PHƯƠNG PHÁP GIẢI TOÁN TỰ DO CHỌN LƯỢNG CHẤT I- KIẾN THỨC CẦN NHỚ 1 Nguyên tắc áp dụng Khi gặp các bài toán có lượng chất đề cho dưới dạng tổng quát dạng tỉ lệ mol, tỉ lệ % theo thể tích[r]
(1)TỰ CHỌN LƯỢNG CHẤT A PHƯƠNG PHÁP GIẢI TOÁN TỰ DO CHỌN LƯỢNG CHẤT I- KIẾN THỨC CẦN NHỚ 1) Nguyên tắc áp dụng Khi gặp các bài toán có lượng chất đề cho dạng tổng quát ( dạng tỉ lệ mol, tỉ lệ % theo thể tích, khối lượng , các lượng chất đề cho có chứa chung tham số: m (g), V(l), x(mol)…) thì các bài toán này có kết không phụ thuộc vào lượng chất đã cho Phương pháp : tự chọn lượng chất cụ thể theo hướng có lợi cho việc tính toán, biến bài toán từ phức tạp trở nên đơn giản Sau đã chọn lượng chất thích hợp thì bài toán trở thành dạng bản, việc giải toán lúc này thuận lợi nhiều 2) Lưu ý : Nếu bài toán khảo sát % m ( % V ) hỗn hợp thì thường chọn hỗn hợp có khối lượng 100 gam ( 100 lít ) Khi khảo sát PƯHH thì chọn hệ số làm số mol chất phản ứng II- BÀI TẬP MINH HỌA 1)Hoà tan lượng oxit kim loại R vào dd H 2SO4 4,9% ( vừa đủ ) thì thu dung dịch muối có nồng độ 5,87% Xác định CTPT oxit kim loại * Giải : Đặt công thức tổng quát oxit là R2Ox ( x là hoá trị R ) Giả sử hoà tan mol R2Ox R2Ox + xH2SO4 ® R2 (SO4)x + xH2O 1mol x(mol) 1mol (2MR + 16x) g 98x (g) (2MR + 96x)g Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có : 98.x mdd sau pö (2 M R 16 x) 100 (2 M R 2016 x)g 4,9 Phương trình nồng độ % dung dịch muối là : M R 96 x 100% 5, 87 M R 2016 x suy ta có MR = 12x Vì x là hoá trị kim loại oxit bazơ nên : Biện luận: x M 12 24 36 48 1£ x £ R Vậy kim loại là Mg ; oxit kim loại là : MgO 2) Hỗn hợp chứa Fe,FeO, Fe 2O3 Nếu hoà tan hết a gam hỗn hợp HCl thì lượng H thoát 1% lượng hỗn hợp đem thí nghiệm Nếu khử a (g ) hỗn hợp H đun nóng, dư thì thu lượng nước 21,15% lượng hỗn hợp đem thí nghiệm Xác định % chất hỗn hợp đem thí nghiệm ( ĐS: 28%, 36%, 36% ) 3) Cho a gam dung dịch H2SO4 loãng nồng độ C% tác dụng hoàn toàn với hỗn hợp kim loại K và Fe ( Lấy dư so với lượng phản ứng ) Sau phản ứng, khối lượng khí sinh là 0,04694 a (g) Tìm C% * Giải : (2) m H2SO4 c(gam) m H2 O 100 c(gam) m H2 4, 694(gam) Giả sử a = 100 g Þ Vì hỗn hợp kim loại Fe, Na lấy dư nên xảy các phản ứng sau : ® K2SO4 2K + H2SO4 + H2 ® Fe + H2SO4 FeSO4 + H2 ® 2KOH 2K (dư) + 2H2O + H2 Theo các ptpư (1),(2),(3) ta có : n H2 n H 2SO4 Þ 31 C = 760 n H 2O Þ (1) (2) (3) C 100 c 4, 694 + ( ) 98 18 C = 24,5 Vậy nồng độ dung dịch H2SO4 đã dùng là C% = 24,5% 4) Hoà tan muối cacbonat kim loại M lượng vừa đủ dung dịch H 2SO4 9,8% ( loãng ) thu dung dịch muối có nồng độ 14,18% Hỏi R là kim loại nào Hướng dẫn: giải tương tự bài 5) Hỗn hợp NaCl và KCl ( hỗn hợp A ) tan nước thành dung dịch Thêm AgNO dư vào A thì thấy tách lượng kết tủa 229,6% so với lượng A Tìm % chất A Hướng dẫn: Chọn lượng A = 100gam ( đặt số mol a,b lập phương trình biểu diễn quan hệ lượng A và lượng kết tủa, rút tỷ lệ a : b ) 6) Nung 1,32 a (g) hỗn hợp Mg(OH)2 và Fe(OH)2 không khí đến khối lượng không đổi nhận chất rắn có khối lượng a(g) Tính % oxit tạo Hướng dẫn: Chọn a = 7)* Hỗn hợp X gồm CO2; CO; H2 có % thể tích là a,b,c và % khối lượng lần x a' b' c' ;y ;z a b c lượt là a’,b’,c’ Đặt a) Hỏi x,y,z nhỏ hay lớn b) Nếu y =1 thì tỉ lệ thể tích CO2 và H2 hõn hợp nào Hướng dẫn: Chọn hỗn hợp X là 1mol 8) Một lượng vôi bị biến chất gồm CaCO và Ca(OH)2 Nung nóng A nhiệt độ cao thì khối lượng chất rắn còn lại 60% khối lượng hỗn hợp ba đầu Hãy tính % khối lượng hỗn hợp ban đầu Hướng dẫn: Chọn hỗn hợp đầu là 100gam ( ĐS: 80% ; 20% ) 9) Một loại đá gồm CaCO3; MgCO3 và Al2O3 đó Al2O3 khối lượng muối cacbonat Khi nung đá 12000C thu sản phẩm rắn có khối lượng 10 khối lượng đá trước nung Tính % khối lượng chất đá Hướng dẫn : Cách 1: giả sử khối lượng đá là 100g Þ 100x + 84y + 102z = 100 100x + 84y = 102z Từ (1) và (2) Þ z = 0,1089 (2) 100x + 84y = 88,8 số mol chất là x,y,z ( mol) (1) (2) Þ %Al2O3 = 11,1% (2’) Rắn sau nung gồm: CaO, MgO, Al2O3 có khối lượng 10 ´ 100 = 60 gam Từ pthh Þ 56x + 40y = 60 - 11,1 = 48,9 ( 3) (3) m Al2O3 Giải hệ (2’ và 3) : x = 0,78 ; y = 0,125 Þ %m = 78,4 % ; 10,5 % Cách 2: giả sử khối lượng đá là 100g Þ mrắn sau = 60 g ; 100 : 11,1gam 100x 84y 100 11,1 88,9 Viết PTHH : Þ hệ phương trình : 56x 40y 60 11,1 48,9 giải hệ pt tìm x,y 10) Hỗn hợp NaCl và NaBr tác dụng với AgNO dư thì lượng kết tủa tạo có khối lượng lượng AgNO3 đã phản ứng Tìm % khối lượng chất hỗn hợp ban đầu Hướng dẫn : Giải bài (ĐS: 72,16% ; 27,84% ) 11) Một hỗn hợp Na, Al, Fe Nếu cho hỗn hợp tác dụng với nước dư thì thu V lít khí Nếu cho hỗn hợp tác dụng với NaOH dư thì thu V lít khí Nếu cho hỗn hợp tác dụng với HCl dư thì V lít khí a/ Tính % khối lượng chất hỗn hợp b/ Nếu giữ nguyên lượng Al còn thay Na và Fe kim loại hoá trị II với lượng ½ tổng khối lượng Na và Fe cho tác dụng với HCl dư thì thu V lít khí ( các thể tích khí đo cùng t0, p ) Xác định tên kim loại hoá trị II Hướng dẫn: a) chọn các số mol H2 TN là 1; 1,75 và 2,25 mol b) Dùng phương pháp trung bình cộng : 23 < M < 28 ( chọn Mg ) 12) Một loại đá chứa 80% CaCO3; 10,2% Al2O3 ; 9,8% Fe2O3 Nung đá nhiệt độ cao thu chất rắn có khối lượng 78% khối lượng đá trước nung a/ Tính hiệu suất phản ứng phân huỷ CaCO3 b/ Tính % CaO đá sau nung c/ Cần bao nhiêu ml dung dịch HCl 0,5M để hoà tan 10 gam đá sau nung, giả sử phản ứng xảy hoàn toàn Hướng dẫn: Giả sử hỗn hợp đá là 100g ( ĐS: 62,5% ; 35,9% ; 658ml ) 13) Cho hỗn hợp Fe, Na( lấy dư ) tác dụng với m(gam ) dung dịch HCl x% thì thấy có 0,56m(lít) H2 ( đktc) Xác định x % Hướng dẫn: Giải tương tự bài Trong số câu hỏi và bài tập trắc nghiệm chúng ta có thể gặp mốt số trường hợp đặc biệt sau: - Có số bài toán tưởng thiếu dự kiện gây bế tắc cho việc tính toán - Có số bài toán người ta cho dạng giá trị tổng quát a gam, V lít, n mol cho tỉ lệ thể tích tỉ lệ số mol các chất Như kết giải bài toán không phụ thuộc vào chất đã cho Trong các trường hợp trên tốt ta tự chọn giá trị nào việc giải bài toán trở thành đơn giản Cách 1: Chọn mol nguyên tử, phân tử mol hỗn hợp các chất phản ứng Cách 2: Chọn đúng tỉ lệ lượng chất đầu bài đã cho (4) Cách 3: Chọn cho thông số giá trị phù hợp để chuyển phân số phức tạp số đơn giản để tính toán Sau đây là số ví dụ điển hình: Cách 1: CHỌN MOL CHẤT HOẶC HỖN HỢP CHẤT PHẢN ỨNG Ví dụ 1: Hoà tan muối cacbonat kim loại M hóa trị n lượng vừa đủ dung dịch H2SO4 9,8% ta thu dung dịch muối sunfat 14,18% M là kim loại gì? A Cu B Fe C Al D Zn Hướng dẫn giải Chọn mol muối M2(CO3)n M2(CO3)n + nH2SO4 Cứ (2M + 60n) gam ® 98n gam Þ Þ m dd H2SO4 ® M2(SO4)n + nCO2 + nH2O ® (2M + 96n) gam 98n ´100 1000n gam 9,8 m dd muèi m M (CO3 )n m dd H2SO4 m CO2 = 2M + 60n + 1000.n 44.n = (2M + 1016.n) gam C%dd muèi Þ M = 28.n 2M 96 ´100 14,18 2M 1016 n ® n = ; M = 56 là phù hợp M là Fe (Đáp án B) Ví dụ 2: Cho dung dịch axit axetic có nồng độ x% tác dụng vừa đủ với dung dịch NaOH 10% thì thu dung dịch muối có nồng độ 10,25% Vậy x có giá trị nào sau đây? A 20% B 16% C 15% D.13% Hướng dẫn giải Xét mol CH3COOH: CH3COOH + NaOH ® CH3COONa + H2O 60 gam ® 40 gam m dd CH3COOH m ddNaOH m dd muèi Þ ® 82 gam 60 ´100 gam x 40 ´100 400 gam 10 60 ´100 82 ´100 400 x 10,25 gam x = 15% (Đáp án C) Ví dụ 3: (Câu - Mã đề 231 - Khối A - TSCĐ 2007) Khi hòa tan hiđroxit kim loại M(OH)2 lượng vừa đủ dung dịch H2SO4 20% thu dung dịch muối trung hoà có nồng độ 27,21% Kim loại M là A Cu B Zn C Fe D Mg (5) Hướng dẫn giải Xét mol M(OH)2 tham gia phản ứng M(OH)2 + H2SO4 MSO4 + 2H2O ® Cứ (M + 34) gam ® 98 gam ® (M + 96) gam m dd H2SO4 Þ 98 ´100 490 gam 20 m dd MSO4 M 34 490 M 96 ´100 27,21 Þ M = 64 ® Þ M là Cu (Đáp án A) Ví dụ 4: Hỗn hợp X gồm N2 và có H2 có tỉ khối so với H2 3,6 Sau tiến hành phản ứng tổng hợp hỗn hợp Y có tỉ khối so với H Hiệu suất phản ứng tổng hợp là A 10% B 15% C 20% D 25% Hướng dẫn giải Xét mol hỗn hợp X, ta có: mx = M X = 7,2 gam Đặt n N a mol , ta có: 28a + 2(1 a) = 7,2 Þ a = 0,2 Þ n N2 0,2 mol và n H2 0,8 mol ® H2 dư o N2 + 3H2 Ban đầu: 0,2 0,8 Phản ứng: x 3x Sau phản ứng: xt, t ® p 2NH3 2x (0,2 x) (0,8 3x) 2x nY = (1 2x) mol Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có mX = mY nY Þ Þ mY MY 2x 7,2 ® x = 0,05 0,05 ´100 25% 0,2 Hiệu suất phản ứng tính theo N2 là (Đáp án D) Ví dụ 5: Hỗn hợp A gồm Anken và hiđro có tỉ khối so với H 6,4 Cho A qua niken nung nóng hỗn hợp B có tỉ khối so với H (giả thiết hiệu suất phản ứng xảy là 100%) Công thức phân tử anken là A C2H4 B C3H6 C C4H8 D C5H10 (6) Hướng dẫn giải Xét mol hỗn hợp A gồm (a mol CnH2n và (1a) mol H2) Ta có: 14.n.a + 2(1 a) = 12,8 (1) Hỗn hợp B có M 16 14n (với n 2) ® hỗn hợp B có H2 dư o Ni, t CnH2n + H2 ® Ban đầu: a mol (1a) mol Phản ứng: a ® a ® CnH2n+2 a mol Sau phản ứng hỗn hợp B gồm (1 2a) mol H2 dư và a mol CnH2n+2 ® tổng nB = 2a Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có mA = mB nB Þ mB MB ® 12,8 16 2a ® a = 0,2 mol Thay a = 0,2 vào (1) ta có 14´0,2´n + 2´(1 0,2) = 12,8 Þ n = ® anken là C4H8 (Đáp án C) Ví dụ 6: Oxi hóa C2H5OH CuO nung nóng, thu hỗn hợp chất lỏng gồm CH3CHO, C2H5OH dư và H2O có M = 40 đvC Hiệu suất phản ứng oxi hóa là A 25% B 35% C 45% D 55% Hướng dẫn giải Xét mol C2H5OH Đặt a mol C2H5OH bị oxi hóa Vậy a là hiệu suất phản ứng oxi hóa rượu o t C2H5OH + CuO ® CH3CHO + H2O + Cu Ban đầu: mol Oxi hóa: a mol ® a mol ® a mol Sau phản ứng: (1 a) mol C2H5OH dư M Þ a mol ® a mol 46(1 a) 44a 18a 40 1a a = 0,25 hay hiệu suất là 25% (Đáp án A) Ví dụ 7: Hỗn hợp X gồm N2 và H2 có M X 12,4 Dẫn X qua bình đựng bột Fe nung nóng biết hiệu suất tổng hợp NH đạt 40% thì thu hỗn hợp Y M Y có giá trị là A 15,12 B 18,23 C 14,76 D 13,48 Hướng dẫn giải Xét mol hỗn hợp X ® mX = 12,4 gam gồm a mol N2 và (1 a) mol H2 28a + 2(1 a) = 12,4 ® a = 0,4 mol ® n H2 0,6 mol o N2 Ban đầu: 0,4 + 3H2 0,6 xt, t ® p 2NH3 (với hiệu suất 40%) (7) Phản ứng: 0,08 0,6´0,4 ® 0,16 mol Sau phản ứng: 0,32 Tổng: 0,36 0,16 mol nY = 0,32 + 0,36 + 0,16 = 0,84 mol; Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có: mX = mY Þ 12,4 MY 14,76 gam 0,84 (Đáp án C) Ví dụ 8: Phóng điện qua O2 hỗn hợp khí O2, O3 có M 33 gam Hiệu suất phản ứng là A 7,09% B 9,09% C 11,09% D.13,09% Hướng dẫn giải TL§ ® 2O3 3O2 Chọn mol hỗn hợp O2, O3 ta có: n O2 a mol ® n O3 a mol 15 32a 48 a 33 ® a 16 mol O2 Þ Þ n O3 1 15 mol 16 16 3 n O2 bÞ oxi ho¸ ´ 16 32 mol ´100 32 9,09% 15 32 16 (Đáp án B) Hiệu suất phản ứng là: Ví dụ 9: Hoà tan hoàn toàn lượng kim loại R hóa trị n dung dịch H 2SO4 loãng cô cạn dung dịch sau phản ứng thu lượng muối khan có khối lượng gấp lần khối lượng kim loại R ban đầu đem hoà tan Kim loại R đó là A Al B Ba C Zn D Mg Hướng dẫn giải Xét mol kim loại ứng với R (gam) tham gia phản ứng 2R + nH2SO4 ® R2(SO4)n + nH2 Cứ R (gam) 2R 96n Þ 2R 96n gam muèi ® 5R ® R = 12n thỏa mãn với n = Vậy: R = 24 (Mg) (Đáp án D) Cách 2: CHỌN ĐÚNG TỈ LỆ LƯỢNG CHẤT TRONG ĐẦU BÀI ĐÃ CHO Ví dụ 10: (Câu 48 - Mã đề 182 - khối A - TSĐH 2007) (8) Hỗn hợp gồm hiđrocacbon X và oxi có tỉ lệ số mol tương ứng là 1:10 Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp trên thu hỗn hợp khí Y Cho Y qua dung dịch H2SO4 đặc, thu hỗn hợp khí Z có tỉ khối hiđro 19 Công thức phân tử X là A C3H8 B C3H6 C C4H8 D C3H4 Hướng dẫn giải Đốt hỗn hợp gồm hiđrocacbon X gồm CxHy (1 mol) và O2 (10 mol ) y y x O2 ® xCO2 + H2O + CxHy y x mol ® x mol mol ® 10 Þ Hỗn hợp khí Z gồm x mol CO2 và y mol y x mol O dư M Z 19 ´2 38 (n CO2 ) 44 n co2 38 (n O2 ) 32 x 10 x Vậy: y ® n o2 ® 8x = 40 y x = 4, y = ® thoả mãn đáp án C Þ Ví dụ 11: A là hỗn hợp gồm số hiđrocacbon thể khí, B là không khí Trộn A với B cùng nhiệt độ áp suất theo tỉ lệ thể tích (1:15) hỗn hợp khí D Cho D vào bình kín dung tích không đổi V Nhiệt độ và áp suất bình là toC và p atm Sau đốt cháy A bình có N 2, CO2 và nước với VCO2 : VH2O 7 : đưa bình toC Áp suất bình sau đốt là p1 có giá trị là A p1 47 p 48 16 p1 p 17 C B p1 = p p1 p D Hướng dẫn giải Đốt A: y y H 2O x O2 CxHy + ® xCO2 + Vì phản ứng có N2, H2O, CO2 ® các hiđrocacbon bị cháy hết và O2 vừa đủ Chọn Þ n Cx H y 1 ® nB = 15 mol ® n N 4n O2 12 mol n O2 p.ø x y 15 3 mol (9) y x 3 x : y 7 : Þ ® x= ; y= Vì nhiệt độ và thể tích không đổi nên áp suất tỉ lệ với số mol khí, ta có: p1 12 47 47 p1 p p 15 48 ® 48 (Đáp án A) Cách 3: CHỌN GIÁ TRỊ CHO THÔNG SỐ 132.a Ví dụ 12: Đốt cháy hoàn toàn a gam hỗn hợp X hai hiđrocacbon A, B thu 41 45a gam H 2O gam CO2 và 41 Nếu thêm vào hỗn hợp X nửa lượng A có 165a gam CO2 hỗn hợp X đốt cháy hoàn toàn thì thu 41 và 60,75a gam H 2O 41 Biết A, B không làm mầu nước Br2 a) Công thức phân tử A là A C2H2 B C2H6 C C6H12 D C6H14 C C4H4 D C8H8 b) Công thức phân tử B là A C2H2 B C6H6 c) Phần trăm số mol A, B hỗn hợp X là A 60%; 40% B 25%; 75% C 50%; 50% D 30%; 70% Hướng dẫn giải a) Chọn a = 41 gam Đốt X ® X A ® Đốt 132 45 n CO2 mol n H2O 2,5 mol 44 18 và 165 60,75 n CO2 3,75 mol n H 2O 3,375 mol 44 18 và A Đốt thu (3,75 3) = 0,75 mol CO2 và (3,375 2,5) = 0,875 mol H2O Đốt cháy A thu vì n H 2O n CO2 n CO2 1,5 mol và n H 2O 1,75 mol ® A thuộc loại ankan, đó: C n H 2n 2 3n O2 ® nCO2 n 1 H 2O (10) n CO2 n H 2O Þ n 1,5 n 1,75 ® n = ® A là C6H14 (Đáp án D) b) Đốt B thu (3 1,5) = 1,5 mol CO2 và (2,5 1,75) = 0,75 mol H2O nC 1,5 Như n H 0,75 ´2 ® công thức tổng quát B là (CH)n vì X không làm mầu nước Brom nên B thuộc aren ® B là C6H6 (Đáp án B) c) Vì A, B có cùng số nguyên tử C (6C) mà lượng CO A, B tạo (1,5 mol) ® nA = nB %nA = %nB = 50% (Đáp án C) Þ Ví dụ 13: Trộn a gam hỗn hợp X gồm hiđrocacbon C 6H14 và C6H6 theo tỉ lệ số mol (1:1) với m gam hiđrocacbon D đốt cháy hoàn toàn thì thu 275a 94,5a gam CO2 82 và 82 gam H2O a) D thuộc loại hiđrocacbon nào A CnH2n+2 B CmH2m2 C CnH2n D CnHn b) Giá trị m là A 2,75 gam B 3,75 gam C gam Hướng dẫn giải a) Chọn a = 82 gam Đốt X và m gam D (CxHy) ta có: 275 n CO2 44 6,25 mol n H O 94,5 5,25 mol 18 Đốt D: Đặt C6H14 19 + O2 ® 6CO2 + 7H2O C6H6 15 + O2 ® 6CO2 + 3H2O y y C x H y x O2 ® xCO2 H 2O 4 n C6 H14 n C6 H6 b mol ta có: 86b + 78b = 82 Þ b = 0,5 mol Đốt 82 gam hỗn hợp X thu được: n CO2 0,5 ´ 6 mol n H2O 0,5 ´ 3 5 mol Þ Đốt cháy m gam D thu được: n CO2 6,25 0,25 mol D 3,5 gam (11) n H2O 5,25 0,25 mol Do n CO2 n H 2O b) ® D thuộc CnH2n (Đáp án C) mD = mC + mH = 0,25´(12 + 2) = 3,5 gam (Đáp án D) Ví dụ 14: X là hợp kim gồm (Fe, C, Fe3C), đó hàm lượng tổng cộng Fe là 96%, hàm lượng C đơn chất là 3,1%, hàm lượng Fe3C là a% Giá trị a là A 10,5 B 13,5 C 14,5 D 16 Hướng dẫn giải Xét 100 gam hỗn hợp X ta có mC = 3,1 gam, cộng là 96 gam Þ 12a m C Fe3C 100 96 3,1 180 Þ a = 13,5 (Đáp án B) m Fe3C = a gam và số gam Fe tổng Ví dụ 15: Nung m gam đá X chứa 80% khối lượng gam CaCO (phần còn lại là tạp chất trơ) thời gian thu chất rắn Y chứa 45,65 % CaO Tính hiệu suất phân hủy CaCO3 A 50% B 75% C 80% D 70% Hướng dẫn giải Chọn mX = 100 gam ® o m CaCO3 80 gam t CaCO3 ® CaO + và khối lượng tạp chất 20 gam CO2 Phương trình: 100 gam ® 56 gam 44 gam 56.80 h 80 gam ® 100 44.80 h 100 Phản ứng: (hiệu suất = h) Khối lượng chất rắn còn lại sau nung là m X m CO2 100 Þ Þ 44.80.h 100 56 ´80 45,65 44 ´80 ´h ´h ´ 100 100 100 100 h = 0,75 ® hiệu suất phản ứng 75% (Đáp án B) Phương pháp 10 TỰ CHỌN LƯỢNG CHẤT Trong số câu hỏi và bài tập trắc nghiệm chúng ta có thể gặp mốt số trường hợp đặc biệt sau: - Có số bài toán tưởng thiếu dự kiện gây bế tắc cho việc tính toán - Có số bài toán người ta cho dạng giá trị tổng quát a gam, V lít, n mol cho tỉ lệ thể tích tỉ lệ số mol các chất (12) Như kết giải bài toán không phụ thuộc vào chất đã cho Trong các trường hợp trên tốt ta tự chọn giá trị nào việc giải bài toán trở thành đơn giản Cách 1: Chọn mol nguyên tử, phân tử mol hỗn hợp các chất phản ứng Cách 2: Chọn đúng tỉ lệ lượng chất đầu bài đã cho 99 (13) Cách 3: Chọn cho thông số giá trị phù hợp để chuyển phân số phức tạp số đơn giản để tính toán Sau đây là số ví dụ điển hình: Cách 1: CHỌN MOL CHẤT HOẶC HỖN HỢP CHẤT PHẢN ỨNG Ví dụ 1: Hoà tan muối cacbonat kim loại M hóa trị n lượng vừa đủ dung dịch H2SO4 9,8% ta thu dung dịch muối sunfat 14,18% M là kim loại gì? A Cu B Fe C Al D Zn Hướng dẫn giải Chọn mol muối M2(CO3)n M2(CO3)n + nH2SO4 98n gam Cứ (2M + 60n) gam m m 98n 100 9,8 dd H 2SO4 m dd m uèi n M ( CO M2(SO4)n + nCO2 + nH2O (2M + 96n) gam 1000n gam m dd H SO m CO2 ) = 2M + 60n + 1000.n 44.n = (2M + 1016.n) gam C% dd m uèi M = 28.n 2M 96 100 14,18 2M 1016n n = ; M = 56 là phù hợp M là Fe (Đáp án B) Ví dụ 2: Cho dung dịch axit axetic có nồng độ x% tác dụng vừa đủ với dung dịch NaOH 10% thì thu dung dịch muối có nồng độ 10,25% Vậy x có giá trị nào sau đây? A 20% B 16% C 15% D.13% Hướng dẫn giải Xét mol CH3COOH: CH3COOH + NaOH 100 CH3COONa + H2O (14) 60 gam m dd CH3COOH m ddNaOH m dd m uèi 40 gam 60 100 gam x 82 gam 40 100 10 400 gam 60 100 400 82 100 10, 25 gam x x = 15% (Đáp án C) Ví dụ 3: (Câu - Mã đề 231 - Khối A - TSCĐ 2007) Khi hòa tan hiđroxit kim loại M(OH)2 lượng vừa đủ dung dịch H2SO4 20% thu dung dịch muối trung hoà có nồng độ 27,21% Kim loại M là A Cu B Zn C Fe D Mg Hướng dẫn giải Xét mol M(OH)2 tham gia phản ứng M(OH)2 + H2SO4 98 gam Cứ (M + 34) gam m m dd dd H 2SO4 98 100 20 490 gam M 34 490 MSO M = 64 MSO4 + 2H2O (M + 96) gam M 96 100 27, 21 M là Cu (Đáp án A) Ví dụ 4: Hỗn hợp X gồm N2 và có H2 có tỉ khối so với H2 3,6 Sau tiến hành phản ứng tổng hợp hỗn hợp Y có tỉ khối so với H2 Hiệu suất phản ứng tổng hợp là A 10% B 15% C 20% D 25% Hướng dẫn giải Xét mol hỗn hợp X, ta có: mx = M X = 7,2 gam 101 (15) Đặt n a mol , ta có: 28a + 2(1 a) = 7,2 a = 0,2 n N2 0, mol và n 0,8 mol H2 dư H N2 + 3H2 xt , t o 2NH3 p 0,2 0,8 x 3x Ban đầu: Phản ứng: Sau phản ứng: (0,2 2x x) (0,8 3x) 2x nY = (1 2x) mol Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có mX = mY nY mY MY 2x 7, x = 0,05 Hiệu suất phản ứng tính theo N2 là 0, 05 100 25% (Đáp án D) 0, Ví dụ 5: Hỗn hợp A gồm Anken và hiđro có tỉ khối so với H2 6,4 Cho A qua niken nung nóng hỗn hợp B có tỉ khối so với H2 (giả thiết hiệu suất phản ứng xảy là 100%) Công thức phân tử anken là A C2H4 B C3H6 C C4H8 D C5H10 Hướng dẫn giải Xét mol hỗn hợp A gồm (a mol CnH2n và (1 a) mol H2) Ta có: 14.n.a + 2(1 a) = 12,8 (1) (với n 2) Hỗn hợp B có M 16 14n CnH2n + H2 Ban đầu: Phản ứng: 102 a mol (1 a) mol a a Ni , t o CnH2n+2 a mol hỗn hợp B có H2 dư (16) Sau phản ứng hỗn hợp B gồm (1 2a) mol H2 dư và a mol CnH2n+2 nB = 2a tổng Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có mA = mB mB 2a 12,8 nB M a = 0,2 mol 16 B Thay a = 0,2 vào (1) ta có 14 0,2 n + (1 0,2) = 12,8 n=4 anken là C4H8 (Đáp án C) Ví dụ 6: Oxi hóa C2H5OH CuO nung nóng, thu hỗn hợp chất lỏng gồm CH3CHO, C2H5OH dư và H2O có M = 40 đvC Hiệu suất phản ứng oxi hóa là A 25% B 35% C 45% D 55% Hướng dẫn giải Xét mol C2H5OH Đặt a mol C2H5OH bị oxi hóa Vậy a là hiệu suất phản ứng oxi hóa rượu to C2H5OH + CuO CH3CHO + H2O + Cu Ban đầu: mol Oxi hóa: a mol a mol a mol a) mol C a mol a mol 2H5OH dư Sau phản ứng: (1 46(1 a ) 44a 18a 40 M a a = 0,25 hay hiệu suất là 25% (Đáp án A) Ví dụ 7: Hỗn hợp X gồm N2 và H2 có M 12, Dẫn X qua bình đựng bột X Fe nung nóng biết hiệu suất tổng hợp NH3 đạt 40% thì thu hỗn hợp Y M Y có giá trị là A 15,12 B 18,23 C 14,76 D 13,48 Hướng dẫn giải Xét mol hỗn hợp X mX = 12,4 gam gồm a mol N2 và (1 a) mol H2 n H 0,6 mol 28a + 2(1 a) = 12,4 a = 0,4 mol 103 (17) N2 + 3H2 xt , t o 2NH3 (với hiệu suất 40%) p Ban đầu: Phản ứng: 0,4 0,6 0,08 0,6 0,4 0,16 mol Sau phản ứng: 0,32 Tổng: nY = 0,32 + 0,36 + 0,16 = 0,84 mol; 0,36 0,16 mol Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có: mX = mY 12, 14, 76 gam M (Đáp án C) Y 0,84 Ví dụ 8: Phóng điện qua O2 hỗn hợp khí O2, O3 có M 33 gam Hiệu suất phản ứng là A 7,09% B 9,09% C 11,09% D.13,09% Hướng dẫn giải TL§ 3O2 2O3 Chọn mol hỗn hợp O2, O3 ta có: n O3 a mol n O2 a mol 32a 48 a n O3 n O2 bÞoxiho¸ a 33 15 mol 16 16 16 Hiệu suất phản ứng là: 15 mol O 16 mol 32 100 32 15 32 16 9,09% (Đáp án B) Ví dụ 9: Hoà tan hoàn toàn lượng kim loại R hóa trị n dung dịch H2SO4 loãng cô cạn dung dịch sau phản ứng thu lượng muối khan có khối lượng gấp lần khối lượng kim loại R ban đầu đem hoà tan Kim loại R đó là 104 (18) A Al B Ba C Zn D Mg Hướng dẫn giải Xét mol kim loại ứng với R (gam) tham gia phản ứng 2R + nH2SO4 R2(SO4)n + nH2 2R 96n gam muèi Cứ R (gam) 2R 96n 5R R = 12n thỏa mãn với n = Vậy: R = 24 (Mg) (Đáp án D) Cách 2: CHỌN ĐÚNG TỈ LỆ LƯỢNG CHẤT TRONG ĐẦU BÀI ĐÃ CHO Ví dụ 10: (Câu 48 - Mã đề 182 - khối A - TSĐH 2007) Hỗn hợp gồm hiđrocacbon X và oxi có tỉ lệ số mol tương ứng là 1:10 Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp trên thu hỗn hợp khí Y Cho Y qua dung dịch H2SO4 đặc, thu hỗn hợp khí Z có tỉ khối hiđro 19 Công thức phân tử X là A C3H8 B C3H6 C C4H8 D C3H4 Hướng dẫn giải Đốt hỗn hợp gồm hiđrocacbon X gồm CxHy (1 mol) và O2 (10 mol ) O2 xCO2 + y H2O CxHy + x y mol x mol y mol x mol y Hỗn hợp khí Z gồm x mol CO2 và M Z 19 38 x y mol O2 dư 38 ( n CO ) 44 ( nO ) 32 10 n co2 n o2 105 (19) Vậy: x 10 x y 8x = 40 y x = 4, y = thoả mãn đáp án C Ví dụ 11: A là hỗn hợp gồm số hiđrocacbon thể khí, B là không khí Trộn A với B cùng nhiệt độ áp suất theo tỉ lệ thể tích (1:15) hỗn hợp khí D Cho D vào bình kín dung tích không đổi V Nhiệt độ và áp suất bình là toC và p atm Sau đốt cháy A bình có N2, CO2 và nước với V :V : đưa bình toC CO H O Áp suất bình sau đốt là p1 có giá trị là 47 B p1 = p p A p1 48 16 D p1 p p p C 17 Hướng dẫn giải Đốt A: CH + x y x y yHO O xCO2 + 2 Vì phản ứng có N2, H2O, CO2 các hiđrocacbon bị cháy hết và O2 vừa đủ Chọn n C H n nB = 15 mol x O2 p.ø nN2 x 4n O2 y 12 mol x= ; y= x:y 7:4 y 15 mol Vì nhiệt độ và thể tích không đổi nên áp suất tỉ lệ với số mol khí, ta có: p1 p 12 15 47 48 p1 Cách 3: CHỌN GIÁ TRỊ CHO THÔNG SỐ 106 47 48 p (Đáp án A) (20) Ví dụ 12: Đốt cháy hoàn toàn a gam hỗn hợp X hai hiđrocacbon A, B thu 45a 132.a gam CO2 và gam H2 O Nếu thêm vào hỗn hợp X 41 41 nửa lượng A có hỗn hợp X đốt cháy hoàn toàn thì thu 60, 75a 165a và gam H O Biết A, B không làm mầu gam CO 2 41 41 nước Br2 a) Công thức phân tử A là A C2H2 B C2H6 C C6H12 D C6H14 b) Công thức phân tử B là A C2H2 B C6H6 C C4H4 D C8H8 c) Phần trăm số mol A, B hỗn hợp X là A 60%; 40% B 25%; 75% C 50%; 50% D 30%; 70% Hướng dẫn giải a) Chọn a = 41 gam n Đốt X X A Đốt Đốt n 44 CO mol và n H O 3, 75 mol và n H2 45 18 18 2,5 mol 3, 375 mol O 60, 75 A thu (3,75 3) = 0,75 mol CO2 và (3,375 2,5) = 0,875 mol H2O vì n H2 O n 132 44 165 Đốt cháy A thu n CO CO2 n CO 1,5 mol và n H2 O 1, 75 mol A thuộc loại ankan, đó: CH 3n 2n 2 O nCO n HO 2 n=6 A là C6H14 (Đáp án D) 1, n n 1, b) Đốt B thu (3 1,5) = 1,5 mol CO2 và (2,5 1,75) = 0,75 mol H2O n CO2 n 107 (21) Như - nC - 1,5 nH 0, 75 công thức tổng quát B là (CH)n vì X không làm mầu nước Brom nên B thuộc aren B là C6H6 (Đáp án B) c) Vì A, B có cùng số nguyên tử C (6C) mà lượng CO2 A, B tạo (1,5 mol) nA = nB %nA = %nB = 50% (Đáp án C) Ví dụ 13: Trộn a gam hỗn hợp X gồm hiđrocacbon C 6H14 và C6H6 theo tỉ lệ số mol (1:1) với m gam hiđrocacbon D đốt cháy hoàn toàn thì thu 275a gam CO2 và 94, 5a gam H2O 82 82 a) D thuộc loại hiđrocacbon nào A CnH2n+2 B CmH2m b) Giá trị m là A 2,75 gam C CnH2n B 3,75 gam D CnHn C gam D 3,5 gam Hướng dẫn giải a) Chọn a = 82 gam Đốt X và m gam D (CxHy) ta có: 275 6, 25 mol n 44 CO2 94, 5, 25 mol 18 n H 2O C6H14 + C6H6 + 19 O2 6CO2 + 7H2O 15 O2 6CO2 + 3H2O y Đốt D: Đặt n C6 H CH x y n C6 x b mol 86b + 78b = 82 b = 0,5 mol 108 O y xCO ta có: 2 HO (22) Đốt 82 gam hỗn hợp X thu được: n n CO2 0,5 6 mol 0, mol H 2O Đốt cháy m gam D thu được: n n Do n CO CO2 5, 25 0, 25 mol H 2O n b) 6, 25 0, 25 mol H O D thuộc CnH2n (Đáp án C) mD = mC + mH = 0,25 (12 + 2) = 3,5 gam (Đáp án D) Ví dụ 14: X là hợp kim gồm (Fe, C, Fe3C), đó hàm lượng tổng cộng Fe là 96%, hàm lượng C đơn chất là 3,1%, hàm lượng Fe 3C là a% Giá trị a là A 10,5 B 13,5 C 14,5 D 16 Hướng dẫn giải Xét 100 gam hỗn hợp X ta có mC = 3,1 gam, tổng cộng là 96 gam m C Fe C 100 96 3,1 a = 13,5 12a (Đáp án B) 180 m Fe C = a gam và số gam Fe Ví dụ 15: Nung m gam đá X chứa 80% khối lượng gam CaCO (phần còn lại là tạp chất trơ) thời gian thu chất rắn Y chứa 45,65 % CaO Tính hiệu suất phân hủy CaCO3 A 50% B 75% C 80% D 70% Hướng dẫn giải to Chọn mX = 100 gam gam CaCO3 CaO Phương trình: 100 gam 56 gam m CaCO 80 gam và khối lượng tạp chất 20 + CO2 (hiệu suất = h) 44 gam 109 (23) Phản ứng: 80 gam 56.80 100 .h 44.80 100 .h Khối lượng chất rắn còn lại sau nung là 44.80 h m X m CO 100 100 56 80 45,65 h 100 44 80 h (24) 100 h = 0,75 100 100 hiệu suất phản ứng 75% (Đáp án B) (25)