1) Cân bằng các phản ứng sau ( khơng được thay đổi các chỉ số x, y, z, t , n, m)
a) CxHyOzNt + O2 → CO2 + H2O + N2
b) FexOy + CO → FenOm + CO2
c) Zn + H2SO4 đặc nĩng → ZnSO4 + H2O + SO2↑ d) Zn + HNO3lỗng → Zn(NO3)2 + H2O + NO ↑ e) Zn + HNO3đặc → Zn(NO3)2 + H2O + NO2↑ g) FeO + HNO3 → Fe(NO3)3 + H2O + NO ↑
2) Cân bằng các phản ứng hĩa học sau đây ( khơng được thay đổi các chỉ số x,y )
a) P + HNO3 + H2O → H3PO4 + NO↑ b) Mg + HNO3 → Mg(NO3)2 + H2O + N2↑
c) FeS + HNO3 lỗng→ Fe(NO3)3 + H2SO4 + H2O + NO ↑ ( FeS cĩ hĩa trị S là - 2 ) d) Fe3O4 + HNO3đặc→ Fe(NO3)3 + H2O + NO2↑
e) Fe3O4 + H2SO4đặc nĩng → Fe2(SO4)3 + H2O + SO2↑ g) FexOy + HNO3lỗng→ Fe(NO3)3 + H2O + NO ↑
3) Cho sơ đồ phản ứng sau đây :
CuSO4 + Na2CO3 + H2O → Cux(CO3)y (OH)z ↓ + Na2SO4 + CO2↑ a) Cân bằng phản ứng trên.
b) Cho biết thành phần các hợp phần tạo nên kết tủa là : 57,66% Cu ; 27,03% CO3 ; 15,31% OH ( theo khối lượng ). Hãy xác định CTPT đơn giản của kết tủa.
c) Tính thể tích dung dịch Na2CO3 0,5M đủ để tác dụng với 300ml dung dịch CuSO4 0,4M theo phản ứng trên. Hướng dẫn: C1: Đặt các hệ số lần lượt là a,b,c,d,e,g. Ta cĩ : a e b dx dy g 2c dz 3b c 3dy dz 2g = = = = + = + = + + chọn a = 2x ⇒ e b 2x d 2 c z ; g = 2x - 2y = = = = PTHH là:
2xCuSO4 + 2xNa2CO3 + z H2O → Cux(CO3)y (OH)z ↓ + xNa2SO4 + 2(x-y) CO2↑ C2 : Cân bằng nhẩm các phần : Na, Cu, SO4 , H ( vì các phần này khơng bị phân tán nhiều chỗ)
Đặt t là hệ số của CO2. xCuSO4 + xNa2CO3 + z
2 H2O → Cux(CO3)y (OH)z ↓ + xNa2SO4 + t CO2↑ Để bảo tồn số nguyên tử cacbon ta cĩ : x = y + t ⇒ t = (x – y ).
4) Cân bằng các phản ứng sau đây :
a) FexOy + HNO3đặc → Fe(NO3)3 + H2O + NO2↑
b) FeS + H2SO4đặc → Fe2(SO4)3 + H2O + SO2↑ ( trong FeS : hĩa trị S là -2 ) c) Al + HNO3 → Al(NO3)3 + N2O ↑ + H2O
d) Fe + H2SO4đặc nĩng → Fe2(SO4)3 + H2O + SO2↑
e) Al + HNO3 → Al(NO3)3 + H2O + NH4NO3 ( xem N trong NH4NO3 cĩ hĩa trị I ) g) FexOy + H2SO4đặc nĩng → Fe2(SO4)3 + H2O + SO2↑
Hướng dẫn câu 4b: 2 2 Fe S+ − → Fe SO32( 4 3) + SO 4 2 ( tăng 7 ) 6 2 4 H SO → SO4 2 ( giảm 2) Tổng hợp ta cĩ : 2FeS + 7H2SO4→ Fe2(SO4)3 + 9SO2
Bù 3(SO4) cho vế trái và cân bằng H2O ta được:
2FeS + 10H2SO4→ Fe2(SO4)3 + 9SO2 ↑ + 10H2O
5) Hịa tan a gam một oxit sắt FexOy vào trong dung dịch H2SO4 đặc nĩng dư thì thu được khí SO2 duy nhất.Mặt khác, nếu khử hồn tồn a gam oxit sắt trên bằng khí CO, hịa tan lượng sắt tạo thành trong nhất.Mặt khác, nếu khử hồn tồn a gam oxit sắt trên bằng khí CO, hịa tan lượng sắt tạo thành trong dung dịch H2SO4 đặc nĩng (dư) thu được lượng SO2 gấp 9 lần lượng SO2 ở thí nghiệm trên.
a) Viết các phương trình phản ứng xảy ra trong hai thí nghiệm trên. b) Xác định định cơng thức hĩa học của oxit sắt.
Hướng dẫn :
2FexOy + (6x -2y )H2SO4( đặc) →t0 xFe2(SO4)3 + (3x-2y) SO2↑ + (6x -2y )H2O (1)
a (mol) → a 3x 2y( ) 2 − (mol) FexOy + yH2 →t0 xFe + yH2O (2) a (mol) → ax (mol)
2Fe + 6H2SO4( đặc) →t0 Fe2(SO4)3 + 3SO2 ↑ + 6H2O (3)
ax (mol) → 1,5 ax ( mol)
Theo đề bài : nSO2(3) 9 n= × SO2(1) nên ta cĩ : 1,5ax 2 9 a(3x 2y)× = − ⇒ x 18 3 y = 24= 4 ⇒ CTPT của oxit sắt là : Fe3O4.
6) Hịa tan một lượng oxit sắt FexOy vào dung dịch HNO3 lỗng, dư thì thu được một dung dịch A và khí NO duy nhất. Mặt khác nếu khử lượng oxit sắt trên bằng lượng CO dư rồi lấy tồn bộ kim loại khí NO duy nhất. Mặt khác nếu khử lượng oxit sắt trên bằng lượng CO dư rồi lấy tồn bộ kim loại sinh ra hịa tan hồn tồn trong dung dịch HNO3 đặc, nĩng thì thu được dung dịch B và khí NO2 duy nhất. Biết thể tích khí NO2 sinh ra gấp 9 lần thể tích khí NO sinh ra ( cùng nhiệt độ, áp suất).
a) Viết các phương trình hĩa học.
b) Xác định cơng thức hĩa học của oxit sắt.
Hướng dẫn :
Đối với pư (1) : xFe : tăng (3x – 2y ) ( là phần HT tăng của x ng.tử Fe )
N: giảm 3
Chú ý: Fe 0 → Fe (NO )III 3 3 hĩa trị Fe tăng thêm : 3 – 2y
x =
3x 2y x −
3FexOy + (12x -2y )HNO3 → 3xFe(NO3)3 + (3x - 2y)NO ↑ + (6x-y) H2O (1)
a (mol) → (3x 2y) a
3
− ×
(mol)
FexOy + yCO →t0 xFe + yCO2 (2)
a (mol) → ax (mol) Fe + 6HNO3
0 t
→ Fe(NO3)3 + 3NO2↑ + 3H2O (3)
ax (mol) → 3ax ( mol)
Theo đề bài ta cĩ :
(3x 2y) a
3ax 9 x = y
3
− ×
= × ⇒ Vậy CTPT của oxit sắt là: FeO. ---
Chủ đề 9: BIỆN LUẬN KHẢ NĂNG XẢY RA CỦA PHẢN ỨNG I- KIẾN THỨC CẦN NHỚ
1) Nguyên tắc :
- Đề bài thường cho các lượng chất dạng chữ (a,b,c...) và yêu cầu tìm quan hệ tốn học giữa các dữ kiện để phản ứng xảy ra theo nhiều khả năng khác nhau. Thường gặp các dạng sau:
* Oxit axit ( hoặc đa axit ) tác dụng với kiềm tạo muối khác nhau.
* Muối của kim loại lưỡng tính tác dụng với kiềm tạo kết tủa min hoặc max khác nhau.
* Một kim loại tác dụng với dd chứa nhiều muối ( hoặc một dung dịch muối tác dụng với hỗn hợp kim loại ) thu được số lượng muối và kim loại khác nhau.
* Muối aluminat( gốc : – AlO2 ), zincat (gốc := ZnO2 ) tác dụng với axit ( HCl, H2SO4 … ) tạo kết tủa min hoặc max khác nhau.
2) Các ví dụ:
Ví dụ 1 : Cho từ từ dd chứa x ( mol ) HCl vào dung dịch chứa y ( mol ) NaAlO2 thì:
- Đầu tiên, HCl thiếu nên cĩ kết tủa Al(OH)3 và cực đại khi NaAlO2 hết ( x mol ) NaAlO2 + HCl + H2O → NaCl + Al(OH)3↓ (1)
- Sau đĩ, HCl bắt đầu tác dụng với Al(OH)3 làm tan kết tủa
Al(OH)3 + 3HCl → AlCl3 + 3H2 O (1’) NaAlO2 + 4HCl → NaCl + AlCl3 + 2H2O (2)
Vậy khi cho NaAlO2 tác dụng với dd HCl thì cĩ thể xảy ra ( 1) hoặc (2) hoặc đồng thời cả hai. Đặt 2 HCl NaAlO n x T =
n = y thì kết quả tạo sản phẩm như sau:
+ ) Nếu T = 1 (x = y) ⇒ chỉ xảy ra (1) : vừa đủ ( kết tủa max).
+ ) Nếu T < 1 (x < y) ⇒ chỉ xảy ra (1) : dư NaAlO2 .
+ ) Nếu T = 4 (x = 4y) ⇒ chỉ xảy ra ( 2) : vừa đủ ( kết tủa tan hồn tồn ).
+ ) Nếu T > 4 (x > 4y) ⇒ chỉ xảy ra ( 2 ) : HCl dư ( kết tủa tan hồn tồn ).
+ ) Nếu 1 < T < 4 (y <x <4y) ⇒ xảy ra (1), (2) : vừa đủ ( kết tủa chưa cực đại ).
Ví dụ 2: Cho a (mol) Mg vào dd chứa b (mol) Cu(NO3)2 và b (mol) Al(NO3)3 thì thứ tự xảy ra các
phản ứng sau:
Mg + Cu(NO3)2 → Mg(NO3)2 + Cu ↓ (1) 3Mg + 2Al(NO3)3 → 3Mg(NO3)2 + 2Al ↓ (2)
+) Nếu a < b thì chỉ xảy ra (1) ⇒ sau pư cĩ : 3 muối là Mg(NO3)2 ; Al(NO3)3 , Cu(NO3)2 và 1 kim loại là Cu.
+) Nếu a = b thì chỉ xảy ra (1) ⇒ sau pư cĩ : 2 muối Mg(NO3)2 ; Al(NO3)3 và 1 kim loại Cu. +) Nếu b < a < b + 1,5c thì (1) đã kết thúc, (2) chưa kết thúc ⇒ sau pư cĩ : 2 muối Mg(NO3)2 , Al(NO3)3 và 2 kim loại.
+) Nếu a = b + 1,5c thì vừa đủ xảy ra (1) và (2) ⇒ sau pư cĩ : 1 muối là Mg(NO3)2 và 2 kim loại là Cu, Al.
+) Nếu a > b + 1,5c thì đã xảy ra (1) và (2) ⇒ sau pư cĩ 1 muối Mg(NO3)2 và 3 kim loại.
II- BÀI TẬP ÁP DỤNG VÀ NÂNG CAO
1) Cho a mol CO2 tác dụng với dung dịch chứa b (mol) Ca(OH)2 . Hãy lập luận xác định tương quan giữa a và b để sau phản ứng thu được 1 muối , hai muối. ( Làm tương tự đối với b mol NaOH.). giữa a và b để sau phản ứng thu được 1 muối , hai muối. ( Làm tương tự đối với b mol NaOH.).
Hướng dẫn :
Các phương trình hĩa học cĩ thể xảy ra:
Ca(OH)2 + CO2→ CaCO3↓ + H2O (1) Ca(OH)2 + 2CO2→ Ca(HCO3)2 (2)
Đặt T = CO2
Ca(OH)2
n a
n = b
- Nếu tạo muối CaCO3 thì T ≤ 1 ⇒ a ≤ b. - Nếu tạo muối Ca(HCO3)2 thì T ≥ 1 ⇒ b ≤ a
2 ⇔ a ≥ 2b. - Nếu tạo ra cả 2 muối thì : 1 < T < 2 ⇒ a
2 < b < a ( hay a < a < 2b ).
2) Cho dung dịch chứa a (mol) NaOH tác dụng với b (mol) P2O5. Hãy luận luận xác định muối tạo thành theo sự tương quan giữa a và b. Áp dụng khi a = 0,2 mol , b = 0,15 mol. thành theo sự tương quan giữa a và b. Áp dụng khi a = 0,2 mol , b = 0,15 mol.
Hướng dẫn : Các phản ứng xảy ra : P2O5 + 3H2O → 2H3PO4 (1) .b 2b (mol) H3PO4 + 3NaOH → Na3PO4 + 3H2O (2) H3PO4 + 2NaOH → Na2HPO4 + 2H2O (3) H3PO4 + NaOH → NaH2PO4 + H2O (4) Đặt T = NaOH H PO3 4 n a n =2b
* Lưu ý : để tạo muối axit thì khơng dư kiềm và để tạo muối trung hịa thì khơng dư axit.
- Nếu tạo muối Na3PO4 thì T ≥ 3 ⇔ a
2b ≥ 3 ⇒ a ≥ 6b. - Nếu tạo ra muối Na2HPO4 thì T = 2 ⇔ a
2b = 2 ⇒ a = 4b.
- Nếu tạo ra muối 2 muối Na2HPO4 và Na3PO4 thì: 2 < T < 3 ⇒ 4b < a < 6b. - Nếu tạo ra muối NaH2PO4 thì T ≤ 1 ⇔ a
2b ≤ 1 ⇒ a ≤ 2b.
- Nếu tạo ra 2 muối axit NaH2PO4 và Na2HPO4 thì : 1 < T < 2 ⇒ 2b < a < 4b.
3) Dung dịch A chứa a mol CuSO4 và b mol FeSO4
-Thí nghiệm 1: Cho c mol Mg vào A ,sau khi phản ứng kết thúc, dung dịch thu được cĩ 3 muối. -Thí nghiệm 2: Cho 2c mol Mg vào A, sau khi phản ứng kết thúc, dung dịch thu được cĩ 2 muối. -Thí nghiệm 3: Cho 3c mol Mg vào A, sau khi phản ứng kết thúc, dung dịch thu được cĩ 1 muối. Tìm mối quan hệ giữa a,b, và c trong mỗi thí nghiệm.
Hướng dẫn:
* Cách 1: Vì Mg > Fe > Cu nên các phản ứng xảy ra theo trình tự như sau :
Mg + CuSO4 → MgSO4 + Cu ↓
a ←a
Mg + FeSO4 → MgSO4 + Fe ↓
b ←b
TN 1 : Nếu sau phản ứng cĩ 3 muối thì các muối là MgSO4 , FeSO4 ,CuSO4 ⇒ CuSO4 chưa hết. ⇒ n <nMg CuSO4 ⇔ c < a
TN 2: Sau phản ứng cĩ 2 muối thì các muối là : MgSO4 và FeSO4⇒ CuSO4 đã hết và FeSO4 chưa
hết . ⇒ ≤ +
4 4 4
CuSO Mg CuSO FeSO
n n < n n ⇔ a ≤ 2c < a + b
TN 3: Sau phản ứng chỉ cĩ 1 muối MgSO4 thì cả hai muối ban đầu đã phản ứng hết . ⇒ nMg ≥nCuSO4 +nFeSO4 ⇔ 3c ≥ a+b
* Cách 2:
TN 1: Vì dung dịch thu được cĩ 3 muối. Vậy cĩ các ptpư Mg + CuSO4→ Cu + MgSO4
c a ( ta cĩ: a > c ) TN 2: Dung dịch thu được gồm 2 muối .Vậy ta cĩ các PTHH:
Mg + CuSO4→ Cu + MgSO4
a a
Mg + FeSO4→ Fe + MgSO4
(2c – a) b (mol)
Ta cĩ : 2c ≥ a và b > 2c – a vậy : a ≤ 2c < a + b
TN 3: Dung dịch thu được cĩ một muối. Vậy thứ tự các PTHH : Mg + CuSO4→ Cu + MgSO4
a a
Mg + FeSO4→ Fe + MgSO4
(3c – a) b (mol) Ta cĩ : 3c – a ≥ b
4) Cho x (mol) NaAlO2 tác dụng với dung dịch chứa y (mol) HCl.a) Viết phương trình hĩa học cĩ thể xảy ra. a) Viết phương trình hĩa học cĩ thể xảy ra.
b) Hãy lập tỷ lệ x
yđể sau phản ứng thu được kết tủa ? hoặc khơng cĩ kết tủa? Hoặc kết tủa cực đại.
Hướng dẫn:
a) Các phương trình phản ứng xảy ra:
NaAlO2 + HCl + H2O → Al(OH)3↓ + NaCl (1) Sau đĩ ( nếu dư HCl )
Al(OH)3 + 3HCl AlCl→ 3 + 3H2O (1’) Tổng hợp (1) và (1’) ta cĩ pư ( khi kết tủa tan hồn tồn )
NaAlO2 + 4HCl → AlCl3 + NaCl + 2H2O (2) Vậy khi cho NaAlO2 tác dụng với HCl thì hoặc xảy ra (1),(2) hoặc cả hai. Đặt T = 2 HCl NaAlO y x n n = , theo các pư (1) và (2) ta cĩ : - Nếu khơng cĩ kết tủa xuất hiện thì T ≥ 4 hay y
x ≥ 4 ⇒ xy ≤ 14 - Nếu thu được kết tủa thì T < 4 hay y
x < 4 ⇒ xy > 14 - Để đạt kết tủa cực đại thì T = 1 hay y
x = 1 ⇒ x 1 y=
5) Cho rất từ từ dung dịch A ( chứa a mol HCl ) vào dung dịch B ( chứa b mol Na2CO3 ). Hãy lập luận xác định quan hệ giữa a và b để phản ứng khơng cĩ khí ? cĩ khí ? cĩ khí cực đại ? xác định quan hệ giữa a và b để phản ứng khơng cĩ khí ? cĩ khí ? cĩ khí cực đại ?
Hướng dẫn :
Đầu tiên : Na2CO3 dư nên khơng cĩ khí bay ra.
Na2CO3 + HCl → NaHCO3 + NaCl (1) Khi HCl dư thì: cĩ khí bay ra:
NaHCO3 + HCl → NaCl + H2O + CO2 ↑ (1’) Ta cĩ pư chung: Na2CO3 + 2HCl → NaCl + H2O + CO2↑ (2) * Để khơng cĩ khí thì chỉ xảy ra (1) : a ≤ b.
* Để cĩ khí bay ra thì a > b.
6) Cho a (mol) AlCl3 tác dụng với dung dịch chứa b mol NaOH. Viết phương trình hĩa học xảy ra và xác định quan hệ giữa a và b để sau phản ứng : thu được kết tủa hoặc khơng thu được kết tủa hoặc kết xác định quan hệ giữa a và b để sau phản ứng : thu được kết tủa hoặc khơng thu được kết tủa hoặc kết tủa cực đại.
Hướng dẫn:
Các ptpư :
AlCl3 + 3NaOH → Al(OH)3 ↓ + 3NaCl (1) Nếu NaOH dư so với AlCl3 thì :
Al(OH)3 + NaOH → NaAlO2 + 2H2O (1’) Tổng hợp : AlCl3 + 4NaOH → NaAlO2 + 3NaCl + 2H2O (2) Đặt T = NaOH AlCl3 n b n =a Để khơng cĩ kết tủa thì T ≥ 4 ⇒ b ≥ 4b Để cĩ kết tủa thì T < 4 ⇒ b < 4a Để cĩ kết tủa cực đại thì T = 3 ⇒ b = 3a
7) Cho hỗn hợp gồm x (mol) Fe và y (mol) Al vào dung dịch chứa z (mol) AgNO3 thì thu được dung dịch A và rắn B. Xác định quan hệ giữa x,y,z thỏa mãn các điều kiện sau:
a) Rắn B gồm 3 kim loại. b) Rắn B gồm 2 kim loại. c) Rắn B gồm 1 kim loại.
Hướng dẫn:
Vì Al > Fe > Ag nên thứ tự các phản ứng như sau: Al + 3AgNO3 → Al(NO3)3 + 3Ag ↓ (1)
.y → 3y (mol)
Fe + 2AgNO3 → Fe(NO3)2 + 2Ag ↓ (1)
.x → 2x (mol)
a) Nếu rắn B gồm 3 kim loại : (Al,Fe,Ag ) thì pư ở (1) Al dư : z < 3y b) Nếu rắn B gồm 2 kim loại : (Fe, Ag) thì Fe cịn dư hoặc chưa phản ứng :
3y ≤ z < 3y + 2x c) Nếu rắn B gồm 1 kim loại : Fe hết → z ≥ 3y + 2x
8) Dung dịch M cĩ chứa CuSO4 và FeSO4.
a) Cho Al vào dung dịch M. Sau khi phản ứng kết thúc thu được dung dịch A chứa 3 muối tan. b) Cho Al vào dung dịch M. Sau khi phản ứng kết thúc thu được dung dịch B chứa 2 muối tan. c) Cho Al vào dung dịch M. Sau khi phản ứng kết thúc thu được dung dịch C chứa 1 muối tan. Giải thích mỗi trường hợp và viết phương trình hố học của các phản ứng.
Hướng dẫn :
Độ hoạt động kim loại : Al > Fe > Cu nên thứ tự xảy ra các phan ứng sau : 2Al + 3CuSO4→ Al2(SO4)3 + 3Cu ( 1)
2Al + 3FeSO4 → Al2(SO4)3 + 3Fe (2)
a) Nếu dung dịch A gồm 3 muối Al2(SO4)3 , CuSO4 , FeSO4 thì chỉ xảy ra (1) và CuSO4 dư
b) Nếu dung dịch A gồm 2 muối Al2(SO4)3 ; FeSO4 thì FeSO4 chưa phản ứng hoặc đã tham gia pư (2) nhưng chưa hết.
c) Nếu dung dịch A chỉ chứa 1 muối Al2(SO4)3 thì CuSO4 và FeSO4 đã pư hết ở pư (1) và (2). Do lượng Al lấy vào vừa đủ hoặc dư.
9) Cho rất từ từ dung dịch X ( chứa a mol HCl ) vào dung dịch Y chứa b mol K2CO3. Sau khi cho hết X vào Y thì thu được dung dịch Z. Hãy xác định các chất tạo thành và số mol của nĩ trong dung dịch X vào Y thì thu được dung dịch Z. Hãy xác định các chất tạo thành và số mol của nĩ trong dung dịch Z ( tính theo a và b ).