CHUYÊN ĐỀ 7: PHƯƠNG PHÁP QUY ĐỔI I. Phương pháp giải 1. Nội dung Quy đổi là phương pháp biến đổi toán học đưa bài toán ban đầu với một hỗn hợp các chất phức tạp trở thành một bài toán đơn giản hơn, qua đó làm các phép tính trở nên ngắn gọn, dễ dàng. 2. Phạm vi sử dụng Khi gặp các bài toán hỗn hợp nhiều chất nhưng bản chất chỉ gồm 2 ( hoặc 3) nguyên tố: + Bài toán về hỗn hợp hợp chất của Fe, Cu,… + Bài toán về hỗn hợp đồng đẳng, thủy phân hóa, hiđro hóa, ankan hóa,… Chú ý: Số electron nhường, nhận không đổi Trong quá trình tính toán theo phương pháp quy đổi đôi khi ta gặp số âm đó là do sự bù trừ khối lượng của các chất trong hỗn hợp. Trong trường hợp này ta vẫn tính toán bình thường và kết quả cuối cùng vẫn thỏa mãn. Khi giả định hỗn hợp các chất thành một chất thì chất đó có thể không có thực, hệ số của các nguyên tử trong công thức có thể không phải là số tự nhiên mà có thể là số thập phân dương. Phương pháp quy đổi mặc dù được coi là phương pháp rất hay dùng để giải quyết một số bài toán liên quan đến Fe và hợp chất của Fe ... Tuy nhiên nếu chỉ áp dụng phương pháp quy đổi thì ta không thể giải toán nên khi áp dụng phương pháp quy đổi ta cần phải kết hợp với các phương pháp khác như: + Định luật bảo toàn khối lượng + Định luật bảo toàn nguyên tố + Định luật bảo toàn electron + Định luật bảo toàn điện tích
Ngày soạn: 3/9/2021 Ngày giảng: 9/9/2021 CHUYÊN ĐỀ 7: PHƯƠNG PHÁP QUY ĐỔI I Phương pháp giải Nội dung Quy đổi phương pháp biến đổi toán học đưa toán ban đầu với hỗn hợp chất phức tạp trở thành toán đơn giản hơn, qua làm phép tính trở nên ngắn gọn, dễ dàng Phạm vi sử dụng Khi gặp toán hỗn hợp nhiều chất chất gồm ( 3) nguyên tố: + Bài toán hỗn hợp hợp chất Fe, Cu,… + Bài tốn hỗn hợp đồng đẳng, thủy phân hóa, hiđro hóa, ankan hóa,… Chú ý: Số electron nhường, nhận khơng đổi - Trong q trình tính tốn theo phương pháp quy đổi đơi ta gặp số âm bù trừ khối lượng chất hỗn hợp Trong trường hợp ta tính tốn bình thường kết cuối thỏa mãn - Khi giả định hỗn hợp chất thành chất chất khơng có thực, hệ số ngun tử cơng thức khơng phải số tự nhiên mà số thập phân dương - Phương pháp quy đổi coi phương pháp hay dùng để giải số toán liên quan đến Fe hợp chất Fe Tuy nhiên áp dụng phương pháp quy đổi ta khơng thể giải toán nên áp dụng phương pháp quy đổi ta cần phải kết hợp với phương pháp khác như: + Định luật bảo toàn khối lượng + Định luật bảo toàn nguyên tố + Định luật bảo toàn electron + Định luật bảo tồn điện tích II Ví dụ minh họa Ví dụ 1: Hịa tan hồn tồn hỗn hợp gồm 0,002 mol FeS 0,003 mol FeS vào lượng dư dung dịch H2SO4 đặc nóng thu Fe2(SO4)3, SO2 H2O Hấp thụ hết lượng SO2 lượng vừa đủ dung dịch KMnO4 thu dung dịch X có pH = Thể tích dung dịch X A 2,00 lit B 1,150 lit C 1,114 lit D 2,28 lit Giải Cách 1: Quy đổi số oxi hóa Sau tồn q trình, số oxi hóa cuối lưu huỳnh +4 (trong SO2) Giả sử S FeS2 FeS S+4 Khi đó, có q trình nhường nhận electron sau: 11e Cách 2: Quy đổi hỗn hợp chất Quy đổi hỗn hợp ban đầu thành Fe S ⇒Đáp án D Ví dụ 2: Hồ tan hoàn toàn 49,6 gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe 2O3 Fe3O4 H2SO4 đặc, nóng dư thu dung dịch Y 8,96 lít khí SO (đktc) Thành phần phần trăm khối lượng oxi hỗn hợp X khối lượng muối dung dịch Y A 20,97% 140 gam B 37,50% 140 gam C 20,97% 180 gam D 37,50% 120 gam Giải Quy đổi hỗn hợp X thành Fe (a mol) O (b mol) Các trình nhường nhận electron: Theo định luật bảo tồn khối lượng ta có: 56a + 16b = 49,6 (1) Theo định luật bảo tồn electron ta có: 0,4.2 + 2b = 3a(2) (1) (2) => a = 0,7; b = 0,65 (mol) ⇒Đáp án A Ví dụ 3: Cho l00ml dung dịch A chứa NaOH 0,1M NaAlO2 0,3M Thêm từ từ dung dịch HCl 0,1M vào dung dịch A kết tủa tan trở lại phần Đem nung kết tủa đến khối lượng khơng đổi thu l,02g chất rắn Thể tích dung dịch HCl 0,1M dùng A 0,6 lít B 0,5 lít C 0,55 lít D 0,70 lít Giải Ta quy đổi hỗn hợp ban đầu thành hỗn hợp NaOH (0,04 mol) Al(OH)3 (0,03 mol) ⇒V = 0,7 lít ⇒Đáp án D Ví dụ 4: Hỗn hợp X gồm ankin đồng đẳng có số nguyên tử C nhỏ ancol etylic Đốt cháy hoàn toàn 0,3 mol X cần dùng 28 lít O (đktc) Mặt khác, cho 28g X bình đựng Na dư, thấy 11,2 lít khí (đktc) Phần trăm khối lượng ancol etylic hỗn hợp X A 32,86% B 65,71% C 16,43% D 22,86% Giải: Quy đổi 28g hỗn hợp X thành: C2H5OH (a mol); C2H2 (b mol); CH2 ( c mol) ( CH2 khơng phải chất nhóm nên có thành phần khối lượng mà khơng tính vào số mol hỗn hợp) ⇒46a + 26b + 14c = 28 (1) Khi cho X qua bình đựng Na dư, ancol bị giữ lại phản ứng sinh 0,5mol H hỗn hợp ankin không phản ứng thoát ⇒0,5a + b = 11,2 : 22,4 = 0,5 mol (2) Ta có 0,3 mol hỗn hợp X có: ka mol C 2H5OH; kb mol C2H2 kc mol CH2 (k tỉ lệ khối lượng 0,3 mol X với 28g X) ⇒k(a+b) = 0,3 mol Viết phương trình đốt cháy ta có n O2 = k(3a + 2,5b + 1,5c) = 0,125 mol Từ (1)(2)(3) ⇒a = 0,2 mol; b = 0,4 mol; c = 0,6 mol %m ancol = (0,2.46/28).100% = 32,86% ⇒Đáp án A Ví dụ 5: X, Y, Z ba axit cacboxylic đơn chức dãy đồng đẳng (M X < MY < MZ) T este tạo X, Y, Z với ancol no, ba chức, mạch hở E Đốt cháy hoàn toàn 26,6g hỗn hợp M gồm X, Y, Z T ( Y Z có số mol) lượng vừa đủ khí O 2, thu 22,4 lít CO2 ( đktc) 16,2g H2O Mặt khác, đun nóng 26,6g M với lượng dư dung dịch AgNO 3/NH3, sau phản ứng xảy hoàn toàn thu 21,6g Ag Mặt khác, cho 13,3g M phản ứng hết với 400ml dung dịch NaOH đun nóng, thu dung dịch N Cơ cạn dung dịch N thu m gam chất rắn khan Giá trị m gần với: A 24,74 B 38,04 C 16,74 D 25,10g Giải: Vì M phản ứng với AgNO3/NH3 sinh Ag nên X HCOOH Mà X, Y, Z dãy đồng đẳng nên chúng axit no, đơn chức, mạch hở Ta có: Este = axit + ancol – H2O Do ta quy đổi hỗn hợp M thành: Ghép CH2: Vì MX < MY < MZ nên Y CH3COOH, Z C2H5COOH ⇒X: HCOOH: 0,1 mol; Y: CH3COOH: 0,15 mol Z: C2H5COOH: 0,15 mol C3H2: 0,05 Bảo toàn nguyên tố C thấy: CH2 = mol ⇒CH2 ghép hết vào hết axit ⇒m axit = 0,4.46 + 0,45.14 = 24,7g ⇒m rắn = ½ (24,6 + 0,8.40 – 0,4.18) = 24,75g ⇒Đáp án A III Bài tập tự luyện Bài 1: Hỗn hợp X gồm FeO, Fe 2O3 Fe3O4 có khối lượng 38,4 gam Hòa tan X dung dịch HCl dư thu dung dịch Y chứa 25,4 gam muối FeCl Khối lượng muối FeCl3 dung dịch Y là: A 24,375 g B 48,75 g C 32,5 g D 16,25 g Hướng dẫn giải: Các phản ứng xảy cho hỗn hợp X vào dung dịch HCl: Sản phẩm muối tạo thành gồm FeCl2 FeCl3 Quy đổi hỗn hợp X ban đầu thành hỗn hợp gồm FeO Fe2O3 Ta có: ⇒Đáp án B Bài 2: Hịa tan hoàn toàn 3,76 gam hỗn hợp X dạng bột gồm S, FeS, FeS dung dịch HNO3 thu 0,48 mol NO2 dung dịch D Cho dung dịch D tác dụng với Ba(OH) dư, lọc kết tủa nung đến khối lượng không đổi thu m gam hỗn hợp rắn Giá trị m là: A 11,65 gam B 12,815 gam C 13,98 gam D 17,545 gam Hướng dẫn giải: Quy hỗn hợp thành hỗn hợp gồm Fe (a mol)và S (b mol) => 56a + 32b = 3,76 Bảo toàn eletron ⇒Đáp án D Bài 3: Hoà tan hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm Fe, FeCl2, FeCl3 H2SO4 đặc nóng, 4,48 lít SO2 (đktc) dung dịch Y Thêm NH3 dư vào Y thu 32,1 gam kết tủa Giá trị m A 16,8 B 17,75 C 25,675 D 34,55 Hướng dẫn giải: Ta quy đổi hỗn hợp thành hỗn hợp chứa Fe (a mol) Cl (b mol): ⇒Đáp án D Bài 4: Cho 169 gam oleum vào 200 gam dung dịch H2SO4 49,6% ta dung dịch có nồng độ 80% Cơng thức oleum là: A H2SO4.2SO3 B H2SO4.4SO3 C H2SO4.5SO3 D H2SO4.3SO3 Hướng dẫn giải: Quy đổi olem thành H2SO4 có nồng độ x% (x >100) ⇒Đáp án D Bài 5: Cho 61,2g hỗn hợp X gồm Cu Fe3O4 tác dụng với dung dịch HNO3 lỗng, đun nóng, khuấy Sau phản ứng xảy hoàn toàn thu 3,36 lít NO (sản phẩm khử nhất, đktc), dung dịch Y 2,4g kim loại Cô cạn Y thu m gam muối khan Giá trị m là: A 137,1 B 151,5 C 97,5 D 108,9 Hướng dẫn giải: Quy đổi X thành đơn chất: Cu (x mol); Fe (l,5y mol); O (y mol) => 64x + 116y = 61,2 - 2,4 = 58,8 Bảo tồn electron ta có: ne cho = ne nhận ⇒Đáp án B Bài 6: Cho 39,2 gam hỗn họp M gồm Fe, FeO, Fe 3O4, Fe2O3, CuO Cu tác dụng vừa đủ với HNO3 nồng độ a (mol/lít), thu 0,2 mol NO (sản phẩm khử nhất) Giá trị a là: A 2,0 B 1,5 C 3,0 D 1,0 Hướng dẫn giải: Coi hỗn hợp gồm Fe (x mol); Cu (y mol) 0,45 mol O => 56x + 64y + 7,2 = 39,2 ⇒Đáp án A Bài 7: Hỗn hợp X gồm Mg, MgS S Hịa tan hồn tồn m gam X HNO đặc, nóng thu 2,912 lít khí N2 (đktc) dung dịch Y Thêm Ba(OH)2 dư vào Y 46,55 gam kết tủa Giá trị m là: A 4,8 gam B 7,2 gam C 9,6 gam D 12,0 gam Hướng dẫn giải: Quy hỗn hợp thành hỗn hợp gồm Mg (a mol) S (b mol) ⇒Đáp án C Bài 8: Hỗn hợp X có tỉ khối so với H2 27,8 gồm butan, metylxiclopropan, but-2-en, etylaxetilen đivinyl Khi đốt cháy hoàn toàn 0,15 mol X, tổng khối lượng CO2 H2O thu là: A 34,50 g B 36,66 g C 37,20 g D 39,90 g Hướng dẫn giải: Các chất tham gia cấu tạo X phân tử có 4C Ta quy hỗn hợp đầu thành hỗn hợp C (0,6 mol) H (a mol) ⇒Đáp án B Bài 9: Cho 13,35 gam hỗn hợp X gồm CH2NH2CH2COOH CH3CHNH2COOH tác dụng với V ml dung dịch NaOH 1M thu dung dịch Y Biết dung dịch Y tác dụng vừa đủ với 250 ml dung dịch HCl 1M Giá trị V là: A 100 ml B 150 ml C 200 ml D 250 ml Hướng dẫn giải: ⇒Đáp án A Bài 10: Cho 20,15 gam hỗn hợp X gồm CH2NH2COOH CH3CHNH2COOH tác dụng với 200 ml dung dịch HCl 1M thu dung dịch Y Y tác dụng vừa đủ với 450 ml dung dịch NaOH 1M Phần trăm khối lượng chất X là: A 55,83% 44,17% B 58,53% 41,47% C 53,58% 46,42% D 52,59% 47,41% Hướng dẫn giải: Quy hỗn hợp Y thành X (x mol) HC1 (0,2 mol) Gọi a, b số mol CH2NH2COOH CH3CHNH2COOH Đáp án A ... trăm khối lượng oxi hỗn hợp X khối lượng muối dung dịch Y A 20, 97% 140 gam B 37, 50% 140 gam C 20, 97% 180 gam D 37, 50% 120 gam Giải Quy đổi hỗn hợp X thành Fe (a mol) O (b mol) Các trình nhường nhận... không đổi thu l,02g chất rắn Thể tích dung dịch HCl 0,1M dùng A 0,6 lít B 0,5 lít C 0,55 lít D 0 ,70 lít Giải Ta quy đổi hỗn hợp ban đầu thành hỗn hợp NaOH (0,04 mol) Al(OH)3 (0,03 mol) ⇒V = 0 ,7 lít... (đktc) dung dịch Y Thêm NH3 dư vào Y thu 32,1 gam kết tủa Giá trị m A 16,8 B 17, 75 C 25, 675 D 34,55 Hướng dẫn giải: Ta quy đổi hỗn hợp thành hỗn hợp chứa Fe (a mol) Cl (b mol): ⇒Đáp án D Bài 4: Cho