Dấu hiệu:
Khi đốt chỏy hoàn toàn ankan (hoặc hỗn hợp ankan) thu được khớ CO2 và hơi nước
nankan (hh ankan ) =nH O2 −nCO2
Khi đốt chỏy ankin thỡ ta lại cú : nankin (hh ankin ) =nH O2 −nCO2.
Khi đốt chỏy hỗn hợp gồm ankan, anken và ankin, nếu: nH O2 =nCO2 ⇒nankin =nankan
Vớ dụ 1. Đốt chỏy hoàn toàn một hiđrocacbon (X) thu được 0,8 mol CO2 và 0,9 mol H2O. Khi cho (X) tỏc dụng với clo (tỉ lệ mol 1 : 1) thu được một sản phẩm thế monoclo duy nhất. Hiđrocacbon (X) là
A. neopentan. B. pentan.
C. octan. D. 2,2,3,3–tetrametylbutan.
Phõn tớch:
Ta cú : n(X) = nH O2 – nCO2 = 0,9 – 0,8 = 0,1 (mol).
Mặt khỏc, ta lại cú : nCO2= n. n(X) [với n là số nguyờn tử C trong (X)]
⇔ 0,8 = 0,1n ⇒ n = 8. Cụng thức phõn tử của (X) là C8H18. Do (X) phản ứng với clo chỉ cho ra một sản phẩm thế monoclo duy nhất nờn (X) phải là 2,2,3,3– tetrametylbutan.
Cụng thức cấu tạo của (X) là : H3C H3C
H3C C C CH3 CH3
CH3 → Đỏp ỏn D.
Vớ dụ 2. Tiến hành crăckinh 11,2 lớt hơi isopentan (đktc) thu được hỗn hợp khớ (X) cú 7 hiđrocacbon (chỉ gồm cỏc ankan và anken). Trong hỗn hợp (X) cú 7,2 g một chất (Y), khi đốt chỏy một lượng (Y) thu được 11,2 lớt khớ CO2 (đktc). Hiệu suất phản ứng crăckinh isopentan là A. 80%. B. 85%. C. 90%. D. 95%. Phõn tớch: 5 12 C H 11, 2 n 0,5(mol) 22, 4 = = Đốt chỏy X → H O2 CO2 10,8 11, 2 n 0,6(mol) n 0,5(mol) 18 22, 4 = = > = = → X là ankan. nX = 0,6 – 0,5 = 0,1(mol) → MX = 7, 2 72 0,1 = = 14n +2 → n = 5 (C5H12) Hiệu suất : 5 12 5 12 C H pu C H bd n 0,5 0,1 H .100% .100% 80% n 0,5 − = = = → Đỏp ỏn A.
2.3.15. Đốt chỏy hiđrocacbon thu được từ hỗn hợp hidrocacbon ban đầu.
Dấu hiệu: Bảo toàn nguyờn tố, đốt chỏy hỗn hợp hyđrocacbon Y thu được chớnh là đốt chỏy hyđrocacbon X ban đầu.
X →Y 2 Ankan Anken H 0 2 O , t → 2 2 CO H O
Vớ dụ 1 : Tiến hành crackinh 5,8 gam butan ở nhiệt độ cao. Sau một thời gian thu dược hỗn hợp khớ X gồm CH4, C2H6, C2H4 và C4H10 . Đốt chỏy hoàn toàn X trong khớ oxi dư, rồi dẫn toàn bộ sản phẩm qua dung dịch H2SO4 đặc. Độ tăng khối lượng của bỡnh đựng H2SO4 đặc là
A. 9,0. B. 4,5. C. 18,0 D. 13,5. Phõn tớch: Sơ đồ phản ứng: C4H10 →crackinh X 0 2 O , t → H2O Đốt chỏy X chớnh là đốt chỏy 5,8 gam butan ban đầu. C4H10 → 4 CO2 + 5 H2O
0,1 0,5 mol
= 0,5.18 = 9 (gam) → Đỏp ỏn A.
Vớ dụ 2 : Hỗn hợp X gồm C2H2 và H2 cú cựng số mol. Lấy một lượng hỗn hợp X cho qua chất xỳc tỏc nung núng, thu được hỗn hợp Y gồm C2H4, C2H6, C2H2 và H2. Sục Y vào dung dịch brom (dư) thỡ khối lượng bỡnh brom tăng 10,8 gam và thoỏt ra 4,48 lớt hỗn hợp khớ (đktc) cú tỉ khối so với H2 là 8. Thể tớch O2 (đktc) cần để đốt chỏy hoàn toàn hỗn hợp Y là
A. 33,6 lớt. B. 22,4 lớt. C. 26,88 lớt. D. 44,8 lớt.
Phõn tớch:
Khối lượng bỡnh brom tăng = m hiđrocacbon chưa no = mC H2 2 +mC H2 4= 10,8. → mY = 10,8 + 8.2.4, 48
22, 4 = 14. Bảo toàn khối lượng: mX = mY = 14. → nC H2 2= n = H2 14
26 2+ = 0,5 (mol). Đốt chỏy hh Y cũng chớnh là đốt chỏy hh X
2C2H2 + 5O2 →4CO2 + 2 H2O 2H2 + O2 → 2 H2O 2
O
n = 3.0,5 = 1,5 (mol) → V = 1,5.22,4 = 33,6 (lớt) → Đỏp ỏn A.O2
2.3.16. Dựa vào điểm đặc biệt của phản ứng kim loại tỏc dụng với axit và oxi.Dấu hiệu: Dấu hiệu:
Khi cho hỗn hợp cỏc kim loại hoạt động (hoỏ trị khụng đổi) phản ứng với axit hoặc phản ứng với oxi, số mol khớ hiđro bay lờn bằng số mol O phản ứng với kim loại.
Vớ dụ 1: Chia hỗn hợp (X) gồm hai kim loại M, N cú hoỏ trị khụng đổi thành hai phần bằng nhau :
Phần (1) cho tỏc dụng với dung dịch HCl dư thấy cú 1,792 lớt khớ bay ra (đktc). Phần (2) nung trong oxi cho đến phản ứng hoàn toàn thu được 2,84 g hỗn hợp oxit. Khối lượng hỗn hợp (X) ban đầu là:
A. 1,8 g. B. 2,2 g. C. 2,4 g. D. 3,12 g.
Phõn tớch: nOphản ứng với kim loại = nH2 = 0,08 mol.
⇒ mO = 1,28 g ⇒ m kim loại ở mỗi phần = 2,84 – 1,28 = 1,56 (g).
⇒ mhỗn hợp kim loại = 3,12 g. → Đỏp ỏn D.
Vớ dụ 2: Hoà tan hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm Al và Mg bằng dung dịch HCl (dư), thu được 5,6 lớt khớ H2 (ở đktc). Khối lượng khớ oxi cần để phản ứng hoàn toàn với m gam hỗn hợp X là
A. 4 gam B. 8 gam C. 12 gam D. 16 gam
nH2 = = 0,25 mol = nOphản ứng với kim loại → m = 0,25.32 = 8 gam O2 → Đỏp ỏn B.
2.3.17. Bài tập nhiều kim loại kiềm, kiềm thổ tỏc dụng với nước. Dấu hiệu: Dấu hiệu:
Hỗn hợp kim loại tỏc dụng với nước tạo dung dịch kiềm, rồi sau đú lấy dung dịch kiềm tỏc dụng với dung dịch hỗn hợp axit
+ Giải bằng cỏch viết phương trỡnh ion thu gọn + nOH−= nH+ = 2nH2
Hỗn hợp kim loại kiềm hoặc kiềm thổ và kim loại M húa trị n vào nước thỡ cú thể cú hai khả năng:
+ M là kim loại tan trực tiếp (như kim loại kiềm, Ca, Sr, Ba) + M là kim loại cú hiđroxit lưỡng tớnh (như Al, Zn)
M + (4 – n) OH− + (n – 2) H2O → n-4
2
MO + n
2H2
(dựa vào số mol kim loại kiềm hoặc kiềm thổ → số mol OH– rồi biện luận xem
kim loại M cú tan hết khụng hay chỉ tan một phần)
Vớ dụ 1: Hỗn hợp X gồm Na, K, Ba hũa tan hết trong nước dư tạo dung dịch Y và
5,6 lớt khớ (ở đktc). Thể tớch dung dịch H2SO4 2M tối thiểu để trung hũa Y là
A. 125 ml B. 100 ml C. 200ml D. 150 ml Phõn tớch: nH2 = 0,25 mol Ta cú nOH−= nH+ = 2nH2 → nH SO2 4 = nH nOH 2 2 − + = = nH2 = 0,25 mol → V = 0,125 lớt hay 125 ml → Đỏp ỏn A.
Vớ dụ 2: Hũa tan hoàn toàn 7,3 gam hỗn hợp X gồm kim loại Na và kim loại M (húa trị n khụng đổi) trong nước thu được dung dịch Y và 5,6 lớt khớ hiđro (ở đktc). Để trung hũa dung dịch Y cần dựng 100 ml dung dịch HCl 1M. Phần trăm về khối lượng của kim loại M trong hỗn hợp X là
A. 68,4 % B. 36,9 % C. 63,1%. D. 31,6 %
Phõn tớch:
2
H
n = 0,25 mol ; nHCl = 0,1 mol
Gọi nNa = x mol và nM = y mol → 23x + My = 7,3 (1)
Nếu M tỏc dụng trực tiếp với nước → nH2 = x ny
2+ 2 = 0,25
Nếu M là kim loại cú hiđroxit lưỡng tớnh (n = 2 hoặc 3): M + (4 – n) OH− + (n – 2) H2O → n-4 2 MO + n 2H2 y (4 – n)y ny/2 Do OH– dư nờn kim loại M tan hết và nOH−dư = x – (4 – n)y (mol)
→ x – (4 – n)y = 0,1 (2)
và x + ny = 0,5 (3) → y = 0,1 mol
Thay lần lượt n = 2 hoặc 3 vào (1) ; (2) ; (3) → chỉ cú n = 3 ; x = 0,2 ; M = 27 là
thỏa món → %M = 36,9 % → Đỏp ỏn B.
Vớ dụ 3: Thực hiện hai thớ nghiệm sau:
• Thớ nghiệm 1: Cho m gam hỗn hợp Ba và Al vào nước dư, thu được 0,896 lớt
khớ (ở đktc)
• Thớ nghiệm 2: Cũng cho m gam hỗn hợp trờn cho vào dung dịch NaOH dư thu
được 2,24 lớt khớ (ở đktc) Cỏc phản ứng xảy ra hoàn toàn. Giỏ trị của m là A. 2,85 gam B. 2,99 gam C. 2,72 gam D. 2,80 gam
Phõn tớch:
2
H
n ở thớ nghiệm 1 = 0,04 < nH2 ở thớ nghiệm 2 = 0,1 mol → ở thớ nghiệm 1 Ba
hết, Al dư cũn thớ nghiệm 2 thỡ cả Ba và Al đều hết. - Gọi nBa = x mol và nAl = y mol trong m gam hỗn hợp - Thớ nghiệm 1: Ba + 2H2O → Ba2+ + 2OH– + H2 x → 2x x Al + OH– + H2O → AlO2– + 3 2H2 2x → 3x → nH2 = 4x = 0,04 → x = 0,01 mol
- Thớ nghiệm 2: tương tự thớ nghiệm 1 ta cú: x + 3y
2 = 0,1 → y = 0,06 mol
→ m = 0,01.137 + 0,06.27 = 2,99 gam → Đỏp ỏn B
2.3.18. Hỗn hợp kim loại chứa sắt tỏc dụng với axit nitric.
Dấu hiệu: - Thể tớch dung dịch HNO3 cần dựng ớt nhất sản phẩm: Tạo muối Fe2+ : Hỗn hợp chứa kim loại đứng từ Cu → Fe. Tạo muối Fe3+ : Hỗn hợp chứa kim loại đứng sau Cu. - Sắt dư tạo muối Fe2+ .
Vớ dụ 1: Thể tớch dung dịch HNO3 1M (loóng) ớt nhất cần dựng để hoà tan hoàn toàn 18 gam hỗn hợp gồm Fe và Cu trộn theo tỉ lệ mol 1 : 1 là (biết phản ứng tạo chất khử duy nhất là NO)
A. 1,0 lớt B. 0,6 lớt C. 0,8 lớt D. 1,2 lớt
Phõn tớch:
nFe = nCu = 0,15 mol
- Do thể tớch dung dịch HNO3 cần dựng ớt nhất → muối Fe2+
→ ∑ n e cho = 2.(0,15 + 0,15) = 0,6 mol
- Theo định luật bảo toàn mol electron nH+ = nHNO3 = 0,6.4
3 = 0,8 mol
→ VHNO3= 0,8 lớt → Đỏp ỏn C
Vớ dụ 2: Thể tớch dung dịch HNO3 0,5M ớt nhất cần dựng để hũa tan hoàn toàn một hỗn hợp gồm 0,15 mol Fe và 0,3 mol Ag là (biết phản ứng tạo sản phẩm khử duy nhất là NO)
A.1,6 lit B. 2,0 lit C. 1,2 lit D. 0,5 lit
Phõn tớch:
Trong dóy điện húa Fe3+ đứng trước Ag+ nờn Fe → Fe3+ + 3e
Ag → Ag+ + 1e
Tổng số mol e nhường la: 0,15.3 + 0,3.1 = 0,75 (mol) 4H+ + NO3− + 3e → NO + H20
=> nHNO3= nH+ = 4.0,75
3 = 1 => V =
1
0,5= 2 lớt. → Đỏp ỏn B.
Vớ dụ 2:.Cho 20 gam sắt vào dung dịch HNO3 loóng chỉ thu được sản phẩm khử duy nhất là NO. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, cũn dư 3,2 gam sắt. Thể tớch NO thoỏt ra ở điều kiện tiờu chuẩn là
A. 2,24 lớt B. 4,48 lớt C. 6,72 lớt D. 11,2 lớt
Phõn tớch:
Vỡ sắt dư → tạo muối Fe2+ .
Số mol sắt phản ứng = 20 3, 2
56
−
= 0,3 (mol)→ ne nhường = ne nhận = 0,6 (mol)
→ VNO = 0,6.22, 4
3 = 4,48 (lớt) → Đỏp ỏn B.
2.3.19. Khi cho hỗn hợp kim loại tỏc dụng với oxi được hỗn hợp oxit.
Khối lượng oxi bằng khối lượng oxit trừ đi khối lượng kim loại. Từ đú ta cú thể tớnh được số mol (hoặc thể tớch) dung dịch axit cần dựng để hoà tan hỗn hợp oxit. Ng- ược lại, dựa vào số mol axit cần dựng ta cú thể tớnh được khối lượng kim loại hoặc khối lượng oxi đó dựng.
mO = mOxit – mkim loại
Vớ dụ 1.Đốt chỏy hoàn toàn 26,8 g hỗn hợp (X) gồm ba kim loại Fe, Al và Cu thu được 41,4 g hỗn hợp (E) gồm ba oxit. Thể tớch dung dịch H2SO4 1M cần dựng để hoà tan vừa hết hỗn hợp oxit trờn là:
A. 0,9125 lớt. B. 1,5825 lớt. C. 3,6500 lớt. D.2,7375 lớt.
Phõn tớch:
mO = mOxit – mkim loại = 41,4 – 26,8 = 14,6 (g) ⇒ nO = 14,616 =0,9125(mol).
Ta thấy : nH SO2 4 cần dựng = nO ⇒ Vdung dịch H SO 1M2 4 = 0,9125 lớt. → Đỏp ỏn A.
Vớ dụ 2. Cho m gam hỗn hợp (X) gồm ba kim loại Fe, Al và Cu tỏc dụng với oxi thu được 6,76 g hỗn hợp (E) gồm Fe3O4, Al2O3 và CuO. Hoà tan 6,76 g hỗn hợp ba oxit đú bằng dung dịch axit H2SO4 1M thấy cần dựng 130 ml dung dịch axit. Giỏ trị của m là
A. 2,6. . 4,59. C. 4,68. D. 5,72.
Phõn tớch: Ta thấy : nH SO2 4cần dựng = nO = 0,13 (mol)
⇒ mkim loại = mOxit - mO = 6,76 – 0,13ì16 = 4,68(g). → Đỏp ỏn C
2.3.20. Bài tập cho hỗn hợp A gồm một số chất tỏc dụng với hỗn hợp B cũng gồm một số chất tỏc dụng với nhau, với bài tập này nờn viết phương trỡnh ở dạng gồm một số chất tỏc dụng với nhau, với bài tập này nờn viết phương trỡnh ở dạng ion thu gọn.
Vớ dụ 1: Trộn 100 ml dung dịch A (gồm KHCO3 1M và K2CO3 1M) vào 100 ml dung dịch B (gồm NaHCO3 1M và Na2CO3 1M) thu được dung dịch C. Nhỏ từ từ 100 ml dung dịch D (gồm H2SO4 1M và HCl 1M) vào dung dịch C thu được V lớt CO2 (đktc) và dung dịch E. Cho dung dịch Ba(OH)2 tới dư vào dung dịch E thỡ thu được m gam kết tủa. Giỏ trị của m và V lần lượt là
A. 82,4 gam và 2,24 lớt. B. 4,3 gam và 1,12 lớt. C. 43 gam và 2,24 lớt. D. 3,4 gam và 5,6 lớt.
Phõn tớch:
Dung dịch C chứa: HCO3− : 0,2 mol ; CO32− : 0,2 mol. Dung dịch D cú tổng: nH+= 0,3 mol.
Nhỏ từ từ dung dịch C và dung dịch D: CO32− + H+ → HCO3−
0,2 → 0,2 → 0,2 mol HCO3− + H+ → H2O + CO2
Ban đầu: 0,4 0,1 mol
Phản ứng: 0,1 ← 0,1 → 0,1 mol Dư: 0,3 mol
Tiếp tục cho dung dịch Ba(OH)2 dư vào dung dịch E:
Ba2+ + HCO3− + OH− → BaCO3↓ + H2O 0,3 → 0,3 mol
Ba2+ + SO42− → BaSO4
0,1 → 0,1 mol
⇒ VCO2= 0,1.22,4 = 2,24 lớt.
Tổng khối lượng kết tủa: m = 0,3.197 + 0,1.233 = 82,4 gam. → Đỏp ỏn A.
Vớ dụ 2: Cho m gam hỗn hợp Mg, Al vào 250 ml dung dịch X chứa hỗn hợp axit HCl 1M và axit H2SO4 0,5M, thu được 5,32 lớt H2 (ở đktc) và dung dịch Y (coi thể tớch dung dịch khụng đổi). Dung dịch Y cú pH là
A. 1. B. 6. C. 7. D. 2.
Phõn tớch: nHCl = 0,25 mol ; nH SO2 4= 0,125 mol → Tổng:nH+= 0,5 mol ; 2
H ( )
n tạo thành = 0,2375 mol.
Biết rằng: Cứ 2 mol ion H+ → 1 mol H2
vậy 0,475 mol H+← 0,2375 mol H2
⇒ nH (+ dư)= 0,5 − 0,475 = 0,025 mol ⇒ H 0,025 0,25 + = = 0,1 = 10−1M → pH = 1.→ Đỏp ỏn A.
Vớ dụ 3: Hoà tan hoàn toàn 8,94 gam hỗn hợp gồm Na, K và Ba vào nước, thu được dung dịch X và 2,688 lớt khớ H2 (đktc). Dung dịch Y gồm HCl và H2SO4, tỉ lệ mol tương ứng là 4 : 1. Trung hoà dung dịch X bởi dung dịch Y, tổng khối lượng cỏc muối được tạo ra là
A. 13,70 gam. B. 18,46 gam. C. 12,78 gam. D.14,62 gam.
Phõn tớch: n = 0,12 mol H2 ⇒ nOH−= 0,24 mol.
→ Để trung hũa dd X thỡ dung dịch Y cần dựng với số mol H+ là 0,24 mol Gọi số mol của H2SO4 là x thỡ số mol của HCl là 4x
→ 2x + 4x = 0,24 → x = 0,04.
Khối lượng muối = khối lượng kim loại + khối lượng gốc axi
Vớ dụ 4: Trộn 100 ml dung dịch (gồm Ba(OH)2 0,1M và NaOH 0,1M) với 400 ml dung dịch (gồm H2SO4 0,0375M và HCl 0,0125M), thu được dung dịch X. Giỏ trị pH của dung dịch X là A. 7. B. 2. C. 1. D. 6. Phõn tớch: Ba(OH )2 NaOH n 0,01 mol n 0,01 mol = = ⇒ Tổng nOH−= 0,03 mol. 2 4 H SO HCl n 0,015 mol n 0,005 mol = = ⇒ Tổng nH+= 0,035 mol.
Khi trộn hỗn hợp dung dịch bazơ với hỗn hợp dung dịch axit ta cú phương trỡnh ion rỳt gọn:
H+ + OH− → H2O Bắt đầu 0,035 0,03 mol
Phản ứng: 0,03 ← 0,03
Sau phản ứng: nH (+ dư) = 0,035 − 0,03 = 0,005 mol.
⇒ Tổng: Vdd (sau trộn) = 500 ml (0,5 lớt). 0,005 H 0,5 + = = 0,01 = 10−2 → pH = 2. → Đỏp ỏn B.
Vớ dụ 5: Cho 12,9 gam hỗn hợp Al và Mg phản ứng với dung dịch hỗn hợp hai axit HNO3 và H2SO4 (đặc núng) thu được 0,1 mol mỗi khớ SO2, NO, NO2. Cụ cạn dung dịch sau phản ứng khối lượng muối khan thu được là:
A. 31,5 gam. B. 37,7 gam. C. 47,3 gam. D. 34,9 gam.
Phõn tớch: Ta cú bỏn phản ứng: 2NO3− + 2H+ + 1e → NO2 + H2O + NO3− (1) 0,1 → 0,1 4NO3− + 4H+ + 3e → NO + 2H2O + 3NO3−(2) 0,1 → 3.0,1 2SO42− + 4H+ + 2e → SO2 + H2O + SO42−(3) 0,1 → 0,1
Từ (1), (2), (3) → số mol NO3− tạo muối bằng 0,1 + 3 ì 0,1 = 0,4 mol; số mol SO42− tạo muối bằng 0,1 mol.
⇒ mmuối = mk.loại + mNO3− + 2 4
SO
m −
= 12,9 + 62 ì 0,4 + 96 ì 0,1 = 47,3. → Đỏp ỏn C.
2.3.21. Cho m gam hỗn hợp kim loại cú hoỏ trị khụng đổi tỏc dụng với oxi tạo ra m1 gam oxit ; nếu cũng cho m gam hỗn hợp kim loại đú tỏc dụng với axit HCl m1 gam oxit ; nếu cũng cho m gam hỗn hợp kim loại đú tỏc dụng với axit HCl
hoặc H2SO4 loóng thỡ thể tớch khớ H2 bay lờn là : m1 m 22, 4 16 2
− ì