HỆ THỐNG BÀI TẬP HOÁ HỌC RÈN LUYỆN KỸ NĂNG GIẢI TOÁN HOÁ HỌC

2.2. NGUYÊN TẮC XÂY DỰNG CÁC BÀI TẬP CỦNG CỐ, PHÁT TRIỂN KIẾN THỨC VÀ RÈN LUYỆN KỶ NĂNG

2.3.2. HỆ THỐNG BÀI TẬP HOÁ HỌC RÈN LUYỆN KỸ NĂNG GIẢI TOÁN HOÁ HỌC

Ngoài một số bài tập củng cố và phát triển kiến thức nêu trên, trong phần này như đã trình bày trong phần bố cục bài viết, tôi đưa ra một số bài tập nhằm rèn luyện kỹ năng giải toán hoá học cho học sinh.

LOẠI BÀI TẬP SỐ 1: RÈN LUYỆN KỶ NĂNG XÁC ĐỊNH MUỐI TẠO THÀNH KHI ĐI AXIT( ÔXIT TƯƠNG ỨNG CỦA ĐI AXIT ĐI AXIT )TÁC DỤNG VỚI DD ĐƠN BA ZƠ

Các trường hợp hay gặp: H2S, H2SO3, H2SO4, SO2, SO3, CO2 tác dụng với dung dịch

NaOH, KOH

Xét đại diện phản ứng cụ thể: SO2 + NaOH ....;

Học sinh đã từng biết tạo 2 loại muối và có thể viết được phản ứng là:

SO2 + NaOH -> NaHSO3 (1) SO2 + 2 NaOH -> Na2SO3+ H2O (2)

Từ đó GV đặt vấn đề: Khi nào thì phản ứng (1) xẩy ra? Phản ứng (2) xẩy ra ? Cả 2 phản ứng xẩy ra?

Dẫn dắt: Đặt T =

2

NaOH CO

n n .

Vậy: T = 1 -> Có phản ứng (1); tạo ra muối axit (sau p ư không dư).

T < 1 - SO2 dư -> tạo ra muối axit (có phản ứng 1).

T = 2 -> Có phản ứng (2) -> tạo muối trung hoà ( sau p ư không dư).

T > 2 -> NaOH dư tạo thành muối trung hòa ( có phản ứng 2 ) 1 <T <2 -> Tạo 2 muối, có 2 phản ứng ( sau p ư không dư).

=> Các trường hợp còn lại tương tự.

Khi bài toán không xác định được T thì phải biện luận khi từng trường hợp tạo muối.

Nếu bài toán cho biết khối lượng chất rắn khan thu được sau phản ứng thì phải xét 2 trường hợp :

+ hoặc chất rắn khan chỉ có muối ( tức NaOH hết, biện luận 3 trường hợp tạo muối ) + hoặc chất rắn khan ngoài muối còn có NaOH dư , lúc này muối sinh ra là muối trung hoà

Sau đây là một số là một số bài tập :

* Bài tập dưới dạng trắc nghiệm

Câu 28: Cho 2,24 lit khí SO2 đktc vào dung dịch có chứa 0,2 mol KOH. Dung dịch sau phản ứng có thành phần là:

A) K2SO3. B) KHSO3. C) KHSO3 và K2CO3. D) K2CO3 và KOH dư.

Hướng dẫn trả lời:

SO2

KOH

n n =

1 , 0

2 ,

0 = 2 -> Sinh muối trung hồ, khơng dư chất nào. Chọn (A).

Câu 29: Cho 4,6 g Na vào H2O dư được dung dịch A. Cho 3,36 lit H2S (đktc) vào dung dịch A thu được dung dịch B, trong DD B có:

A) NaOH dư, Na2S. B) Na2S. B) NaHS D) Na2S và NaHS.

Hướng dẫn trả lời:

Na + H2O -> NaOH + 2 1H2

0,2 0,2

2

NaOH H S

n

n = 00,15,2 = 1,3 -> Phản ứng tạo 2 muối. Chọn (D).

Câu 30: Cho dung dịch A chứa a mol KOH tác dụng với 0,3 mol CO2 được dung dịch B. B tác dụng với dung dịch BaCl2 dư thu được kết tủa. Tách bỏ kết tủa, lấy dung dịch còn lại tác dụng với dung dịch HCl thấy có khí thoát ra, giới hạn của a là:

A) 1 < a <2. B) 0,3 ≤ a ≤ 0,6. C) 0,3 ≤ a < 0,6. D) 0,3 < a < 0,6.

Hướng dẫn trả lời:

Theo giả thiết thì phản ứng giữa KOH và CO2 tạo 2 muối. Nên:

1 < 0a,3< 2 -> Chọn (D)

Câu 31: Cho x mol SO3 vào 580 ml dung dịch NaOH 1M với 0,3<x<0,5. Dung dịch sau phản ứng có:

A) Na2SO4 B) NaHSO4 C) 2 muối D) NaOH dư và Na2SO4. Hướng dẫn trả lời:

T = nn x

SO

NaOH 0,58

3

 mà 0,3 < x < 0,5 nên 1 < T < 2 -> Tạo 2 muối. Chọn (C)

Câu 32: Đốt cháy hoàn toàn 3g hỗn hợp C và S rồi cho tồn bộ sản phẩm cháy hấp thụ hết vào 0,5 lit dung dịch NaOH 1,5M. Dung dịch sau phản ứng có các muối:

A) NaHSO3, NaHCO3; B) Na2CO3, Na 2SO3.

C) NaHSO3, Na2CO3; D) NaHCO3, Na2SO3. Hướng dẫn trả lời:

C + O2 to CO2; S + O2  to SO2

0,047 = 64

3 < nhh khí = x <

12

3 = 0,25

T = x x

nNaOH 0,75

 mà 0,047 < x < 0,25 -> T > 2.

Vậy phản ứng tạo ra các muối trung hòa -> Chọn (B).

* Bài tập dưới dạng tự luận

Câu 33: Cho 500 ml dung dịch NaOH 1M tác dụng với V lit H2S (đktc).

Dung dịch sau phản ứng đem cô cạn cẩn thận được 21,2 g muối khan. Tính V?

Hướng dẫn trả lời:

=> Phân tích: Chưa biết tỷ lệ

S H NaOH n n

2

-> phải biện luận.

+ Giả sử phản ứng chỉ tạo muối axit:

NaOH + H2S -> NaHS + 2H2O 0,5 > 0,38 <–––––––––––––––

56 2 , 21

Loại

+ Giả sử tạo muối trung hòa:

2NaOH + H2S -> Na2S + 2H2O 0,5 < 0,54 <–––

76 2 , 21

Loại

+ Vậy phản ứng tạo 2 muối: gọi a, b là số mol NaHS và Na2S ta có:

a + 2b = 0,5 a = 0,2 56b + 78 b = 21,2 -> b = 0,2 VH2S = (0,2 + 0,2). 22,4 = 8,96 (l)

Chú ý: Nếu bài này đề nói rõ H2S phản ứng vừa đủ với NaOH thì khơng phải xét cụ thể từng trường hợp mà dùng đồng thời cả 2 phản ứng để giải quyết, lập hệ phương trình đại số của các đại lượng , số mol muối nào = 0.thì muối đó không sinh ra

Câu 34: Cho 300ml dung dịch NaOH 1M tác dụng với V lit SO2 (đktc) được dung dịch A. Cô cạn cẩn thận dung dịch A được 16,6g chất rắn. Tính V?

Hướng dẫn trả lời:

Phân tích: GVgợi ý cho học sinh phát hiện điểm khác nhau của Câu 33 và Câu 34.

Điểm khác nhau đó là : Khối lượng của muối và khối lượng của chất rắn. Vậy trong chất rắn, ngoài muối, có thể có NaOH dư. Từ đó định hướng các giải quyết.

Chỉ có muối axit

* Giả sử chất rắn chỉ có muối: Chỉ có muối trung hòa Cả 2 muối

=> Các khả năng trên khi giải tương tự như câu 33 thì các nghiệm đều bị loại.

Vậy: Chứng tỏ chất rắn khan thu được, ngoài muối, còn có NaOH dư. Mà khi NaOH dư thì tạo muối trung hòa. Vậy ta có:

2NaOH + SO2 -> Na2SO3 + H2O 2a a(mol) a mkhan = 126 a + 40(0,3-a) = 16,6 -> a = 0,1

V = 0,1 x 22,4 = 2,24 (l)

Câu 35: Cho 19,2g kim loại A tác dụng vừa hết với dung dịch H2SO4 đặc, nóng thu được khí X. X tan trong H2O tạo thành dung dịch axit yếu. X làm mất màu dung dịch Br2 tạo thành các axit mạnh. X tác dụng với dung dịch KMnO4 trong H2SO4 loãng tạo ra chất kết tủa màu vàng.

a) X là khí gì? Viết phương trình phản ứng xẩy ra với X.

b) Cho X hấp thụ hết vào 200ml dung dịch ROH 1,25M (R là kim loại kiềm) thu được:

12,3 g muối. Xác định A và R.

Hướng dẫn trả lời

Phân tích : Câu này vừa kiểm tra được nhiều kiến thức cơ bản vừa rèn luyện được kỹ năng giải toán hoá . Thoạt đầu học sinh sẽ nghĩ X có thể là SO2, cũng có thể là H2S ->

Giáo viên gợi ý học sinh dựa vào chi tiết X tan trong H2O tạo dung dịch axit yêu, X tác dụng với KMnO4/H2SO4 tạo kết tủa => Suy ra X là H2S (Nếu học sinh cho X là SO2 thì kết quả sai cả toàn bộ bài toán. Còn nếu học sinh xét cả hai trường hợp H2S và SO2 thì mất thời gian khi xét SO2). HS phải biết dựa vào điểm khác nhau rõ nét nhất của H2S và SO2 đó là : H2S tan trong nước tạo thành dd axit yếu , còn SO2 tan trong nước ,

nhưng đồng thời tác dụng với nước tạo thành dd axit yếu . SO2 trong dd KMnO4/H2SO4

không tạo kết tủa .

* Phương trình phản ứng:

8M + 5nH2SO4đ -> 4M2(SO4)n + nH2S + 4nH2O (*) H2S + 4H2O + 4Br2 -> H2SO4 + 8 HBr

5H2S+ 2KMnO4 + 3H2SO4 -> 5S + K2SO4 + 2MnSO4 + 8H2O

* H2S tác dụng với ROH(0,25 mol) ta xét:

+ Nếu tạo muối axit:

ROH + H2S -> RHS + H2O 0,25 0,25

mmuối = 12,3 = 0,25(R+33) -> R = 16,2 (loại).

+ Nếu tạo muối trung hòa:

2ROH + H2S -> R2S+ 2H2O 0,25 0,125

mmuối = 12,3 = 0,125(2R+32) => R = 32,2 (loại).

Vậy: Phản ứng tạo 2 muối; gọi x, y là số mol muối RHS và R2S Ta có: x + 2y = 0,25 (I) -> 0 < x < 0,25

x (R+33) + y(2R+32) (II) (II) <-> R(2x+y) + 16(x+2y) + 17x = 12,3

<-> R = 8,30,2517x mà 0 < x < 0,25 nên 16,2 < R < 33,2 R = 23 thỏa mãn (R là Na).

Thay R = 23 vào hệ (I) (II) -> x = 0,15 và y = 0,05 -> nH2S = 0,2 Theo phương trình (*) nR =

n R R

n,6 19,2 12

1    

Nghiệm thỏa mãn là n = 2, R = 24 (R là Mg)

LOẠI BÀI TẬP SỐ 2: RÈN LUYỆN KỶ NĂNG GIẢI NHANH BÀI TẬP HOÁ HỌC ( Khi kim loại phản ứng ôxh – khử với H2SO4 đặc ,nóng )

*Rất có ý nghĩa dùng trong bài tập trắc nghiệm hóa học

( muối)

+ Kỹ năng vận dụng định luật toàn e: (necho = ne nhận).

Chú ý:

- Không cần viết phương trình phản ứng, chỉ cần viết quá trình cho e – nhận e, hoặc viết bán phản ứng liên quan.

- Chỉ cần dựa sự thay đổi số ôxh của chất ở trạng thái đầu và cuối.

+ Kỹ năng khai thác tối đa các mối quan hệ của các chất (đặc biệt là quan hệ số mol:

Vd: AlCl3 -> nmuối = nAl 3

= nCl

3 1

+ Kỹ năng tính nhanh số mol axit phản ứng, tính nhanh khối lượng muối tạo thành khi cho kim loại hoặc oxit kim loại tác dụng với H2SO4 đặc, nóng (axit có tính ôxh) -> tạo tiền đề cho HNO3 sau này.

*Để tính nhanh naxit và mmuối trong trường hợp trên, trước hết ta đi từ một số phản ứng cụ thể (để làm cơ sở lý thuyết của vấn đề).

Vd: 2Alo + 6H2SO4đ  to Al32(SO4)3 3SO2 6H2O 4Mgo + 5H2SO4đ  to 4Mg+2SO4 + H2S + 4H2O 2Ago + 2H2SO4đ  to Ag+1SO4 + SO2 + 2H2O Phân tích: 2Al -> 2Al3+ + 2.3e (muối có 3SO42-)

Mgo -> Mg2+ + 2e (muối có 1SO42-) 1Ago -> 2Ag+ + 2.1e (muối có 1SO42) Nhận xét: necho = 2nSO42(mu u) = n e nhận.

+ Vậy: mmuối = mkim loại + mSO42

  

 2  2  2

2 4 p� 4(axit) 4(mu�i) 4 � � �

H SO SO SO SO P t o s n ph�m kh�

n n n n

= n sản phẩm khử

Từ đó ta đi đến tổng quát: Kim loại R tác dụng với H2SO4 đ, nóng.

Quá trình cho e:

R Rn+ + ne , muối tạo thành là: R2(SO4)n -> 2Rn+ + nSO42-

có a mol a na ( )

2 2

a mol a na Quá trình nhận e

S+6 + (6-x)e -> Sx (x là số oxi hĩa của sản phẩm khử) b b(6-x) có b mol

Khi đó ta có: na = (6-x).b

   

4(2 )

1 1

2 2 2

mu�i echo enh�n

SO

n na n n

Vậy:    2  2  2

2 4 4 4( ) 4( � � )

1 2

PU axit mu�i PU t o s n ph�m kh�

H SO H SO SO SO

n n n n n

= 2

na + b

6 ) (8 ) 2

6 (8 2 6

2

4

2 x

n x x x na x na

nH SO na echo

PU 

 



 

 

 (*)

mmuối = mkim loại + mSO42(muôi)

Chú ý: Để giải nhanh bài tập hóa học thì giáo viên cần phải rèn luyện cho học sinh thêm nhiều kĩ năng khác nữa.

Sau đây là một số bài tập :

*Bài tập trắc nghiệm:

Câu 36: Hòa tan hết 16,3g hỗn hợp kim loại gồm Mg, Al, Zn trong dung dịch H2SO4

đặc, nóng thu được 2.24 lit H2S (ĐKTC). Cô cạn dung dịch sau phản ứng, khối lượng muối thu được là:

A) 69,2 (g) B) 69,3 (g) C) 93,1 (g) D) 69,5 (g) Hướng dẫn giải nhanh:

S+6 + 8e -> S-2 0,8 0,1

nSO42- = 0,8 (mol) -> mmuối = 16,3 + 0,8.96 = 93,1 (g). chọn C

Câu 37: Hòa tan hỗn hợp kim loại A, B, C, D trong 400 ml dung dịch H2SO4 đặc, nóng vừa đủ sinh ra hỗn hợp khí gồm 0,2mol SO2 và 0,1mol H2S. Tính CM của axit đã dùng.

A) 1M B) 2M C) 2,5M D) 2,25M Hướng dẫn giải nhanh:

Ta có : S+6 + 2e  S+4 và S+6 + 8e  S-2 0,4 0,2 0,8 0,1

+ Áp dụng CT (*): 0,9

10 .8 2

8 , 0 2 .4 2

4 , 0

4

2SO   

nH

CMaxit = 00,,49 2,25(M) => Chọn (D) Hoặc: Dựa vào bán phản ứng

4H+ + SO22- + 2e -> SO2+ 2H2O

0,8 0,2

1O H+ + SO42- + 8e -> H2S + 4H2O

1 0,1

H

n = 1,8 -> nH2SO4 0,9 -> CM = 2,25 (M)

Câu 38: Cho 2,4 g Mg phản ứng vừa hết với 200ml dung dịch H2SO4 đặc, nóng 1M thu được sản khử duy nhất là X. X là:

A) S B) SO2 C) H2S D) H2

Hướng dẫn giải nhanh :

Vì axit đặc nên sản phẩm khử duy nhất không thể là H2. Mà là S hoặc SO2 hoặc H2S, ta có:

4 2SO

nH = 0,2 (mol); nMg = 0,1 (mol)

Mg -> Mg2+ + 2e => muối có công thức: MgSO42

0,1 0,1 0,2 0,1

S+6 + (6-x)e -> Sx

0,1 -> 0,1(6-x) 0,1

=> 0,1(6-x) = 0,2 -> x = +4. X là SO2, chọn (B).

Câu 39: Cho m (g) hỗn hợp X gồm Al, Zn, Mg và M (có hóa trị không đổi và đứng trước H2 trong dãy hoạt động hóa học của kim loại) tan hết trong dung dịch hỗn hợp gồm HCl và H2SO4 loãng thì thu được 6,72 lit khí (đktc). Cũng m (g) X trên nếu tan hết trong H2SO4 đặc, nóng thì thu được bao nhiêu lit H2S (sản phẩm khử duy nhất) ở điều kiện tiêu chuẩn?

A) 1,12(l) B) 1,56(l) C) 1,68(l) D) 2,24(l) Hướng dẫn giải nhanh:

Vì 2 lần thí nghiệm, khối lượng kim loại bằng nhau, khả năng mất e của kim loại như nhau nên số mol e cho bằng nhau. Suy ra số mol e nhận bằng nhau, ta có:

Quá trình nhận e lúc đầu: 2H+ + 2e -> H2

0,6 0,3

Quá trình nhận e sau: S+6 + 8e -> S-2 (H2S) 0,6 ->

8 6 , 0

), ( 68 , 1 4 , 22 8 .

6 , 0

2 lit

VH S   chọn (B)

Câu 40: Trộn 2,8g bột Fe với 1,2g bột S rồi nung một thời gian trong điều kiện không có không khí, thu được hỗn hợp rắn X.

Cho X tác dụng với lượng dư dung dịch H2SO4 loãng giải phóng hỗn hợp khí Y và còn lại phần không tan G. Đốt cháy hoàn toàn G và Y cần vừa đủ V lit O2 (đktc). Tính V?

A) 1,2(l) B) 1,5(l) C) 1,6(l) D) 1,4(l)

Hướng dẫn giải nhanh:

Phân tích:

Nếu viết phương trình phản ứng thì rất tốn thời gian, giáo viên nên dùng sơ đồ tóm tắt các quá trình phản ứng rồi cho học sinh nhận ra nguyên tố có số oxh thay đổi ở trạng thái đầu và cuối. Dựa vào đó để giải quyết vấn đề.

Feo + So  to Fe+2S-2 (1)

Hỗn hợp sau (1) gồm: Fe+2S-2 Fe+2SO4

Feodư ����  �

6 2 4l

H SO H2S-2 S4O22 Sodư H2o  O2o H21O-2

S0 Qua đó ta có: Feo -> Fe+2 + 2e

0,05 0,1 So -> S+4 + 4e

0,0375 0,15 O2o + 4e -> 2O-2 0,0625 0,25

VO2 = 0,0625 . 22,4 = 1,4 (l). Chọn (D).

Câu 41: Để m(g) bột Fe ngoài không khí một thời gian, sau một thời gian chuyển thành hỗn hợp A có khối lượng 75,2 gồm Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4. A phản ứng hết với dung dịch H2SO4 đặc, nóng, thu được 6,72 lit khí SO2 (đktc). Giá trị của m là:

A) 56g B) 11,2g C) 33,6g D, 44,8g.

Hướng dẫn giải nhanh :

=> Tương tự câu 40, thì sau tất cả các phản ứng ta có:

Fe -> Fe3+ + 3e m/56 3m/56

O2o + 4e -> 2O-2

8 2 , 75  m

16

2 , 75  m

S+6 + 2e -> S+4(SO2)

0,6 0,3

Ta có: 3 75,2 0,6  56( ).

56 8

m m

m g Chọn (A).

Chú ý: Nếu oxit kim loại hoặc hỗn hợp oxit kim loại phản ứng với H2SO4 đặc, nóng (là phản ứng ôxh – khử) thì lượng H+ được tính bao gồm:

H+ trong bán phản ứng ôxh – khử và H+ phản ứng với O2- trong oxit tạo H2O.

Giáo viên dùng câu hỏi sau:

Câu 42: Để 2,52g bột Fe trong không khí sau một thời gian thu được 3g X gồm: Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4. Hịa tan hết hỗn hợp X vào 500ml dung dịch H2SO4 đặc, nóng (x M) thấy sinh ra SO2 (sản phẩm khử duy nhất ) . Giá trị của x là:

A) 2M B) 1M C) 0,72 M D) 3M.

Hướng dẫn giải nhanh :

2

O

m = 3 – 2,52 = 0,48 (g) -> nO2= 0,03 (mol) Ta có: 4H+ + SO42 + 2e -> SO2 +2H2O

0,12 0,06 0,03 O2 + 4e -> 2O-2 0,06 0,03

2H+ + O-2 -> H2O

0,06 0,03

H

n = 0,18 -> nH2SO4= 0,36 (mol) -> x = 0,72 (M). Chọn (C).

* Để rèn luyện thêm một số kỹ năng khác, giáo viên đưa thêm một số ví dụ như:

Câu 43: Hòa tan 2,25 g hỗn hợp gồm Fe2O3, ZnO, K2O, M2On (M hóa trị không đổi) trong 200ml dung dịch H2SO4 1,5 M. Khối lượng muối sunfat tạo thành là:

A) 5,46g B) 5,64g C) 6,45g D) 4,65g

Hướng dẫn giải nhanh :

Phân tích: Các Oxit trên cho tác dụng với H2SO4 tạo muối sunfat, kim loại có hoá trị không đổi.

Vậy: mmuối = mkim loại + mSO42

= moxit  mO(trongoxit) + mSO42 trong đĩ nSO42(ax)= nSO nOoxit naxit

muôi  

 ( )

2( ) 4

mmuối = 2,25 – 0,03 . 16 + 96 . 0,03 = 4,65. Chọn (D).

Câu 44: Hòa tan hoàn toàn 24g hỗn hợp A gồm Mg, CuO, Fe2O3 bằng dung dịch H2SO4

loãng dư, thu được V lit khí ở đktc và dung dịch B. Cho dung dịch NaOH đủ vào B rồi

lấy kết tủa thu được đem nung đến khối lượng khơng đổi cho 32g chất rắn. Giá trị của V là:

A) 11,2(l) B) 22,4(l) C) 33,6(l) D) 44,8(l)

Hướng dẫn giải nhanh : Phân tích:

Mg MgSO4 Mg(OH)2 MgO

CuO H2SO4 CuSO4  NaOH Cu(OH)2  to CuO

Fe2O3 Fe2(SO4)3 Fe(OH)3 Fe2O3

mrắn = moxit => (2 ) 32 24 8( )    2  2

trongMgO Mg H

O O

m g n n n = 0,5 (mol)

Chỉ có Mg phản ứng mới tạo khí. Vậy: V = 0,5 . 22,4 = 11,2l . Chọn (A).