Hai định luật này rất quan träng trong ho¸ häc, nã qu¸n xuyÕn tÊt c¶ c¸c lo¹i ph¶n øng ho¸ häc, dùa vµo c¸c bản chất của phản ứng, ta suy ra đ−ợc nhiều qui luật bảo toàn đặc tr−ng cho cá[r]
(1)Së gi¸o dôc vμ ®μo t¹o lμo cai Tr−êng THPT sè B¶o Th¾ng - S¸ng kiÕn kinh nghiÖm RÌn luyÖn t− häc sinh qua c¸c bµi tËp áp dụng định luật bảo toàn GV: Ph¹m ThÞ Thu May Tæ: Ho¸ - Sinh - ThÓ dôc N¨m häc: 2010-2011 (2) I PhÇn chung - Tên đề tμi: RÌn luyÖn t− häc sinh qua c¸c bµi tËp áp dụng định luật bảo toàn - Lý chọn đề tμi : Bài tập là ph−ơng pháp quan trọng để nâng cao chất l−ợng d¹y häc bé m«n, mÆt kh¸c gi¶i bµi t©p lµ mét ph−¬ng ph¸p häc t©p tÝch cùc cã hiÖu qu¶ gióp häc sinh ph¸t triÓn t− Để đáp ứng đ−ợc yêu cầu đổi ph−ơng pháp kiểm tra, đánh giá kết học tËp theo h×nh thøc tr¾c nghiÖm kh¸ch quan, gióp c¸c em häc sinh ph¸t triÓn t− s¸ng tạo , hiểu chất vấn đề, giải các bài tập thời gian sớm Với kinh nghiệm đ−ợc đúc rút quá trình giảng dạy mình, tôi viết đề tài này để các đồng nghiệp và các em học sinh tham khảo để phần nào giúp các em học sinh đáp ứng đ−ợc yêu cầu đặt II Nhiệm vụ - yêu cầu đề tμi NhiÖm vô Giúp học sinh phát triển t− thông qua hệ thống các bài tập áp dụng định luật b¶o toµn Yªu cÇu Gióp häc sinh nhËn d¹ng bµi to¸n Gióp häc sinh n¾m ®−îc c¸ch gi¶i bµi tËp hãa häc liªn quan mét c¸ch thµnh th¹o III Phạm vi giới hạn đề tμi §èi t−îng nghiªn cøu Häc sinh tr−êng PTTH Sè B¶o Th¾ng Ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu Nghiªn cøu SGK Nghiªn cøu tµi liÖu Trao đổi kinh nghiệm, học hỏi các đồng nghiệp Thêi gian nghiªn cøu Trong suốt quá trình giảng dạy tr−ờng THPT từ tháng 1/2003 đến tháng 2/2011 (3) IV Nội dung vμ đánh giá Dμn ý chÝnh PhÇn LÝ thuyÕt PhÇn VÝ dô vËn dông PhÇn C¸c bµi tËp ¸p dông (tù gi¶i) Nội dung đề tμi (4) PhÇn 1: LÝ thuyÕt Định luật bảo toμn khối l−ợng Lomnoxov (phát biểu năm 1748) và sau đó A.L Lavoisier (ph¸t biÓu n¨m 1777) ph¸t minh ra: “Khèi l−îng c¸c chÊt tham gia ph¶n øng lu«n b»ng khèi l−îng s¶n phÈm ph¶n øng”.§Õn n¨m 1799 J.L Proust ph¸t biÓu định luật thành phần không đổi: “ Một hợp chất dù đ−ợc điều chế ph−ơng pháp nμo có thμnh phần định tính vμ định l−ợng không đổi” Hai định luật này quan träng ho¸ häc, nã qu¸n xuyÕn tÊt c¶ c¸c lo¹i ph¶n øng ho¸ häc, dùa vµo c¸c chất phản ứng, ta suy đ−ợc nhiều qui luật bảo toàn đặc tr−ng cho các loại ph¶n øng; Định luật bảo toàn tất các loại phản ứng Sù b¶o toµn sè nguyªn tö cña c¸c chÊt tham gia ph¶n øng VÝ dô: a) Trong tất các phản ứng đốt cháy các chất hữu tạo thành CO2 và H2O th× sè mol nguyªn tö [O] CO2 vµ H2O lu«n b»ng sè mol nguyªn tö [O] O2 tham gia ph¶n øng vµ sè mol nguyªn tö [O] chÊt bÞ đốt b) Trong ph¶n øng hîp hi®ro vµo c¸c chÊt h÷u c¬ kh«ng no nh− ankin, anken, ankađien, v.v Số mol các chất giảm chính là số mol H2 đã tham gia phản ứng mặc dù phản ứng đó xảy hoàn toàn hay không c) Sù b¶o toµn ®iÖn tÝch ®−îc biÓu thÞ b»ng sù trung hoµ ®iÖn: Qui luËt nµy ®−îc ¸p dông cho tÊt c¶ c¸c ph¶n øng x¶y dung dÞch chÊt ®iÖn li “Tæng ®iÖn tÝch d−¬ng dung dÞch lu«n b»ng tæng sè ®iÖn tÝch ©m” d) Sù b¶o toµn proton: Trong c¸c ph¶n øng gi÷a c¸c axit víi c¸c baz¬ sè mol proton cña n−íc vµ c¸c axit cho lu«n b»ng sè mol proton ®−îc n−íc vµ c¸c baz¬ nhËn Qui luËt nµy th−êng ®−îc biÓu thÞ b»ng ph−¬ng tr×nh b¶o toµn proton Dựa vào ph−ơng trình này và định luật tác dụng khối l−ợng cùng với biÓu thøc h»ng sè axit- baz¬ ta gi¶i ®−îc c¸c bµi to¸n phøc t¹p cña c¸c ph¶n øng axit – baz¬ e) Sù b¶o toµn electron: Trong c¸c ph¶n øng oxi ho¸- khö, tæng sè mol electron c¸c chÊt oxi ho¸ nhËn lu«n b»ng tæng sè mol electron c¸c chÊt khö nh−êng (5) PhÇn 2: VÝ dô vËn dông Ph−¬ng ph¸p b¶o toμn nguyªn tè VD1 Hçn hîp chÊt r¾n (X) gåm 0,1 mol FeO, 0,2 mol Fe2O3 vµ 0,1 mol Fe3O4 Hoµ tan hoµn toµn hçn hîp (X) dung dÞch HCl d−, thu ®−îc dung dÞch (Y) Cho dung dÞch NaOH d− vµo dung dÞch (Y) thu ®−îc dung dÞch (T) vµ kÕt tña (Z) Lọc lấy kết tủa (Z), rửa cẩn thận nung không khí đến khối l−ợng không đổi thu đ−ợc chất rắn (E) có khối l−ợng là A 40 g B 80 g C 64 g D 32 g H−íng dÉn gi¶i: Ph©n tÝch : Th«ng th−êng lµm bµi tËp nµy, c¸c em häc sinh th−êng viÕt đầy đủ các ph−ơng trình hoá học (có ph−ơng trình), sau đó tính số mol Fe2O3 ®−îc t¹o thµnh Tuy nhiªn, nÕu c¸c em nhanh ý ph¸t hiÖn ë ®©y tæng sè mol nguyên tử Fe đ−ợc bảo toàn thì việc giải bài toán trở nên đơn giản nhiÒu Bμi gi¶i : Sơ đồ phản ứng : ⎧FeO ⎪ HCl ⎧ FeCl2 NaOH ⎧ Fe(OH)2 nung nãng kh«ng khÝ →⎨ ⎯⎯⎯⎯ →⎨ ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯→ Fe2 O3 ChÊt r¾n (E) lµ ⎨Fe2 O3 ⎯⎯⎯ ⎩FeCl3 ⎩Fe(OH)3 ⎪Fe O ⎩ Fe2O3 Theo ph−¬ng ph¸p b¶o toµn nguyªn tè, ta cã : nFe hçn hîp (X) = nFe (E) ⇒ nFe (E) = 0,1 + 2×0,2 + 3×0,1 = 0,8 (mol) Hay n Fe2O3 = 0,8 = 0, (mol) VËy m(E) = 0,4×160 = 64 (g) Đáp án C đúng VD2 TiÕn hµnh cr¨ckinh 21,6 g C5H12 thu ®−îc hçn hîp khÝ (X) gåm C2H4, C3H8, CH4, C4H8, C2H6, C3H6, H2, C5H10 vµ mét Ýt C5H12 ch−a ph¶n øng §èt ch¸y hoµn toµn hỗn hợp (X) cho toàn sản phẩm cháy vào bình (A) đựng n−ớc vôi d− Khèi l−îng cña b×nh (A) t¨ng A 21,6 g B 98,4 g C 49,2 g D 65,6 g H−íng dÉn gi¶i: (6) nC H = 21,6 = 0,3 (mol) 12 72 Đốt cháy hỗn hợp (X) thu đ−ợc l−ợng sản phẩm hoàn toàn giống đốt cháy 21,6 g C5H12 ban ®Çu C5H12 + 8O2 → 5CO2 + 6H2O 0,3 mb×nh t¨ng = m CO2 5×0,3 6×0,3 (mol) và H O bị hấp thụ = msản phẩm sinh đốt cháy 21,6 g C5 H12 = (1,5×44 + 1,8×18) = 98,4 (g) Đáp án B đúng Vd3 Cho hỗn hợp A khối l−ợng 53,4 gam gồm phoi bào Fe và Cu đốt nóng A kh«ng khÝ thu ®−îc hçn hîp r¾n A1 khèi l−îng 72,6 gam gåm Cu(II) oxit vµ oxit cña Fe ( FeO, Fe3O4, Fe2O3).§Ó hoµ tan A1 cÇn Ýt nhÊt bao nhiªu ml dung dÞch hçn hîp axit HCl 2M vµ H2SO4 1M.Sau hoµ tan, ®em c« c¹n cÈn thËn dung dÞch thu ®−îc bao nhiªu gam muèi khan? H−íng dÉn gi¶i: 76,2 − 53,4 = 1,2( mol ) 16 [O ] + H + ⎯⎯→ H 2O ⇒ n H + = 2.1,2 = 2,4( mol ) n[O ] = ⇒ V2 axit = 2,4 = 0,6(lit ) + 2 Ph−¬ng ph¸p b¶o toμn electron VD1 Cho hçn hîp A khèi l−îng 17,43 gam gåm Fe vµ kim lo¹i M (ho¸ trÞ kh«ng đổi n) với số mol tác dụng hết vừa đủ là 410 ml dung dịch HNO3 loãng ®un nãng, thu ®−îc dung dÞch A1 vµ 7,168 lÝt hçn hîp khÝ B gåm NO vµ N2O cã tæng khèi l−îng lµ 10,44 gam C« c¹n cÈn thËn A1 th× thu ®−îc m1 gam muèi khan a) Xác định kim loại M b) Tính m1 và nồng độ mol dung dịch HNO3 H−íng dÉn gi¶i: §Æt: ⎧M : x(mol ) ⎪ Fe : x(mol ) ⎪ ⎨ ⎪ NO : a (mol ) ⎪⎩ N O : b(mol ) Ta cã: (7) Fe ⎯ ⎯→ Fe 3+ + 3e M⎯ ⎯→ M n + + ne HNO3 + 3e ⎯ ⎯→ NO + H O + NO3− 10 HNO + 8e ⎯ ⎯→ N O + 5H O + NO3− ⎧a + b = 0,32 Theo ®Çu bµi ⇒ ⎨ ⎩30a + 44b = 10,44 ⎧a = 0,26 ⇒⎨ ⎩b = 0,06 áp dụng định luật bảo toàn e- và bt klg ta có: ⎧Mx + 56 x = 17,43 ⎨ ⎩nx + 3x = 0,26.3 + 0,06.8 = 1,26 ⎧n = ⇒⎨ ⎩M = 27 VËy: Kim lo¹i lµ Al mmu «i = 17,43 + (3.0,26 + 8.0,06).62 = 95,55( gam) naxit = 4a + 10b = 1,64(mol ) ⇒ C M = 1,64 = 4M 0,41 VD2 §un nãng 28 gam vôn s¾t kh«ng khÝ Sau mét thêi gian thu ®−îc hçn hîp r¾n A khèi l−îng a gam gåm Fe vµ oxit cña nã Hoµ tan hÕt l−îng A l−îng d− dung dÞch HNO3 ®un nãng, thu ®−îc dung dÞch A1 vµ 2,24 lÝt khÝ NO nhÊt (®ktc) a) TÝnh a b) Cô bớt dung dịch A1 làm lạnh đến 00C thu đ−ợc 63 gam tinh thể hiđrat với hiệu suất kết tinh là 90% Hãy xác định công thức ptử tinh thể hi®rat H−íng dÉn gi¶i: Ta cã: 28 = 0.5(mol ) 56 2,24 = = 0,1( mol ) 22,4 n Fe = n NO áp dụng định luật bảo toàn khối l−ợng và bảo toàn e- ta có: 3.0,5 = a − 28 + 0,1.3 32 ⇒ a=37,6 (gam) §Æt c«ng thøc ph©n tö cña tinh thÓ hi®rat lµ Fe(NO3)3.nH2O ta cã: -Sè mol Fe(NO3)3 dung dÞch A1 lµ: 0,2 (mol) -Sè mol tinh thÓ hi®rat lµ: 0,2.0,8=0,18 (mol) (8) -Khèi l−îng mol ph©n tö cña tinh thÓ ngËm n−íc=63/0,18=350(g/mol) -Khèi l−îng mol cña Fe(NO3)3 lµ: 242 (g/mol) -Sè mol H2O kÕt tinh lµ: n= 350 − 242 =6 18 VËy, c«ng thøc pttt hi®rat: Fe(NO3)3.6H2O VD3 Cho hçn hîp A khèi l−îng 16,64 gam gåm oxit s¾t tõ vµ oxit s¾t (III) vµo mét ống sứ tròn đ−ợc nung nóng Cho dòng khí CO chậm qua ống sứ đó để CO phản ứng hết, khí CO2 chậm qua ống sứ đ−ợc hấp thụ vào bình đựng l−îng d− dung dÞch Ba(OH)2, t¹o thµnh m1 gam kÕt tña tr¾ng ChÊt r¾n A1 thu ®−îc èng sø sau ph¶n øng cã khèi l−îng 14,64 gam gåm Fe, FeO vµ Fe3O4 ®−îc hoµ tan hÕt dung dÞch HNO3 ®un nãng, sau ph¶n øng thu ®−îc dung dịch A2 và 2,016 lít khí NO (đktc) Xác định thành phần % khối l−îng cña mçi oxit A vµ tÝnh m1 H−íng dÉn gi¶i: ⎧ Fe2 O3 : y (mol ) §Æt: ⎪⎨Fe3O4 : x(mol ) ⎪CO : a (mol ) ⎩ áp dụng định luật bảo toàn khối l−ợng ta có: 16,64+28a=14,64+44a ⇒ a=0,125(mol) CO2 → CaCO3 0,125 → 0,125: mol ⇒ mCaCO =0,125.197=24,625 (gam) *ChÊt khö: CO Fe3O4 *ChÊt oxi ho¸: HNO3 *áp dụng định luật bảo toàn e-, ta có: 2,016 = 0,27 22,4 ⇒ x=0,02(mol) ⇒ y=0,75 (mol) ⎧% Fe3O4 = 27,88% ⇒⎨ ⎩% Fe2 O3 = 72,12% x+0,125.2= VD4 Cho 2,64 gam mét sun fua kim lo¹i t¸c dông hoµn toµn víi dung dÞch H2SO4 ®un nãng, thu ®−îc dung dÞch A1, 3,36 lÝt hçn hîp khÝ B gåm NO2 vµ NO cã tØ khèi so víi H2 b»ng 19,8 Thªm vµo A1 l−îng d− dung dÞch BaCl2 thÊy t¹o thµnh m1 gam kết tủa trắng thực tế không tan dung dịch axit d− Xác định công thức ph©n tö cña sunfua kim lo¹i vµ tÝnh m1 H−íng dÉn gi¶i: (9) M S m + 4mH O ⎯ ⎯→ 2M n + + mSO42− + 8mH + + (2n + 6m)e − NO3 + 1e + H + ⎯ ⎯→ NO2 + H O NO3− + 3e + H + ⎯ ⎯→ NO + H O §Æt: ⎧ NO2 : a(mol ) ⎨ ⎩ NO : b(mol ) ⎧a + b = ⎪ ⇒ ⎨ 46a + 30b ⎪ 0,15 = 19,8.2 ⎩ ⎧a = 0,09 ⇒⎨ ⎩b = 0,06 áp dụng định luật bảo toàn e-, ta có: 2M + 32n 2n + 6m ⇒ M = 9,778n + 13,333m = 2,64 0,27 ⇒ nghiÖm ⎧n = ⎧n = ⎪ HoÆc: ⎨m = hoÆc: ⎪⎨m = ⎪ M = 23 ⎪ M = 56 ⎩ ⎩ VËy : Sunfua kim lo¹i lµ: Na2S hay FeS Gäi sè mol SO42- lµ t (mol) -Nếu M2Sm là Na2S Vận dụng định luật bảo toàn e- ta có: 8t=0,09+0,03.0,06=0,0918 ⇒ t=0,011475(mol) ⇒ m1 =2,673675 (g) -Nếu M2Sm là FeS Vận dụng định luật bảo toàn e- ta có: 9t=0,09+0,03.0,06=0,0918 ⇒ t=0,0102 (mol) ⇒ m1 =2,3766 (g) VD5 Cho Fe ph¶n øng võa hÕt víi H2SO4, thu ®−îc khÝ A vµ 8,28 gam muèi BiÕt sè mol Fe 37,5% số mol H2SO4 Tính khối l−ợng Fe đã phản ứng? H−íng dÉn gi¶i C¸ch n Fe : n H SO ≠ : ⇒ KhÝ A lµ SO2 Pt : 2Fe + 6H2SO4 ⎯ ⎯→ Fe2(SO4)3 + 3SO2 +6H2O mol: x 3x 0,5x Fe + Fe2(SO4)3 ⎯ ⎯→ 3FeSO4 mol : y y 3y ⎧( x + y ) = 0,375.3x ⇒⎨ ⎩(0,5 x − y ).400 + 152.3 y = 8,28 (10) ⎧ x = 0,04(mol ) ⇒⎨ ⎩ y = 0,005(mol ) ⇒ m Fe = (0,04 + 0,005).56 = 2,52( gam ) C¸ch n Fe : n H SO4 ≠ : ⇒ KhÝ A lµ SO2 Ta cã: 2H2SO4+2e → SO2+SO42-+2H2O x mol 0,5x mol ⇒ 0,375x.56+0,5x.96=8,28 ⇒ x=0,12 ⇒ mFe=0,12.0,375.56=2,52 gam VD6 Hoà tan 46,4 gam MxOy H2SO4 đặc, nóng thu đ−ợc dung dịch chứa 120 gam muối và 2,24 lít khí SO2 (đktc) Xác định công thức oxit kim loại? H−íng dÉn gi¶i (nx-y).a M x O y + 2( nx − y ) H SO4 → xM ( SO4 ) n + ( nx − y ) SO2 + 2( nx − y ) H O mol:a a x (nx − y ).a (nx-y).a 2,24 ⎧ ⎪46,4 + 98a (nx − y ) = 120 + 22,4 64 + 18a(nx − y ) ⎪⎪ ⇒ ⎨Max + 16ay = 46,4 ⎪ 2,24 ⎪nax − 2ay = ⎪⎩ 22,4 ⎧nax = 1,8 ⎧nax − ay = ⎪ ⎪ ⇒ ⎨Max + 16ay = 46,4 ⇒ ⎨ay = 0,8 ⎪Max = 33,6 ⎪nax − 2ay = 0,2 ⎩ ⎩ ⇒ n=3, M=56, x = ⇒ MxOy lµ : Fe3O4 y Ph−¬ng ph¸p b¶o toμn khèi l−îng VD1 Cho m gam hçn hîp ba kim lo¹i Fe, Cu vµ Al vµo mét b×nh kÝn cã chøa mol oxi Nung nóng bình thời gian thể tích oxi giảm 3,5% thì thu ®−îc 2,12 g chÊt r¾n TÝnh m H−íng dÉn gi¶i Phân tích : Có nhiều em học sinh giải bài tập này đã viết đầy đủ ph−ơng trình hoá học đặt ẩn và giải Thực tế là ta không biết đ−ợc có bao nhiêu % kim loại đã phản ứng với oxi nên việc giải hệ ph−ơng trình là không thÓ thùc hiÖn ®−îc DÔ dµng nhËn thÊy tæng khèi l−îng cña hçn hîp sau ph¶n ứng khối l−ợng kim loại ban đầu cộng với khối l−ợng oxi đã phản ứng Cho nên việc tính khối l−ợng oxi đã phản ứng là bao nhiêu, sau đó lấy khối l−ợng 10 (11) chất rắn thu đ−ợc sau phản ứng trừ khối l−ợng oxi đã phản ứng ta tính đ−ợc khèi l−îng c¸c kim lo¹i ban ®Çu Bμi gi¶i : noxi ph¶n øng = 3,5 = 0, 035 (mol) 100 ⇒ m oxi đã phản ứng = 0,035ì32 = 1,12 (g) Khèi l−îng c¸c kim lo¹i b»ng khèi l−îng chÊt r¾n sau ph¶n øng trõ ®i khèi l−îng oxi đã phản ứng ⇒ m = (2,12 – 1,12) = (g) VD2 Cho m gam hỗn hợp gồm các kim loại hoạt động tác dụng với dung dịch HCl d− thu ®−îc dung dÞch (X) vµ n mol khÝ (®ktc) C« c¹n dung dÞch (X) thu ®−îc p gam muèi khan BiÓu thøc liªn hÖ gi÷a m, n vµ p lµ A p = m + 71n B p = 2m + 71 C p = m + 35,5n D p = 2m + 35,5n H−íng dÉn gi¶i Ta cã : mmuèi = mkim lo¹i + mHCl ph¶n øng – mhi®ro bay lªn ⇔ p = m + 73n – 2n = m + 71n Đáp án A đúng VD3 : Hoà tan hoàn toàn 2,81 g hçn hîp gåm Fe2O3, MgO vµ ZnO 500 ml dung dịch H2SO4 0,1M (vừa đủ) Cô cạn dung dịch sau phản ứng thì khối l−ợng muối khan thu ®−îc lµ A 6,81 g B 4,81 g C 3,81 g D 5,81 g (TrÝch đề thi tuyển sinh v o Đại học khối A năm 2007) H−íng dÉn gi¶i Fe2O3 + 3H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3H2O MgO + H2SO4 → MgSO4 + H2O ZnO + H2SO4 → ZnSO4 + H2O Ta thÊy : nn−íc sinh = n H SO ph¶n øng = 0,05 mol Theo định luật bảo toàn khối l−ợng, ta có : 2,81 + 0,05×98 = mhçn hîp muèi sunfat khan + 18×0,05 ⇒ mhçn hîp muèi sunfat khan = 6,81 g Đáp án A đúng VD4 Cho 2,48 g hỗn hợp hai ancol no, đơn chức (hỗn hợp X) tác dụng vừa đủ với kim 11 (12) lo¹i Na thu ®−îc 672 ml khÝ hi®ro (®ktc) vµ hçn hîp hai ancolat natri (hçn hîp Y) Khèi l−îng hçn hîp (Y) lµ A 3,80 g B 3,14 g C 3,17 g D 3,86 g H−íng dÉn gi¶i Gäi c«ng thøc chung cña hai ancol lµ ROH 2ROH + 2Na → 2RONa + H2 n H = 0,672 = 0, 03 (mol) ⇒ nNa ph¶n øng = 0,06 mol 22, ⇒ mNa ph¶n øng = 0,06×23 = 1,38 (g) Theo định luật bảo toàn khối l−ợng, ta có : m(Y) = m(X) + mNa – m H = 2,48 + 1,38 – 0,06 = 3,80 (g) Đáp án A đúng Ph−¬ng ph¸p b¶o toμn ®iÖn tÝch VD1 Cã hai dung dÞch (A) vµ (B) Mçi dung dÞch chØ chøa hai lo¹i cation vµ hai lo¹i anion sè c¸c ion sau : K+ (0,15 mol), Mg2+ (0,1 mol), NH +4 (0,25 mol), H+ (0,2 mol), Cl− (0,1 mol), SO24− (0,075 mol), NO3− (0,25 mol) vµ CO32− (0,15 mol) Cho biÕt dung dÞch (A) vµ dung dÞch (B) chøa nh÷ng ion nµo ? H−íng dÉn gi¶i C¸c ion cïng mét dung dÞch ph¶i kh«ng cã kh¶ n¨ng ph¶n øng víi NghÜa lµ c¸c ion Mg2+ vµ CO32 − , H+ vµ CO32 − kh«ng thÓ ë cïng mét dung dịch Nh− vậy, chúng ta có thể xác định các ion hai dung dịch nh− sau : Tr−êng hîp (1) : Dung dÞch (A) chøa : H+, Mg2+, NO3− , SO24− Dung dÞch (B) chøa ion cßn l¹i Tr−êng hîp (2) : Dung dÞch (A) chøa : H+, Mg2+, NO3− , Cl− Dung dÞch (B) chøa ion cßn l¹i Tr−êng hîp (3) : Dung dÞch (A) chøa : H+, Mg2+, SO24− , Cl− Dung dÞch (B) chøa ion cßn l¹i Tuy nhiên, có tr−ờng hợp (1) thoả mãn định luật bảo toàn điện tích : Dung dÞch (A) : Tæng ®iÖn tÝch d−¬ng = 0,20 + 0,1×2 = 0,4 Tæng ®iÖn tÝch ©m = 0,075×2 + 0,25 = 0,4 12 (13) Dung dÞch (B) : Tæng ®iÖn tÝch d−¬ng = 0,25 + 0,15 = 0,4 Tæng ®iÖn tÝch ©m = 0,15×2 + 0,1 = 0,4 VD2 Dung dÞch muèi (X) chøa c¸c ion : Na+ (a mol), HCO3− (b mol), CO32 − (c mol), SO2− (d mol) §Ó thu ®−îc l−îng kÕt tña lín nhÊt ng−êi ta dïng 200 ml dung dịch Ba(OH)2 có nồng độ x mol/lít Biểu thức tính x theo a và b là : A x = (a + b) B x = 5(a + b) C x = 10(a + b) D x = (5a + 3b) H−íng dÉn gi¶i Khi cho dung dÞch Ba(OH)2 vµo dung dÞch muèi (X) cã thÓ x¶y c¸c ph¶n øng : HCO3− + OH– → CO32 − + H2O (1) CO32 − + Ba2+ → BaCO3↓ (2) SO24 − + Ba2+ → BaSO4↓ (3) Để thu đ−ợc l−ợng kết tủa cực đại thì l−ợng ion Ba2+ phải đủ để kết tủa hết các ion CO32 − vµ ion SO24− n CO32− + nSO2− = (b + c + d) mol ; n Ba 2+ = 0,2x mol Theo (2) vµ (3), ta cã : 0,2x = (b + c + d) ⇔ 2x = 10b + 10c + 10d (*) Mặt khác, theo định luật bảo toàn điện tích, ta có : a = b + 2c + 2d (**) LÊy (**) nh©n víi ta ®−îc ph−¬ng tr×nh : 5a = 5b + 10c + 10d (***) LÊy (*) trõ ®i (***) ta ®−îc : (2x – 5a) = 5b ⇔ 2x = 5(a + b) ⇔ x = (a + b) Đáp án A đúng 13 (14) PhÇn 3: C¸c bμi tËp ¸p dông (tù gi¶i) Bμi tËp tù luËn Bμi Cho 2,4 gam Mg vào 200ml dung dịch FeCl3 0,4M Tính nồng độ mol/ lít chÊt cã dung dÞch? Bμi Cho m gam hçn hîp ba kim lo¹i A, B vµ C vµo mét b×nh kÝn cã dung tÝch 10 lÝt chøa ®Çy oxi ë 136,5oC, 2,24 atm Nung nãng b×nh mét thêi gian råi ®−a vÒ nhiÖt độ ban đầu thấy áp suất giảm 3,6% so với áp suất ban đầu và bình có 2,5 g chÊt r¾n TÝnh m vµ khèi l−îng khÝ b×nh sau nung §¸p ¸n : m = 1,732 g ; khèi l−îng khÝ sau nung lμ 20,565 g Bμi Hoµ tan 18,4 g hçn hîp hai kim lo¹i hãa trÞ II vµ III b»ng dung dÞch HCl d− thu ®−îc dung dÞch (A) vµ khÝ (B) Chia khÝ (B) thµnh hai phÇn b»ng Phần (1) đem đốt cháy hoàn toàn thu đ−ợc 4,5 g n−ớc Hỏi đem cô cạn dung dÞch th× sÏ thu ®−îc bao nhiªu gam muèi khan ? PhÇn (2) cho t¸c dông víi khÝ clo LÊy toµn bé khÝ HCl thu ®−îc hÊp thô vµo 200 ml dung dịch NaOH 20% (D = 1,2 g/ml) Xác định nồng độ % các chất dung dÞch sau ph¶n øng (biÕt c¸c ph¶n øng x¶y hoµn toµn) §¸p ¸n : Khèi l−îng muèi khan thu ®−îc lμ 53,9 g C%NaCl = 11,3%, C%NaOH d− = 10,84% Bμi Cho 200 g muèi M2CO3, M’2CO3 vµ RCO3 t¸c dông víi lÝt dung dÞch H2SO4 thu ®−îc 4,48 lÝt khÝ, chÊt r¾n (A) vµ dung dÞch (B) C« c¹n dung dÞch (B) thu đ−ợc 25 g muối khan Nung chất rắn (A) đến khối l−ợng không đổi thu đ−ợc 11,2 lít khí và chất rắn (D) Tính nồng độ mol axit, khối l−ợng chất rắn (A) và (D), biết các khí đ−ợc đo đktc §¸p ¸n : [H2SO4] = 0,05M ; m(A) = 182,2 g ; m(D) = 160,2 g Bμi §èt m gam Fe kh«ng khÝ mét thêi gian thu ®−îc 12 g hçn hîp chÊt r¾n gåm Fe, Fe2O3, FeO vµ Fe3O4 Cho hçn hîp nµy t¸c dông víi dung dÞch HNO3 d− thu ®−îc 2,24 lÝt NO lµ s¶n phÈm khö nhÊt (®ktc) TÝnh m (Trích đề thi tuyển sinh vμo tr−ờng ĐHQG Hμ Nội 1998) §¸p ¸n : m = 10,08 g Bμi Cho a gam FeSO4.7H2O hoµ tan n−íc thu ®−îc 300 ml dung dÞch X Thªm axit sunfuric lo·ng d− vµo 20 ml dung dÞch X, dung dÞch hçn hîp nµy lµm mÊt mµu 30 ml dung dÞch KMnO4 0,1M TÝnh a? 14 (15) Bμi Cho bột sắt đến d− vào 200 ml dung dịch HNO3 4M (phản ứng giải phóng khí NO), läc bá phÇn r¾n kh«ng tan thu ®−îc dung dÞch X Cho dung dÞch NaOH d− vµo dung dÞch X thu ®−îc kÕt tña, läc lÊy kÕt tña ®em nung ngoµi kh«ng khÝ ë nhiệt độ cao đến khối l−ợng không đổi, thu đ−ợc bao nhiêu gam chất rắn? Bμi Trong mét b×nh kÝn dung tÝch lÝt chøa oxi (®ktc) vµ 1,6 gam kim lo¹i M(cã thÓ tích không đáng kể) Nung bình nhiệt độ cao d−a bình 27,30C, áp suất 1,0384 atm Lấy chất rắn bình cho tác dụng hết với dung dịch H2SO4 đặc, nóng thu đ−ợc 0,448 lít khí SO2 (đktc) Xác định M? Bμi Hoà tan a mol kim loại M có hoá trị không đổi cần dùng a mol H2SO4 đặc nóng th× thu ®−îc khÝ X vµ dung dÞch Y HÊp thô hoµn toµn khÝ X vµo 45 ml dung dÞch NaOH 0,2M th× thu ®−îc 0,608 gam muèi natri C« c¹n dung dÞch Y thu ®−îc 1,56 gam muèi khan Hoµ tan hoµn toµn muèi khan vµo n−íc råi thªm vµo đó 0,387 gam hỗn hợp a gồm Zn và Cu Khuấy phản ứng xảy hoµn toµn th× thu ®−îc 1,144 gam chÊt r¾n B 1.Tính khối l−ợng kim loại M đã dùng 2.TÝnh khèi l−îng tõng kim lo¹i hçn hîp A,B Bμi 10 Trong mét b×nh kÝn dung tÝch 9,09 lÝt chøa O2 vµ N2 víi tØ lÖ mol lµ 1:4 ë 00C vµ 721 mmHg bình có sẵn m gam S và V2O5 rắn có thể tích không đáng kể Bơm thêm O2 vào bình áp suất đạt 916,75 mmHg nhiệt độ bình là 27,30C Nung bình 5000C phản ứng đạt cân thì thu ®−îc hçn hîp khÝ A Cho hçn hîp khÝ A léi tõ tõ qua dung dÞch NaOH d− thÊy khối l−ợng bình đựng dung dịch NaOH tăng giá trị 2,25 lần khối l−ợng S đã dùng và khối l−ợng hỗn hợp khí khỏi bình(hỗn hợp B) có tỉ khối so víi H2 b»ng 14,07 a) TÝnh % thÓ tÝch hçn hîp khÝ b×nh b) Xác định khối l−ợng S đã dùng c) Hçn hîp khÝ A cßn chøa bao nhiªu % O2 vÒ khèi l−îng Bμi 11 Cho bình kín A và B có cùng dung tích 9,96 lít chứa 21 % O2 và 79%N2 ë ®iÒu kiÖn 27,30C vµ 752,4 mmHg Cho cïng mét l−îng hçn hîp X gåm ZnS vµ FeS2 vµo mçi b×nh B×nh B cã cho thªm Ýt S (kh«ng d−) Nung c¶ b×nh ë nhiệt độ cao đ−a bình nhiệt độ 136,50C Lúc này bình A có áp suất PA vµ chøa 3,68%O2 (vÒ thÓ tÝch), b×nh B cã ¸p suÊt PB vµ chøa 83,16% N2 (vÒ thÓ tÝch) a) TÝnh % vÒ thÓ tÝch c¸c khÝ b×nh A sau nung b) Khi khối l−ợng S bình B thay đổi từ đến l−ợng vừa đủ để đốt cháy thì % thể tích khí SO2 bình B thay đổi khoảng nào? c) TÝnh PA vµ PB d) Tính khối l−ợng ZnS và FeS2 đã dùng B B 15 (16) Bμi 12 Hoµ tan hoµn toµn 4,64 gam hçn hîp A gåm cã Mg, Al, Zn cïng sè mol vµo l−ợng dung dịch H2SO4 đặc nóng d− thu đ−ợc 0,035 mol sản phẩm khử chứa S Hãy xác định công thức phân tử sản phẩm này Bμi 13 Cho bình A và B cùng dung tích và cùng nhiệt độ 00C Bình A chứa mol O2 và bình B chứa mol Cl2 bình chứa 1,08 gam kim loại M có hoá trị n Nung bình nhiệt độ thích hợp các phản ứng xảy hoµn toµn Lµm l¹nh hçn hîp vÒ 00C thÊy tØ lÖ ¸p suÊt c¸c b×nh b»ng 7:4 cho thể tích chất rắn là không đáng kể Xác định kim loại m đã dùng Bμi 14 Cho hçn hîp khÝ X gåm anken vµ H2 cã tØ khãi so víi H2 lµ DÉn hçn hîp X qua ống sứ đựng Ni nung nóng phản ứng xảy hoàn toàn thu đ−ợc hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với H2 15 Xác định công thức ph©n tö cña anken? Bμi tËp tr¾c nghiÖm Bμi Dung dÞch (X) chøa 0,1 mol ion Ba2+, 0,2 mol ion Mg2+, 0,4 mol ion Cl–vµ a mol ion HCO3− C« c¹n dung dÞch (X) thu ®−îc m gam muèi khan Gi¸ trÞ cña m lµ A 44,9 B 38,7 §¸p ¸n : B C 49,4 D 37,8 Bμi Mét dung dÞch (X) chøa 0,02 mol Cu2+, 0,03 mol K+, x mol Cl–, y mol SO24− Tæng khèi l−îng c¸c muèi tan dung dÞch (X) lµ 5,435 g Gi¸ trÞ cña x vµ y lÇn l−ît lµ A 0,01 vµ 0,03 B 0,02 vµ 0,05 C 0,05 vµ 0,01 D 0,03 vµ 0,02 (Trích đề thi tuyển sinh vμo Cao đẳng khối A năm 2007) §¸p ¸n : D Bμi Dung dÞch (X) chøa hçn hîp c¸c muèi Na2SO4 0,05M, NaCl 0,05M vµ KCl 0,1M Dung dÞch (X) ®−îc pha chÕ tõ hai muèi B NaCl vµ KHSO4 A KCl vµ Na2SO4 C KCl vµ NaHSO4 D NaCl vµ K2SO4 §¸p ¸n : D Bμi Cho x mol Al vµ y mol Zn vµo dung dÞch chøa z mol ion Fe2+ vµ t mol ion Cu2+ Cho biÕt 2t < x, để dung dịch thu đ−ợc có chứa ba ion kim loại thì điều kiện y theo x, z, t lµ 16 (17) A y < z + t – 3x C y < 2z + 3x + t §¸p ¸n : A B y < z – 3x + t D y < 2z – 3x + 2t Bμi Dung dÞch (Z) cã chøa 0,46 g ion Na+, 0,36 g ion Mg2+, 0,02 mol ion Cl– vµ a gam ion SO2− Khèi l−îng muèi khan thu ®−îc c« c¹n dung dÞch (Z) lµ A 2,97 g B 4,41 g §¸p ¸n : A C 2,79 g D 4,14 g Bμi Cho dung dÞch (X) chøa 4,6 g ion Na+, 0,48 g ion Mg2+, 4,8 g ion SO24− vµ x gam ion NO3− Chän ph¸t biÓu sai c¸c ph¸t biÓu sau : A Gi¸ trÞ cña x b»ng 8,68 B Khi c« c¹n dung dÞch (X) thu ®−îc 18,65 g muèi khan C Dung dÞch (X) ®−îc t¹o thµnh tõ ba muèi natri sunfat, natri nitrat vµ magie nitrat hoÆc tõ ba muèi natri sunfat, natri nitrat vµ magie sunfat D Sè mol ion NO3− b»ng 0,14 mol §¸p ¸n : B Bμi Mét dung dÞch (X) cã chøa c¸c ion : Mg2+ (0,2 mol), Cu2+ (0,15 mol), SO24− (0,5 mol), NO3− (0,45 mol) vµ a mol M3+ C« c¹n dung dÞch (X) thu ®−îc 103,3 g muèi khan Kim lo¹i M lµ A s¾t B nh«m C crom D gali §¸p ¸n : C Bμi Kh«ng thÓ tån t¹i dung dÞch chøa c¸c ion víi sè mol nh− sau : A 0,2 mol K+, 0,2 mol NH+4 , 0,1 mol SO24− , 0,1 mol PO34− B 0,1 mol Pb2+, 0,1 mol Al3+, 0,3 mol Cl–, 0,2 mol CH3COO– C 0,1 mol Fe3+, 0,1 mol Mg2+, 0,1 mol NO3− , 0,15 mol SO24− D Tất đúng §¸p ¸n : C Bμi Đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol axit cacboxylic đơn chức cần vừa đủ V lít khí oxi (®ktc) Sau ph¶n øng thu ®−îc 0,3 mol CO2 vµ 0,2 mol n−íc Gi¸ trÞ cña V lµ A 11,2 B 4,48 C 6,72 D 8,96 17 (18) (Trích đề thi tuyển sinh vμo Đại học khối B năm 2007) §¸p ¸n : C Bμi 10 §èt ch¸y hoµn toµn 4,04 g hçn hîp (Y) gåm ba kim lo¹i Al, Fe vµ Cu oxi thu ®−îc 5,96 g hçn hîp ba oxit (E) Hoµ tan hoµn toµn hçn hîp (E) dung dÞch HCl 1M ThÓ tÝch dung dÞch HCl 1M cÇn dïng lµ A 0,12 lÝt B 0,15 lÝt C 0,20 lÝt D 0,24 lÝt §¸p ¸n : D Bμi 11 §Ó khö hoµn toµn 3,04 g hçn hîp (X) gåm FeO, Fe3O4 vµ Fe2O3 cÇn 0,05 mol H2 MÆt kh¸c, hoµ tan hoµn toµn 3,04 g hçn hîp (X) dung dÞch H2SO4 đặc, nóng thu đ−ợc V lít khí SO2 (là sản phẩm khử đktc) Giá trị V lµ A 0,11 B 0,224 C 0,336 D 0,448 §¸p ¸n : B Bμi 12 Thổi từ từ V lít (đktc) hỗn hợp khí (T) gồm CO và H2 qua ống sứ đựng 16,8 g hçn hîp oxit Fe3O4, CuO, Al2O3 Sau ph¶n øng thu ®−îc chÊt r¾n (E), hçn hîp khÝ vµ h¬i (F) Hçn hîp (F) cã khèi l−îng lín h¬n hçn hîp (T) lµ 0,32 g Gi¸ trÞ cña V lµ A 0,112 B 0,224 C 0,56 D 0,3 §¸p ¸n : D 18 (19)