Một số phương pháp giải các bài toán khó trong đề thi tuyển sinh đại học môn Hóa học nhằm giúp các học sinh khá giỏi khi ôn thi Trần Thị Thu Hằng – Trường THPT Chuyên Trần Phú A. Më ®Çu B¾t ®Çu tõ n¨m häc 2006-2007, toµn bé ngµnh gi¸o dôc bíc vµo mét cuéc c¸ch m¹ng vÒ ph¬ng ph¸p d¹y vµ häc còng nh c¸ch thøc thi cö. Trong suèt nhiÒu chôc n¨m thµy vµ trß chóng ta ®· quen víi kiÓu thi tù luËn, b©y giê chóng ta buéc ph¶i thÝch øng víi kiÓu thi tr¾c nghiÖm. §iÓm kh¸c nhau lín nhÊt cña hai ph¬ng ph¸p thi lµ : Thi tr¾c nghiÖm cã ph¹m vi kiÕn thøc rÊt réng, bao phñ gÇn nh toµn bé ch¬ng tr×nh häc bËc THPT Thêi gian ®Ó hoµn thµnh mçi c©u hái lµ rÊt eo hÑp, ®ßi hái ph¬ng ph¸p t duy vµ tÝnh to¸n ph¶i hÕt søc hiÖu qu¶. Trong kú héi th¶o lÇn nµy chóng t«i mong muèn ®îc trao ®æi víi c¸c thµy c« d¹y m«n hãa häc vµ c¸c em häc sinh mét vµi ph¬ng ph¸p häc vµ t duy gióp cho viÖc hoµn thµnh c¸c c©u hái tr¾c nghiÖm trong thêi gian ng¾n nhÊt cã thÓ. Tuy nhiªn dï trong bÊt kú trêng hîp nµo th× ®Ó häc tèt vµ hiÖu qu¶ mét m«n häc còng lu«n bao gåm chñ yÕu hai thao t¸c t duy c¬ b¶n: ghi nhí – hiÓu c¸c kiÕn thøc lý thuyÕt vµ vËn dông c¸c kiÕn thøc ®ã trong c¸c nhiÖm vô cô thÓ. Cã lÏ cha cã gi¸o viªn nµo cã ®ñ tr×nh ®é ®Ó d¹y cho häc sinh cña m×nh mét sè mÑo, sau ®ã c¸c em kh«ng cÇn ph¶i häc mµ vÉn tr¶ lêi ®îc tÊt c¶ c¸c c©u hái! B. Ph©n lo¹i bµi tËp hãa häc vµ ph¬ng ph¸p gi¶i th«ng thêng I. Ph©n lo¹i s¬ bé vÒ bµi tËp hãa häc. Víi cÊu tróc c¸c ®Ò thi m«n hãa häc hiÖn nay theo kiÓu thi tr¾c nghiÖm cã dung lîng 50 bµi tËp ( kú thi THPT Quèc Gia), chóng t«i thèng kª s¬ bé cã thÓ t¹m chia thµnh hai lo¹i lín: Bµi tËp lý thuyÕt : nh÷ng c©u hái, bµi tËp mµ khi hoµn thµnh kh«ng ®ßi hái ph¶i tÝnh to¸n, hoÆc nÕu cã th× còng rÊt ®¬n gi¶n. Thuéc lo¹i nµy thêng lµ c¸c bµi tËp sau: Bµi tËp hoµn thµnh ph¶n øng, x¸c ®Þnh chÊt trªn s¬ ®å ph¶n øng, x¸c ®Þnh chÊt qua sù m« t¶ c¸c biÕn ®æi hãa häc. Bµi tËp hái liªn quan ®Õn nhËn biÕt, t¸ch hoÆc tinh chÕ chÊt. Bµi tËp vÒ kh¸i niÖm, qui luËt, qui t¾c , b¶n chÊt ph¶n øng hoÆc c¬ chÕ ph¶n øng. Bµi tËp suy luËn vÒ tÝnh chÊt cña chÊt, lo¹i chÊt ( gåm cã hái kh¶ n¨ng ph¶n øng khi biÕt chÊt hoÆc ®Æc ®iÓm cÊu t¹o cña chÊt vµ hái cÊu t¹o chÊt khi cho biÕt c¸c ph¶n øng còng nh s¶n phÈm t¹o ra khi cho biÕt chÊt tham gia.) Bµi tËp so s¸nh c¸c tÝnh chÊt, hoÆc s¾p xÕp theo d·y t¨ng, gi¶m tÝnh chÊt.( nhiÖt ®é s«i, ®é tan, tÝnh axit, tÝnh baz¬, tÝnh kim lo¹i, tÝnh phi kim...) Bµi tËp hái vÒ ®iÒu chÕ hoÆc mét sè qu¸ tr×nh thùc tÕ, øng dông trong ®êi sèng, s¶n xuÊt. Bµi to¸n : bµi tËp mµ khi hoµn thµnh ®ßi hái ph¶i cã nhiÒu phÐp tÝnh hoÆc c¸c suy luËn to¸n häc. DÔ thÊy r»ng ®Ó gi¶i bµi tËp lý thuyÕt kh«ng cã c¸ch nµo kh¸c cÇn ph¶i nhí vµ hiÓu c¸c kiÕn thøc lý thuyÕt cã liªn quan. Cho dï ë thêi ®¹i nµo, kiÓu thi cö nµo thi viÖc ghi nhí vµ hiÓu kiÕn thøc lý thuyÕt vÉn lu«n lµ mét th¸ch thøc ®èi víi mäi ngêi häc. M«n hãa häc lµ mét m«n häc cã khèi lîng kiÕn thøc lý thuyÕt nhiÒu, ®ßi hái nhiÒu c«ng phu trong viÖc ghi nhí. Tuy nhiªn vÒ c¸c biÖn ph¸p gióp häc sinh ghi nhí vµ hiÓu mét c¸ch cã hÖ thèng sÏ ®îc bµn ®Õn trong mét dÞp kh¸c. Trong khu«n khæ cña héi th¶o nµy chóng t«i xin phÐp ®éc gi¶ ®îc nãi kü h¬n vÒ d¹ng bµi tËp thø 2: bµi to¸n hãa häc. §Ó gi¶i tèt lo¹i bµi to¸n ho¸ häc th× ngoµi viÖc am hiÓu c¸c kiÕn thøc lý thuyÕt cã liªn quan chóng ta cßn cÇn ph¶i cã ®îc c¸c kü n¨ng nhÊt ®Þnh. §Æc biÖt lµ kü n¨ng ®Þnh híng vÒ c¸ch lµm khi ®äc xong ®Ò bµi. Bëi v× trong kiÓu thi tr¾c nghiÖm, mçi c©u hái chØ ®îc phÐp hoµn thµnh trong kho¶ng 1,5 ®Õn 1,8 phót. NÕu chóng ta kÐo dµi thêi gian hoµn thµnh c©u hái vît qu¸ møc cho phÐp th× còng ®ång nghÜa víi viÖc chóng ta ®ang tù m×nh trõ bít ®iÓm bµi thi cña m×nh ! TÊt nhiªn ngoµi ph¬ng ph¸p gi¶i th«ng thêng còng cßn cã mét sè ph¬ng ph¸p gi¶i nhanh, cho phÐp tiÕt kiÖm thêi gian tèi ®a. Tríc hÕt trong phÇn nµy chóng ta h·y rµ so¸t c¸c kü n¨ng c¬ b¶n trong kü thuËt gi¶i bµi to¸n hãa häc. II. C¸c d¹ng bµi to¸n hãa häc thêng gÆp trong ®Ò thi. Bµi to¸n hçn hîp: lµ d¹ng bµi mµ ®¸p sè cÇn tÝnh lµ mét con sè cô thÓ ( hoÆc chÝ Ýt còng lµ mét biÓu thøc to¸n häc nh mét kho¶ng x¸c ®Þnh ch¼ng h¹n.). VÝ dô nh c©u hái tÝnh khèi lîng, thÓ tÝch, thµnh phÇn % ( vÒ khèi lîng hoÆc thÓ tÝch...), sè mol, tØ khèi, nång ®é.... C¸ch gi¶i th«ng th¬ng ®èi víi d¹ng bµi nµy lµ : ViÕt ph¬ng tr×nh ph¶n øng. §Æt Èn, lËp hÖ, gi¶i hÖ Dïng nghiÖm ®Ó tr¶ lêi c©u hái cña ®Ò ra. VÝ dô 1: Cho 31,2g hçn hîp bét Al vµ Al2O3 t¸c dông hÕt víi dung dÞch NaOH d, thu ®îc 13,44 lÝt H2 (®ktc). Khèi lîng mçi chÊt cã trong hçn hîp ban ®Çu lµ bao nhiªu ? Gi¶i:Cã p.t.p. Al +H2O +NaOH ® NaAlO2 +3/2 H2 Al2O3 + 2NaOH ® 2NaAlO2 + H2O nAl = 2/3 .nH2 = 0,4 mol. mAl = 0,4.27 = 10,8g. mAl2O3= 31,2 - 10,8 = 20,4g VÝ dô 2: Hçn hîp A vµ B lµ hai anken cã khèi lîng 12,6g ®îc trén theo tû lÖ cïng sè mol t¸c dông võa ®ñ víi 32g br«m. NÕu trén hçn hîp theo tû lÖ cïng khèi lîng th× 16,8g hçn hîp t¸c dông võa ®ñ víi 0,6g H2 . T×m CTPT cña A, B? Gi¶i: Gäi c«ng thøc cña 2 anken lµ CnH2n vµ CmH2m. ë TN1: sè mol anken = sè mol Br2 = 32/160 = 0,2 mol. VËy sè mol mçi anken lµ 0,1 mol. VËy 0,1.14(n +m) = 12,6 suy ra n+m =9. ë TN2: khèi lîng mçi anken lµ 8,4 g. Sè mol anken = sè mol H2 = 0,6 /2 = 0,3 mol. VËy 8,4/14 (1/n +1/m) = 0,3. suy ra 1/n + 1/m = 0,5. Gi¶i hÖ n = 3, m = 6. Hai anken lµ C3H6 vµ C6H12. VÝ dô 3 : Mét rîu no ®a chøc X m¹ch hë cã n nguyªn tö C vµ m nhãm OH trong cÊu t¹o ph©n tö. Cho 7,6 g rîu trªn ph¶n øng víi lîng Na d thu ®îc 2,24 lÝt khÝ (®ktc). LËp biÓu thøc liªn hÖ gi÷a n vµ m. Cho n = m +1. T×m CTPT cña rîu X tõ ®ã suy ra CTCT. Gi¶i : a) Gäi c«ng thøc cña rîu lµ CnH2n+2-m(OH)m. Ph¶n øng víi Na: CnH2n+2-m(OH)m + mNa ® CnH2n+2-m(ONa)m + m/2 H2 Sè mol rîu = 2.sè mol H2 /m = 0,2/m. VËy 7,6 = 0,2/m .(14n +2+16m) suy ra 11m = 7n +1. b) kÕt hîp víi n = m + 1, gi¶i ra m =4, n = 3. rîu C3H6(OH)2. c«ng thøc cÊu t¹o cã thÓ cã lµ : HOCH2CH2CH2OH hoÆc HOCH2CH(OH)CH3 Bµi to¸n hçn hîp khã nhÊt ®îc cho díi d¹ng tr¾c nghiÖm lµ khi c¸c d÷ kiÖn kh«ng ®ñ ®Ó gi¶i ra ®îc chÝnh x¸c kÕt qu¶ cña ®¹i lîng cÇn tÝnh theo yªu cÇu cña ®Ò bµi, nhng l¹i cã thÓ sö dông c¸c phÐp biÕn ®æi to¸n häc phï hîp ®Ó t×m ra ®îc kho¶ng x¸c ®Þnh cña ®¹i lîng ®ã. Trong c¸c ph¬ng ¸n ®¸p sè chØ cã duy nhÊt mét ®¸p sè kh¶ dÜ n»m trong kho¶ng VÝ dô4:Cho rất từ từ từng giọt dd chứa 0,15 mol Na2CO3 và 0,1mol NaHCO3 vào 100 ml dd HCl 2M. Hãy cho biết thể tích khí CO2 thoát ra qui ve điều kiện tiêu chuẩn. A.3,92 lít B.3,38 lít C.2,24 lít D.2,58 lít Gi¶i: Hai ph¶n øng cã thÓ coi lµ ®ång thêi, do lóc nµo H+ còng d H+ + HCO3-® H2O + CO2 x x x 2H+ + CO32-® H2O + CO2 2y y y Do H+ thiÕu, nªn ta cã: x + 2y = 0,2 ; x ≤ 0,1; y ≤ 0,15 ; sè mol CO2 = x+y = 0,2 -y B»ng biÕn ®æi to¸n häc dÔ dµng t×m ®îc 0,05 ≤ y ≤ 0,1 nªn 0,1 ≤ sè mol CO2≤ 0,15. VËy ®¸p ¸n D lµ ®¸p ¸n duy nhÊt n»m trong kho¶ng nµy. VÝ dô 5: Cho m gam hỗn hợp muối vào nước thu được dung dịch Y chứa các ion Na+, Fe3+, Cl- và SO2-4. Cho dung dịch NaOH dư vào dung dịch Y thu được 10,7 gam kết tủa. Cho dung dịch BaCl2 dư vào dung dịch Y thu được 23,3 gam kết tủa. Vậy giá trị của m tương ứng là: A.17,96 gam B.18,08 gam C.20,45 gam D.16,36 gam Gi¶i: Na+: x mol; Fe3+ : 0,1 mol ; Cl- : y mol; SO42- : 0,1 mol. Theo b¶o toµn ®iÖn tÝch: x + 0,3 = y + 0,2 ® y = x + 0,1. m = 23x + 35,5y + 15,2 = 58,5 x + 18,75; do x > 0 nªn m > 18,75 g. DÔ thÊy ®¸p ¸n C lµ ®¸p ¸n duy nhÊt phï hîp. Bµi to¸n x¸c ®Þnh nguyªn tè hoÆc c«ng thøc trong v« c¬ . Trong ®a sè c¸c trêng hîp th× ®©y lµ d¹ng bµi x¸c ®Þnh kim lo¹i. D¹ng bµi nµy thêng gi¶i ®îc víi mét trong c¸c ph¬ng ph¸p sau: 2a. Coi nguyªn tö lîng cña nguyªn tè (M) nh mét Èn cÇn t×m, lËp hÖ , gi¶i ra nghiÖm, sau ®ã tra b¶ng HTTH ®Ó t×m ra nguyªn tè. VÝ dô 6: Cho 29g hçn hîp gåm mét kim lo¹i kiÒm thæ vµ oxit cña nã t¸c dông víi dung dÞch HCl d thu ®îc 41,6g muèi khan. Kim lo¹i kiÒm thæ lµ kim lo¹i nµo ? Gi¶i:P/t M + 2HCl ® MCl2 + H2 vµ MO + 2HCl ® MCl2 + H2O HÖ: M.x + (M+16).x = 29 vµ (M + 71).2x = 41,6. Gi¶i ra x = 0,1 mol vµ M =137 lµ Ba VÝ dô 7 : Hoµ tan hoµn toµn mét khèi lîng kim lo¹i M ho¸ trÞ II vµo dung dÞch HCl 14,6% ®îc dung dÞch muèi cã nång ®é 18,19%. M lµ kim lo¹i nµo? Gi¶i : M + 2HCl ® MCl2 + H2 Gäi sè mol kim lo¹i lµ x mol. Khèi lîng dd HCl = 2x.36,5:0,146 =500x gam Khèi lîng dd thu ®îc lµ M.x + 500x – x.2 = M.x +498x C% = (M+71).x :(M.x + 498x) = 0,1819. TriÖt tiªu x, gi¶i ra M = 24 lµ Mg 2b.Kh«ng gi¶i ra ®îc chÝnh x¸c gi¸ trÞ M, nhng t×m ®îc mét ph¬ng tr×nh phô thuéc kiÓu M = f(n). Trong ®ã n thêng lµ mét sè nguyªn cã h÷u h¹n c¸c gi¸ trÞ cÇn xÐt ( vÝ dô nh hãa trÞ cña nguyªn tè hoÆc chØ sè trong c«ng thøc...). Ta lËp b¶ng xÐt c¸c gi¸ trÞ cã thÓ cã cña M theo n, c¨n cø vµo ®ã ®Ó t×m ra cÆp nghiÖm thÝch hîp. VÝ dô 8: Cho 5,40 gam mét kim lo¹i X t¸c dông víi khÝ Clo d, thu ®îc 26,70g muèi. X lµ kim lo¹i nµo ? Gi¶i: sè mol clo p/ = (26,7-5,4):35,5 = 0,6 mol. XÐt muèi XClx ta cã nX : nCl = 1:x = (5,4:X):0,6 =9:X. VÇy X =9x. V× x = 1;2;3 nªn nghiÖm thÝch hîp lµ x =3, X = 27 lµ Al. VÝ dô 9 : Cho 2,52 gam mét kim lo¹i t¸c dông víi dung dÞch H2SO4 lo·ng t¹o ra 6,84 gam muèi sunfat. §ã lµ kim lo¹i nµo? Gi¶i: XÐt c«ng thøc muèi sunfat : M2(SO4)n. V× khèi lîng phÇn gèc sunfat =6,84-2,52=4,32 gam. Ta cã 2M : (n.96) =2,52:4,32. Rót ra M = 28n. víi n = 1;2;3. NghiÖm lµ n=2, M=56, kim lo¹i lµ Fe. 2c.D¹ng thø ba vµ còng lµ d¹ng khã nhÊt, ®ã lµ khi sè ph¬ng tr×nh ®îc lËp kh«ng ®ñ ®Ó gi¶i ra M, còng kh«ng cã sù phô thuéc vµo tham sè n nµo c¶. Khi ®ã ta cÇn ph¶i sö dông c¸c biÕn ®æi to¸n häc ®Ó ®a ra ®îc kho¶ng x¸c ®Þnh a < M < b, víi a, b lµ c¸c con sè cô thÓ. Sau ®ã kÕt hîp víi c¸c tÝnh chÊt hãa häc cña M ®îc m« t¶ trong ®Ò ra ®Ó dÉn tíi nghiÖm thÝch hîp. VÝ dô 10: Cho 4,5g hçn hîp gåm Rb vµ mét kim lo¹i kiÒm X vµo níc d thu ®îc 2,24 l khÝ H2 ë ®kc. X¸c ®Þnh X ? Gi¶i: M + H2O ® MOH + 1/2H2. Sè mol kim lo¹i = 2.sè mol H2 = 2.2,24/22,4 = 0,2 mol. Khèi lîng ph©n tö trung b×nh cña hçn hîp b»ng 4,5:0,2 = 22,5. V× Mnhá< MTB< Mlín. Mµ MCs =133 nªn kim lo¹i kiÒm kia cã M < 22,5 . §ã lµ Li. VÝ dô 11 : Hçn hîp A gåm Mg vµ mét kim lo¹i M hãa trÞ 3. Hoµ tan hoµn toµn 1,275 g A vµo dung dÞch HCl d thÊy tho¸t ra 1400ml khÝ H2 ( ®o ë ®ktc). X¸c ®Þnh M? Gi¶i : Gäi sè mol Mg lµ x, M lµ y mol. V× A tan hoµn toµn trong HCl nªn M ®øng tríc H trong d·y ho¹t ®éng hãa häc. Ph¶n øng: Mg + 2HCl ®MgCl2 + H2 vµ M + 3HCl à MCl3 + 3/2H2. Ta cã hÖ :(1) 24x + My = 1,275 vµ (2) x + 1,5y =1,4/22,4 = 0,0625. Râ rµng hÖ cã 3 Èn, hai ph¬ng tr×nh nªn kh«ng thÓ gi¶i ra M, ta biÕn ®æi : Tõ (2) x = 0,0625 - 1,5y . mÆt kh¸c : 24x (0,0625-1,275/24) thay vµo (1) 24(0,0625-1,5y) + My = 1,275 tøc lµ y(36 -M) = 0,225. Tõ kho¶ng x¸c ®Þnh cña y lµ 0,00625 < y < 0,04167 ta cã kho¶ng cña M lµ 0 < M < 30,6. M lµ kim lo¹i ®øng tríc H vµ hãa trÞ 3, vËy M = 27 lµ Al. Bµi to¸n víi nhiÒu ph¬ng tr×nh ph¶n øng x¶y ra ®ång thêi trong dung dÞch. Bµi to¸n d¹ng nµy chØ cã thÓ gi¶i thuËn lîi nÕu dïng ph¬ng tr×nh ion rót gän. V× khi viÕt ph¬ng tr×nh ph¶n øng d¹ng ph©n tö, sè ph¬ng tr×nh thêng nhiÒu dÉn ®Õn sè Èn to¸n häc sÏ qu¸ lín, viÖc gi¶i hÖ sÏ rÊt cång kÒnh, phøc t¹p. §ã lµ cßn cha kÓ ®Õn viÖc viÕt ph¬ng tr×nh d¹ng ph©n tö do kh«ng lêng hÕt ®îc c¸c kh¶ n¨ng ph¶n øng nªn ®Ó sãt ph¶n øng hoÆc s¶n phÈm, do ®ã kh«ng thÓ ®i ®Õn kÕt qu¶ chÝnh x¸c cña bµi to¸n. Trong nhiÒu trêng hîp bµi to¸n cã liªn quan ®Õn ph¶n øng cña ion NO3- trong dung dÞch cã m«i trêng axit còng chØ cã thÓ gi¶i ®îc nÕu viÕt ph¬ng tr×nh d¹ng ion. Chóng ta sÏ thÊy râ c¸c vÊn ®Ò trªn trong c¸c vÝ dô cho sau ®©y. VÝ dô 12 : Trén 200 ml dung dÞch chøa HCl 0,01M vµ H2SO4 0,025M víi 300 ml dung dÞch chøa NaOH 0,015M vµ Ba(OH)2 0,02M thu ®îc 500ml dung dÞch Y vµ m gam kÕt tña. TÝnh pH cña dung dÞch Y vµ tÝnh m? Gi¶i: Khi míi trén Vdd = 200+300=500ml vµ CH+ = (0,01+2.0,025).200/500 =0,024M COH- = (0,015+2.0,02).300/500 = 0,033M. C(SO42-) = 0,025.2:5=0,01M. C(Ba2+) =0,02.3:5 =0,012M. Ph¬ng tr×nh ph¶n øng : H+ + OH-® H2O SO42- + Ba2+® BaSO4 DÔ thÊy OH- d: 0,033-0,024 =0,009M ; pOH = 2,05 ; pH =11,95. Vµ Ba2+ d, SO42- hÕt, khèi lîng kÕt tña BaSO4 m =0,01.0,5.233 = 1,165g (Râ rµng nÕu viÕt ph¬ng tr×nh ph©n tö ta sÏ cã tíi kho¶ng 6 ph¬ng tr×nh ph¶n øng x¶y ra ®ång thêi lµ: (1) HCl + NaOH ®NaCl + H2O (2) 2HCl + Ba(OH)2® BaCl2 + 2H2O (3) H2SO4 + 2NaOH ® Na2SO4 + 2H2O (4) H2SO4 + Ba(OH)2® BaSO4 + 2H2O (5) BaCl2 + Na2SO4®BaSO4 + 2NaCl (6) BaCl2 + H2SO4®BaSO4 + 2HCl Ch¾c ch¾n tÊt c¶ c¸c ®éc gi¶ ®Òu ®ång ý víi chóng t«i lµ viÖc gi¶i bµi to¸n nãi trªn víi 6 ph¬ng tr×nh ph¶n øng- Êy lµ nÕu c¸c b¹n kh«ng bá sãt 2 ph¬ng tr×nh (5) vµ (6), hoµn toµn kh«ng ph¶i lµ mét chuyÖn dÔ dµng!) VÝ dô 13: Hßa tan hoµn toµn hçn hîp gåm 0,12 mol FeS2 vµ x mol Cu2S b»ng HNO3 võa ®ñ thu ®îc dung dÞch A chØ chøa c¸c muèi sunfat vµ khÝ NO. TÝnh x? Gi¶i: Ta cã ph¬ng tr×nh ph¶n øng theo sù m« t¶ cña ®Ò bµi: FeS2 + 5NO3- + 4H+® Fe3+ + 2SO42- + 5NO + 2H2O 3Cu2S + 10NO3- +16H+® 6Cu2+ + 3SO42- + 10NO + 8H2O V× HNO3 ph¶n øng võa ®ñ nªn sè mol H+ p/ = sè mol NO3- p/. Ta cã 5.0,012+10x/3 = 4.0,012+16x/3. Gi¶i ph¬ng tr×nh ®îc x = 0,06mol. Bµi to¸n víi nhiÒu ph¶n øng oxi hãa khö x¶y ra ®ång thêi. Thêng ®©y lµ d¹ng to¸n nªn ¸p dông b¶o toµn electron: tæng sè mol electron cho = tæng sè mol electron nhËn. ViÖc ¸p dông b¶o toµn electron võa tiÕt kiÖm ®îc thêi gian do kh«ng ph¶i c©n b»ng nhiÒu ph¶n øng oxi hãa khö, võa gióp gi¶m thiÓu ®îc sè Èn nªn c¸c thao t¸c to¸n häc còng ®îc ®¬n gi¶n dÔ dµng h¬n! VÝ dô 14 : Hçn hîp gåm ba kim lo¹i Al, Mg, Zn nÆng 4,04 gam ®îc chia thµnh hai phÇn b»ng nhau. PhÇn 1 tan hoµn toµn trong dung dÞch lo·ng chøa hai axit HCl vµ H2SO4 t¹o ra 1,12 lit H2 . PhÇn 2 t¸c dông hÕt víi dung dÞch HNO3 lo·ng t¹o ra V lit NO duy nhÊt. ThÓ tÝch khÝ ®o ë ®ktc. TÝnh V? Gi¶i: Trong bµi tËp nµy kim lo¹i lµ chÊt khö, cho e. V× hãa trÞ kim lo¹i kh«ng ®æi nªn nã cho mét sè e nh nhau, dï t¸c dông víi chÊt nhËn e nµo. á thÝ nghiÖm 1, chÊt nhËn e lµ H+, 2H+ + 2e ® H2. sè mol e = 2.nH2=2.0,05=0,1 á thÝ nghiÖm 2, chÊt nhËn e lµ N+5, N+5 + 3e ® N+2. sè mol NO = 1/3.ne= 0,1/3 VËy VNO = 22,4.1/3= 0,747lit. DÔ thÊy sè kim lo¹i cã thÓ nhiÒu h¬n (n kim lo¹i ch¼ng h¹n !), chØ cÇn chóng cã hãa trÞ kh«ng ®æi vµ ®øng tríc H, kÕt qu¶ cña bµi to¸n vÉn kh«ng thay ®æi. VÝ dô 15 : Dung dÞch X chøa s¾t (II) clorua vµ axit clohidric. Thªm vµo X mét Ýt kalinitrat thÊy gi¶i phãng ra 100 ml (®ktc) khÝ NO duy nhÊt. TÝnh khèi lîng muèi s¾t ®· tham gia ph¶n øng? Gi¶i: Ta cã qu¸ tr×nh cho - nhËn e nh sau: Fe2+® Fe3+ + 1e vµ N+5 +3e ® N+2. V× sè mol e cho = sè mol e nhËn nªn cã sè mol Fe2+ = 0,1.3/22,4 vËy khèi lîng muèi FeCl2 p/ = 0,1.3.127/22,4 = 1,701g Bµi to¸n chÊt d, chÊt hÕt, hiÖu suÊt cña ph¶n øng hoÆc hiÖu suÊt cña qu¸ tr×nh. CÇn lu ý, dï trong bÊt kú trêng hîp nµo còng ph¶i tÝnh to¸n theo c¸c chÊt hÕt. NÕu cã nhiÒu ph¶n øng mµ mçi ph¶n øng ®Òu cã hiÖu suÊt th× hiÖu suÊt cña c¶ qu¸ tr×nh chÝnh lµ tÝch cña c¸c hiÖu suÊt. Tuy nhiªn còng cÇn xem xÐt tíi tØ lÖ mol ph¶n øng trong c¸c trêng hîp cô thÓ. §èi víi d¹ng nµy ta còng nªn c¨n cø vµo tØ lÖ mol nguyªn tè trong ph©n tö chÊt ë c¸c biÕn ®æi hãa häc, lËp c«ng thøc tÝnh vµ chØ tÝnh to¸n mét lÇn ®Ó tr¸nh sai sè do nhiÒu lÇn tÝnh. VÝ dô 16 : Trong coâng nghieäp phaûi duøng bao nhieâu lit (ñktc) khí amoniac ñeå ñieàu cheá 5 kg dd axit nitric 25,2 % ? Hieäu suaát cuûa quaù trình oxi hãa NH3 thµnh NO lµ 88%, qu¸ tr×nh chuyÓn hãa NO thµnh NO2 lµ 100%, qu¸ tr×nh chuyÓn hãa NO2 thµnh HNO3 lµ 90,91%. Gi¶i: TÊt nhiªn ®iÒu chÕ HNO3 tõ NH3 ph¶i qua nhiÒu giai ®o¹n, nhng ta cã thÓ nhËn xÐt thÊy do b¶o toµn nguyªn tè N, nªn vÒ mÆt lý thuyÕt sè mol HNO3 = sè mol NH3 Nh vËy ta kh«ng cÇn ph¶i viÕt nhiÒu p.t.p. vµ tÝnh to¸n nhiÒu lÇn phøc t¹p. Sè mol NH3 thùc tÕ = sè mol NH3 lý thuyÕt : HiÖu suÊt VÇy VNH3 = (22,4.5.103. 0,252/63): (0,88.1.0,9091) = 560 lit VÝ dô 17: §un nãng 14,2 gam hçn hîp gåm rîu metylic vµ axit fomic víi axit sunfuric ®Æc, sau ph¶n øng thÊy cã 0,9 g níc t¹o thµnh. TÝnh hiÖu suÊt ph¶n øng nÕu biÕt trong hçn hîp ®Çu axit chiÕm 32,394% vÒ khèi lîng. Gi¶i: Ph¶n øng : HCOOH + CH3OH ® HCOOCH3 + H2O. Sè mol axit = 14,2.34,394%/46 = 0,1 mol Sè mol rîu = (14,2-4,6)/32 = 0,3 mol. VËy axit thiÕu so víi rîu. HiÖu suÊt tÝnh theo axit. H =( 0,9/18 ): 0,1. 100% = 50%. Bµi to¸n cã nhiÒu ph¶n øng x¶y ra nhng theo mét trËt tù nhÊt ®Þnh : bµi to¸n lo¹i nµy chØ cã thÓ gi¶i ®îc nÕu x¸c ®Þnh ®óng thø tù u tiªn x¶y ra cña c¸c ph¶n øng, thêng ®©y chÝnh lµ bµi to¸n cã øng dông cña d·y ®iÖn hãa c¸c kim lo¹i. ViÖc tÝnh to¸n vµ x¸c ®Þnh chÊt d, chÊt hÕt ®îc thùc hiÖn lÇn lît víi mçi ph¶n øng. VÝ dô 18: Cho hçn hîp A gåm 0,5 mol bét Zn vµ 0,22 mol bét Al vµo dung dÞch B chøa 0,33 mol CuCl2 vµ 0,6 mol FeCl3 . Ph¶n øng hoµn toµn thu ®îc dung dÞch X vµ chÊt r¾n Y. Cho biÕt c¸c chÊt trong X, Y vµ sè mol cña chóng? Gi¶i: Theo d·y ®iÖn hãa th× thø tù c¸c ph¶n øng u tiªn x¶y ra nh sau: (1) Al + 3Fe3+® Al3+ + 3Fe2+ Theo tØ lÖ sè mol ®· cho Al d 0,02 mol, Fe3+ hÕt. (2) 2Al + 3Cu2+® 2Al3+ + 3Cu Theo tØ lÖ sè mol Al hÕt, Cu2+ d 0,3 mol. (3) Zn + Cu2+® Zn2+ + Cu Theo tØ lÖ sè mol Cu2+ hÕt, Zn d 0,2 mol. (4) Zn + Fe2+®Zn2+ + Fe Theo tØ lÖ sè mol Zn hÕt, Fe2+ d 0,4 mol. VËy dung dÞch X thu ®îc cã AlCl3 : 0,22 mol vµ ZnCl2 : 0,5 mol vµ FeCl2: 0,4 mol. ChÊt r¾n Y thu ®îc cã Cu : 0,33 mol vµ Fe : 0,2 mol. VÝ dô 19 : Cho 5,6 g s¾t vµo 500ml dung dÞch AgNO3 1M. TÝnh khèi lîng Ag thu ®îc. Gi¶i: ph¬ng tr×nh x¶y ra lµ : Fe + 2AgNO3® Fe(NO3)2 + 2Ag. Theo tØ lÖ sè mol Fe hÕt, AgNO3 d : 0,5 -0,3 mol. VËy x¶y ra tiÕp p/ sau Fe(NO3)2 + AgNO3® Fe(NO3)3 + Ag. V× vËy tæng sè mol Ag thu ®îc lµ 0,3 mol. Khèi lîng Ag thu ®îc lµ 32,4 g. Bµi to¸n hÊp thô «xit cña axit ®a chøc ( CO2, SO2 , P2O5 ) hoÆc chÝnh b¶n th©n axit ®ã b»ng dung dÞch kiÒm. Bµi to¸n lo¹i nµy thêng dÉn ®Õn mét khã kh¨n lµ cã thÓ cã nhiÒu trêng hîp ph¶n øng vµ ta hoÆc ph¶i biÖn luËn ®Ó chØ râ c¸c ph¶n øng x¶y ra theo trêng hîp nµo, hoÆc buéc ph¶i chia trêng hîp. Còng cã thÓ nhËn kÕt qu¶ ®óng cña nhiÒu trêng hîp. Ta cã thÓ t¹m chia thµnh 2 d¹ng theo yªu cÇu cña ®Ò bµi nh sau: 7a. Cho tríc sè mol cña «xit vµ cña kiÒm, yªu cÇu x¸c ®Þnh s¶n phÈm. Víi lo¹i nµy ta cÇn c¨n cø theo tØ lÖ sè mol c¸c chÊt ph¶n øng ®Ó biÕt ®îc ph¶n øng nµo sÏ thùc sù x¶y ra, råi sau ®ã míi cã thÓ tÝnh to¸n x¸c ®Þnh s¶n phÈm. Ch¼ng h¹n khi cho CO2 hÊp thô trong Ca(OH)2 cã thÓ x¶y ra 3 kh¶ n¨ng: NÕu ≥ 2, ChØ x¶y ra ph¶n øng Ca(OH)2 + 2CO2® Ca(HCO3)2 NÕu £ 1, chØ x¶y ra ph¶n øng Ca(OH)2 + CO2® CaCO3 + H2O NÕu 1 << 2, x¶y ra ®ång thêi c¶ hai ph¶n øng trªn. Ta cã thÓ biÓu diÔn c¸c trêng hîp ph¶n øng trªn mét trôc to¹ ®é CaCO3 vµ Ca(OH)2 d nÕu cã C¶ 2 muèi Ca(HCO3)2 -----------------------------------------1------------------2-------------> Lµm t¬ng tù víi c¸c trêng hîp kh¸c, ch¼ng h¹n hÊp thô CO2; SO2 bëi dung dÞch NaOH, Ba(OH)2 VÝ dô 20 : hoµ tan P2O5 trong dung dÞch KOH, cã thÓ x¶y ra c¸c ph¶n øng: P2O5 + 6KOH ® 2K3PO4 + 3 H2O P2O5 + 4KOH ® 2K2HPO4 + H2O P2O5 + 2KOH + H2O ® 2KH2PO4 VËy c¸c trêng hîp cã thÓ tiªn ®o¸n dùa trªn trôc to¹ ®é sau: KH2PO4 KH2PO4 K2HPO4 K3PO4 ---------------2-----------------------4-------------------6-------------------->n(KOH)/n(H3PO4) vµ K2HPO4 vµ K3PO4 vµ KOH d (nÕu cã) VÝ dô 21 : DÉn khÝ CO2 thu ®îc khi cho 100 g CaCO3 t¸c dông víi axit HCl d vµo dung dÞch cã chøa 84g KOH. TÝnh khèi lîng muèi kali thu ®îc? Gi¶i : sè mol CO2 = sè mol CaCO3 = 1 mol. sè mol KOH = 84/56 = 1,5 mol. tØ lÖ n(KOH)/n(CO2) = 1,5 vËy x¶y ra ®ång thêi hai ph¶n øng, thu ®îc hçn hîp hai muèi : KHCO3 (x mol) vµ K2CO3 (y mol). LËp hÖ b»ng c¸ch viÕt ph¬ng tr×nh ph¶n øng hoÆc theo b¶o toµn nguyªn tè K vµ C ®Òu dÉn tíi hÖ sau: x + y = 1 vµ x + 2y = 1,5. Gi¶i x = y = 0,5 mol. Khèi lîng muèi kali thu ®îc lµ : 100x + 138y = 119 g. 7b. Cho d÷ kiÖn vÒ s¶n phÈm, x¸c ®Þnh chÊt ®Çu (sè mol khÝ, thÓ tÝch khÝ ) VÝ dô 22 : Cho V lÝt khÝ CO2 (®ktc) hÊp thô hoµn toµn bëi 2 lÝt dung dÞch Ba(OH)2 0,025M thÊy cã 2,955g
Tài liệu đính kèm: