GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ Phạm vi áp dụng Áp dụng hiệu quả với nhiều bài toán hỗn hợp nhiều chất tác dụng với một hoặc nhiều chất khác nhưng đều do ion đối kháng cùng loại kết hợp với nhau xảy[r]
(1)SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Tên đề tài: Áp dụng phương trình ion thu gọn để giải số bài toán hoá học vô xảy dung dịch Họ và tên : Nguyến Thị Xuân Mai Giáo viên môn: Hóa học Đơn vị : Trường THPT Số Bảo Thắng MỤC LỤC STT NỘI DUNG MỤC LỤC A ĐẶT VẤN ĐỀ B GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ I Phản ứng trao đổi Phản ứng hỗn hợp axit với hỗn hợp bazơ Phản ứng hỗn hợp muối với hỗn hợp muối Phản ứng hỗn hợp muối cacbonat với axit Phản ứng oxit axit ( CO 2, SO2 ) và axit H2S, H2SO3, H3PO4 với hỗn hợp dung dịch kiềm Phản ứng muối kim loại mà hiđroxit luỡng tính 3+ 2+ (Al , Zn , Cr3+) với với hỗn hợp dung dịch kiềm ( NaOH, KOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2) TRANG 4 II Phản ứng oxi hoá khử xảy dung dịch Kim loại phản ứng với hỗn hợp axit không có tính oxi hoá mạnh 2.Tính oxi hoá ion NO3- với kim loại phụ thuộc vào môi trường 16 19 C KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO 20 (2) A ĐẶT VẤN ĐỀ Một bài tập hoá học có thể giải theo nhiều phương pháp khác và đến kết quả, với bài toán, dạng toán giải theo phương pháp nào là dễ nhất, ngắn gọn nhất, nhanh và chính xác là vấn đề không dễ giao viên học sinh Chẳng hạn gặp bài toán sau: Có 500 ml dung dịch chứa hỗn hợp axit gồm HCl1,98M và H2SO4 1,1M Tính thể tích dung dịch chứa đồng thời NaOH 3M và Ba(OH) 4M cần phải lấy để trung hoà vừa đủ dung dịch axit đã cho Việc giải bài toán này các phương pháp thông thường viết phương trình hoá học thì có thể thực gặp vướng mắc định dẫn tới bài toán trỏ nên phức tạp, thời gian Để khắc phục nhược điểm đó ta nên nghỉ đến “phương trình ion thu gọn” Để thấy rõ ưu điểm nhược điểm tường phương pháp ta giải bài toán trên theo hai cách và so sánh Cách giải Dùng phương pháp thông thường Số mol HCl 500ml dung dịch là: 1,98.0,5 = 0,99mol Số mol H2SO4 500ml dung dịch là: 1,1.0,5 = 0,55mol Phương trình phản ứng trung hoà các axit kiềm : HCl + NaOH NaCl + H2O 3mol 3mol 2HCl + Ba(OH)2 BaCl2 + 2H2O 8mol 4mol Như vậy, muối trung hoà 11 mol HCl cần 1000ml dung dịch kiềm đã cho Vậy thì muối trung hoà 0,99mol HCl cần x ml dung dịch kiềm đã cho => x = 90 ml Với H2SO4 H2SO4 + 2NaOH Na2SO4 + 2H2O 1,5mol 3mol H2SO4 + Ba(OH)2 BaSO4 + 2H2O 4mol 4mol Muối trung hoà 5,5 mol H2SO4 cần 1000ml dung dịch kiềm đã cho Vậy trung hoà 0,55mol H2SO4 cần y ml dung dịch kiềm đã cho => y =100 ml Vậy thể tích dung dịch kiềm phải lấy là: V= x + y = 90 + 100 = 190 ml Cách giải Phương pháp áp dung phương trình ion thu gọn Trong dd axit Trong dd bazơ + Pt điện li: HCl H + Cl Pt điện li NaOH Na+ + OH0,99mol 0,99mol 3Vmol 3Vmol 3Vmol + 2H2SO4 2H + SO4 Ba(OH)2 Ba2+ + 2OH0,55mol 1,1mol 1,1mol 4Vmol 4Vmol 8Vmol (3) n n H n HCl 2n H SO4 0,99 2.0,55 2,09mol n NaOH 2n Ba (OH )2 3V 8V 11Vmol H2O Phản ứng trung hoà xảy ra: H+ + OH nH nOH OH => 2,09 = 11V => V=0,19 lít => V = 190 ml So sánh phương pháp cũ và phương pháp PHƯƠNG PHÁP CŨ PHƯƠNG PHÁP MỚI - Phương pháp này phổ biến dài - Ngắn gọn, chính xác, dễ hiểu, không nhiều dòng, khó hiểu nhiều thời gian thời gian - Học sinh còn hiểu chất phản ứng xảy dung dịch chất điện li là kết hợp các ion đối kháng với - Đáp ứng mục tiêu cải cách giáo dục và thi cử học sinh - Trong năm gần đây giáo dục đã đề thi đa nhiều câu hỏi cùng dạng Bằng kinh nghiệm thực tế, tôi giảng dạy cho học sinh trường THPT Số Bảo Thắng cụ thể là học sinh các lớp 12A, 12B, 12E là tôi đã áp dụng dạy cho đội tuyển học sinh giỏi và đạt kết cao các em thi gặp các bài dạng này Từ thực tế nêu trên và kinh nghiệm giảng dạy tôi xin gới thiệu bài viết “ áp dụng phương trình ion thu gọn để giải số bài toán hoá học vô xảy dung dịch ” Trong quá trình nghiên cứu không trách thiếu sót Mong độc giả góp ý kiến cho tác giả hoàn thiện bài viết tốt Tôi xin chân trọng cảm ơn! Tác giả Nguyễn Thị Xuân Mai (4) B GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ Phạm vi áp dụng Áp dụng hiệu với nhiều bài toán hỗn hợp nhiều chất tác dụng với nhiều chất khác ion đối kháng cùng loại kết hợp với xảy dung dịch I PHẢN ỨNG TRAO ĐỔI Lưu ý: Đối với phản ứng trao đổi xảy thực tế là các ion đối kháng kết hợp với tạo chất kết tủa, chất bay chất điện li yếu Phản ứng hỗn hợp axit với hỗn hợp bazơ Bài 1: Để trung hoà hết lít hỗn hợp axit gồm HCl 1M, H 2SO4 0,5M, H3PO4 0,5M cần vừa đủ V lít hỗn hợp dung dịch bazơ gồm NaOH 1M, KOH 1M Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu m gam muối khan Thì V và m có giá trị nào sau đây A 3,5 lít và 479 gam B 1,5 lít và 497 gam C 2,5 lít và 749 gam D 3,5 lít và 974 gam Bài giải Phương trình điện li: Trong dd axit HCl 2mol H2SO4 1mol H3PO4 1mol n n H Trong dd bazơ H+ + Cl2mol 2mol 2H+ + SO422mol 1mol 3H+ + PO433mol 1mol NaOH Na+ + OHVmol Vmol Vmol + KOH K + OHVmol Vmol Vmol nHCl 2nH SO4 3nH PO4 7mol nNaOH nKOH V V 2Vmol H2O Phản ứng trung hoà xảy ra: H+ + OHOH n H nOH => = 2V => V=3,5 lít Khối lượng muối thu cô cạn là: m m m m 2 m 3 Na Cl SO PO m= K = 3,5.39+3,5.23+2.35,5+1.96+1.95= 479 gam 4 => Đáp án A đúng Phản ứng hỗn hợp muối với hỗn hợp muối Bài Cho 11,38 gam hỗn hợp gồm Ba(NO 3)2, BaCl2, tác dụng vừa đủ với V lít dung dịch gồm (NH4)2SO4 0,5M, Na2SO4 1M, K2SO4 0,5M thu 11,65 gam kết tủa và dung dịch X , cô cạn cẩn thận dung dịch X thu m gam muối khan Thì V và m có giá trị nào sau đây (5) A 0,025 lít và 7,96 gam C 0,25 lít và 9,69 gam B 0,025 lít và 6,96 gam D 2,5 lít và 6,96 gam Bài giải nBaSO4 11,65 0,05mol 233 Ta có: Gọi x, y là số mol Ba(NO3)2 và BaCl2 Trong dung dịch các muối điện li theo phương trình sau Ba(NO3)2 Ba2+ + 2NO3(NH4)2SO4 NH4+ + SO42+ xmol xmol 2xmol 0,5Vmol 0,5Vmol 0,5Vmol BaCl2 Ba2+ + 2ClNa2SO4 2Na+ + SO42ymol ymol 2ymol Vmol 2Vmol Vmol K 2SO4 2K+ + SO420,5Vmol Vmol 0,5Vmol Ba2+ + SO42- BaSO4 (x+y)mol (x+y)mol (x+y)mol Phản ứng là: Ta có hệ phương trình: 261x + 208y = 11,46 x + y = 0,05 x = 0,02 y = 0,03 Thể tích cần dùng là: n 2 nSO => 0,05 = 0,5V + V + 0,5V = 2V => Khối lương muối khan là: Ba V 0,05 0,025lit m mNH mNa mK mNO mCl 0,5.0,025.18 2.0,025.23 0,025.39 2.0,02.62 2.0,03.35,5 6,96g => Đáp án B đúng Phản ứng hỗn hợp cacbonat với hỗn hợp axit Lưu ý Phản ứng cuả muối cacbonat với axit + Nếu cho từ từ axit vào muối CO32- Phương trình ion: H+ + CO32- HCO3HCO3- + H+ CO2 + H2O + Nếu cho từ từ muối CO32- vào axit Phương trình ion: H+ + CO32- H2O + CO2 Bài Cho 35 gam hỗn hợp X gồm Na 2CO3 và K2CO3 Thêm từ từ , khuấy 0,8 lit HCl 0,5 M vào dung dịch X trên thấy có 2,24 lit khí CO thoát đktc và dung dịch Y Thêm Ca(OH)2 vào dung dịch Y kết tủa A Khối lượng Na2CO3 và K2CO3 X và khối lượng kết tủa A là ? (6) A 21,2 gam; 13,8 gam; 20 gam C 17,5 gam; 17,5 gam; 30 gam B 4,4 gam; 30,8 gam; 10 gam D 12,21 gam; 22,79 gam; 20 gam Bài giải Gọi số mol Na2CO3 là a, K2CO3 là b Khi thêm từ từ dd HCl vào dd X xảy phản ứng : 2 CO a+b + H+ HCO a+b a+b 2 Khi dung dịch tất ion CO biến thành ion HCO HCO + H+ 0,1 0,1 CO2 + H2O 0,1 => nCO = 2,24/ 22,4 = 0,1 mol Dung dịch sau phản ứng tác dụng Ca(OH)2 cho kết tủa Vậy HCO dư, H+ hết HCO + Ca(OH)2 CaCO3 Ta có n + OH- + H2O = a + b + 0,1 = 0,5 0,8 = 0,4 mol a + b = 0,3 (1) 106a + 138b = 35 (2) Giải hệ có a = 0,2 mol Na2CO3, b = 0,1 mol K2CO3 Do đó khối lượng muối là : H mNa CO = 0,2 106 = 21,2 (g) Khối lượng kết tủa : nCaCO = nHCO dư và mK CO = 0,1 138 = 13,8 (g) = a + b - 0,1 = 0,2 mol => mCaCO = 0,2 100 = 20 (g) => Đáp án A đúng Bài Cho 10,5 gam hỗn hợp X gồm Na 2CO3 và K2CO3 tác dụng với HCl dư thì thu 2,016 lit CO2 đktc a Tính % khối lượng X ? b Lấy 21 gam hỗn hợp Na2CO3 và K2CO3 với thành phần % trên tác dụng với dung dịch HCl vừa đủ (đến bắt đầu có khí CO bay thì dừng lại) Tính thể tích dung dịch HCl 2M cần dùng? c Nếu thêm từ từ 0,12 lit dung dịch HCl 2M vào dung dịch chứa 21 gam hỗn hợp X trên Tính thể tích CO2 thoát đktc? Bài giải 2 a Gọi a,b là số mol Na2CO3 và K2CO3 HCl dư nên CO biến thành CO2 2 CO + 2H+ CO2 + H2O a+b a+b Ta có : a + b = 2,016/ 22,4 = 0,09 mol giải hệ : 106a + 138b = 10,5 a = 0,06 mol Na 2CO3 b = 0,03 mol K2CO3 (7) 0,06.106.100 10,5 % Na2CO3 = = 60,57% % K2CO3 = 100% - 60,57% = 39,43% b Khi cho từ từ dung dịch HCl vào dung dịch X : Na 2CO3, K2CO3 (21 gam = 10,5 gam hỗn hợp trên) 2 CO + H+ HCO 0,18 0,18 0,18 bắt đầu có khí CO2 bay thì dừng lại, tức là phản ứng dừng lại đây nHCl = nH = 0,18 mol => VHCl 2M = 0,18/2 = 0,09(l) c Nếu dùng 0,12 lit dung dịch HCl 2M hay 0,12.2 = 0,24 mol H + > 0,18 mol Nên có phương trình tạo khí CO2 : CO32- + H+ HCO3(1) 0,18 0,18 H+ HCO + 0,06 CO2 + H2O 0,06 (2) VCO = 0,06.22,4 = 1,344 (l) Bài Hoà tan a gam hỗn hợp gồm ( Na 2CO3 và NaHCO3 ) vào nước thu 400ml dung dịch A Cho từ từ 100 ml dung dịch HCl 1,5M vào dung dịch A thu dung dịch B và 1,008 lít khí (đktc) Cho B tác dụng với Ba(OH)2 dư thu 29,55 gam kết tủa a Tính a b Tính nồng độ các ion dd A c Người ta cho từ từ dd A vào 100ml dd HCl 1,5M Tính V CO2 (đktc) thoát Bài giải a Ta có: nCO2 1,008 0,045mol 22,4 nBaCO3 29,55 0,15mol 233 ; Gọi x, y là số mol Na2CO3 và NaHCO3 CO32- + H+ HCO3(1) xmol xmol xmol HCO + H+ CO2 + H2O 0,045mol 0,045mol 0,045mol (2) Dung dịch sau phản ứng tác dụng Ba(OH)2 dư cho kết tủa Vậy HCO dư, H+ hết n Ta có H = x + 0,045 = 0,15mol => x = 0,105 mol HCO + Ba(OH)2 BaCO3 0,15mol 0,15mol x + y - 0,045 = 0,15 x = 0,105 Do đó khối lượng muối là : + OH- + H2O x = 0,105 mol Na 2CO3 y = 0,09 mol K2CO3 (8) a = mNa CO + mNaHCO = 0,105.126 + 0,09 84 = 18,96 (g) Na 00,,34 0,75M b nNa x y 0,3mol nCO x 0,105mol CO 00,105 0,2625M ,4 2 HCO 00,,094 0,225M nHCO y 0,09mol 3 c Khi cho từ từ dung dịch A vào 100ml dd HCl 1,5M có khí CO thoát hai muối Gọi a, b là số mol Na2CO3 và NaHCO3 HCO + H+ CO2 + H2O a mol amol amol 2+ CO3 + 2H CO2 + H2O b mol 2bmol bmol Ta có : a + 2b = 0,15 a = 0,045 a 0,09 b 0,105 b = 0,0525 nCO2 a b 0,045 0,0525 0,0975mol VCO2 0,0975.22,4 2,184lit Bài tập tương tự Bài 1: Trộn 100 ml dd A gồm ( K 2CO3 1M + KHCO3 1M ) vào dd B ( NaHCO 1M + Na2CO3 1M ) thu dd C Nhỏ từ từ 100 ml dd D gồm ( H 2SO4 1M + HCl 1M ) vào dd C thu V lít CO2 (đktc) và dd E Cho Ba(OH)2 tới dư vào dd E thu m gam kết tủa Tìm m và V Bài 2: Cho 5,64 gam hỗn hợp gồm ( K 2CO3+ KHCO3) vào thể tích chứa dung dịch ( Na2CO3 + NaHCO3) thu 600ml dung dịch A Chia dung dịch A thành hai phần nhau, cho từ từ 100ml dung dịch HCl vào phần thứ thấy thoát 448 cm khí đktc và thu dung dịch B Cho dung dịch B phản ứng với nươc vôi dư thấy xuất 2,5 gam kết tủa Phần hai cho tác dụng vừa hết với 150 ml dung dịch NaOH 0,1M Cho khí HBr dư qua phần thứ sau đó cô cạn dung dịch thu 8,125 gam chất rắn khan a Tính nồng độ các chất dung dịch A b Tính nồng độ dd HCl đã dùng Bài 3: Một hỗn hợp A ( M2CO3+ MHCO3+ MCl) M là KLK Cho 43,71 gam A tác dụng với Vml dư dd HCl 10,52% ( d= 1,05) thu dung dịch B và 17,6 gam khí C Chia B thành hai phần (9) Phần 1: Phản ứng vừa đủ với 125ml dung dịch KOH 0,8M, cô cạn dung dịch thu m gam muối khan Phần 2: Tác dụng hoàn toàn với dung dịch AgNO3 dư thu 68,88 gam kết tủa Tính khối lượng mol nguyên tử M Tính % khối lượng các chất A Tính giá trị V và m Lấy 10,93 gam hh A đun nhẹ đến không còn khí thoát Cho khí thu qua 250ml dung dịch Ca(OH)2 0,02M Tính khối lượng muối tạo thành dung dịch thu Bài 4: Hoà tan hoàn toàn 4,25 gam Na 2CO3 vào nước thu đươch dung dịch A Cho từ từ 20 gam dung dịch HCl 9,125% vào dung dịch A và khuấy mạnh, cho thêm vào dung dịch đó 0,02mol Ba(OH)2 a Cho biết chất gì hình thành và khối lượng chất dd b Nếu cho từ từ dd A vào 20 gam dd HCl 9,125% và khuấy sau đó cho thêm vào dd chứa 0,02mol Ba(OH)2 Hãy giải thích các tượng xảy và tính khối lượng các chất sau phản ứng Giả sử phản ứng xảy hoàn toàn Bài 5: Cho từ từ 300ml dd HCl 1M vào 300ml dd (K 2CO3 + Na2CO3) thì thu 2,24 lít khí đktc và dd A Nừu lấy dd A cho phản ứng với dd Ba(OH) dư thì thấy xuất 19,7 gam kết tủa Tính nồng độ mol muối dd đầu Biết cô cạn dd đầu thu 24,4 gam chất rắn Phản ứng oxit axit ( CO2, SO2 ) và axit H2S, H2SO3, H3PO4 với hỗn hợp dung dịch kiềm Bài tập tổng quát: Dẫn X vào dung dịch có chứa ion OHBiết nX ( X là CO2, SO2, H2S, H2SO3, H3PO4 ) và nOH nOH Nguyên tắc : Đặt T = n X Ví dụ : Dẫn khí H2S vào dung dịch hỗn hợp gồm NaOH, KOH và Ba(OH)2 Pthh : H2S + OH- = HS- + H2O (1) H2S + 2OH- = S2- + 2H2O (2) T T=1 T< T=2 T >2 1<T<2 Số phản ứng xảy (1) (1) (2) (2) (1) và (2) Sản phẩm tạo HSHS- và H2S dư S2S2- và OH- dư S2- và HS- Bài tập tổng quát Cho từ từ dung dịch H3PO4 vào dung dịch hỗn hợp gồm NaOH, KOH và Ba(OH)2 (10) nOH n Đặt T = H PO Pthh : H3PO4 + OH- = H2PO4- + H2O H3PO4 + 2OH- = HPO42- + 2H2O H3PO4 + 3OH- = PO43- + 3H2O (1) (2) (3) T Số phản ứng xảy Sản phẩm tạo T≤1 (1) H2PO4- và H3PO4 có thể dư 1<T< (1) và (2) H2PO4- và HPO42T=2 (2) HPO422<T <3 (2) và (3) HPO42- và PO431<T<2 (3) PO43- và NaOH có thể dư Bài Sục V lit khí CO2 đktc vào 200 ml dung dịch A gồm : NaOH 1M và KOH 0,5 M V ứng với các giá trị các trương hợp sau: a V = 2,24 lit b V = 8,96 lit c V = 4,48 lit Thu dung dịch B, cô cạn B thu m gam chất rắn khan Tính m các trường hợp ? Bài giải a TH1 : V1 = 2,24 lit CO2 đktc 2,24 nCO = 22,4 = 0,1 mol nOH = 0,2.1 + 0,2.0,5 = 0,3 mol nOH Đặt: T= nCO2 0,3 2 = 0,1 =3 > tạo muối trung tính CO 2 CO2 + OH- CO + H2O 0,1 0,3 0,1 Cô cạn dung dịch B khối lượng chất rắn khan là khối lượng các ion tạo các muối : 2 m = mK + mNa + mCO + mOH dư = 0,2.0,5 39 + 0,2.1 23 + 0,1 60 + (0,3 – 0,2).17 = 16,2 (g) b TH2 : V2 = 8,96 lit CO2 đktc ; 8,96 nCO = 22,4 = 0,4 mol nOH = 0,2.1 + 0,2.0,5 = 0,3 mol nOH Đặt: T= nCO2 0,3 = 0,4 = 0,75 < tạo muối axit HCO CO2 + OH-0,4 0,3 HCO 0,3 (11) Cô cạn dung dịch B khối lượng chất rắn khan là khối lượng các ion tạo các muối : m = mK + mNa + mHCO = 0,2.0,5 39 + 0,2.1 23 + 0,3 61 = 26,6 (g) c TH3 : V3 = 4,48 lit CO2 đktc 4,48 nCO = 22,4 = 0,2 mol nOH = 0,2.1 + 0,2.0,5 = 0,3 mol nOH Đặt : T= nCO2 0,3 2 = 0,2 = 1,5 => < T < tạo muối axit HCO và CO CO2 + OH- a a HCO a 2 CO2 + OH- CO b 2b b + H2 O a + b = 0,2 (1) a + 2b = 0,3 (2) Giải hệ có a = b = 0,1 mol Cô cạn dung dịch B khối lượng chất rắn khan là khối lượng các ion tạo các muối : 2 m = mK + mNa + mHCO + mCO = 0,2.0,5 39 + 0,2.1 23 + 0,1 61 + 0,1 60 = 20,6 (g) Bài Cho 250 ml hỗn hợp dung dịch gồm NaOH 0,1M, KOH 0,1M vào 200 ml dung dịch H3PO4 1,5M Cô cạn dung dịch thu bao nhiêu gam muối Bài giải Ta có : nOH 0,25.1 0,25.1 0,5mol nOH nH PO4 ; nH PO4 0,2.1,5 0,3mol 0,5 1,67 0,3 => < T < Tạo hỗn hợp muối: H2PO4-, HPO42H3PO4 + OH- H2PO4- + H2O (1) xmol xmol xmol H3PO4 + 2OH HPO42- + 2H2O (2) ymol 2ymol ymol Ta có hệ x + y = 0,3 x = 0,1 x + 2y = 0,5 y = 0,2 Khối lượng muối thu là: T= m mK mNa mH PO4 mHPO 0,25.39 0,25.23 0,1.97 0,2.96 44,4gam Bài tập tương tự Bài Dẫn 5,6 lít khí H2S (đktc) vào V ml hỗn hợp dung dịch gồm NaOH 1M, KOH 1M Tính khối lượng muối sinh các trường hợp sau : a V = 250 b V = 350 c V= 600 (12) d V = 3,36 Bài Dẫn V lít SO2 (đktc) vào 100 ml hỗn hợp dung dịch gồm NaOH 1M, KOH 1M Tính khối lượng muối các trường hợp sau a V = 5,6 b V = 11,2 c V = 1,68 d V = 2,24 Bài Sục V lít CO2 (đktc) vào 750 ml hỗn hợp dung dịch gồm NaOH 0,1M, KOH 0,1M Tính khối lương muối tạo thành các trường hợp sau a V = 2,24 b V = 3,36 c V = 1,68 d V = 3,36 Bài Cho 100 ml dung dịch H3PO4 3M tác dụng với 200ml dung dịch NaOH 2,5M, KOH1M và Ba(OH)2 0,5M Cô cạn dung dịch thu bao nhiêu gam muối Phản ứng muối hiđroxit luỡng tính (Al3+, Zn2+, Cr3+) với với hỗn hợp dung dịch kiềm ( NaOH, KOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2) Dạng Biết nX ( X là Al3+, Zn2+, Cr3+ ) và nNaOH => Xác định lượng kết tủa X(OH)3 Ví dụ Cho từ từ đến dư dung dịch NaOH vào dung dịch Al2(SO4)3 Pthh : Al2(SO4)3 2Al3+ + 3SO42+ Al3+ + 3OH- Al(OH)3 (1) - Al(OH) + OH AlO2 + H2O (2) T T≤3 3<T< T ≥4 Số phản ứng xảy (1) (1) và (2) (2) Dạng Biết nX ( X là Al3+, Zn2+, Cr3+ ) và Nguyên tắc : so sánh + Nếu = n Al (OH )3 với + Nếu n Al 3 n Al 3 ≠ n Al (OH )3 => Xác định lượng OH- phản ứng n Al (OH )3 => xảy (1) Al3+ + 3OH- Pthh : TH1 : n Al 3 n Al 3 n X (OH )3 Sản phẩm tạo Al(OH)3 và Al3+ có thể dư Al(OH)3 và AlO2AlO2- và NaOH có thể dư Al(OH)3 => xảy trường hợp dư vừa đủ phản ứng tạo tủa ( 1) (1) (13) Al3+ + Pthh : n 3OH- Al(OH)3 TH2 : Al thiếu chưa đủ đẻ hoà tan hết kết tủa Pthh : Al3+ + 3OH- Al(OH)3 Al(OH) + OH- AlO2- + H2O (1) 3 n OH (1) (2) nOH ë (1) nOH ë ( ) Bài Cho 200ml dung dịch NaOH 1,9M tác dụng với 500 ml dung dịch AlCl3 0,2M ta thu kết tủa trắng keo, đun nóng kết tủa tắng keo đến khối lượng không đổi m (g) chất rắn Tìm m ? Bài giải Ta có : n Al 3 0,1mol và n NaOH 1,9.0,2 0,38mol n OH Đặt T= n Al 3 0,38 3,8 0,1 => 3< T < => Xảy (1) và 92) Al + 3OH- Al(OH)3 (1) 0,1 0,3 0,1 - Al(OH) + OH AlO2 + H2O (2) 0,08 0,08 3+ Ptpu : Số mol chất rắn còn lại là : n Al ( OH )3 0,1 0,08 0,02mol t 2Al(OH)3 0,02 Vậy m = 0,01.102=1,02 gam Al2O3 + 3H2O 0,01 Bài Cho 3,42 g Al2(SO4)3 tác dụng với 25 ml dung dịch NaOH tạo 0,78 gam kết tủa Tính nồng độ NaOH đã dùng Bài giải Ta có : Do n Al 3 0,02mol và n Al 3 0,02mol n Al ( OH ) 0,01mol khác Trường hợp : Al3+ dư Ptpu : Al3+ + n Al ( OH ) 0,01mol 3OH0,03 => có hai trường hợp Al(OH)3 0,01 CM NaOH = 0,03/0,025 = 1,2M Trường hợp : Al , OH hết 3+ - (14) Al3+ + 3OH- Al(OH)3 0,02 0,06 0,02 Al(OH) + OH- AlO2- + H2O 0,02-0,01 0,01 Ptpu : (1) (2) CM NaOH = 0,07/0,025 = 2,8M Bài tập tương tự Bài Cho 200ml dung dịch Al2(SO4)3 tác dụng với dung dịch KOH 0,4M kết tủa keo Lọc kết tủa nung đến khói lượng không đổi 2,04 gam Tính thể tích dung dịch KOH đã dùng Bài Thêm m gam K vào 300 ml dung dịch chứa Ba(OH) 0,1M và NaOH 0,1Mthu dung dịch X Cho từ từ dung dịch X vào 200 ml dung dịch Al 2(SO4)2 0,1M thu kết tủa Y Để thu lượng kết tủa lớn thì m bao nhiêu II PHẢN ỨNG OXI HOÁ-KHỬ XẢY RA TRONG DUNG DỊCH Lưu ý: Đối với phản ứng oxi hoá - khử, là oxi hoá - khử chất khử và chất oxi hoá xảy tác dụng môi trường Kim loại phản ứng với hỗn hợp axit không có tính oxi hoa mạnh Bài Cho 200ml dung dịch hỗn hợp axít HCl và H 2SO4 tác dụng với lượng bột Fe dư thấy thoát 4,48l khí (đktc) và dung dịch A Lấy 1/10 dung dịch A cho tác dụng với BaCl dư thu 2,33g kết tủa Nồng độ mol/l HCl và H2SO4, khối lượng Fe đã tham gia phản ứng là: A.1M; 0,5M và 5,6g B 1M; 0,25M và 11,2g C 0,5M; 0,5M và 11,2g D.1M; 0,5M và 11,2g Bài giải nH 4,48 2,33 0,2mol nBa¸ SO4 0,01mol 22,4 233 ; Ta có: Gọi x, y là số mol HCl và H2SO4 Fe + 2H+ Fe2+ + H2 (x+y)/2 x+y (x+y)/2 Ba2+ + SO42- BaSO4 y/10 0,01 Ta có hệ (x + y)/2 = 0,2 y/10 = 0,01 HCl 0,2 1M 0,2 nFe nH 0,2mol ; x = 0,2 y = 0,1 H SO4 0,1 0,5M 0,2 mFe 0,2.56 11,2 gam => Đáp án (15) 2.Tính oxi hoá ion NO3- với kim loại phụ thuộc vào môi trường Lưu ý: NO3- Môi trườ ng kiềm dư Không có khả oxi hoá Môi trườ ng H+ Môi trườn g trung tính Có khả oxi hoá HNO Bị Al, Zn, khử đến NH 3 Bài So sánh thể tích khí NO (duy nhất) thoát hai thí nghiệm đây(ở đktc) Thí nghiệm Cho 3,84 gam Cu tác dụng hết với 80 ml dung dịch HNO3 1M Thí nghiệm Cho 3,84 gam Cu tác dụng hết với 80 ml dung dịch HNO3 1M và HCl 1M Bài giải nCu 3,84 0,06mol 64 n 0,08.1 0,08mol HNO Thí nghiệm 1: Ta có: 3Cu + 8H+ + 2NO3- 3Cu2+ + 2NO + 4H2O Ban đâu: 0.06 0.08 0.08 Pư: 0.03 0.08 0.02 0.02 Sau pư: 0.03 0.06 0.02 VNO = 0.02 22.4 = 0.448 (lít) Thí nghiệm 2: nHCl = 0.08 = 0.08 mol nH ( HNO ) => H 3Cu + 8H+ + 2NO3Ban đầu: 0.06 0.16 0.08 Phản ứng: 0.06 0.16 0.04 Sau phản ứng: 0 0.04 n 3 n H ( HCl ) 0.16mol Cu+ + 2NO + 4H2O 0.04 0.04 VNO = 0.04 22.4 =0.896 (lít) Vậy thể tích khí NO thoát thí nghiệm gấp đôi thể tích NO thoát TN1 Bài So sánh thể tích NO thoát hai trường hợp sau Thí nghiệm : Cho 6,4 g Cu tác dụng với 120ml HNO3 1M loãng Thí nghiệm : Cho 6,4 g Cu tác dụng với 120ml hỗn hợp HNO 1M loãng và H2SO4 0,5M loãng Cô cạn dung dịch thu bao nhiêu gam muối khan Biết các phản ứng xảy hoàn toàn, các thể tích khí đo đktc Bài giải nCu 6,4 0,1mol 64 Thí nghiệm Ta có: 3Cu + 8H+ + 2NO3Ban đâu: 0.1 0.12 0.12 nHNO3 0,12.1 0,12mol 3Cu2+ + 2NO + 4H2O (16) Pư: Sau pư: 0.045 0.12 0.03 0.055 0.09 VNO = 0.03 22.4 = 0.672 (lít) Thí nghiệm 2: nCu = 0.1mol; n n nHNO3 0,12mol 2n ; 0.03 0.03 nH SO4 0,06mol 0,12 2.0,12 0,24mol HNO H SO Tổng H 3Cu + 2NO3- + 8H+ Cu+ + 2NO + 4H2O Ban đầu: 0.1 0.12 0.24 Phản ứng: 0.09 0.06 0.24 0,09 0,06 Sau phản ứng:0.01 0.06 VNO = 0.06 22.4 = 1.344 (lít) Trong dung dịch sau phản ứng cô cạn có 0,06 mol ion SO 42- tạo 0.06 mol CuSO4 Còn lại 0.06 mol ion NO3- tạo 0,03 mol Cu(NO3)2 Bài Cho 7,86 gam Cu vào 120 ml dung dịch hỗn hợp HNO 1M và H2SO4 1M Sau phản ứng xảy hoàn toàn thu bao nhiêu lít khí NO (đktc) Khi co cạn dung dịch thu bao nhiêu gam muối khan Bài giải Ta có: nCu 7,68 0,12mol n 0,12.1 0,12mol 64 ; HNO3 ; n H nH SO4 0,12.1 0,12mol 0,12 2.0,12 0,36mol Cu + 2NO3- + 8H+ Cu+ + 2NO + 4H2O Ban đầu: 0.12 0.12 0.36 Phản ứng: 0.12(hết) 0.08 0.32 0.08 Sau phản ứng:0 0.04 0.04 VNO = 0.08 x 22.4 = 1.792 (lít) Cô cạn thì 0.04 mol HNO3 bay và phân huỷ hết t 4NO2 + O2 + H2O 4HNO3 Còn lại muối CuSO4 mCuSO4 = 0.12 x 160 = 19.2 (gam) Bài Cho 1,92 gam Cu vào 100 ml dung dịch chứa đồng thời KNO 0,16M và H2SO4 0,4M thấy sinh chất khí có tỉ khối so với H2 là 15 và dung dịch A a Tính thể tích khí sinh đktc b Tính thể tích dung dịch NaOH 0,5M tối thiểu cần để dùng để kết tủa toàn ion Cu 2+ dung dịch A Bài giải 1,92 0,03mol 64 Ta có: ; nH 2.0,04 0,08mol nCu nKNO3 0,016mol ; Khí là sản phẩm khử NO3- có M =30 khí đó là NO 3Cu + 2NO3- + 8H+ Cu2+ + 2NO + 4H2O nH SO4 0,04mol ; (17) Ban đầu: 0.03 0.016 0.08 Phản ứng: 0.024 0.016(hết) 0.064 0.016 Sau phản ứng:0.006 0.016 VNO = 0.16 x 22.4 = 0.3584 (lít) Dung dịch sau phản ứng có : Cu2+, H+ dư cho NaOH vào có phản ứng H+ + OH- H2O 0.016 dư 0.016 2+ Cu + 2OH Cu(OH)2 0.024 0.048 Vậy : VNaOH = 0.016 0.048 0.128(l ) 0.5 Bài tập tương tự Bài Cho m gam Cu vào dung dịch chứa 13,6 gam AgNO phản ứng xong thêm tiếp vào dung dịch đó lượng H2SO4 loãng nóng đến phản ứng hoàn toàn thu 9,28 gam bột kim loại , dung dịch A và khí NO Lương NaOH cần thiết để tác dụng với các chất A là 13 gam Xác định m và tính số mol H2SO4 đã cho vào dung dịch Bài Cho 2,88 gam Mg vào dung dịch hỗn hợp chứa 0,2 mol HCl và 0,015 mol Cu(NO 3)2 Khi phản ứng kết thúc thu dung dịch chi có chất tan MgCl 2, thấy thoát m1 gam hỗn hợp khí gồm H2 và N2 và còn m2 gam chất không tan Tính m1 và m2 Bài 3: Cho 24,3g Al vào 225ml dung dịch hỗn hợp ( NaNO 1M+ NaOH 3M) khuấy ngừng thoát khí thì dừng lại Thể tích khí thoát đktc là : A 10,8 lít B 15,12 lít C 2,25 lít D 20,16 lít Bài a/ Cho hỗn hợp gồm FeS2 , FeCO3 tác dụng hết với dung dịch HNO3 đặc, nóng dư thu dung dịch A và hỗn hợp khí B gồm NO và CO2 Thêm dung dịch BaCl2 vào dung dịch A Hấp thụ hỗn hợp khí B dung dịch NaOH dư Viết phương trình phân tử và phương trình ion thu gon các phản ứng xảy b/ Trộn 200 ml dung dịch HCl 0,1M và H 2SO4 0,05M với 300 ml dung dịch Ba(OH) có nồng độ a mol/l thu m gam kết tủavà 500 ml dung dịch có pH = 13 Tính a và m Bài Có 50 ml hai axit H2SO4 1,8M và HCl 1,2M Cho 8,2 g hỗn hợp Fe và Mg vào dd đó khí sinh dẫn qua ống sứ chứa 16g CuO nung nóng Tính thể tích dd H 2SO496% (d=1,84 ) cần thiết để hoà tan hết hợp chất rắn ống Bài Hoà tan hoàn toàn 7,74 gam hỗn hợp bột Mg và Al 500 ml dung dịch hỗn hợp HCl 1M và H2SO40,28M thu dung dịch X và 8,736 lít khí H ( đktc ) Cô cạn dung dịch X thu luợng muối khan là A 77,86 gam B 25,95 gam C 103,85 gam D 38,93 gam (18) C KẾT LUẬN Trên đây là bài viết “ áp dụng phương trình ion thu gọn để giải số bài toán hoá học vô xảy dung dịch ” mà nội dung sáng kiến kinh nghiệm đã nêu lên Trong SKKN tôi đưa số dạng bài tập nên áp dụng phương trình ion thu gọn thì giải bài toán hoá học trở nên ngắn gọn và nhanh Trong dạng tôi đã đưa bài tập áp dụng tổng quát và áp dụng giải chi tiết cho số bài Ngoài sau dạng tôi còn đưa thêm vài bài tập cùng dạng Khi áp dụng vào dạy học trên thực tế tôi đã giảng dạy cho các em đối tượng là học sinh khá, học sinh giỏi lớp 12A, B, E trường THPT số Bảo Thắng Hầu hết các em tiếp thu tốt và vận dụng nhanh việc giải các bài tập hoá học có liên quan đến phương pháp phương trình ion thu gọn và giải cách nhanh chóng đến đáp số Phương pháp này đáp ứng mục tiêu cải cách giáo dục và thi cử học sinh Đặc biệt là thi trắc nghiệm các kì thi (19) TÀI LIỆU THAM KHẢO Các tạp chí hoá học và ứng dung Phương pháp giải toán hoá học Nguyễn Phước Hoà Tân - Nhà XB Giáo dục Tài liệu bồi dưỡng thường xuyên giáo viên THPT chu kì III (2004-2007) – Nhà XB ĐHSP Phương pháp trả lời trắc nghiệm môn hoá học PGS-TS: Đào Hữu Vinh Bộ đề thi tuyển sinh Bộ Giáo dục và Đào tạo xuất năm 1996 Đề thi đại học các năm (20)