(OH)
Kết tủa (x+2y) = 0,11 mol SO42 cần 0,11 mol Ba2+hay 0,11 mol Ba(OH)2
Số mol Ba(OH)2 dùng = 0,12+0,11 = 0,23 < 0,25
Còn :0,25 0,23 = 0,02 mol Ba(OH)2 trung hòa 0,04 mol HNO3 dư
Số mol HNO3đã dùng = số mol NO3 + số mol NO + số mol HNO3 dư
= 3*0,08 + 0,3 + 0,04 = 0,58 Nồng độ [HNO3] = 0,58 / 0,29 = 2M
Bài tập 4: Dẫn 0,672 lít Cl2 vào bình chứa 0,896 lit NH3 thể tích được
đo (đktc) Tính phần trăm thể tích khí sau phản ứng.
Bài giải:
Số mol Cl2 = 0,672 / 22,4 = 0,03 (mol); Số mol NH3 = 0,896 / 22,4 = 0,04
3Cl2 + 2NH3 N2 + 6HCl
Trước phản ứng: 0,03 0,04
-Sau phản ứng : - 0,02 0,01 0,06 (mol) NH3 + HCl NH4Cl (rắn)
Trước phản ứng: 0,02 0,06
Sau phản ứng : 0,04 0,02
(8)%N2 = 100 = 20% ; %HCl = 100 – 20 = 80%
Bài tập 5: Dẫn 3,36 lit CO2 (đktc) vào 200 ml dung dịch NaOH 1M, thu được
dung dịch D Tính nồng độ mol/ lit chất dung dịch D.
Bài giải :
Cách 1: Tính theo phương trình phản ứng nối tiếp dạng : ( A B C )
Số mol CO2 = 0,15 ; Số mol NaOH = 0,2
Phương trình phản ứng :
CO2 + NaOH NaHCO3
Trước phản ứng : 0,15 0,2 Sau phản ứng : 0,05 0,15
NaHCO3 + NaOH Na2CO3 + H2O
Trước phản ứng : 0,15 0,05 Sau phản ứng : 0,1 - 0,05
[ NaHCO3] = = 0,5M
[ Na2CO3 ] = = 0,25M
Cách 2
Tính theo phương trình phản ứng song song Sơ đồ có dạng
CO2 + NaOH NaHCO3 Tỉ lệ: =1 =1 HCO3
x x x
CO2 +2NaOH Na2CO3 + H2O =2 CO32—
y 2y y Xét tỉ lệ thực tế :
1 < < hỗn hợp muối Gọi x y số mol CO2 tham gia phản ứng ,ta có
0,1 0,2 0,05 0,2
B A
C Sè mol OH
Sè mol CO2
Sè mol OH
Sè mol CO2
Sè mol OH 0,15
(9)Số mol CO2 = x + y = 0,15 (1)
Số mol NaOH = x + 2y = 0,2 (2) Giải hệ phương trình (1) (2)
Được x = 0,1 mol NaHCO3 ; y = 0,05 mol Na2CO3
Cách 2: cho phép định hướng phản ứng tạo thành muối
Tổng quát : dung dịch chứa a mol axit HnX tác dụng với dung dịch chứa
b mol OH— ta có sơ đồ:
Hn X Hn-1X Hn-2X2 Hn-3X3 Hn-4X4—…
Ta xét trờng hợp thờng gặp:
Sè mol Hn-2X2 = b – a
< < hỗn hợp muối
Số mol Hn-1X = 2a b
Sè mol Hn-3X3 = b 2a
< < hỗn hợp muèi
Sè mol Hn-2X2 = 3a b
Bµi tËp 6 DÉn 10 lit hỗn hợp (đktc) gồm CO2 N2 vào lít dung dÞch Ca(OH)2
0,1Mthu đợc 20 gam kết tủa Tính phần trăm thể tích CO2 hỗn hợp
Bài giải :
Tính theo phơng trình ph¶n øng nèi tiÕp
Sè mol Ca(OH)2 = 0,3 > Sè mol CaCO3 = 0,2
Sè mol Ca2+ ph¶n øng > Sè mol Ca2+ s¶n phÈm
Xảy hai khả :
-Ca(OH)2 d t¹o muèi trung tÝnh
CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O
Tríc : 0,3 Pø : 0,2 0,2 0,2
ThÓ tÝch CO2 = 22,4*0,2 = 4,48 (lit) , chiÕm 44,8%
-CO2 d hßa tan mét phÇn kÕt tđa
CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O
0,3 0,3 0,3 (mol)
Nhng thực tế thu đợc 0,2 mol CaCO3,đã có 0,3 0,2 = 0,1 mol CaCO3
bị hòa tan theo phản ứng :
CO2 + CaCO3 + H2O Ca(HCO3)2
0,1 0,1
ThÓ tÝch CO2 = 22,4( 0,3+0,1) =8,96 (lit) chiếm 89,6%
Tính theo phơng trình phản ứng song song
CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O (1)
+OH +OH +OH +OH
(10)0,2 0,2 0,2 (mol)
2CO2 + Ca(OH)2 Ca(HCO3 )2 (2)
0,2 0,1 (mol)
Để có kết tủa phải có phản ứng c¶ hai ph¶n øng ChØ cã ph¶n øng 1: thĨ tÝch CO2 = 22,4*0,2 = 4,48 (lit)
C¶ hai ph¶n øng : thĨ tÝch CO2 = 22,4*(0,2+0,2) = 8,96 (lit)
Cách giải khác:
Cã 0,2 mol Ca2+ ë d¹ng 0,2mol CaCO
Vµ 0,1 mol Ca2+ ëd¹ng 0,1 mol Ca(OH)
- Sè mol CO2 = Sè mol C = 0,2
TÊt c¶ cã 0,3 mol Ca2+
Cã 0,2 mol Ca2+ ë d¹ng 0,2mol CaCO
Và 0,1 mol Ca2+ dạng 0,1 mol Ca(HCO 3)2
Sè mol CO2 = sè mol C = 0,2 + 2*0,1 = 0,4
Bµi tËp 7: Trén 100 ml dung dÞch AlCl3 1M víi 200 ml dung dÞch NaOH 1,8M,
thu đợc kết tủa A dung dịch D tính khối lợng kết tủa X nơng độ mol/l ca cỏc cht dung dch D.
Bài giải:
Tính theo phơng trình phản ứng nối tiếp : Sè mol AlCl3 = 0,1 ; Sè mol NaOH = 0,36
Phơng trình phản ứng
AlCl3 + 3NaOH Al(OH)3 + 3NaCl
Đầu : 0,1 0,36
Sau : - 0,06 0,1 0,3 Al(OH)3 + NaOH Na[Al(OH)4]
Đầu 0,1 0,06 Sau : 0,04 0,06
Sè gam X = Sè gam Al(OH)3 = 78*0,04 = 3,12 (gam)
[ NaCl ] = = Na[Al(OH)4] = = 0,2M
TÝnh theo phơng trình phản ứng song song: < 0,36/ 0,1=3.6 < cã ph¶n øng :
AlCl3 + 3NaOH Al(OH)3 + 3NaCl (1)
x 3x x 3x 0,3
(11)AlCl3 + 4NaOH Na[Al(OH)4] + 3NaCl (2)
y 4y y 3y Gäi x y số mol AlCl3 tham gia phản ứng ,2
Sè mol AlCl3 = x + y = 0,1 (3)
Số mol NaOH = 3x + 4y = 0,36 (4) Giải hệ phơng trình ta đợc : x = 0,04 ; y = 0,06 Số mol Al(OH)3 = x = 0,04
Sè mol NaCl = 3(x + y) = 0,3
Sè mol Na[Al(OH)4] = y = 0,06 Ta có kết tơng tự
Cách giải khác : Ta sử dụng định luật bảo tồn điện tích
Sau ph¶n ứng kết thúc ,kết tủa tách ra,phần dung dịch chứa 0,3 molCl
trunghòa điện với 0,3 mol Na+ 0,06 mol Na+ phải trung hòa điện với một
anion khác, 0,06 mol [Al(OH)4] Cßn 0,1 0,06 = 0,04 molAl3+
tách thành 0,04 mol Al(OH)3 Kết dung dịch chứa 0,3 mol NaCl
0,06 mol Na[Al(OH)4]
Bài tập 8: Trộn 100 ml dung dịch AlCl31M víi V ml dung dÞch NaOH 2M thu
đ-ợc 1,56 gam kết tủa Tính V?
Bài giải:
Tính theo phơng trình phản ứng nối tiếp
Sè mol AlCl3 = 0,1 ; Sè moAl(OH)3 = 1,56 / 78 = 0,02
Trêng hỵp 1: AlCl3 d
AlCl3 + 3NaOH Al(OH)3 + 3NaCl (1)
Đầu : 0,1 Cuèi : 0,08 0,06 0,02
ThĨ tÝch dung dÞch NaOH = = 0,03 lit ( 30 ml) Trêng hỵp : NaOH d
AlCl3 + 3NaOH Al(OH)3 + 3NaCl (2)
0,1 0,3 0,1
Thực tế thu đợc 0,02 mol Al(OH)3 , chứng tỏ có 0,1 0,02 = 0,08
molAl(OH)3 bị hòa tan theo phơng trình phản ứng :
Al(OH)3 + NaOH Na[Al(OH)4] (3)
0,08 0,08
ThĨ tÝch dung dÞch NaOH = = 0,19 lit (190 ml) Tính theo phơng trình phản ứng song song:
0,06
(12)Sè mol AlCl3 = 0,1 > Sè mol Al(OH)3 = 0,02 cã hai trêng hỵp:
AlCl3 + 3NaOH Al(OH)3 + 3NaCl (1)
0,02 0,06 0,02
AlCl3 + 4NaOH Na[Al(OH)4] + 3NaCl (2)
0,08 0,32
ChØ cã ph¶n øng 1: Sè mol NaOH = 0,06
C¶ hai ph¶n øng : Sè mol NaOH = 0,06 + 0,32 = 0,38 ;Ta cã kÕt tơng tự Cách giải khác:
Cã 0,02 mol Al3+ ë d¹ng Al(OH)
Vµ 0,08 mol Al3+ ë d¹ng AlCl
Sè mol NaOH = sè mol OH =3*0,02= 0,06
TÊt c¶ cã 0,1 mol Al3+
Cã 0,02 mol Al3+ ë d¹ng Al(OH)
Vµ 0,08 mol Al3+ở dạng Al(OH)4 Số mol NaOH = sm(OH— )