PHƯƠNG PHÁP QUY ĐỔI TRONG HÓA VÔ CƠ (1)

PHƯƠNG PHÁP QUY ĐỔI TRONG HĨA VƠ CƠ Quy đổi phương pháp biến đổi toán học, nhằm đưa tốn hóa học từ dự kiện ban đầu hỗn hợp phức tạp dạng đơn giản hơn, phép giải trở nên thuận tiện đơn giản nhiều Nguyên tắc: Dựa sở phương pháp bảo toàn nguyên tố bảo tồn electron ta có: - Quy đổi hỗn hợp gồm nhiều chất thành hỗn hợp chất có chất tương đương - Quy đổi hỗn hợp gồm nhiều chất phức tạp thành nguyên tử đơn chất tương ứng Để thấy tác dụng ưu việt phương pháp quy đổi, tơi xin trình bày ví dụ sau: Bài tốn 1: Để m(g) hỗn hợp bột sắt ngồi khơng khí, sau thời gian biến thành hỗn hợp A có khối lượng 12(g) gồm Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4 Cho A tác dụng hoàn toàn với dung dịch HNO3 lỗng tháy 2,24lít (ở đktc) khí NO sản phẩm khử Tính m? * Phương pháp đại sổ thông thường: Viết phương trình hóa học phản ứng, đặt ẩn số cho đại lượng cần tìm Tính theo phương trình hóa học theo ấn số để lập phương trình( hệ phương trình) đại số Giải phương trình(hoặc hệ phương trình) biện luận (nếu cần) Giải : Gị x, y, z, t số mol Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4 hỗn hợp A Trong khơng khí, sắt tác dụng với oxi tạo thành oxit sau: 2Fe + O2 � 2FeO 3Fe + 2O2 � Fe3O4 4Fe + 3O2 � 2Fe2O3 Hỗn hợp A gồm: Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4 Hỗn hợp A tác dụng với dung dịch HNO3: Fe + 4HNO3 � Fe(NO3)3 + NO � + H2O (*) 3FeO + 10HNO3 � 3Fe(NO3)3 + NO � + 5H2O (**) 3Fe3O4 + 28HNO3 � 9Fe(NO3)3 + NO � + 14H2O (***) Fe2O3 + 6HNO3 � 2Fe(NO3)3 + 3H2O (****) Khối lượng hỗn hợp A: 56x + 72y + 232z + 160t = 12 (1) Số mol nguyên tử Fe : x + y + 3z + 2t Số mol nguyên tử oxi : y + 4z + 3t y m = 56 (2) = 12  m 16 (3) z = 0,1 (4) Có ẩn số có phương trình, cần giải kết hợp với biện luận Chia (1) cho 8: 7x + 9y +29z + 20t = 1,5 (5) Nhân (4) với : 3x+y+z = 0,3(6) Công (5) với (6) : 10x+10y+ 30z+20t = 1,8 (7) Chia (7) cho 10: x+y+3z+2t = 0,18 = nFe Vậy: m= 56.0,18=10,08 (g) Số mol khí NO : x + + Ta tìm khối lượng oxi sau lấy khối lượng oxit trừ khối lượng oxi thu m sau: Nhân (5) với 3: 21x + 27y + 87z + 60t =4,5 (8) Nhân (6) với 7: 21x + 7y + 7z = 2,1(9) Lấy (8) – (9) : 20y + 80z + 60t =2,4(10) Chia (10) cho 20: y + 4z +3t = 0,12 = nO Vậy: m = 12 - ( 0,12.16)= 10,08 (g) Qua việc giải toán theo phương pháp thông thường ta thấy: - Viết phương trình, cân phương trình nhiều thời gian - Việc giải phương trình đại số phức tạp dễ bị nhầm lẫn Mỗi tốn hóa học trắc nghiệm có thời gian giải từ 2-3 phút kỳ thi Do việc giải theo phương pháp không thể: * Phương pháp quy đổi: Hỗn hợp A gồm Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4 Ta quy hỗn hợp cặp chất nào, chí quy chất FexOy quy hỗn hợp nguyên tố: Fe O: - Quy hai chất: Fe Fe2O3 (Số mol x,y): Khối lượng hỗn hợp A : 56x+ 160y = 12 (1) Theo phương trình phản ứng (*) ta thấy: nFe = nNO = 2,24 22,4 = 0,1(mol) Thay vào (1) ta được: y = 0,04(mol) ∑nFe = 0,1+2.0,04 = 0,18(mol) Vậy : m = 0,18.56 = 10,08 (g) - Quy hỗn hợp gồm Fe, O (Số mol x,y): 56x + 16y= 12 (1) Q trình oxi hóa : Fe0 � Fe3+ +3e � x 3x Quá trình khử : � O2O0 + 2e � 2y y +5 N + 3e � N+2 0,3 � 0,1 Theo Định luật bao toàn electron (ĐLBT e): 3x = 2y + 0,3 �x  0,18 �y  0,12 Từ (1) (2) suy ra: � � 3x – 2y = 0,3 (2) Vậy m= 0,18.56 =10,08(g) Bài tốn 2: Hịa tan m(g) hỗn hợp A gồm: Fe, FeS, FeS2, S dung dịch HNO3 đặc, đun nóng thu dung dịch B 9,072 lit khí NO (ở đkc) Cho B tác dụng với dung dịch BaCl2 dư thu 11,65(g) kết tủa Giá trị m là: A 3,56 B 4,02 C 2,15 D 2,1 Giải: Quy hỗn hợp A chất là: Fe(x mol), S(y mol): * A tác dụng với dung dịch HNO3 đặc nóng: Q trình oxi hóa: Fe0 � Fe3+ +3e � x 3x +6 � S S + 6e � y 6y Theo ĐLBT electron ta có: 3x + 6y = 0,405(1) * Dung dịch B tác dụng với dung dịch BaCl2: y= SnS = nBaSO4 = 11, 65 233 = Quá trình khử: N+5 + 1e � N+4 0,405 � 0,405 0,05(mol) thay vào (1) ta có: x = 0,035(mol) Vậy : m = 56 0,035 + 32 0,05 = 3,56(g) � Đáp án :A Bài tốn 3: Hịa tan m(g) hỗn hợp gồm FeS2, FeS dung dịch HCl dư, kết thúc phản ứng thu 5(g) chất rẵn không tan, dung dịch Y 5,6(lit) khí (ở đktc) Giá trị m là? A 28,7 B 35,5 C 27 D 26,6 Giải: 5, nH2S = 22, = 0,25(mol) Vì FeS2 = FeS + S nên ta coi X gồm FeS S, * X + dung dịch HCl, Chất rẵn không tan S: FeS + HCl � FeCl2 + H2S � � 0,25 0,25 � mx = 88 0,25 + = 27(g) � Đáp án: C Bài toán 4: Nung 8,4 gam khơng khí, sau phản ứng thu m gam gồm chất rẵn Hòa tan m gam hỗn hợp X vào dung dịch H2SO4 đặc, nóng (dư), thu 1,12 lit SO2 (ở đkc) Giá trị m là: A 11,2 B.10,2 C 7,2 D 6,9 Giải : Fe bị nung tác dụng với oxi khơng khí sinh chất rắn gồm Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4 Ta thấy hỗn hợp chứa nguyên tố là: Fe O Vậy, quy hỗn hợp X chất FexOy: Phương trình phản ứng FexOy H2SO4 đặc, nóng: 1,12 8, 56 nFe = = 0,15(mol); nSO2 = 22, = 0,05(mol) 2FexOy +(6x - 2y)H2SO4 � xFe2(SO4)3 + (3x-2y )SO2 � + (6x-2y)H2O � 0,1 3x  y (mol) nFe = 0,15 = 0,1 3x  y � x = y 0,05(mol) (Fe6O7) � m= 448 0,1 = 11,2(g) � Đáp án: A 3.6  2.7 Trần Văn Lương - Trường THPT Hương khê, Huyện Hương khê, Tĩnh Hà Tĩnh ... việc giải theo phương pháp không thể: * Phương pháp quy đổi: Hỗn hợp A gồm Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4 Ta quy hỗn hợp cặp chất nào, chí quy chất FexOy quy hỗn hợp nguyên tố: Fe O: - Quy hai chất: Fe... việc giải tốn theo phương pháp thơng thường ta thấy: - Viết phương trình, cân phương trình nhiều thời gian - Việc giải phương trình đại số phức tạp dễ bị nhầm lẫn Mỗi tốn hóa học trắc nghiệm... 160y = 12 (1) Theo phương trình phản ứng (*) ta thấy: nFe = nNO = 2,24 22,4 = 0,1(mol) Thay vào (1) ta được: y = 0,04(mol) ∑nFe = 0,1+2.0,04 = 0,18(mol) Vậy : m = 0,18.56 = 10,08 (g) - Quy hỗn