A. C3H8 B.C3H 6 C.C 4H8 D C3H4 Phõn tớch :
2.3.10. Phương phỏp đường chộo kết hợp với phương phỏp quy đổi trung bỡnh để giải nhanh bài toỏn húa học
trung bỡnh để giải nhanh bài toỏn húa học
Trong số cỏc phương phỏp giải toỏn húa học thỡ đường chộo – trung bỡnh – quy đổi là những phương phỏp nhanh, hiệu quả và cú nhiều phỏt triển thỳ vị, trong đú phương phỏp đường chộo được kết hợp với phương phỏp trung bỡnh để tớnh nhanh tỉ lệ cỏc thành phần trong một hỗn hợp hai thành phần, thay cho việc giải phương trỡnh, làm cho thời gian giải bài tập được rỳt ngắn. Sự kết hợp khộo lộo 3 phương phỏp này cho phộp khai thỏc tối đa thế mạnh của từng phương phỏp và mang lại những hiệu quả đặc biệt trong giải toỏn.
Vớ dụ 1: Hũa tan hoàn toàn 22,4 gam một kim loại M chưa biết vào dung dịch H2SO4 đặc, núng dư thu được dung dịch A và một khớ B cú khả năng làm mất màu cỏnh hoa hồng. Hấp thụ hoàn toàn B vào 800ml dung dịch NaOH 1M, chờ cho cỏc phản ứng xảy ra hoàn toàn rồi cụ cạn dung dịch, thu được 48,1 gam chất rắn. Kim loại M đó cho ban đầu là:
A. Fe B. Ca. C. Mg D. Cu
Phõn tớch: Ta cú : nNaOH = 0,8 mol.
Điểm mấu chốt nhất của bài toỏn là phải biện luận để tỡm ra được thành phần của 48,1 gam chất rắn, từ đú xỏc định được số mol SO2.
NaOH cú thể phản ứng với SO2 theo hai phản ứng : NaOH + SO2 NaHSO3
Khi cho SO2 tỏc dụng với NaOH thỡ sản phẩm thu được cú thể bao gồm 1 hoặc 2 trong 3 chất : NaOH dư (M = 40), NaHSO3 (M = 104), Na2SO3 (M = 126).
Để khai thỏc dữ kiện nNaOH = 0,8 mol ta tiến hành quy đổi : coi 1mol muối Na2SO3 là 2 mol NaX với : nNaX = 126/2 = 63 gam/mol.
Khi đú 48,1 gam chất rắn sẽ tương ứng với 0,8 mol, với :
48,1 60,125 / . 0,8 hh hh m M gam mol n = = =
Vậy trong hỗn hợp này phải cú ớt nhất 1 chất cú M < 60,125 phải cú NaOH dư muối tạo thành là Na2SO3 hay 2NaX (M = 63).
Áp dụng phương phỏp đường chộo cho hỗn hợp này, ta cú :
NaX (M = 63) 20,125 7 0,7 0,35 mol Na2SO3 60,125 NaOH ( M =40) 2,875 1 0,1 mol 2 2 3 õ 0,35 . 0,35.2 0,7 . SO Na SO enh n n n mol n mol → = = → = =
Giả sử kim loại đú cú húa trị n, ta cú: → = = = n n n m M 32 7 , 0 4 , 22 M là Cu ⇒ Chọn đỏp ỏn D.
Vớ dụ 2: Crăckinh C4H10 thu được hỗn hợp chỉ gồm 5 hydrocacbon cú tỷ khối hơi so với H2 là 16,325. Hiệu suất của phản ứng crăckinh là:
A. 77,64% B. 80,00% C. 70,00% D.75,00%Phõn tớch: Phõn tớch:
Phản ứng ankan→crakinh ankan anken'+ tạo ra ankan và anken mới cú số mol bằng nhau. Do đú khối lượng phõn tử trung bỡnh của hỗn hợp cỏc ankan và anken mới này bằng 1/2 khối lượng của phõn tử ankan ban đầu.
Coi hỗn hợp khớ sản phẩm của phản ứng crackinh C4H10 là một khớ duy
nhất cú khối lượng phõn tử : 58 29 2
M = = .
Hỗn hợp sau phản ứng trở thành hỗn hợp gồm hai thành phần là: (hỗn hợp cỏc ankan và anken mới sinh ra) và C4H10 dư.
Vỡ vậy mà ta cú thể sử dụng phương phỏp đường chộo như sau: Hỗn hợp (M = 29) 25,35
M =32, 65
C4H10 (M = 58) 3,65
Giả sử hỗn hợp sau chứa 29 mol khớ (3,65 mol C4H10 dư và 25,35 mol hh cỏc ankan và anken mới sinh ra) thỡ số mol C4H10 ban đầu là:
nđ = 3,65 25,35 16,325
2 mol
+ =
Do đú hiệu suất của phản ứng là:
H% = 16,325 3,65 100% 77,64% 16,325
− ì =
⇒ Đỏp ỏn đỳng là A.
Vớ dụ 3 : Cho 37,6 gam hỗn hợp gồm 3 chất rắn Fe3O4, FeO và CuO tỏc dụng với dung dịch HNO3 loóng dư thu được 2,24 lớt khớ NO (đktc). Khối lượng của Fe3O4 trong hỗn hợp là :
A. 34,8g B. 23,2g C. 11,6g D. 17,4g Phõn tớch :
Sơ đồ cỏc quỏ trỡnh oxi húa – khử trong bài : Fe2+ - e Fe3+ Cu+ - e Cu2+ N+5 +3e N+2
Căn cứ vào sơ đồ trờn và lấy 1 mol electron cho làm mốc, ta cú : - Cứ 1 mol Fe3O4 (232 gam) cho 1 mol e.
- Cứ 1 mol FeO (72 gam) cho 1 mol e. - Cứ 0,5 mol Cu2O (72 gam) cho 1 mol e. Cứ 37,6 376
0,1 3= 3
ì gam hỗn hợp cho 1 mol e.
Coi FeO và Cu2O là một chất trung bỡnh X mà cứ 72 gam chất này lại cho 1 mol e. Do đú ta sử dụng phương phỏp đường chộo như sau:
X (M = 72) 320/3 2 0,2 mol 376 3 M = Fe3O4 (M = 232) 160/3 1 0,1 mol Do đú, mFe O3 4 =23, 2gam. ⇒ Đỏp ỏn đỳng là B.
Vớ dụ 4 : Hũa tan hoàn toàn 14,52 gam hỗn hợp X gồm NaHCO3, KHCO3 và MgCO3 trong dung dịch HCl, thu được 3,36 lớt khớ CO2 (đktc). Khối lượng muối KCl tạo thành trong dung dịch sau phản ứng là:
A. 8,94g B. 16,17g C. 7,92g D. 12,00g Phõn tớch:
Sơ đồ chung của cỏc phản ứng húa học:
2
3 2
HCl
CO − + →CO
Núi cỏch khỏc, tỉ lệ phản ứng nmuối : nCO2 đều bằng 1 : 1.
2 3,36 3,36 0,15 22, 4 CO n mol ⇒ = = = nmuối.
Vỡ MNaHCO3 =MMgCO3 =84 và cả hai đều giải phúng CO2 theo tỉ lệ 1 : 1 về số mol.
Coi hỗn hợp NaHCO3 và MgCO3 là một muối duy nhất cú cụng thức phõn tử MCO3 cú khối lượng phõn tử M = 84. Nờn hỗn hợp X trở thành hỗn hợp gồm 2 thành phần là MCO3 và K2CO3.
Do đú, ta cú sử dụng phương phỏp đường chộo như sau: 3( 84) MCO M = 3,2 1 0,03 mol 14,52 96,8 0,15 M = = KHCO3(M = 100) 12,8 4 0,12 mol 74,5 0,12 8,94 KCl m ⇒ = ì = gam. ⇒ Đỏp ỏn A. 69