- Giả sử hỗn hợp gồm A, B,
g. Bài tốn xác định cơng thức phân tử hợp chất hữu cơ:
2.3. Bài tập tổng hợp: (từ đề thi các năm qua)
- Sau khi đã hướng dẫn cho học sinh hết các kiến thức và dạng bài tập nêu trên, tôi tiến hành cung cấp cho học sinh đề thi của các năm qua và tiến hành giải để củng cố kiến thức.
- Khi giải các đề thi đó, đặc biệt quan tâm đến bài tốn hỗn hợp hơn (trong đó thường có kết hợp với nhiều dạng khác như: nồng độ dung dịch, xác định nguyên tố
hóa học, kim loại phản ứng với muối, . . . )
- Các dạng bài toán khác: CO2 phản ứng với kiềm thì cung cấp thêm để học sinh nắm khi nào thì tạo ra muối trung hòa, muối axit hay cùng lúc tạo ra 2 muối ; Kim loại phản ứng với hỗn hợp dung dịch muối thì phản ứng ưu tiên với muối của kim loại nào trước ; hay hỗn hợp kim loại phản với dung dịch muối thì kim loại nào phản ứng hết trước ; tinh thể hiđrat hóa khi hịa tan vào nước hay dung dịch khác thì các phân tử nước bị tách ra ; bài tốn có liên quan đến độ rượu thì trang bị thêm khái niệm về độ rượu, . . .
- Riêng dạng bài tập lý thuyết thì lưu ý thêm về sự tồn tại hay không tồn tại của hỗn hợp 2 chất, bài tập về cấu tạo nguyên tử, . . .
* VD 1 : Cho 0,2 mol CuO tan trong axit sunfuric 20% , đun nóng (vừa đủ), sau đó làm nguội dung dịch đến 10OC. Tính khối lượng tinh thể CuSO4.5H2O đã tách khỏi dung dịch, biết rằng độ tan của của CuSO4 ở 10OC là 17,4 gam/100g H2O.
(Trích đề thi HSG tỉnh An Giang – năm 2006)
- Phân tích:
+ Bài tốn có liên quan đến tinh thể hidrat hóa và độ tan, tuy nhiên đề bài chỉ cho biết độ tan sau khi đã làm nguội (10OC), nhiệt độ và độ tan ban đầu chưa biết.
+ Hướng giải: tính khối lượng của CuSO4 sinh ra, tính khối lượng dung dịch sau phản ứng (bằng khối lượng CuO + khối lượng dd H2SO4), từ đó suy ra lượng nước có trong dung dịch.
+ Đặt ẩn số cho khối lượng của tinh thể bị tách ra, từ ẩn số tính được khối lượng của CuSO4 và H2O bị tách ra, đồng thời tính được khối lượng của CuSO4 và H2O cịn lại trong dung dịch.
- Giải: (tóm lược)
+ PTHH: CuO + H2SO4 CuSO4 + H2O Tỉ lệ: 0,2 (mol) 0,2 (mol) 0,2 (mol)
+ Từ tỉ lệ ở PTHH và đề bài, tính được: (chưa làm nguội)
mdd sau phản ứng =
+ Khi làm nguội đến 10OC, có a gam tinh thể CuSO4.5H2O tách ra. Tương đương với 0,64a gam CuSO4 và 0,36a gam H2O tách ra, do đó trong dung dịch cịn lại:
(32 – 0,64a) gam CuSO4 và (82 – 0,36a) gam H2O + Ở 10OC ta có :
100 gam nước hòa tan được 17,4 gam CuSO4
(82 – 0,36a) gam nước hòa tan được (32 – 0,64a) gam CuSO4 Suy ra : ; Giải ra : a = 30,71 (g)
* VD 2 : Hấp thụ hồn tồn 3,36 lít CO2 (ĐKTC) vào 200 ml dung dịch NaOH 1M. Tính khối lượng mỗi chất tạo thành sau phản ứng.
(Trích đề thi HSG tỉnh An Giang – năm 2010)
- Phân tích:
+ Trong bài tốn CO2 phản ứng với NaOH, cần phải so sánh về số mol của 2
chất phản ứng để xác định sản phẩm tạo ra muối nào:
Sản phẩm tạo thành muối axit
Sản phẩm tạo thành muối trung hòa Sản phẩm tạo thành gồm 2 loại muối trên
+Qua tính tốn số mol từ số liệu đề bài( ; ), ta
thấy bài toán rơi vào trường hợp tạo thành 2 muối. Dạng bài tốn này có nhiều cách giải (bên dưới trình bày 3 cách)
+ Trước hết tính số mol: ;
Ta thấy : , do đó sản phẩm tạo ra hỗn hợp 2 muối. @. Cách 1:
+ Trước tiên phản ứng tạo ra muối trung hòa và NaOH xem như phản ứng hết: CO2 + 2NaOH Na2CO3 + H2O (1)
0,1 (mol) 0,2 (mol) 0,1 (mol)
+ Sau đó CO2 dư (0,15 – 0,1 = 0,05 mol) phản ứng hết với Na2CO3 để tạo ra muối axit:
CO2(dư) + Na2CO3 + H2O 2NaHCO3 (2) 0,05 (mol) 0,05 (mol) 0,1 (mol)
+ Qua phản ứng (1) và (2), ta có:
@. Cách 2:
+ Trước tiên phản ứng tạo ra muối axit và CO2 xem như phản ứng hết: CO2 + NaOH NaHCO3 (1)
0,15 (mol) 0,15 (mol) 0,15 (mol)
+ Sau đó NaOH dư (0,2 – 0,15 = 0,05 mol) phản ứng hết với NaHCO3 để tạo thành muối trung hòa:
NaOH(dư) + NaHCO3 Na2CO3 + H2O (2) 0,05 (mol) 0,05 (mol) 0,05 (mol)
+ Qua phản ứng (1) và (2), ta có:
@. Cách 3:
+ Gọi x, y lần lượt là số mol của muối Na2CO3 và NaHCO3 sinh ra + PTHH: CO2 + 2NaOH Na2CO3 + H2O
x (mol) 2x (mol) x (mol) CO2 + NaOH NaHCO3 y (mol) y (mol) y (mol) + Từ 2 phản ứng và đề bài ta có hệ phương trình:
(Với 3 cách trên ta thấy ra cùng kết quả, tuy nhiên:
+Cách 1 là đúng nhất, vì lúc đầu khi mới hấp thụ vào thì lượng CO2 cịn rất ít, NaOH dư nên phải trung hịa trước, sau đó dư CO2 mới tạo thành muối axit.
+Cách 2, 3 tuy cùng kết quả nhưng bản chất hóa học khơng đúng. Vì tương tự khi làm thí nghiệm dẫn khí CO2 vào dung dịch Ca(OH)2 đầu tiên ta thấy tạo thành kết tủa và chỉ khi CO2 dư thì kết tủa mới tan:
CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O
CO2(dư) + CaCO3 + H2O Ca(HCO3)2
+Cách 3 chỉ được dùng khi khẳng định tạo thành hỗn hợp 2 muối, nghĩa là: )
* VD 3: Cho biết khối lượng riêng của rượu etilic là 0,8 g/ml và của nước là 1 g/ml, giả thiết q trình pha trộn rượu và nước, tổng thể tích của dung dịch tạo thành khơng thay đổi. Tính thể tích khí hiđrơ (ĐKTC) thốt ra khi cho 20 ml rượu 42O tác dụng với lượng dư Na kim loại. (Trích đề thi HSG tỉnh An Giang – năm 2003)
- Phân tích:
+ Từ độ rượu ta tính được thể tích rượu nguyên chất và thể tích nước có trong 20 ml rượu, kết hợp với khối lượng riêng tính được số mol của rượu và nước.
+ Na dùng dư, nên cả rượu và nước đều phản ứng hết.
+ Có thể dùng cơng thức sau để tìm thể tích rượu ngun chất: (với ĐR là độ rượu)
- Giải: (tóm lược)
;
+ Suy ra khối lượng và số mol của rượu rà nước:
+ PTHH: C2H5OH + Na C2H5ONa + H2
0,15 (mol)
H2O + Na NaOH + H2 0,64 (mol)
+ Từ 2 phản ứng trên, thể tích của H2 là: