CHUYÊN ĐỀ 6: BẢO TOÀN ĐIỆN TÍCH I. Nguyên tắc : Tổng điện tích dương luôn luôn bằng tổng điện tích âm, vì thế dung dịch luôn luôn trung hòa về điện. S + = S – Một số ví dụ áp dụng: VD1 : Một dd chứa a mol K+, b mol Fe3+, c mol Cl, d mol SO42 . Biểu thức liên hệ giữa các đại lượng trên là A. 2a + b = 2c + d. B. a + 3b = c + 2d. C. 3a + b = 2c + d. D. a + 2b = c + 2d. Giải : S n đt + = a + 3b và S n đt – = c + 2d VD2 : Kết quả xác định nồng độ moll của các ion trong dd như sau: Na+ (0,05); Ca2+ (0,01) ; NO3 (0,04); HCO3 (0,025) . Hỏi kết quả trên đúng hay sai, tại sao? Giải : Theo ĐLBTĐT S + = 0,05 + 0,02 = 0,07 S = 0,04 + 0,025 = 0,065 Kết quả phân tích trên là sai VD 3: Cô cạn dung dịch có chứa 0,2 mol Mg2+; 0,1 mol Al3+, và ion NO3 thì thu được khối lượng muối khan là A. 55,3 gam. B. 59,5 gam. C. 50,9 gam. D. 0,59 gam Giải : Theo ĐLBT điện tích: 0.2 2 + 0.1 3 = n NO3= 0,7 mol m muối = 240,2 + 270,1 + 0,762= 50,9 gam => chọn C VD4 : Một dung dịch có chứa 2 Cation là Fe2+ (0,1 mol) và Al3+ (0,2 mol) và 2 anion là Cl (x mol) và SO42 (y mol). Khi cô cạn dung dịch thu được 46,9 gam chất rắn khan. ( Biết Fe = 56, Al = 27, Cl = 35,5; S = 32, O = 16). Giá trị x, y trong câu trên lần lượt là A. 0,1 ; 0,2. B. 0,2 ; 0,3. C. 0,3 : 0,1. D. 0,3 : 0,2. Giải : Theo ĐLBTĐT : 2.0,1 + 3.0,2 = x + 2y ĐLBTKL : m muối = S m cation KL + S m anion gốc axit = 56.0,1 + 27.0,2 +35,5 . x + 96 .y = 46,9 => x = 0,2 ; y = 0,3 => B II. Cơ sở của phương pháp 1. Cơ sở: Nguyên tử, phân tử, dung dịch luôn trung hòa về điện Trong nguyên tử: số proton = số electron Trong dung dịch: tổng số mol x điện tích ion dương = | tổng số mol x điện tích ion âm | 2. Áp dụng và một số chú ý a) khối lượng muối (trong dung dịch) = tổng khối lượng các ion âm b) Quá trình áp dụng định luật bảo toàn điện tích thường kết hợp: Các phương pháp bảo toàn khác: Bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố Viết phương trình hóa học ở đạng ion thu gọn III. CÁC DẠNG BÀI TẬP THƯỜNG GẶP Dạng 1: Áp dụng đơn thuần định luật bảo toàn điện tích: Ví Dụ 1: Một dung dịch có chứa 4 ion với thành phần : 0,01 mol Na+, 0,02mol Mg2+ ; 0,015 mol SO42 , x mol Cl . Giá trị của x là A. 0,015. C. 0,02. B. 0,035. D. 0,01. Hướng dẫn: Áp dụng định luật bảo toàn điện tích ta có: 0,01.1 + 0,02.2 = 0,015.2 + x.1 → x = 0,02 → Đáp án C Dạng 2: Kết hợp với định luật bảo toàn khối lượng Ví dụ 2: Dung dịch A chứa hai cation là Fe2+: 0,1 mol và Al3+ : 0,2 mol và hai anion là Cl: x mol và SO42 : y mol. Đem cô cạn dung dịch A thu được 46,9 gam hỗn hợp muối khan. Giá trị của x và y lần lượt là: A. 0,6 và 0,1. C. 0,5 và 0,15. B. 0,3 và 0,2. D. 0,2 và 0,3. Hướng dẫn: Áp dụng định luật bảo toàn điện tích ta có: 0,1x2 + 0,2x3 = Xx1 + y x 2 → X + 2y = 0,8 () Khi cô cạn dung dịch, khối lượng muối = tổng khối lượng các ion tạo muối 0,1x56 + 0,2x27 + Xx35,5 + Yx 96 = 46,9 → 35,5X + 96Y = 35,9 () Từ () và () →X = 0,2 ; Y = 0,3 → Đáp án D Ví dụ 3: Chia hỗn hợp X gồm 2 kim loại có hóa trị không đổi thành 2 phần bằng nhau. Phấn 1: Hòa tan hoàn toàn bằng dung dịch HCl dư thu được 1,792 lít H2 (đktc). Phần 2: Nung trong không khí dư, thu được 2,84 gam hỗn hợp rắn chỉ gồm các oxit. Khối lượng hỗn hợp X là A. 1,56 gam. B. 1,8 gam. C. 2,4 gam. D. 3,12 gam.
CHUYÊN ĐỀ 1: BIỆN LUẬN TÌM CTPT TỪ CTĐGN - Khi biết cơng thức đơn giản nhất, để tìm CTPT cần biết hệ số tỉ lệ n - Để biết hệ số tỉ lệ n, cần phải biết liệu M chất hữu Trong trường hợp liệu M, ta phải biện luận tìm giá trị n - Có thể biện luận theo cách sau đây: A Cách dùng điều kiện tồn tại: Hợp chất hữa CxHyOzNtClu muốn tồn phải thỏa mãn đồng thời điều kiện * (y + u + t) phải chẵn * y + u – t ≤ 2x + Ví dụ 1: A hợp chất hữu chứa C;H; Cl, %C; %H (về khối lượng) 24,4% 3,39% A có cơng thức phân tử A B C D C2H3Cl C3H5Cl3 C4H7Cl C4H7Cl3 Đáp án VD 1: B C3H5Cl3 HD: %Cl = 72,21% Đặt CTĐGN A: CxHyClu Tỉ lệ: x : y : u = : : ⇒(C3H5Cl3)n Ta phải có: 5n + 3n ≤ 2.3n + => n ≤ => n = => CTPT A là: C3H5Cl3 Ví dụ 2: A hợp chất hữu chứa C;H; O, %C; %H (về khối lượng) 64,86% 13,51% Tổng số đồng phân cấu tạo A A B C D Đáp án VD 2: HD: %O = 21,63% Đặt CTĐGN A: CxHyOz Tỉ lệ: x : y : z = : 10 : ⇒(C4H10O)n Ta phải có: 10n ≤ 2.4n + => n ≤ => n = ⇒CTPT A là: C4H10O ⇒CTCT: 2số C – 2= 24 – 2= đồng phân ancol; 03 đồng phân ete => Tổng đồng phân cấu tạo Ví dụ 3:Đốt cháy hồn tồn 11,3 gam chất hữu A hỗn hợp X gồm CO2; nước khí HCl Dẫn tồn X qua bình đựng dung dịch AgNO3 dư thấy khối lượng bình tăng 10,9 gam xuất 28,7 gam kết tủa Khí khỏi bình dẫn tiếp qua bình nước vôi dư thấy xuất 30 gam kết tủa Công thức phân tử A A C3H6Cl2 B C3H7Cl C C3H7Cl2 D C3H6Cl Image uploaded by Lan Đáp án VD 3: HD: mc = 12nCO2= 12.0,3 = 3,6 gam mCl = 35,5 nHCl = 35,5 (28,7:143,5) = 35,5.0,2 = 7,1 g mH = mH/HCl + mH/H2O = nHCl + nH2O = 1.0,2 + (10,9-36,5.0,2)/18= 0,6 g mO = 11,3 – 3,6 – 7,1 – 0,6 = Vậy, A có C; H; Cl Đặt CTĐGN A: CxHyClu Tỉ lệ: x : y : u = : : ⇒(C3H6Cl2)n Ta phải có: 6n + 2n ≤ 2.3n + => n ≤ => n = ⇒CTPT A là: C3H6Cl2 B Cách tách riêng nhóm chức: Từ cơng thức cho, ta tách thành cơng thức chứa nhóm chức Z Sau dùng quy luật: y + Z ≤ 2x + Ví dụ 1: A anđehit (C2H3O)n Công thức PT A A B C D C2H3O C3H5O3 C6H10O4 C4H8O6 Đáp án VD 1: CT A: C2nH3nOn hay CnH2n(CHO)n Ta phải có: 2n + n ≤ 2n + => n ≤ TH 1: n=1 => A: C2H3O (loại) khơng có đáp án TH 2: n=2 => A: C4H6O2 Ví dụ 2: A axit cacboxylic (C3H5O2)n Công thức PT A gì? HD: CT A: C3nH5nO2n hay C2nH4n(COOH)n Ta phải có: 4n + n ≤ 2.2n + => n ≤ TH 1: n=1 => A: C3H5O2 (loại) Vì số y + Z + t phải chẵn TH 2: n=2 => A: C6H10O4 Ví dụ 3: A axit cacboxylic (C3H4O2)n Công thức PT A A B C D C3H4O3 C12H16O12 C18H24O18 C6H8O6 Đáp án VD 3: CT A: C3nH4nOn hay C2nH3n(COOH)n Ta phải có: 2n + n ≤ 1.2n + => n ≤ TH 1: n=1 => A: C3H4O (loại) Vì số y + Z + t phải chẵn TH 2: n=2 => A: C6H8O6 Nhận xét: Ở ví dụ giải nhanh cách dùng công thức sau: Số CxHyOz = π max 2x + y − 2 Ở VD (phần B), nhóm COOH =1/2 số nguyên tử oxi, + Khơng thể chọn A axit phải có số oxi chẵn + Khơng thể chọn B số = (Vơ lý axit C12H16O12 phải có + Khơng thể chọn C π max π = (Vơ lý axit C18H24O18 phải có => Chỉ A t/m (C6H8O6) ) 24 + − =5 π) max 36 + − 24 =7 π Ví dụ 4: A hợp chất hữu có nhiều nho; phân tử A chứa đồng thời nhóm chức –OH COOH A có CTĐGN C2H3O3 Cơng thức PT A A B C D C2H3O3 C8H12O12 C12H18O18 C4H6O6 Đáp án VD 4: CT A: C2nH3nO3n hay C2n-mHm (OH)3n-2m (COOH)m Ta phải có: m +(3n – 2m)+m ≤ 2(2n –m)+2 => 2m -2 ≤ n (1) Mặt khác, A phải có số nhóm OH ≤ số C gốc ⇔ 3n-2m ≤ 2n-m n ≤m Từ (1) (2): 2m – ≤ n ≤ m => m ≤ Mà n ≤ m nên n ≤ TH 1: n=1 => A: C2H3O3 (loại) TH 2: n=2 => A: C4H6O6 (2) ⇔ Ví dụ 5: A amino axit có cơng thức (C5H9O4N)n Cơng thức PT A A B C D C5H9O4N C10H18O8N2 C15H27O12N3 C20H36O16N4 Đáp án VD 5: CT A: C5nH9nO4nNn hay C3nH5n (NH2)n (COOH)2n Ta phải có: 5n+2n+n≤ 2,3n + 2=> n ≤ => n = => A là: C5H9O4N => Đáp án A Lưu ý: Có toán phải biện luận dựa vào đặc điểm riêng chất hữu Vì vây, đọc đề phải ý đến đặc điểm riêng chìa khóa tốn Ví dụ : A ankyl benzen, cơng thức (C3H4)n Tìm Cơng thức PT A HD: CT A cho C3nH4n A ankyl benzene nên CT A phải có dạng CmH2m-6 Suy 3n = m ⇔n = 4n = 2m − Vậy A có cơng thức phân tử C9H12 Ví dụ 6: A axit cacboxylic mạch khơng nhánh, cơng thức (CHO)n Tìm Cơng thức PT A HD: Vì A axit cacboxylic mạch khơng nhánh nên A có khả năng: + A axit cacboxylic đơn chức, Khi A phải có ngun tử O phân tử Vậy cơng thức CTPT A phải C2H2O2 (Loại khơng phù hợp với hóa trị) + A axit cacboxylic nhị chức, Khi A phải có nguyên tử O phân tử Vậy công thức CTPT A phải C4H4O4 ... – 2= 24 – 2= đồng phân ancol; 03 đồng phân ete => Tổng đồng phân cấu tạo Ví dụ 3:Đốt cháy hoàn toàn 11,3 gam chất hữu A hỗn hợp X gồm CO2; nước khí HCl Dẫn tồn X qua bình đựng dung dịch AgNO3... là: C5H9O4N => Đáp án A Lưu ý: Có tốn phải biện luận dựa vào đặc điểm riêng chất hữu Vì vây, đọc đề phải ý đến đặc điểm riêng chìa khóa tốn Ví dụ : A ankyl benzen, cơng thức (C3H4)n Tìm Cơng thức