Đang tải... (xem toàn văn)
- Khi có nhiều chất oxi hóa, chất khử trong một hỗn hợp phản ứn (nhiều phản ứng hoặc phản ứng qua nhiều giai đoạn) thì tổng số electron các chất khử cho phải bằng tổng số electron mà cá[r]
(1)PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH HÓA HỌC CHƯƠNG I:
PHƯƠNG PHÁP BẢO TỒN KHỐI LƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP TĂNG GIẢM KHỐI LƯỢNG
I.2.1 Dạng 1:Xác định khối lượng chất tham gia sản phẩm phản ứng hóa học dựa nguyên tắc
trong phản ứng hóa học, dù chất tham gia phản ứng vừa đủ hay có chất dư tổng khối lượng chất trước phản ứng tổng khối lượng chất tạo thành sau phản ứng (sản phẩm chất dư có):
mtrước = msau
Nếu sau phản ứng có chất tách khỏi mơi trường bay hay kết tủa khơng trùng trạng thái vật lý hệ quả không thay đổi nhưng: mtrước = msau = mtan + m↓ + m↑
Ví dụ 1:[10]Khử 4,64g hỗn hợp X gồm FeO, Fe3O4, Fe2O3 có số mol CO thu chất rắn Y Khí sau phản ứng dẫn vào dung dịch Ba(OH)2 dư thu 1,79g kết tủa Khối lượng chất rắn Y là:
A 4,48g B 4,84g C 4,40g D 4,68g
Cách giải: hh X + CO → Y + CO2
CO2 + Ba(OH)2 → BaCO3 ↓+ H2O
2
CO
1,97
n n 0, 01(mol)
197
Áp dụng ĐLBTKL, ta có:
2
X CO Y CO Y X CO CO
m m m m m m m m
mY 4, 64 0, 01(28 44) 4, 48(g)
→ Đáp án A
Ví dụ 2:[17]Nung 13,4g hỗn hợp muối cacbonat kim loại hóa trị II, thu 6,8g chất rắn
khí X Lượng khí X sinh cho hấp thụ vào 75ml dd NaOH 1M, khối lượng muối khan thu sau phản ứng (cho H =1, C =12, O =16, Na =23)
A 5,8g B 6,5g C 4,2g D 6,3g
Cách giải:
Gọi chung công thức hỗn hợp muối: MCO 3
t
3
MCO MO CO
Áp dụng ĐLBTKL, ta có:
2
3 CO
MCO MO
m m m
CO2 MCO3 MO CO2
NaOH
m m m 13, 6,8 6, 6(g) n 0,15(mol)
n 0, 075x1 0, 075(mol)
2
1
NaOH CO
n T
n → tạo muối NaHCO3 dư CO2 CO2 NaOH NaHCO3
3 NaHCO
m 0,075x84 6,3(g)
Vậy chọn đáp án D
Ví dụ 3:[tự ra]Hịa tan m(g) hỗn hợp Zn Fe cần vừa đủ 1l dd HCl 3,65M (d=1,19g/ml) thu chất khí 1250g dd D Vậy m có giá trị:
A 65,63(g) B 61,63(g) C 63,65(g) D 63,61(g) Cách giải: mddHCl 1000x1,19 1190(g); nHCl 3, 65x1 3, 65(mol)
Zn + 2HCl→ ZnCl2 + H2↑
Fe + 2HCl→ FeCl2 + H2↑
Áp dụng ĐLBTKL, ta có:
2 hh(Zn,Fe) ddHCl ddD H
m m m m
m mhh(Zn,Fe) 1250 2(3, 65) 1190 63, 65(g)
(2)Ví dụ 4:[15]Cho 115g hỗn hợp gồm ACO3, B2CO3, R2CO3 tác dụng hết với dd HCl thấy thoát 0,448l CO2 (đktc) Khối lượng muối clorua tạo dung dịch là:
A 115,22g B.151,22g C 116,22g D 161,22g Cách giải:
3 2
2 2
2 2
ACO 2HCl ACl H O CO
B CO 2HCl 2BCl H O CO
R CO 2HCl 2RCl H O CO
2 2
CO HCl H O CO
0, 448
n 0, 02(mol); n 2n 2n 2x0, 02 0, 04(mol)
22,
Áp dụng ĐLBTKL: mmuối cacbonat + mHCl = mmuối clorua +
2
H O CO
m m
→ mmuối clorua = mmuối cacbonat + mHCl -
2
H O CO
m m
= 115 + 0,04 x 36,5 - 0,02 (18 + 44) = 115,22 (g) → Chọn đáp án A
Ví dụ 5:[21]Hịa tan 3,28g hỗn hợp muối MgCl2 Cu( NO )3 2vào nước dung dịch A Nhúng vào
dung dịch A Fe Sau khoảng thời gian lấy Fe cân lại thấy tăng thêm 0,8g Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu m gam muối khan Giá trị m là:
A 4,24g B 2,48g C 4,13g D 1,49g Cách giải: giải theo phương pháp bảo toàn khối lượng:
Áp dụng ĐLBTKL, ta có: sau khoảng thời gian độ tăng khối lượng Fe độ giảm khối lượng dung dịch muối Vậy: m = 3,28 - 0,8 = 2,48 (g)
I.2.2 Dạng 2: Khi cation kết hợp với anion để tạo hợp chất axit, oxit, hiđroxit, muối, ta ln có:
khối lượng hợp chất = khối lượng cation + khối lượng anion
Thơng thường để tính tốn khối lượng muối khan thu dung dịch sau phản ứng
Ví dụ 6: [10]Cho 1,04g hỗn hợp hai kim loại tan hoàn toàn dung dịch H2SO4 lỗng dư 0,672 lít khí H2 (đktc) Khối lượng hỗn hợp muối sunfat khan thu là:
A 3,92g B 1,96g C.3,52g D.5,88g Cách giải: kim loại + H2SO4 loãng → hh muối sunfat + H2
2
2 4
H H SO SO
0, 672
n n n 0, 03(mol)
22,
Nhận thấy mmuối sunfat = mcation + manion = mkim loại + SO
m = 1,04 + 0,03.96 = 3,92 (g) Vậy chọn đáp án A
II Phương pháp tăng giảm khối lượng:[2], [13], [14]
II.1 Nguyên tắc phương pháp:
Dựa vào tăng (giảm) khối lượng chuyển từ mol chất A thành mol nhiều mol chất B (có thể qua giai đoạn trung gian) ta dễ dàng tính số mol chất ngược lại q trình phản ứng có thay đổi khối lượng chất
II.2 Vận dụng phương pháp tăng giảm khối lượng giải toán:
II.2.1 Dạng toán phản ứng hóa học có thay đổi thành phần hợp chất (có thể anion
cation) làm chênh lệch khối lượng chất cũ chất mới:
Ví dụ 1: giải lại ví dụ ĐLBTKL phương pháp tăng giảm khối lượng.
Theo (1), (2), (3): từ muối cacbonat chuyển thành muối clorua khối lượng muối tăng: 71 - 60 = 11g tạo mol CO2
Theo đề: CO
n 0,02(mol) khối lượng muối tăng: m 0, 02x11 0, 22(g) mmuối clorua = mmuối cacbonat + m = 115 + 0,22 = 115,22 (g)
Vậy đáp án A
Ví dụ 2:[10]Hòa tan 9,875g muối hiđrocacbonat vào nước, cho tác dụng với dung dịch H2SO4 vừa đủ rồi đem cô cạn thu 8,25g muối sunfat trung hịa khan Cơng thức phân tử muối là:
A NH4HCO3 B NaHCO3 C Ca( HCO )3 2 D KHCO3
(3)Độ tăng (giảm) lượng muối theo đề Số mol =
Độ tăng (giảm) lượng muối theo phương trình
3 n 4 n 2
2R(HCO ) nH SO R (SO ) 2nH O 2nCO
Theo phương trình: mol muối hiđrocacbonat chuyển thành mol muối sunfat khối lượng muối giảm: 61x 2n - 96n = 26n (g) khối lượng 2n mol CO2
Theo đề: ∆mgiảm = 9,875 - 8,25 = 1,625 (g)
2 n
CO M(HCO )
2n 0,125
n 1, 625x 0,125(mol) n (mol)
26n n
Ta có hệ thức tính MR: MR =
9,875
61n 18n 0,125
n
n
R 18 (NH4) 39 (loại)
Chọn đáp án A Nhận xét:
- Nếu HS dựa vào phương trình hóa học với số liệu đề để giải tốn phải chia trường hợp tương ứng với hóa trị R để đưa công thức muối sunfat phù hợp (công thức tổng quát không phù hợp với trường hợp n = 2) Nhưng sử dụng phương pháp tăng giảm khối lượng cần quan tâm đến tỉ lệ số mol CO2 với muối hiđrocacbon n Do với việc sử dụng phương trình tổng qt có
thể tính số mol CO2 tốn giải nhanh chóng nhiều lần
- Dựa vào phương pháp này, cho ta rút cơng thức tính số mol khí CO2:
Ví dụ 3: [9]Oxy hóa hồn toàn a(g) hỗn hợp X (gồm Zn, Pb, Ni) b(g) hỗn hợp oxit Y (ZnO, PbO, NiO) Hịa tan b(g) Y dung dịch HCl lỗng thu dung dịch Z Cô cạn Z hỗn hợp muối khan có khối lượng (b + 55) gam Khối lượng a (g) hỗn hợp X ban đầu là:
A a = b -16 B a = b - 24 C a = b- 32 D a = b - Cách giải: kim loại có hóa trị → gọi chung Mhh
Mhh +
0
t
2 hh
1
O M O
2
MhhO + HCl → MhhCl2 + H2O
Z chứa muối khan có khối lượng lớn khối lượng oxit 55g Đó độ chênh lệch khối lượng anion Cl- O2-: mol MhhO chuyển thành mol MhhCl2 tăng: 71 - 16 = 55 (g)
Theo đề: ∆mtăng = 55 (g) noxit = nmuối = (mol)
Ta có: moxit =
hh
M O
m m a =
hh
M oxit O
m m m b 1x16 b 16
Vậy đáp án A
II.2.2 Dạng toán cho kim loại vào dung dịch muối sau phản ứng có thay đổi khối lượng thanh kim loại dung dịch phản ứng:
Dựa vào kiện đề bài, thiết lập mối quan hệ ẩn số với đề cho:
a Cho kim loại A có khối lượng ban đầu m(g) vào dung dịch muối B (Avà B hóa trị)
- Khối lượng kim loại A tăng tăng a % (nguyên tử khối A< nguyên tử khối B) thì:
mKL giải phóng - mKL tan = ∆mtăng hay
a xm 100
- Khối lượng kim loại A giảm giảm b% (nguyên tử khối A > nguyên tử khối B) thì:
mKL tan - mKL giải phóng = ∆mgiảm hay b xm 100
(4)Ví dụ 4: [12]Cho m(g) Fe vào 100 ml dung dịch Cu(NO3)2 nồng độ Cu2+ cịn lại dung dịch bằng 1/2 nồng độ Cu2+
ban đầu thu chất rắn A có khối lượng (m + 0,16)g Tính m (khối lượng Fe) nồng độ ban đầu Cu(NO3)2 (phản ứng hoàn toàn)
A 1,12g Fe, C = 0,3 M B 2,24g Fe, C = 0,2 M C 1,12g Fe, C = 0,4 M D 2,24g Fe, C = 0,3 M
Cách giải: sau phản ứng dư Cu2+, Fe phản ứng hết Gọi x số mol Fe có ban đầu
Fe + Cu2+ → Fe2+ + Cu x x x
Khối lượng chất rắn tăng lên 0,16g Cu sinh Ta có: 64x - 56x = 0,16 ↔ x = 0,16 0, 02(mol)
8
mFe = 0,02 x 56 = 1,12 (g); bd Cu
n 0, 02x2 0, 04(mol)
Cu(NO )
0, 04
C 0, 4(M)
0,1 Vậy, chọn đáp án C
Ví dụ 5:[10]Nhúng graphit phủ lớp kim loại hóa trị II vào dung dịch CuSO4 dư Sau phản ứng khối lượng graphit giảm 0,24g Cũng graphit nhúng vào dung dịch AgNO3 phản ứng xong khối lượng graphit tăng lên 0,52g Kim loại hóa trị II kim loại sau đây:
A Pb B.Cd C.Fe D.Sn Cách giải: gọi kim loại có hóa trị II M có khối lượng m(g)
M + Cu2+ → M2+ + Cu ↓
mol mol → giảm M - 64 (g) 0, 24 (mol)
M 64 ← ∆ mgiảm = 0,24 (g) M + Ag+ → M2+ + Ag ↓
mol mol → tăng x 108 - M = 216 - M (g) 0,52 (mol)
216 M ← ∆mtăng = 0,52 (g)
Vì graphit tham gia phản ứng nên:
0, 24 M 64
0, 52
216 M ↔ M = 112
Vậy đáp án B: Cd
II.2.3 Dạng tốn nhiệt phân (ví dụ: nhiệt phân muối cacbonat, muối nitrat, kết tủa hidroxit ) Ví dụ 6:[5]Nung nóng 50g hỗn hợp gồm NaHCO3 Na2CO3 khối lượng khơng thay đổi cịn lại 34,5g chất rắn Thành phần phần trăm khối lượng chất hỗn hợp ban đầu là:
A 15% 85% B 16% 84% C 17% 83% D.21% 79% Cách giải:
Khi nung có NaHCO3 bị phân hủy Gọi x số mol NaHCO3
0
t
3 2
2NaHCO Na CO CO H O
2 mol mol → khối lượng giảm: x 84 - 106 = 62 (g)
15,5x2
0,5(mol)
62 ← ∆mgiảm = 50 - 34,5 = 15,5 (g)
3 NaHCO
m 0,5x84 42(g)
%
3
NaHCO 42
m x100 84
50 (%) ; %mNa CO2 16 (%) Vậy đáp án B
Nhiệt phân muối nitrat kim loại:
- Các muối nitrat kim loại khác cho sản phẩm nhiệt phân khác Tổng quát:
t
3 n n
n
A NO A NO O
2 (1)
0
t
3 m m 2
m
2B NO B O 2mNO O
(5)0
t
3 k 2
k
M NO M kNO O
2 (3)
Phương trình (1) ứng với kim loại kiềm thổ(Ca, Ba), riêng kim loại kiềm thổ không cho sản phẩm cuối muối nitrit mà tiếp tục bị nhiệt phân tạo oxit kim loại kiềm thổ
Phương trình (2) ứng với kim loại từ Mg → Cu dãy Beketop Phương trình (3) ứng với kim loại dứng sau Cu dãy Beketop
- Khi nhiệt phân muối thường cho chất rắn có khối lượng giảm lượng khối lượng NO2 O2 Dựa vào kiện để giải tốn
Ví dụ 7:[Tự ra]Nung nóng AgNO3 thời gian Sau để nguội, đem cân thấy khối lượng giảm đi 15,5g Khối lượng AgNO3 bị phân hủy thể tích khí 300C 1,5 atm là:
A 40,25g; 2,07 lít 6,02 lít B 42,50g; 2,07 lít 6,22 lít C 42,50g; 2,40 lít 6,22 lít D 40,25g; 2,40 lít 6,30 lít Cách giải:
PTPƯ: AgNO3 t0 Ag NO2 1O2
170g 108g → ∆mgiảm = 170 - 108 = 62 (g)
x (g) ← ∆mgiảm = 15,5 (g)
3 AgNO
m bị phân hủy = x = 170x15,5 42,5(g) 62
Theo phương trình:
2
O NO AgNO
1
n n n
2 bị phân hủy =
1 42,
0,125(mol) 170
Ở 300C; 1,5 atm thể tích khí là:
2
O
22,
0,125 273 30
nRT 273
V 2, 07(lít)
P 1,
2
NO
22,
0, 25 273 30
nRT 273
V 6, 22(lít)
P 1,
Vậy đáp án đáp án B
Ví dụ 8:[12]Nung 13,85g muối KClOx khối lượng chất rắn thu giảm 46,21% so với khối lượng muối ban đầu Xác định công thức muối
Nếu cho tồn thể khí thu phản ứng tác dụng với 32g Cu (phản ứng hồn tồn) Tính khối lượng chất rắn thu sau phản ứng
A KClO3; 36,8g B KClO4; 40g C.KClO4; 38,4g D.KClO3; 38,5g
Cách giải:
0
t
x
x
KClO KCl O
2
Độ giảm khối lượng khối lượng oxi
O
13,85.46, 21
m 6, 4(g)
100
x O KClO
m 16x 6,
x
m 74,5 16x 13,85
Công thức muối KClO4
4
KClO
13,85
n 0,1(mol)
138, ; nO2 2nKClO4 0, 2(mol)
2
Cu O CuO
2
Áp dụng ĐLBTKL, ta có:
2 r Cu O
m m m 3, 0, 2x32 38, 4(g)
Vậy chọn câu C
(6)Ví dụ 9:[10]Một bình cầu dung tích 448ml nạp oxi cân Phóng điện để O2 chuyển thành O3 (ozon hóa), sau lại nạp oxi thể tích bình trước cân Khối lượng hai trường hợp chêch lệch 0,06g Biết thể tích khí nạp vào bình đktc Phần trăm khối lượng ozon hỗn hợp là:
A 24,72% B 26,72% C 28,72% D 25,71%
Cách giải:
Phương trình ozon hóa: 3O2 h 2O3
Vì thể tích bình nhau, nên ta hiểu để chuyển mol O2 thành mol O3 khối lượng tăng 16g
(bằng khối lượng mol O nguyên tử)
nO nguyên tử = 0,06 3,75.10 3(mol)
16
nOnguyêntử =
3
3
O O
n 3, 75.10 (mol) m 3, 75.10 x48 0,18(g)
Các khí nạp đktc nên:
hh
448.10
n 0, 02(mol)
22, mhh mO2 mtăng = 0,02 x 32 + 0,06 = 0,7 (g)
O
0,18
%m x100 25, 71(%)
0, Vậy đáp án D
Ví dụ 10:[12]Một hỗn hợp X gồm Ba Cu Khi nung X với O2 dư khối lượng tăng lên 4,8g Khi cho chất rắn thu sau phản ứng tác dụng với H2 dư khối lượng chất rắn giảm 3,2g Tính khối lượng hỗn hợp X
A 20,1g B 33,8g C 26,5g D 16,2g
Cách giải: gọi nBa: x (mol) ; nCu: y (mol)
Ba 1O2 BaO
x
2 x x
Cu 1O2 CuO
y
2 y y Độ tăng khối lượng
2 O
m phản ứng
2
O
x y 4,8
n 0,15(mol)
2 32
↔ x + y = 0,3 (1) Khử H2, có CuO bị khử: CuO + H2 → Cu + H2O
Độ giảm khối lượng khối lượng oxi CuO bị H2 lấy đi: O
3,
n y 0,
16 (2)
(1) (2) suy ra: x = 0,1
mX = 137x + 64y = 137.0,1 + 64.0,2 = 26,5 (g) đáp án C
Ví dụ 11:[tự ra]Nung nóng hỗn hợp X gồm PbO FeO với lượng C vừa đủ Sau phản ứng xảy hoàn toàn, thu hỗn hợp chất rắn Y khí khơng màu Z Đem cân hỗn hợp rắn Y thấy khối lượng giảm 4,8g so với hỗn hợp X Cho hỗn hợp Y tác dụng với dung dịch HCl dư, thu chất khí A Sục khí Z vào dung dịch nước vôi dư kết tủa trắng Thể tích khí A (đktc) khối lượng kết tủa thu là:
A 6,72 lít 15g B 3,36 lít 30g C 6,72 lít 30g D 3,36 lít 15g Cách giải:
0
t
2
2PbO C 2Pb CO
0
t
2
2FeO C 2Fe CO
Khối lượng chất rắn Y giảm so với hỗn hợp X khối lượng O oxit bị C lấy tạo CO2
O O
4,8
m 4,8g n 0,3(mol)
(7)
CO O
1
n n 0,15(mol)
2
Pb + HCl → PbCl2 + H2↑
Fe + HCl →Fe + H2↑
2
H hhY
n n 0,3(mol)
2 H
V 0,3x22, 6,72(lít) CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3↓ + H2O
2 CO
n n 0,15(mol)
3 CaCO
m 0,15x100 15(g)
Vậy đáp án A
Nhận xét: qua ví dụ trên, ta rút số nhận xét sau giúp giải nhanh tập khử oxit kim loại:
- Khi khử oxit kim loại CO, khí sinh cho qua nước vơi dư (hoặc dung dịch Ba(OH)2) thì: nO oxit kim loại =
2 3
CO CaCO
2n 2n
- Khi khử oxit kim loại C dư, khí sinh cho qua nước vơi dư (hoặc dung dịch Ba(OH)2)
thì: nO oxit kim loại =
2 3
CO CaCO
2n 2n
- Kim loại tạo thành oxit kim loại tác dụng với chất khử: mkim loại = moxit kim loại - moxi
III Một số tập TNKQ giải theo phương pháp bảo toàn khối lượng tăng giảm khối lượng:
Bài tập 1:[4]Cho khí CO qua ống đựng a (g) hỗn hợp gồm CuO, Fe3O4, FeO, Al2O3 nung nóng Khí ra cho vào nước vôi dư thấy có 30g kết tủa trắng Sau phản ứng, chất rắn ống sứ có khối lượng 202g Khối lượng a (g) hỗn hợp oxit ban đầu là:
A 200,8g B 216,8g C 206,8g D 103,4g
Hướng dẫn: Áp dụng ĐLBTKL a = mchất rắn + mO(trong oxit)
a = mchất rắn +
2 CO
m x 16
Bài tập 2:[10] Hòa tan 5g hỗn hợp muối cacbonat kim loại hóa trị I hóa trị II dung dịch HCl thu
được dung dịch M 1,12l khí CO2 (đktc) Khi cô cạn dung dich M thu khối lượng muối khan bằng:
A 11,1g B 5,55g C 16,5g D 22,2g
Bài tập 3: [10]Ngâm kẽm dung dịch chứa 2,24g ion kim loại M2+ Phản ứng xong, khối lượng
lá kẽm tăng thêm 0,94g M2+ là ion kim loại sau đây:
A Ba2+ B Sr2+ C Pb2+ D Cd2+
Bài tập 4:[5]Cho 50g hỗn hợp bột oxit kim loại gồm ZnO, FeO, Fe2O3, Fe3O4, MgO tác dụng hết với 200ml dung dịch HCl 4M (lấy vừa đủ) thu dung dịch X Lượng muối có dung dịch X bằng:
A 79,2g B 78,4g C 72g D 72,9g
Bài tập 5:[16]Hòa tan 5,94g hỗn hợp hai muối clorua hai kim loại A, B (A B kim loại thuộc
PNC nhóm II) vào nước 100ml dung dịch X Để làm kết tủa hết ion Cl
có dung dịch X, Người ta cho dung dịch X tác dụng với dd AgNO3 thu 17,22g kết tủa Lọc bỏ kết tủa, thu dung dịch Y Cô cạn Y m (g) hỗn hợp muối khan, m có giá trị là:
A 6,36g B 63,6g C 9,12g D 91,2g
Bài tập 6:[16]Nhúng kim loại hóa trị II vào dung dịch CuSO4, sau thời gian lấy kim loại thấy khối lượng giảm 0,05% Mặt khác nhúng kim loại vào dung dịch Pb(NO3)2, sau thời gian thấy khối lượng tăng 7,1% Biết số mol CuSO4 Pb(NO3)2 tham gia phản ứng hai trường hợp nhau Vậy M kim loại sau đây:
A Zn B Fe C Mg D Ni
Bài tập 7: [12]Nung 24,5g KClO3 Khí thu tác dụng hết với Cu (lấy dư) Phản ứng cho chất rắn có khối lượng lớn khối lượng Cu dùng lúc đầu 4,8g Tính hiệu suất phản ứng nhiệt phân KClO3
A 75% B 80% C 50% D 100%
Bài tập 8:[22]Nhúng kẽm sắt vào dung dịch CuSO4 Sau thời gian lấy hai kim loại thấy dung dịch cịn lại có nồng độ mol ZnSO4 2,5 lần nồng độ mol FeSO4 Mặt khác, khối lượng dung dịch giảm 2,2g Khối lượng đồng bám lên kẽm sắt là:
A 12,8g ; 32g B 64g ; 25,6g
C 32g ; 12,8g D 25,6g ; 64g
Hướng dẫn: nhúng hai kim loại vào dung dịch nên dung dịch lại thể tích CM (ZnSO4) = 2,5CM (FeSO4) →
4
ZnSO FeSO
n 2,5n
(8)2,5x ← 2,5x ← 2,5x → 2,5x
Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu↓ (2)
x ← x ← x → x
Độ giảm khối lượng dung dịch là: mCu (bám) - mZn (tan) - mFe (tan)
↔ 2,2 = 64(2,5x + x) -65 2,5x- 56x → x = 0,4 (mol) → mCu bám lên Zn = 64g ; mCu bám lên Fe = 25,6g
Bài tập 9:[20]Nung hỗn hợp A gồm CaCO3 CaSO3 tới phản ứng hồn tồn chất rắn B có khối lượng 50,4% khối lượng hỗn hợp A Thành phần phần trăm khối lượng chất hỗn hợp A:
A 40% 60% B 25% 75%
C 30% 70% D 20% 80%
Hướng dẫn:
Cách 1: Phương pháp đại số
CaCO3 → CaO + CO2 (1)
x x x
CaSO3 → CaO + SO2 (2)
y y y Gọi khối lượng hỗn hợp A a (g) nCaO 0,504a 10 3a(mol)
56
3
3
CaCO
x y 10 a 10 (100x 120y) x 0,8y
100x 100 0,8y
%m 40%
100x 120y 100 0,8y 120y Cách 2: Phương pháp tăng giảm khối lượng Theo pt (1), (2) ta có:
100g CaCO3 →56g CaO tương ứng 56% mcacbonat
120g CaSO3 →56g CaO tương ứng 46,67% msunfit
Gọi x thành phần phần trăm khối lượng CaCO3 Ta có :
56x + 46,67(1-x) = 50,4 ↔ x = 0,4 → %
3 CaCO
m = 40%
Bài tập 10:[12] Trộn 1l dung dịch (NH4)2CO3 0,01M với 1l dung dịch Ba(OH)2 0,005M nóng, khối lượng riêng hai dung dịch 1g/ml Tính khối lượng dung dịch thu sau phản ứng (khí hồn tồn khỏi dung dịch nóng)
A 1998,845g B 1998,830g
C 1999,015g D 1998,120g
Bài tập 11: [1] Một hỗn hợp gồm Fe Fe2O3 Nếu cho lượng khí CO dư qua m (g) hỗn hợp điều kiện nhiệt độ cao, sau kết thúc phản ứng, người ta thu 11,2g Fe Nếu ngâm m (g) hỗn hợp dung dịch CuSO4 dư, phản ứng xong thu chất rắn có khối lượng tăng thêm 0,8g Khối lượng sau khối lượng m (gam) ban đầu:
A 14g B 13,6g C 13g D 12g
Bài tập 12:[Tự ra]Cho 6,72l khí oxi (đkktc) phản ứng hồn tồn với kim loại hóa trị III thu 20,4g oxit Công thức phân tử oxit
A Fe2O3 B Al2O3 C Cr2O3 D Ga2O3
Bài tập 13:[Tự ra]Khử hoàn toàn 11,6g oxit sắt C nhiệt độ cao Sản phẩm khí dẫn vào nước vơi trong dư, tạo 10g kết tủa Công thức phân tử oxit sắt công thức sau đây:
A FeO B Fe2O3 C Fe3O4 D FeO2
Bài tập 14:[Tự ra]Hịa tan hồn tồn 5g hỗn hợp ba kim loại Zn, Fe,Mg vào dung dịch H2SO4 tháy thoát 0,672l khí H2 (đktc) Khi cạn dung dịch ta thu gam muối khan?
A 4,66g B 6,46g C 9,7g D 7,9g
Bài tập 15: [Tự ra]Điện phân nóng chảy a(g) muối clorua kim loại nhóm IA thu b(g) kim loại
catot 0,896l khí (đktc) anot Cho b(g) kim loại vào nước, sau phản ứng khối lượng dung dich giảm 0,08(g) Kim loại nhóm IA kim loại khối lượng muối clorua ban đầu là:
A K 3,12g B K 1,56g
(9)Bài tập 16:[Tự ra]Đem nung khối lượng Cu(NO3)2 sau thời gian dừng lại làm nguội, cân thấy khối lượng giảm 0,54g Cho biết muối nitrat bị nhiệt phân 60% Vậy khối lượng muối Cu(NO3)2 ban đầu là:
A 2,8g B 0,82g C 5,17g D.1,57g
Bài tập 17:[Tự ra]Cho 29,7g hỗn hợp Na2CO3, K2CO3 tác dụng vừa đủ với dung dịch BaCl2 Sau phản ứng thu 49,25g kết tủa Lọc tách kết tủa, cô cạn dung dịch thu m(g) muối clorua Vậy m có giá trị
A 4,53g B 23,5g C 32,45g D 3,45g
Bài tập 18:[Tự ra] Nung 5,05g nitrat kim loại kiềm nitrat bị nhiệt phân hết Khối lượng chất rắn thu giảm 15,84% so với khối lượng muối ban đầu Kim loại kiềm thể tích khí thu đktc
A Na 0,56 lít B K 1,12 lít C K 0,56 lít D Li 1,12 lít Hướng dẫn: gọi cơng thức muối nitrat: MNO3
MNO3 → MNO2 +1/2 O2
Khối lượng chất rắn giảm khối lượng O2
3
2
MNO O
O
2 15,84 5, 05
n 2n 0, 05(mol)
100 32 5, 05
M 62 39(Kali)
0, 05
V 0, 25 22, 0,56(l)
Bài tập 19: [Tự ra]Đun nóng 31,2g hỗn hợp X gồm muối hiđrocacbonat muối cacbonat
cùng kim loại đến tạo hoàn toàn thành 25g muối cacbonat Hịa tan hồn tồn muối cacbonat thu trong dung dịch HCl dư tạo thành dung dịch Y Đem cô cạn dung dịch Y thu 27,75 muối khan Y Kim loại là khối lượng muối cacbonat hỗn hợp X bao nhiêu?
A Na 15,9g B K 29,7g
C Ca 25,2g D Ca 15g
Hướng dẫn:
- Hòa tan 25g muối cacbonat tạo thành 27,75g muối clorua → tăng 2,75g →
2 CO
n = 0,25 mol
- Tìm biểu thức mối liên hệ M n, sau biện luận suy kim loại Ca - Dựa vào phương trình Ca(HCO3)2→ CaCO3 + H2O + CO2 Tính
3 CaCO m
Bài tập 20:[Tự ra]Cho 19,5g hỗn hợp Cu, Fe, Zn tác dụng với O2 dư, nung nóng thu m (g) hỗn hợp X Cho hỗn hợp X tác dụng vừa đủ với dung dịch HCl cần 325ml dung dịch 2M (khơng có khí ra) Tính khối lượng muối clorua thu được:
A 28,525g B 42,025g C 65,1g D 56,1g
Bài tập 21:[Tự ra]Cho hỗn hợp gồm ba muối MgCl2, NaBr, KI với số mol tương ứng 0,2 mol; 0,4 mol 0,2 mol Hòa tan hỗn hợp A vào nước tạo dung dịch X Dẫn V(l) Cl2 sục vào dung dịch X, cô cạn dung dịch sau phản ứng thu 66,2g chất rắn Tính V (đktc)
A 2,24l B 8,96l C 6,72l D 4,48l
Hướng dẫn: PTPƯ xảy
2
2
Cl 2I 2Cl I (1) Cl 2Br 2Cl Br (2)
Nếu phản ứng (1) xảy hoàn toàn, khối lượng muối giảm: 0,2(127 - 35,5) = 18,3 (g) Khi hai phản ứng (1) (2) xảy hoàn toàn khối lượng muối giảm:
0,2(127 - 35,5) + 0,4(80 - 35,5) = 36,1 (g) Theo đề bài, khối lượng muối giảm 93,4 - 66,2 = 27,2 (g)
18,3< 27,2 < 36 chứng tỏ phản ứng (1) xảy hồn tồn có phần phản ứng (2) Gọi
Br
n pư = x khối lượng muối giảm: 18,3 + x(80 - 35,5) = 27,2
2
Cl Cl
1
x 0, 2(mol) n (0, 0, 2) 0, 2(mol)
(10)(11)CHƯƠNG II: PHƯƠNG PHÁP BẢO TỒN NGUYÊN TỐ I Nguyên tắc phương pháp: [2], [6]
Dựa vào định luật bảo toàn nguyên tố: “Trong phản ứng hóa học, ngun tố ln ln bảo tồn”
Có thể hiểu định luật sau: tổng số mol nguyên tử nguyên tố A trước phản ứng hóa học ln tổng số mol nguyên tử nguyên tố A sau phản ứng
Chú ý: Định luật xem nguyên nhân định luật bảo toàn khối lượng
II Vận dụng phương pháp bảo toàn nguyên tố giải toán: Các dạng toán thường sử dụng bảo toàn nguyên tố:
- Nguyên tử nguyên tố toàn nhiều hợp chất hỗn hợp dung dịch khối lượng nguyên tử (hay ion) tổng khối lượng ngun tử ngun tố dạng tồn
- Tính tốn khối lượng sản phẩm sau trình phản ứng cần vào chất đầu chất cuối, bỏ qua phản ứng trung gian ngun tố ln bảo toàn
II.1 Khối lượng nguyên tử nguyên tố ban đầu tổng khối lượng dạng toàn nguyên tố trong hỗn hợp dung dịch.
Thường gặp phản ứng nhiệt nhơm khử oxit sắt sắt có nhiều trạng thái oxi hóa nên thường tồn nhiều hợp chất
Chẳng hạn: hỗn hợp A
2
FeO : a(mol)
Fe O : b(mol) bị khử CO cho hỗn hợp chất rắn B
gồm Fe2O3 (còn dư): x mol
Fe3O4 : y mol
FeO (còn dư) : z mol Fe : t mol
Khi ta có: nFe(trongA) nFe(trongB) hay a +2b = 2x + 3y +z +t
Ví dụ 1:[tự ra]Khử hết m (g) Fe3O4 khí CO thu hỗn hợp A gồm FeO Fe A tan vừa đủ 300ml dung dịch H2SO4 1M tạo dung dịch B Tính m khối lượng muối sunfat thu cô cạn B
A 23,2g 45,6g B 23,2g 54,6g C 2,32g 4,56g D 69,6g 45,6g Cách giải:
Fe3O4→ (FeO, Fe)→ FeSO4
x mol
4 4
Fe(trongFeSO ) SO
n n 0,3(mol)
Áp dụng ĐLBTNT Fe:
3 4
Fe(trongFe O ) Fe(trongFeSO )
n n
↔ 3x = 0,3 → x = 0,1 (mol)
4 B FeSO
m m 0,3 152 45,6(g)
Chọn đáp án A
Ví dụ 2:[12]Khử 39,2g hỗn hợp A gồm Fe2O3 FeO khí CO thu hỗn hợp B gồm FeO Fe B tan vừa đủ 2,5 lít dung dịch H2SO4 0,2M cho 4,48 lít khí (đktc) Tính khối lượng Fe2O3 FeO hỗn hợp A
A 32g Fe2O3; 7,2g FeO B 16g Fe2O3; 23,2g FeO
C 18g Fe2O3; 21,2g FeO D 20g Fe2O3; 19,2g FeO
Cách giải:
Gọi hỗn hợp A Fe O : x(mol)2
FeO : y(mol) ↔ 160x + 72y = 39,2 (1) Hỗn hợp B + H2SO4: FeO + H2SO4 → FeSO4 + H2O (2)
Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2 ↑ (3)
2 Fe O
FeO
m 0, 2x160 32(g)
m 0,1x72 7, 2(g) ; nH SO2 0, 2x2,5 0,5(mol); H2
4, 48
n 0, 2(mol)
(12)Fe(3)
n 0, 2mol;
2
FeO H SO Fe(3)
n n n 0,5 0, 0,3(mol)
Áp dụng ĐLBTNT Fe hai hỗn hợp A B ta có: 2x + y = 0,5 (4) Từ (1), (4) x 0,
y 0,1
Fe O
m 0, 2x160 32(g) ; mFeO 0,1x72 7, 2(g) Vậy đáp án A
II.2 Chất tham gia trải qua số giai đoạn phản ứng để tạo sản phẩm:
Ví dụ 3: [tự ra]Hịa tan hồn tồn hỗn hợp A gồm 0,1 mol Fe 0,2 mol Cu vào lượng vừa đủ dung dịch H2SO4 98% (đặc , nóng) thu khí SO2 (đktc) dung dịch B.Cho ddB tác dụng với NaOH dư, kết tủa C, nung C đến khối lượng không đổi hỗn hợp chất rắn E Cho E tác dụng với lượng dư CO, đun nóng thu hỗn hợp chất rắn F Khối lượng hỗn hợp chất rắn F là:
A 24g B 18,4g C 15,6g D 16,5g
Cách giải
0
0
NaOH t CO
2 3
t
4
Fe (SO ) Fe(OH) Fe O
Fe Fe
hhA ddB C E F
Cu CuSO Cu(OH) CuO Cu
Áp dụng ĐLBTNT, ta có: mhhA mhhF 0,1x56 0, 2x64 18, 4(g)
Chọn đáp án B
Nhận xét: với dạng tốn này, HS thường viết phương trình phản ứng, cân sau tính tốn theo phương trình hóa học Nhưng với HS nắm vững định luật BTNT giải tốn vài giây
Ví dụ 4: [4] Đi từ 120 gam quặng pirit sắt (chứa 80% FeS2) điều chế (hiệu suất 100%) lượng H2SO4 là:
A 196g B 147g C 156,8g D 245g
Cách giải: để sản xuất H2SO4 từ quặng pirit sắt phải qua nhiều giai đoạn, song tính tốn với giả sử
hiệu suất 100% cho q trình, áp dụng ĐLBTNT nguyên tố S: FeS2 2H SO2 4
120g 196g
120x80 96g
100 → xg
Lượng H2SO4 điều chế là:
96x196
x 156,8(g)
120 Đáp án C
Nhận xét: dạng toán tính tốn từ thực tế sản xuất: chất phản ứng không trải qua mà chuỗi phản ứng việc áp dụng ĐLBTNT cho nguyên tố (chính) dễ dàng cho việc tính tốn
III Một số tập tương tự giải theo phương pháp BTNT:
Bài tập 1: [1] Hòa tan a gam hh gồm FeO Fe3O4 hết 300ml ddHCl 2M ddX Cho X tác dụng với lượng ddNH3 dư kết tủa Nung kết tủa khơng khí đến khối lượng khơng đổi a +1,2 g chất rắn Phần trăm khối lượng FeO hh là:
A 28,4% B 24,6% C 38,3% D 40,2%
Hướng dẫn:
0 3d
ddNH
HCl 2 t trongkk
2
3 3
FeCl Fe(OH)
FeO
Fe O
Fe O FeCl Fe(OH)
Vì hh ban đầu có lượng Fe2O3 coi Fe3O4 = FeO Fe2O3) nên xét chuyển hóa trình:
2FeO → Fe2O3
Độ tăng khối lượng Fe2O3 so với hh đầu khối lượng oxi mà FeO lấy để tạo Fe2O3
nO cần =1, 0, 075(mol)
16 nFeO = 0,15 (mol)
Gọi hh
3 FeO : x(mol)
x y 0,15
(13)nHCl = 0,6 (mol) nO oxit = 0,3 (mol) ↔ x + 4y = 0,3 (2)
Từ (1), (2) x 0,1 mFeO 38,3% y 0, 05
Bài tập 2: [4] Cần quặng phôtphorit chứa 80% Ca3(PO4)2 để thu photpho, cho rằng hao hụt trình sản xuất 5%
A 6,58 B 6,29 C 5,86 D Kết khác
Bài tập 3: [12] Cho 21,52g hhX gồm kim loại M có hóa trị muối nitrat kim loại vào bình kín nung muối nitrat bị nhiệt phân hoàn toàn Chất rắn thu sau phản ứng chia làm phần bằng nhau:
- Phần 1: phản ứng vừa đủ với 2/3 lit dd HNO3 0,38M cho khí NO
- Phần 2: phản ứng vừa hết với 0,3l dd H2SO4 0,2M để lại chất rắn không tan Xác định kim loại M, khối lượng M nitrat kim loại M hỗn hợp X
A Cu; 12,8g Cu; 8,72g Cu(NO3)2
B Cu; 10,24g Cu; 11,28g Cu(NO3)2
C Zn; 68g Cu; 14,72g Zn(NO3)2
D Zn; 10,2g Cu; 11,32g Zn(NO3)2
Hướng dẫn:
HhX gồm kim loại M M(NO3)2
Khi nung:
0
t
3 2
1
M(NO ) MO 2NO O
2 (1)
M 1O2 MO
2 (2)
Chất rắn cịn lại gồm MO M dư (vì cho chất rắn phản ứng với HNO3 có khí ra) Gọi
M : x(mol)
MO : y(mol)trong 1/2 chất rắn
Phần 1:
2
3
3M 8HNO 3M(NO ) 2NO 4H O
x 8/3x
M + 2HNO3 → M(NO3)2 + H2O
y 2y
3
HNO
8 0, 76
n x 2y 0,38
3 3 (3)
Phần 2: tác dụng với H2SO4loãng tạo chất rắn (M) nên M đứng sau H dãy Bêkêtop
MO + H2SO4 → MSO4 + H2O
y y
MO H SO
n n y 0,06(mol) x = 0,05(mol)
Vì bình kín nên O2 dùng cho phản ứng (2) O2 tạo từ phản ứng (1):
3
MO(1) MO(2) M(NO ) MO(1) MO(2) M(NO )
n n n n n 2n 0,12(mol)
3 M(NO )
n 0,12(mol)
Áp dụng ĐLBTNT: nM (trong X) = nM (chất rắn)
↔ nM đầu + 0,06 = nM (trong MO) + nM dư nM đầu = 0,16(mol)
3
3
X M M(NO )
Cu Cu(NO )
m m m 0,16M 0, 06(M 124) 21, 52 M 64(Cu)
m 0,16.64 10, 24(g); m 21, 52 10, 24 11, 28(g)
Bài tập 4: [10] Dùng a gam Al để khử hết 0,8g Fe2O3 Sản phẩm sau phản ứng tác dụng với lượng dư dd NaOH tạo 0,336l khí (đktc) Giá trị a là:
A 1,08g B.0,56g C 0,54g D 0,45g
Bài tập 5: [7] Cho oxit sắt X hịa tan hồn tồn dd HCl thu dd Y chứa 1,625g muối sắt clorua Cho ddY tác dụng hết với ddAgNO3 thu 4,3025g AgCl X có cơng thức phân tử là:
(14)CHƯƠNG III: PHƯƠNG PHÁP BẢO TỒN ĐIỆN TÍCH
I Nguyên tắc phương pháp: [6] [14]
Phương pháp BTĐT dựa định luật: “ điện tích hệ lập ln khơng đổi tức bảo toàn” Nghĩa tổng điện tích dương ln tổng điện tích âm giá trị tuyệt đối Do dung dịch ln trung hòa điện ( ∑q+
= ∑q- )
II Vận dụng phương pháp bảo tồn điện tích vào giải toán:
- Thường dùng để giải dạng toán dung dịch với việc tính tốn khối lượng muối khan, nồng độ dung dịch Sau vài ví dụ:
Ví dụ 1:[tự ra] Cho 100ml dung dịch A chứa Na2SO4 0,1M Na2CO3 0,2M tác dụng vừa đủ với 100ml dung dịch B chứa Ba(NO3)2 Pb(NO3)2 0,05M tạo kết tủa Tính nồng độ mol Ba(NO3)2 khối lượng chung của kết tủa?
A 0,25M 66,2g B 0,15M 6,62g C 0,25M 6,62g D 0,15M 66,2g
Cách giải: theo ĐLBTĐT ion SO24 , CO32 phản ứng với Ba2+ Pb2+ theo tỉ lệ mol 1:1 Điện tích ion giá trị tuyệt đối Nên ta có:
n(SO24 CO23 ) n(Ba2 Pb2 ) ↔ 0,1( 0,1 + 0,2) = 0,1( x + 0,05) x CBa2 0, 25(M)
Khối lượng chung kết tủa ( BaSO4 +PbSO4 + BaCO3 + PbCO3) là:
2 2
4
SO CO Ba Pb
m m m m m
= 0,1 0,1 96 + 0,1 0,2 60 + 0,25 0,1 137 + 0,05 0,1 207 = 6,62 (g)
Nhận xét: Đối với toán giải theo phương pháp đại số cách viết phương trình tính tốn theo phương trình gặp rắc rối khơng đủ kiện để định lượng khối lượng loại kết tủa Phương pháp BTĐT trường hợp giải pháp tối ưu
- Phương pháp dùng để kiểm tra kết định lượng thành phần ion hay sai
Ví dụ 2:[13]Kết xác định nồng độ mol ion dung dịch ghi bảng đây:
Ion Na Ca2 NO 3 Cl HCO 3
Số mol 0,05 0,01 0,01 0,04 0,025
Hãy đánh giá kết
A Đúng B Sai
Cách giải:
Theo ĐLBTĐT, ta có ∑q+
= ∑q-
Na Ca
q ( 1)n ( 2)n 0, 05 0, 01.2 0, 07
3
NO Cl HCO
q ( 1)(n n n ) ( 1)(0, 01 0, 04 0, 025) 0, 075
Giá trị tuyệt đối điện tích (+) khác điện tích (-) kết sai
Ví dụ 3:[tự ra]100ml dung dịch X chứa ion Ca2+
: 0,1mol; NO : 0,05mol; 3 Br : 0,15mol; HCO : 3 0,1mol ion kim loại M Cô cạn dung dịch thu 29,1g muối khan Ion kim loại M ion tính nồng độ dung dịch
A Na+ 0,15M B K+ 0,1M C Ca2+ 0,15M D K+ 1M
Cách giải: gọi n điện tích ion kim loại M; x số mol Mn+
Áp dụng ĐLBTĐT, ta có: 0,1.2 + xn =0,05 + 0,15 + 0,1 → xn = 0,1
Mặt khác: mmuối n
3
Ca M NO Br HCO
m m m m m
0,1.40 (M0,1) 0, 05.62 80.0,15 0,1.61 29,1 M 39 M 39n
(15)Trong số đáp án cho K+
đáp án phù hợp vàCK 0,1 1(M) 0,1
→ Chọn đáp án D
Ví dụ 4:[5] Dung dịch A chứa Mg2+, Ba2+, Ca2+ 0,2mol Cl , 0,3 mol NO Thêm dung dịch 3 Na2CO3 1M vào dung dịch Acho đén thu lượng kết tủa lớn ngừng lại Hỏi thể tích dung dịch A thêm bao nhiêu?
A 150ml B 200ml C 250ml D 300ml
Cách giải:
Gọi x,y,z số mol Mg2+
, Ba2+, Ca2+ dung dịch A
Theo ĐLBTĐT, ta có: 2x + 2y + 2z = 0,2 + 0,3 = 0,5 ↔ x + y + z = 0,25
2
3
2
3
2
3
Mg CO MgCO
Ba CO BaCO
Ca CO CaCO
2 3
Na CO CO Na CO 1M
0, 25
n n x y z 0, 25 V 0, 25(l) 250ml
1
→ Chọn đáp án C
III Một số tập giải theo phương pháp bảo toàn điện tích:
Bài tập 1:[5]Một dung dịch chứa hai cation Fe2+ (0,1mol) Al3+ (0,2mol) hai anion Cl (x mol)
2 4
SO (y mol) Biết cô cạn dung dịch thu 46,9g chất rắn khan x y có giá trị là:
A 0,2 0,3mol B 0,15 0,3mol C 0,2 0,35mol D 0,15 0,2mol
Bài tập 2:[10] Có dung dịch X, dung dich chứa hai cation hai anion số ion sau: K+
(0,15mol) ; NH (0,25mol); H4 + (0,2mol); Cl (0,1mol); SO42 (0,075 mol); CO32 (0,15mol) Dung dịch gồm ion nào?
A NH , K4 +, CO32 , Cl B NH , K4 +, SO42 ,Cl
C NH , H4 +, SO42 ,Cl D NH , K4 +, CO32 , SO42
Bài tập 3:[12] 100ml dung dịch A chứa AgNO3 0,06M Pb(NO3)2 0,05M tác dụng vừa đủ với 100ml dung dịch B chứa NaCl 0,08M KBr Tính nồng độ mol KBr dung dịch B lượng kết tủa tạo phản ứng hai dung dịch A B
A 0,08M 2,458g B 0,016M 2,185g C 0,008M 2,297g D 0,08M 2,607g
Bài tập 4:[7] Dung dịch A chứa x mol Al3+, y mol Cu2+, z mol SO42 và 0,4 mol Cl - Cô cạn dung dịch A 45,2g muối khan
- Cho dung dịch A tác dụng với dung dịch NH3 lấy dư thu 15,6g kết tủa Tìm x,y,z
A 0,2; 0,04; 0,24mol B 0,1; 0,1; 0,05mol C 0,2; 0,2; 0,3mol D 0,1; 0,15; 0,1mol
Bài tập 5:[tự ra]Cho 3,75g hỗn hợp A gồm Mg Al vào 250ml dung dịch X chứa HCl 1M H2SO4 0,5M, đung dịch B 3,92l H2 (đktc) Cơ cạn ddB thu m(g) muối khan Tìm m?
A 19,3g B 17,425g< m <19,3g
C 17,425g D 17, 425g m 19,3g
Hướng dẫn:
H H (X)
n 0,175(mol);n 0,50(mol)
2
2
2
Mg 2H Mg H
3
Al 3H Al H
(16)
2 H
H pu H (X)
n 2n 0,35mol n dung dịch B dư axit
Nhận thấy: HCl H2SO4 phản ứng đồng thời với điều kiện khối lượng muối thu
xét khoảng, khơng tính giá trị cụ thể
Áp dụng ĐLBTKL: mmuối
4
KL SO Cl
m m m
Trong dung dịch X, ta ln có: ∑ q(+) = ∑ q(-)
SO Cl H
2n n n 0, 35
Giả sử dung dịch HCl phản ứng trước: Cl
n 0, 25(mol)
4
SO
0, 35 0, 25
n 0, 05(mol)
2
m 3, 75 0, 25.35, 0, 05.96 17, 425(g)
Giả sử dung dịch H2SO4 phản ứng trước: SO
n 0, 25(mol) Cl
n 0,35 2.0,125 0,1(mol)
(17)CHƯƠNG IV: PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN ELECTRON
I Nguyên tắc phương pháp: [2], [13], [14]
Trong phản ứng oxi hóa - khử thì: ∑ electron nhường = ∑ electron nhận
- Khi có nhiều chất oxi hóa, chất khử hỗn hợp phản ứn (nhiều phản ứng phản ứng qua nhiều giai đoạn) tổng số electron chất khử cho phải tổng số electron mà chất oxi hóa nhận.Ta cần nhận định trạng thái đầu trạng thái cuối chất oxi hóa chất khử chí khơng cần quan tâm đến việc cân phương trình phản ứng
- Phương pháp đặc biệt lí thú tốn phải biện luận nhiều trường hợp xảy Tuy nhiên phương pháp áp dụng tốt cho phản ứng oxi hóa - khử thường để giả tốn vơ
II Vận dụng phương pháp bảo tồn electron vào giải tốn:
Sử dụng phương pháp bảo tồn electron để giải nhiều dạng tốn gồm dạng sau đây:
II.1 Cho hỗn hợp kim loại (hoặc hợp chất kim loại) tác dụng với dung dịch axit tạo
khí hỗn hợp khí
Để giải toán dạng ta thực bước:
Tính số mol khí hỗn hợp, thường dựa vào sơ đồ đường chéo (được trình bày chương sau)
Tính tổng số electron nhận electron nhường
Cho ∑ electron nhường = ∑ electron nhận → tìm ẩn số tốn
Ví dụ 1:[tự ra]Cho 18,98g hỗn hợp A gồm Cu, Mg, Al tác dụng vừa đủ với 2l ddHNO3 1,792l khí X (đktc) gồm N2 NO2 có tỉ khối so với He 9,25 Tổng khối lượng muối nitrat sinh nồng độ mol/l HNO3 dung dịch đầu?
A 53,7g 0,28M B 46,26g 0,28M C 46,26g 0,06M D 53,7g 0,06M Cách giải: nhận thấy:
2
2
N NO X
X N NO
M M
M 9, 25x4 37
2 n 1, 792
n n 0, 04(mol)
2 2.22, Ta có q trình nhận electron:
5
2
2 N(NO ) 10e N
0,08 ← 0,4 ← 0,04 → ∑ e nhận = 0,4 +0,04 = 0,44(mol)
5
3
N(NO ) 1e N(NO )
3 HNO
n bị khử = 0,08 + 0,04 = 0,12 (mol)
0,04 ← 0,04← 0,04
Theo định luật bảo toàn electron: ∑ e nhận = ∑ e nhường = 0,44 (mol) Có thể viết tổng qt q trình nhường e: M - ne → Mn+
0,44
Ta có nhận xét sau: gốc NO có hóa trị I nên kim loại nhường electron nhận 3 nhiêu gốc NO để tạo muối 3
Vậy
3 HNO
n tạo muối = ne nhường = ne nhận = 0,44 (mol)
→
3 HNO
n pư = 0,44 + 0,12 = 0,56(mol)
3
M(HNO )
0,56
C 0, 28(M)
2
Khối lượng muối nitrat sinh là:
3 KL NO
m m m 18,98 0, 44.62 46, 26(g)
→ Chọn đáp án B Nhận xét:
- Bài tốn u cầu tính khối lượng muối nồng độ HNO3 nên cần quan tâm đến ∑ e
(18)- Bài toán giải theo phương pháp đại số (đặt ẩn, tìm phương trình giải hệ) rơi vào khó khăn địi hỏi kỹ toán học cao học sinh, ptpư, ẩn mà có kiện để tính tốn Sử dụng ĐLBT electron không cần viết ptpư trường hợp trở nên tối ưu
- Dựa vào tốn trên, khai triển thành nhiều khác để hỏi đại lượng khác Vhh khí, % mKL, mKL
- Khi viết trình nhường, nhận electron nên viết để tránh nhầm lẫn bán phản ứng oxi hóa - khử dạng ion electron Vì thường phản ứng tạo khí có có sụ tham gia mơi trường, toán đưa trọng tâm vào nội dung này, học sinh dễ mắc sai lầm nghĩ trình khơng phụ thuộc vào mơi trường
Ví dụ 2:[17]Hồ tan hoàn toàn 9,28g hỗn hợp X gồm Mg, Al, Zn với số mol lượng vừa đủ dd H2SO4 đặc, nóng; thu ddY 0,07mol sản phẩm chứa lưu huỳnh Sản phẩm đó chất nào?
A SO2 B S C H2S D.S O2 82
Cách giải:
Gọi a số mol Mg, Al, Zn hỗn hợp Ta có: (24 + 65 + 27)a = 9,28 a = 0,08 (mol) Quá trình nhường e: Mg - 2e → Mg2+
0,08 0,16
Al - 3e → Al3+ ∑ e nhường = 0,16 + 0,24 + 0,16 = 0,56(mol)
0,08 0,24 Zn - 2e → Zn2+
0,08 0,16
Quá trình nhận e: S6 (6 x)e Sx ∑ e nhận = 0,07(6-x) (mol) 0,07 0,07(6-x)
Với x số oxi hóa S sản phẩm
Áp dụng ĐLBT electron, ta có: 0,07(6-x) = 0,56 x = -2 sản phẩm H2S
Vậy đáp án C
II.2 Các tập sắt qua nhiều trạng thái oxi hóa:
Sắt có nhiều trạng thái oxi hóa nên oxi hóa Fe kim loại thường thu hỗn hợp oxit sắt Thông thường tốn cho tồn lượng oxit sắt chuyển trạng thái oxi hóa Để giải dạng tập cần ý:
Chỉ quan tâm đến trạng thái oxi hóa đầu cuối sắt, không cần quan tâm đến trạng thái oxi hóa trung gian
Đặt ẩn số với chất đóng vai trị chất khử
Ví dụ 3:[18]Nung x gam Fe khơng khí, thu 104,8 gam hỗn hợp rắn A gồm Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4 Hòa tan A trogn dd HNO3 dư, thu ddB 12,096 lit hỗn hợp khí NO NO2 (đktc) có tỉ khối đối với He 10,167 Giá trị x là:
A 85,02g B 49,22g C 78,4g D 98g
Cách giải: - Dựa vào sơ đồ đường chéo để tính số mol NO NO2 0,18 0,36 mol Cách
tính đề cập chương sau
- Nhận thấy, trình phản ứng tồn lượng Fe kim loại chuyển thành Fe3+ nên ta có q trình nhường e: Fe - 3e → Fe3+
x
56 → 3x
56 ∑ e nhường = 3x 56(mol)
Quá trình nhận e: N(NO ) 1e5 3 N(NO ) 2 0,36← 0,36
5
3
N(NO ) 3e N(NO)
(19)Theo ĐLBTKL:
2
Fe O A O A Fe
m + m = m m = m - m = 104,8 - x (g)
2
O
Fe O A O A Fe
3 2
104,8 x
n (mol)
32
m + m = m m = m - m = 104,8 - x (g)
Al Fe Cu Ag
Al Fe Cu Ag
O
104,8 x
n (mol)
32
→ ∑ e nhận = 0,36 + 0,18.3 + 104,8 x.4
32 = 0,9 +
104,8 x (mol)
Theo ĐLBT electron, ta có: ∑ e nhận = ∑ e nhường ↔ 0,9 + 104,8 x
8 =
3x
56 x = 78,4(g)
Chọn đáp án C
Nhận xét: dạng toán kinh điển phương pháp bảo toàn electron Đối với dạng tập TNKQ phương pháp hay để giải nhiều tập oxihoa-khử cách xác, nhanh không gây nhầm lẫn
II.3 Dạng toán dung dịch nhiều chất khử, nhiều chất oxi hóa mà trao đổi electron xảy
đồng thời (thường gặp dạng toán kim loại đẩy kim loại khác khỏi dung dịch muối)
Ví dụ 4:[12]Một hỗn hợp X gồm Al Fe có khối lượng 8,3g Cho X vào 1lit ddA chứa AgNO3 0,1M Cu(NO3)2 0,2M Sau phản ứng kết thúc chất rắn B (hồn tồn khơng tác dụng với dd HCl) ddC (hồn tồn khơng có màu xanh Cu2+) Tính khối lượng chất rắn B %Al hỗn hợp
A 23,6g; %Al = 32,53 B 24,8g; %Al = 31,18 C 28,7g; %Al = 33,14 A 24,6g; %Al = 32,18 Cách giải:
- Chiều xếp cặp OXH-K dãy điện hóa:
3 2
Al Fe Cu Ag
Al Fe Cu Ag
- Ag bị khử trước Cu2+; dd bị hết màu xanh Cu2+ nên Cu2+ Ag+ bị khử hết tạo Ag Cu kim loại
- Al phản ứng xong đến Fe; chất rắn B không phản ứng với HCl, Al Fe phản ứng hết Vậy, hỗn hợp B gồm Cu Ag mB = mCu + mAg
nAg = 0,1mol ; nCu = 0,2mol mB = 0,1x108 + 0,2x64 = 23,6(g)
Gọi hhX Al : x(mol); mX 8,3g 27x 56y 8,3
Fe : y(mol) (1) Quá trình nhường e: Al - 3e → Al3+
x 3x
Fe - 2e → Fe2+ ∑ e nhường = 3x + 2y(mol) y 2y
Quá trình nhận e: Cu2+
+ 2e → Cu
0,2 0,4
Ag+ + e → Ag ∑ e nhận = 0,4 + 0,1 = 0,5(mol) 0,1 0,1
Theo ĐLBT electron: ∑ e nhường = ∑ e nhận ↔ 3x + 2y = 0,5 (2) Từ (1) (2), suy ra: x 0,1 %mAl 0,1.27.100 32,53%
y 0,1 8,3
Vậy đáp án A
(20)A 0,224l B 0,336l C 4,48l D 0,448l
Cách giải: quá trình oxi hóa-khử xảy ra: kim loại R1, R2 nhường electron cho Cu2+ để chuyển thành Cu,
sau Cu lại nhường e cho N(+5) tạo thành N(+2)
số mol e R1, R2 nhường = số mol N(+5) nhận vào
5
N e N
0,05x3← 1,12 0, 05 22,
- Khi R1, R2 trực tiếp nhường e cho N(+5) chuyển thành N(0)
Gọi a số mol N2 ta có:
5
2
N 10e N
10a ← a mol
Vì lượng R1, R2 tham gia phản ứng nên: 0,05x3 = 10a a = 0,015 (mol)
N
V = 22,4x0,015 = 0,336(l) Nhận xét:
- Qua ví dụ nhấn mạnh với mol chất phản ứng điều kiện phản ứng xảy hồn tồn, chất phản ứng hết trường hợp bán phản ứng số mol mà nhận vào hay cho số
- Như ví dụ này, ta khơng cần xét tính khử kim loại mạnh giải tốn tồn R chuyển thành ion Đó ưu điểm sử dụng phương pháp bảo toàn electron
II.4 Áp dụng ĐLBT electron để giải số tốn khác:
Ví dụ 6:[tự ra]Khi đốt nóng 22,05g muối KClO3 thu 2,24lit khí O2 hỗn hợp chất rắn gồm muối kali peclorat kali clorua Xác định khối lượng muối tạo thành
A 4,97g KCl 13,88g KClO3 B 7,0775g KCl 14,9725g KClO4
C 7,0775g KCl 11,7725g KClO4 A 11,7725g KCl 10,2775g KClO3
Cách giải:
3
KClO O
22, 05 2, 24
n 0,18(mol); n 0,1(mol)
122, 22,
Gọi số mol KCl KClO4 x y
Quá trình nhường e: Cl5 6e Cl1
x 6x ← x Quá trình nhận e:
5
Cl 2e Cl
y 2y ← y 2O2- - 4e → O2
0,4← 0,1
Theo ĐLBT electron: 6x = 0,4 + 2y ↔ 6x - 2y = 0,4 ↔ 3x - y = 0,2 (1) Mặt khác: x + y = 0,18 (2) Từ (1), (2) suy ra:
4 KCl KClO
m 0, 095.74, 7, 0775(g)
x 0, 095
m 0, 085.138, 11, 7725(g)
y 0, 085
Vậy đáp án C
Ví dụ 7:[15]Hịa tan hồn tồn 17,4g hỗn hợp kim loại Al, Fe, Mg dung dịch HCl thấy 13,44lit khí Nếu cho 8,7g hỗn hợp tác dụng dd NaOH dư thu 3,36lit khí (đktc).Vậy cho 34,8g hỗn hợp trên tác dụng với dd CuSO4 dư, lọc lấy toàn chất rắn thu sau phản ứng tác dụng với dd HNO3 nóng, dư thì thu V lit khí NO2 Thể tích khí NO2 (đktc) thu là:
A 26,88l B 53,76l C 13,44l D 44,8l
Cách giải:
2
H
13, 44
n 0, 6(mol)
22,
Xét tồn q trình phản ứng thì: Al, Mg, Fe nhường e; H+(HCl), Cu2+ nhận e Mà: 2H+ + 2e → H2; Cu2+ + 2e → Cu nhận electron
Nên ∑ e(H+) nhường = ∑ e(Cu2+) nhận
2
H Cu Cu
(21)Quá trình nhận e HNO3:
5
N e N ∑ e(
5
N) nhận = ∑ e(Cu) nhường
Trong 34,8g hỗn hợp:
NO Cu
n 2n 2.0,6.2 2, 4(mol)
2 NO
V 2, 4.22, 53,76(l)
Nhận xét: giải toán theo phương pháp đại số dài dịng viết phản ứng, đặt ẩn, giải hệ giải theo phương pháp bảo tồn electron kiện cho 8,7g hỗn hợp tác dụng với dd NaOH dư cho 3,36lit khí khơng cần sử dụng cho kết xác với cách ngắn gọn, nhanh chóng
III Một số tập TNKQ giải theo phương pháp bảo toàn electron:
Bài tập 1:[8]Hịa tan hồn tồn 1,2g kim loại X vào dd HNO3 dư thu 0,224lit khí N2 (đktc) (giả thiết phản ứng tạo khí N2) Vậy X là:
A Zn B Cu C Mg D Al
Bài tập 2: [16] Trộn 0,54g bột Al với bột Fe2O3 CuO tiến hành phản ứng nhiệt nhôm thu hỗn hợp A Hịa tan hồn tồn A dd HNO3 hỗn hợp khí gồm NO NO2 có tỉ lệ số mol tương ứng 1:3 Thể tích (đktc) khí NO NO2 là:
A 0,224l 0,672l B 0,672l 0,224l C 2,24l 6,72l D 6,72l 2,24l
Bài tập 3: [10] Cho H2SO4 loãng tác dụgn với 6,659g hỗn hợp kim loại X Y hóa trị II, thu 0,1mol khí, đồng thời khối lượng hỗn hợp giảm 6,5g Hòa tan phần cịn lại vào H2SO4 đặc, nóng thấy 0,16g khí SO2 X Y kim loại sau đây?
A Hg Zn B Cu Zn C Cu Ca D Cu Mg
Bài tập 4:[22]Cho luồng khí CO qua ống sứ đựng m gam Fe2O3 nhệt độ cao thời gian Người ta thu 6,72g hỗn hợp gồm chất rắn khác nhau(A) Đem hịa tan hồn tồn hỗn hợp vào dd HNO3 dư thấy tạo thành 0,448lit khí B có tỷ khối so với H2 15 m nhận giá trị là:
A 5,56g B 6,64g C 7,2g D 8,81g
Bài tập 5:[4]Khi cho 17,40g hợp kim Y gồm sắt, đồng, nhơm phản ứng hết với H2SO4 lỗng dư ta ddA; 6,4g chất rắn 9,856lit khí B 27,30C; 1atm Phần trăm khối lượng kim loại hợp kim là:
A 34,18%; 34,79% 31,03% B 30,18%; 38,79% 31,03% C 31,18%; 37,79% 31,03% D 32,18%; 36,79% 31,03%
Bài tập 6:[17] Cho kim loại M hòa tan hết m(g) M HNO3 lỗng, nóng thu khí NO, hịa tan m(g) M dd HCl thu khí H2 có
2
H NO
V V trong điều kiện nhiệt độ, áp suất Khối lượng muối clorua 52,48% khối lượng muối nitrat thu Xác định M hóa trị
A Fe, có hóa trị B Fe, có hóa trị C Cr, có hóa trị D Cr, có hóa trị
Hướng dẫn: gọi hóa trị M trường hợp phản ứng với HNO3 HCl p, k
- Với HNO3:
5
N 3e N
mp M
m p 3M
- Với HCl: 2H+ + 2e → H2
mk M
m k 2M
Theo đề:
H NO
V V hay
2
H NO
n n ↔ m p
3M =
m k
2M ↔ 2p = 3k
Chọn k = 2, p = muối thu được: MCl2 M(NO3)3
Ta có:
2 3
MCl M(NO )
52, 48 52, 48
m m (M 71) (M 62.3)
100 100
(22)Bài tập 7:[1] Đốt cháy a gam FeS O2 dư, thu khí SO2 Trộn SO2 với lượng O2 nung hỗn hợp có xúc tác V2O5 hỗn hợp khí X Cho X vào dd nước brôm, vừa hết 0,08 mol Br2 thu ddY Cho Y tác dụng với dd NaOH để trung hòa hết lượng axit có Y vừa hết 0,8mol NaOH Tính a
A 24,64g B.25,52g C 26,25g D 28,16g
Hướng dẫn: X tác dụng với nước brom nên X chứa SO2
Gọi số mol SO2 SO3 hỗn hợp X x y
Quá trình nhường e: S4 2e N6
x 2x x Quá trình nhận e: Br2 + 2e → 2Br
0,08 0,16 0,16 Theo ĐLBT electron: 2x = 0,16 ↔ x = 0,08 Dd Y có: HBr: 0,16 mol ; H2SO4:(x + y) mol
H OH H O2
0,8 ← 0,8
0,16 + 2(x + y) = 0,8 ↔ x + y = 0,32 y = 0,24
SO FeS
n x y 0,32(mol) n 0,32(mol)
FeS
m 0, 32.88 28,16(g) Chọn đáp án D
Bài tập 8:[23]Trộn 60g bột Fe với 30g bột S đun nóng (khơng có khơng khí) thu chất rắn A Hịa
tan A dd axit HCl dư ddB khí C Đốt cháy C cần V lit O2 (đktc) (biết phản ứng xảy hoàn toàn) V lit khí oxi là:
A 32,928 lit B 16,454 lit C 22,4 lit D 4,48 lit Hướng dẫn: - nFe > nS
30
32 Fe dư S hết khí C hỗn hợp H2S H2 Đốt C thu SO2 H2O
Vậy trình phản ứng Fe S nhường electron, O2 thu electron
- Viết trình nhường, nhận electron thiết lập phương trình liên quan đến ẩn số số mol O2, ta tính số mol O2 1,47(mol) thể tích O2 32,928 lit
Bài tập 9:[18]Để hòa tan 9,18g bột Al nguyên chất cần dùng dd axit (A) thu khí (X) dd muối
(Y) Biết khơng khí (X), số nguyên tử nguyên tố có thay đổi số OXH 0,3612.1023
(số Avôgađro 6,02.1023) Để tác dụng hoàn toàn với dd (Y) tạo dd suốt cần 290g dd NaOH 20% Vậy khí X là:
A NO2 B N2 C N2O D NO
Hướng dẫn: để tìm khí X, cần xác định axit A Ta có: nAl nAl3 0,34(mol) Al3 4OH AlO2 2H O (1) 2
OH pu OH (bd)
n 4.0,34 1,36mol n 1, 45 muối Y phải muối phản ứng với OH Đó
NH4NO3 (A) HNO3
- Xác định (X): NH4 OH NH3 H O (2) 2 OH (2)
n 1, 45 1,36 0, 09mol ;
23 N(trongX) 23
0,3612.10
n 0, 06(mol
6, 02.10
nguyên tử) Quá trình nhường e: Al - 3e → Al3+
0,34→ 1,02
Quá trình nhận e: N(NO )5 3 8e N(NH ) 4 0,72 ← 0,09
5 x
3
N(NO ) (5 x)e N
0,06(5-x) ← 0,06
(23)Bài tập 10: [tự ra] Cho hỗn hợp X gồm 0,03mol Al 0,05mol Fe vào 100ml ddA có Cu(NO3)2 AgNO3 sau phản ứng thu 8,12g chất rắn B Cho B tác dụng với dd HCl dư 0,672 lit khí H2 Các thể tích khí đều đo đktc Nồng độ muối dd A là:
A
3
AgNO
C 0,32M
3 2
Cu( NO )
C 0,29M
B
3
AgNO
C 0,5M
3 2
Cu( NO )
C 0,3M
C
3
AgNO
C 0,22M
3 2
Cu( NO )
C 0,04M
D
3
AgNO
C 0,3M
3 2
Cu( NO )
C 0,5M
Bài tập 11:[tự ra] Hòa tan 13,2g hỗn hợp bột Fe, FeO Fe2O3 vào dd HCl Sau phản ứng thu chất rắn A kim loại; 0,56 lit chất khí B ddC.
- Cho ddC tác dụng hết với dd NaOH dư thu kết tủa D Nung kết tủa D khơng khí đến khối lượng khơng đổi 12g chất rắn
- Mặt khác, lấy khối lượng chất rắn A khối lượng hỗn hợp đem hịa tan hồn tồn dd H2SO4 đặc, nóng dư thu 3,36 lit khí mùi xốc (đktc) Tính %mFeO hỗn hợp?
A 10,53% B 27,27% C 16,36% D 44,32%
Hướng dẫn: gọi số mol Fe, FeO, Fe2O3 hỗn hợp a, b, c
H
0, 56
n 0, 025(mol)
22,
Sau phản ứng cịn dư Fe chứng tỏ tồn lượng muối Fe3+
ddC chuyển thành muối Fe2+ Gọi số mol Fe dư d Thiết lập mối liên hệ ta hệ phương trình:
56a 72b 160c 132
a 0,1
3, 36.2
3a 0,
b 0, 05
22,
c 0, 025
d 0, 025 c
d 0, 05
b d
c 0, 075
FeO
0, 05.72
%m 100 27, 27(%)
(24)CHƯƠNG V:
PHƯƠNG PHÁP GIÁ TRỊ TRUNG BÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐƯỜNG CHÉO
I.1 Phương pháp khối lượng mol trung bình(M): [13] I.1.1 Khối lượng mol trung bình:
I.1.1.1 Khái niệm:
- Khối lượng mol trung bình (KLMTB) hỗn hợp khối lượng mol hỗn hợp I.1.1.2 Cơng thức tính KLMTB:
hh 1 2 i i
hh
m M n M n M n
M
n n n n (1)
Trong : mhh tổng số gam hỗn hợp
nhh tổng số mol hỗn hợp
M1, M2 …Mi khối lượng mol chất hỗn hợp
n1, n2 … ni số mol tương ứng chất
Đối với chất khí thể tích tỉ lệ với số mol nên (1) viết lại:
1 2 i i
1
M V M V M V
M
V V V (2)
Với V1, V2 … Vi : thể tích chất khí tương ứng
Từ (1) (2) suy ra: M= M1x1 + M2x2 + … + Mixi (3)
Với x1, x2, … xi thành phần % số mol thể tích ( hỗn hợp khí) tương ứng chất lấy theo
số thập phân ( nghĩa 100% ứng với x = 1)
Chú ý: Nếu hỗn hợp có hai chất có khối lượng mol tương ứng M1 M2 cơng thức
(1), (2), (3) viết dạng: (1) suy M M n1 M (n2 n )1
n
(2) suy M M V1 M (V V )2 V
(3) suy M = M1x + M2 (1-x)
Trong n1, V1, x số mol, thể tích, thành phần % số mol thể tích ( hỗn hợp khí ) chất thứ M1
I.1.1.3 Tính chất:
- M khơng phải số mà có giá trị phụ thuộc vào thành phần lượng chất hỗn hợp - M nằm khoảng khối lượng mol phân tử chất nhỏ lớn
Mmin < M < Mmax
- Hỗn hợp hai chất A, B có MA < MB có thành phần tính theo số mol tương ứng a%, b% :
a% = b% = 50 a% < 50% < b% a% > 50% > b%
A B
M M
M
2
A B
M M
M
2
A B
M M
M
2
I.1.2 Vận dụng giải toán:
Trong vơ vơ, thường gặp dạng tốn xác định khối lượng nguyên tử kim loại thuộc phân nhóm nằm chu kỳ nhau; xác định thành phần hỗn hợp muối cation anion; xác định % số lượng đồng vị nguyên tố; % thể tích khí hỗn hợp
I.1.2.1 Vận dụng giải toán liên quan đến hỗn hợp kim loại hỗn hợp muối
Ví dụ 1: [tự ra]Hồ tan hết 7,6g hỗn hợp kim loại X Y nhóm IIA thuộc chu kỳ liên tiếp dd HCl dư thu 5,6 lit khí (đktc) X Y kim loại sau đây?
A Mg Ca B Be Mg C Ca Sr D Sr Ba Cách giải: gọi công thức kim loại X, Y M
2
H
5,
n 0, 25(mol)
22,
M 2HCl MCl2 H2
(25)7,
M 30,
0, 25 Giả sử X< M= 30,4 <Y kim loại Mg Ca
Nhận xét: toán này, giải theo phương pháp tắc dẫn đến số phương trình số ẩn số Khi địi hỏi thủ thuật tốn học tơt xử lý Do đó, trường hợp này, phương pháp M đem lại hiệu cao
Ví dụ 2:[tự ra] Cho 500ml dd X chứa muối NaA NaB với A B halogen (nhóm VIIA thuộc chu kỳ của bảng HTTH) tác dụng với 100ml ddAgNO3 0,1M (lượng vừa đủ, cho 1,5685g kết tủa) Xác định A, B nồng độ mol NaA NaB dd X
A F Cl; CNaF = 0,015M; CNaCl = 0,005M
B Br I; CNaBr = 0,014M; CNaI = 0,006M
C Cl Br; CNaCl = 0,012M; CNaBr = 0,008M
D Cl Br; CNaCl = 0,014M; CNaBr = 0,006M
Cách giải: Ag A AgA
Ag B AgB
A B Ag
n n n 0,1.0,1 0, 01(mol)
2 1, 5685 A,B A,B
M 156,85 108 M 156,85 M 48,85
0, 01
Mà: 35,5 < MA,B= 48,85 < 80 A Cl, B Br Gọi Cl : x(mol) x y 0, 01
Br : y(mol)
(1)
m 1, 5685 x(108 35, 5) y(108 80) 1, 5685 (2)
Từ (1) (2)
3 M(NaCl)
3
3
M(NaBr)
7.10
C 0, 014(M)
x 7.10 0,
y 3.10 3.10
C 0, 006(M)
0, Chọn đáp án D
I.1.2.2 Dạng toán liên quan đến khối lượng nguyên tử trung bình đồng vị ngun tố:
Cơng thức tính khối lượng nguyên tử trung bình:
Giả sử nguyên tố có n đồng vị A1, A2, , An với Ai nguyên tử khối đồng vị Ai; gọi tỉ lệ số nguyên tử
đồng vị thứ i; A nguyên tử khối trung bình; ta có:
1 2 n n 1 2 n n
1 n
A a A a A a A a A a A a
A
a a a 100
Ví dụ 3: [tự ra]Trong tự nhiên nguyên tố clo có đồng vị 35Clvà 37Clcó phần trăm số nguyên tử tương ứng 75% 25% Nguyên tố có đồng vị 63
Cuchiếm 73% số nguyên tử Đồng clo tạo hợp chất CuClx, trong phần trăm khối lượng Cu chiếm 47,228% Tìm đồng vị thứ đồng công thức phân tử CuClx Biết số khối đồng vị a đơn vị MCu 63
A 65Cu, CuCl B 65Cu, CuCl2 C 64Cu, CuCl2 D 64Cu, CuCl
Cách giải: gọi đồng vị Cu: A2Cu Ta có: MCl 75 35 25 37 35,5
100 100
Trong CuClx, %mCu = 47,228% Cu
Cu Cu
Cu M
.100 47, 228 M 0, 47228M 16, 7659x
M 35, 5x
Cu Cu
(26)Mà: MCu= 63 0,73 + A2 0,27 = 63 0,73 + (63 + x) 0,27 (vì A2 A1 x MCu> 63) Cu
M 63 0, 27x (2) Từ (1) (2) x 2;MCu 63,54;A2 65 Chọn đáp án B
I.1.2.3 Dạng tốn liên quan đến hỗn hợp khí:
Ví dụ 4:[tự ra]Hỗn hợp A gồm khí N2, H2, NH3 (và chất xúc tác) có tỉ khối so với H2 6,05 Nung nóng A thời gian thấy tỉ khối hỗn hợp so với H2 tăng 0,348 Vậy, hiệu suất tạo khí NH3 là:
A 10% b 18,75% C 34% D 27%
Cách giải:
2
3 N : x(mol) H : y(mol) NH : z(mol)
trong mol hỗn hợp A ↔ x + y + z = (1) Theo đề:
2
tr hh
H
d 6, 05 M 28x 2y 17z 6.05.2 12,1 (2) Mặt khác: y = 4x (3) Từ (1), (2), (3) x = 0,1; y = 0,4; z = 0,5
0
t ,p
2
xt
N 3H 2NH
Ban đầu: 0,1 0,4 0,5 Phản ứng: a 3a 2a Cân bằng: 0,1-a 0,4-3a 2a+0,5
s 28(0,1 a) 2(0, 3a) 17(2a 0, 5)
M 6, 398.2 12, 796
1 2a
1 2a 0, 946 a 0, 027
Hiệu suất tạo khí NH3 là: 27% Vậy đáp án D
I.2 Phương pháp hóa trị trung bình:
Thường áp dụng dạng toán hỗn hợp mà hóa trị ngun tố khơng đổi tốn
Ví dụ 5:[17] Hỗn hợp A gồm kim loại X,Y có hóa trị khơng đổi khơng có kim loại hóa trị I Lấy 7,68g hỗn
hợp A chia thành phần nhau:
- Phần 1: nung khí O2 dư để oxi hóa hồn tồn, thu 6g hỗn hợp rắn B gồm oxit
- Phần 2: hòa tan hồn tồn dd chứa HCl H2SO4 lỗng, thu V lit khí H2 (đktc) ddC Tính V
A 2,352lit B 4,704lit C 3,024lit D 1,176lit
Cách giải: gọi kí hiệu chung kim loại X, Y là: M; hóa trị trung bình x ; số mol hỗn hợp phần là: a
2 x
4M xO 2M O (1)
2 x
2M 2xHCl 2MCl xH (2)
2 4 x
2M xH SO M (SO ) xH (3)
Từ ĐLBTKL
2 O
m pư = 7, 68 2,16(g)
2
2
O
ax 2,16
n 0, 0675(mol) ax 0, 0675.4 0,135(mol)
4 32
Từ (2) (3)
2
H M H
x ax
n n 0,135(mol) V 3, 024(l)
2
Chọn đáp án C
Ví dụ 6: [13]Cho luồng H2 qua ống sứ đốt nóng đựng 11,3g hỗn hợp oxit vanađi hóa trị kề tới khử hồn tồn cho khí khỏi ống sứ qua H2SO4 đặc thấy khối lượng axit tưng lên 4,68g Xác định oxit vanađi
(27)Cách giải: gọi x hóa trị trung bình vanađi
t C
2 x 2
V O xH 2V xH O (1)
H O
m 4,68g
Theo (1) ta có: 11,3 4, 68 x 3,
51.2 16x 18 x
Vậy oxit V2O3 VO2 Chọn đáp án A
II Phương pháp đường chéo: [2], [14]
Phương pháp đường chéo thường áp dụng để giải tốn trộn lẫn chất với nhau, đồng thể: lỏng - lỏng, khí - khí, rắn - rắn dị thể lỏng - rắn, lỏng - khí, hỗn hợp cuối phải đồng thể Phương pháp có ý nghĩa thực tế trường hợp pha chế dung dịch Tuy nhiên, phương pháp áp dụng cho trường hợp trộn lẫn dung dịch chất (hoặc chất khác phản ứng với nước lại cho chất) ; không áp dụng cho trường hợp trộn lẫn chất khác xảy phản ứng hóa học
II.1 Nguyên tắc phương pháp: trộn lẫn dung dịch:
- Dung dịch 1: có khối lượng m1, thể tích V1, nồng độ C1 (C% CM), khối lượng riêng d1
- Dung dịch 2: có khối lượng m2, thể tích V2, nồng độ C2 (C2 > C1), khối lượng riêng d2
- Dung dịch thu có m = m1+ m2, V= V1+ V2, nồng độ C (C1<C <C2), khối lượng riêng d
Sơ đồ đường chéo công thức tương ứng với trường hợp là:
Đối với nồng độ % khối lượng:
m1 C1 C2 C
C → 2
C C
m
m C C (1) m2 C2 C1 C
Đối với nống độ mol/l:
V1 C1 C2 C
C → 2
C C
V
V C C (2) V2 C2 C1 C
Đối với khối lượng riêng:
V1 d1 d2 d
d → 2
d d
V
V d d (3) V2 d2 d1 d
Trên sở sử dụng sơ đồ đường chéo để giải toán dung dịch, nhận thấy phương pháp thuận lợi áp dụng giải toán thành phần phần trăm hỗn hợp rắn tỷ lệ thể tích chất khí Với phương pháp này, thường cho kết nhanh chóng xác Điều cần thiết việc giải tập TNKQ Khi sử dụng cần ý:
Chất rắn coi dd có C = 100% Dung mơi coi dd có C = 0%
Khối lượng riêng nước d = 1g/ml II.2 Vận dụng phương pháp vào giải toán:
Sau số dạng tốn dùng sơ đồ đường chéo: II.2.1 Dạng tốn tính tốn pha chế dung dịch:
Ví dụ 1:[tự ra]Để thu HCl 25% cần lấy m1 gam dung dịch HCl 35% pha với m2 gam dd HCl 5% Tỷ lệ m1/m2 là:
A 1:3 B.1:2 C 2:1 D 3:1
(28)1
35 25
m 10
m 25 20 Chọn đáp án B
Ví dụ 2:[tự ra] Để điều chế 300ml dd CuSO4 8% (d = 1,1g/ml) cần lượng tinh thể CuSO4 5H2O là:
A 47,14g B 41,25g C 26,4g D 16,5g
Cách giải: coi tinh thể CuSO4 5H2O dd CuSO4 nồng độ
160.100
64% 250
Coi H2O dd CuSO4 nồng độ 0%
Áp dụng sơ đồ đường chéo, ta có: m1 CuSO4 5H2O -
8% →
2
m
m 56
m2 H2O 64 -
m cần lấy = (300.1,1).1 41, 25(g)
Ví dụ 3:[tự ra]Hịa tan hồn tồn m gam Na2O ngun chất vào 80g dd NaOH 24% thu dd NaOH 51% Giá trị m (gam) là:
A 11,3 B 13,84 C 24,08 D 27,68
Cách giải: hịa tan có phản ứng: Na2O + H2O → 2NaOH (1)
Theo (1): 100g Na2O hòa tan cho
100.80
129, 03g
62 NaOH
Áp dụng sơ đồ đường chéo, ta có: m1 Na2O 129,03 27
51 →
2
m 27
m 78, 03 2,89
m2 NaOH 24 78,03 Na O2 80
m m 27, 68(g)
2,89 II.2.2 Dạng toán hỗn hợp đồng vị:
Ví dụ 4: [tự ra] Cho biết nguyên tử khối trung bình Iriđi 192,22 Iriđi tự nhiên có đồng vị 19177Ir
193
77Ir Thành phần % số nguyên tử 19377Ir là:
A 61% B 63% C 39% D 37%
Cách giải: áp dụng sơ đồ đường chéo, ta có:
19177Ir 193 - 199,22
M 192, 22
193
77Ir 192,22 - 191
→
2
m 27
m 78, 03 2,89
191 77
1,22
% Ir = 100 61%
0,78+1,22 Chọn đáp án A
II.2.3 Tính tỷ lệ thể tích hỗn hợp khí:
Ví dụ 5:[tự ra]Một hỗn hợp gồm N2O NO 27,30C; 1,5atm có tỷ khối He 8,375 Thành phần % thể tích NO hỗn hợp là:
A 87,68% B 25% C 12,32% D 75%
Cách giải: áp dụng sơ đồ đường chéo, ta có:
N O
V M1 44 33,5 - 30
M 8, 375.4 33,
NO
V
2
(29)N O2 NO
V 3,5 1
V 10,5 NO
3
V 75%
4
II.2.4 Tính thành phần hỗn hợp muối phản ứng đơn bazơ đa axit:
Dạng tập giải theo phương pháp đại số thơng thường cách đặt ẩn, giải hệ Nhưng giải theo phương pháp đường chéo cách nhanh chóng
Ví dụ 6:[tự ra] Cho 11g dd NaOH 10% tác dụng với 5g dd H3PO4 39,2% Muối tạo thành khối lượng tương ứng bao nhiêu?
A 1,775g NaH2PO4 2,05g Na3PO4 B 1,775g Na2HPO4 0,9g NaH2PO4
C 1,065g Na2HPO4 2,05g NaH2PO4 D 1,775g NaH2PO4 0,9g Na3PO4
Cách giải:
3
NaOH H PO
11.10 5.39,
n 0, 0275(mol); n 0, 02(mol)
100.40 100.98
Ta có:
3 NaOH H PO
n 0, 0275
1 1,375
n 0, 02 tạo hỗn hợp muối: Na2HPO4 NaH2PO4 Áp dụng sơ đồ đường chéo:
Na2HPO4 (n = 2) - 1,375
n 1, 375 → 4 Na HPO
NaH PO
n 0, 625 5
n 0, 375
NaH2PO4 (n = 1) 1,375 -
2 4
Na HPO NaH PO
3n 5n
Mà :
2 4
Na HPO NaH PO H PO
n n n 0,02(mol)
2 4
2 4
Na HPO Na HPO
3
NaH PO NaH PO
n 0, 0125(mol) m 0, 0125.142 1, 775(g)
n 7,5.10 (mol) m 7,5.10 120 0,9(g)
Chọn đáp án B
II.2.5 Dạng toán hỗn hợp muối kim loại có tính chất hóa học:
Thường gặp dạng tốn tính thành phần phần trăm số mol muối hỗn hợp
Ví dụ 7:[tự ra] Hòa tan 4,955g muối CaCO3 BaCO3 dd HCl dư thu 784 ml khí CO2 (đktc) Thành phần % số mol BaCO3 hỗn hợp là:
A 40,36% B 59,64% C 42,86% D 57,14%
Cách giải:
2 3
CO CO CO
0, 784
n 0, 035(mol); n n 0, 035(mol)
22,
hh 4,955
M 141,57
0, 035
Áp dụng sơ đồ đường chéo:
3
BaCO (M 197) 141,57 - 100
M 141, 57 → 3 BaCO
CaCO
n 41, 57
n 55, 43
3
CaCO (M 100) 197 - 141,57
BaCO
41, 57
%n 100 42,86%
41, 57 55, 43 Đáp án C
II.2.6 Dạng toán trộn quặng kim loại:
Dạng toán giải thep phương pháp thông thường phức tạp Nhưng sử dụng sơ đồ đường chéo tốn trở nên đơn giản hiệu nhiều
Ví dụ 8: [20] A quặng hematit chứa 60% Fe2O3 B quặng mahetit chứa 69,6% Fe3O4 Trộn m1 quặng A với m2 quặng B thu quặng C mà từ quặng C điều chế 0,5 gang chứa 4% cacbon Tỷ lệ m1/m2 là:
(30)Cách giải: số kg Fe có quặng: - Quặng A chứa: 60 1000.112 420(kg)
100 160
- Quặng B chứa: 69, 6.1000.168 504(kg)
100 232
- Quặng C chứa: 500.(1 ) 480(kg) 100
Áp dụng sơ đồ đường chéo:
m1 420 504 - 480 = 24
480
2
m 24
m 60
m2 504 480 - 420 = 60
Đáp án D
Thông thường, phương pháp dùng giá trị trung bình phương pháp đường chéo kết hợp với phương pháp bảo toàn nhằm làm phong phú tập TNKQ, cách kết hợp nhằm kích thích tư lực phát vấn đề HS
III Một số toán sử dụng phương pháp trung bình phương pháp đường chéo phối hợp với phương pháp bảo tồn:
Bài tập 1:[19]Hịa tan hoàn toàn 12g hỗn hợp Fe, Cu (tỷ lệ mol 1:1) HNO3 thu Vlit (đktc) hỗn hợp khí X (gồm NO NO2) ddY (chỉ chứa muối axit dư) Tỷ khối X H2 19 Giá trị V là:
A 3,36 B 2,24 C 4,48 D 5,6
Hướng dẫn: - áp dụng sơ đồ đường chéo suy tỷ lệ số mol hỗn hợp khí
2 NO NO
n n
- Sử dụng ĐLBT electron tính nhh khí từ ∑ e nhận V = 5,6lit Chọn đáp án D
Bài tập 2: [17]0,1 mol hỗn hợp A có khối lượng 3,84g gồm kim loại X,Y có hóa trị khơng đổi khơng có kim
loại hóa trị I Nung hỗn hợp A O2 dư để oxi hóa hồn tồn, thu 6g hỗn hợp rắn B gồm oxit Biết khối lượng nguyên tử X, Y lớn 20đvC X, Y kim loại nào?
A Mg Fe B Mg Zn C Al Zn D Al Fe Hướng dẫn: gọi M ký hiệu chung X, Y; x hóa trị trung bình
4M xO2 2M O 2 x
O
x 2,
n 0, 0675
M 38,
X hóa trị II Y hóa trị III
- Gọi x, y số mol X, Y Ta có hệ:
2x 3y
2, x 0, 03
x y
y 0, 07
x y 0,1
- Mặt khác: mhh = 0,03MX + 0,07MY = 3,84 ↔ 3MX + 7MY = 384
- Biện luận:
Nếu 20 < MX < 38,4 X Mg khơng có kết Y
Nếu 20 < MY < 38,4 Y Al X Zn
Vậy đáp án C
Bài tập 3:[12] Một hỗn hợp kim loại kiềm chu kỳ bảng HTTH có khối lượng 8,5g Hỗn hợp
tan hết nước dư cho 3,36lit khí H2 (đktc) Xác định A, B khối lượng kim loại
A Na, K; 4,6g Na; 3,9g K B Na, K; 2,3g Na; 6,1g K C Li, Na; 1,4g Li; 7,1g Na A Li, Na; 2,8g Li; 5,7g Na
Bài tập 4:[12] 2,56g hỗn hợpX gồm halogen A2, B2 (thuộc chu kỳ bảng HTTH) tác dụng hết với Ag cho hỗn hợp muối có khối lượng 133,6g Xác định A, B A2, B2 hỗn hợp X
A Cl, Br;
2 2
Cl Br
m 14,2g;m 11,4 g B F, Cl;
2 2
Br Cl
(31)C F, Cl;
2 2
F Cl
m 11,4g;m 14,2g D Cl, Br;
2 2
Cl Br
m 7 ,1g;m 18,5 g
Bài tập 5:[4] Nung 200g CaCO3 Cho khí CO2 thu phản ứng qua C nung nóng ta thu hỗn hợp CO, CO2 V = 56lit (đktc) tỉ khối O2 0,975 Tính VCO, VCO2 hiệu suất phản ứng nhiệt phân
CaCO3
A 11,2 lit CO2; 44,8lit CO; 80% B 11,2 lit CO2; 44,8 lit CO; 75%
C 22,4 lit CO2; 33,6 lit CO; 65% D 5,6 lit CO2; 50,4 lit CO; 80%
Bài tập 6:[tự ra] Hỗn hợp X nặng 5,28g gồm Cu kim loại có hóa trị 2, kim loại có số mol X tan hết HNO3 sinh 3,584 lit hỗn hợp NO2 NO (đktc) có tỷ khối với H2 21 Kim loại chưa biết là:
A Ca B Mg C Ba D Zn
Hướng dẫn: - sử dụng sơ đồ đường chéo tính
NO NO
n 0,12(mol);n 0,04(mol)
- Sử dụng phương pháp bảo toàn electron: ∑ e nhường = ∑ e nhận = 0,24(mol) - Sử dụng sơ đồ đường chéo cho hỗn hợp X (MX 44):
Cu 64 44 - R MX 44 → Cu
R
n 44 R
1
n 20
R R 64 – 44
(32)ĐÁP ÁN:
Chương I:
1.C 2.B 3.D 4.C 5.C 6.A
7.C 8.B 9.A 10.A 11.B 12.B
13.C 14.D 15.A 16.D 17.C 18.C
19.D 20.B 21.D
Chương II:
1 C A B C A Chương III:
1 A A D A B Chương IV:
1.C 2 A 3.B 4.C 5.D 6.A
7 D 8 A 9 B 10.D 11.B
Chương V: