Vững vàng nền tảng, Khai sáng tương lai Website HOC247 cung cấp một môi trường học trực tuyến sinh động, nhiều tiện ích thông minh, nội dung bài giảng được biên soạn công phu v[r]
Trang 1SỬ PHƯƠNG PHÁP QUY ĐỔI TRONG GIẢI MỘT SỐ BÀI TẬP HÓA
HỌC ÔN THI TỐT NGHIỆP THPT NĂM 2021
I CƠ SỞ PHƯƠNG PHÁP
1 Nguyên tắc
Quy đổi là phương pháp biến đổi toán học nhằm đưa bài toán ban đầu là một hỗn hợp phức tạp về dạng đơn giản hơn, qua đó làm cho các phép tính trở nên đễ dàng, thuận tiên
Dù tiến hành quy đổi như thế nào thì cũng phải tuân thủ 2 nguyên tắc sau:
- Bảo toàn nguyên tố, tức là tổng số mol mỗi nguyên tố ở hỗn hợp đầu và hỗn hợp mới phải như nhau
- Bảo toàn số oxi hóa, tức tổng số oxi hóa của các nguyên tố trong hai hỗn hợp là như nhau
2 Các hướng quy đổi và chú ý
- Một bài toán có thể có nhiều hướng quy đổi khác nhau nhưng chủ yếu có 2 hướng chủ yếu:
- Quy đổi hỗn hợp nhiều chất về hỗn hợp hai hay chỉ một chất:
Trong trường hợp này thay vì giữ nguyên hỗn hợp các chất như ban đầu, ta chuyển thành hỗn hợp với số chất ít hơn( cũng của các nguyên tố đó), thường là hỗn hợp 2 chất thậm chí là 1 chất duy nhất
Ví dụ: Với hỗn hợp các chất gồm Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3 ta có thể chuyển thành các cặp quy đổi sau: Fe và FeO; Fe và Fe3O4; Fe và Fe2O3; FeO và Fe3O4; FeO và Fe2O3; Fe3O4 và Fe2O3; hoặc FexOy Tuy nhiên
ta nên chọn cặp chất nào đơn giản có ít phản ứng oxi hóa-khử nhất để đơn giản việc tính toán
Rõ ràng là với cách quy đổi này thì bài toán trở nên đơn giản hóa đi rất nhiều nhờ đó có thể giải một cách nhanh gọn hơn
- Quy đổi hỗn hợp nhiều chất về các nguyên tử tương ứng:
Thông thường ta gặp bài toán hỗn hợp nhiều chất nhưng về bản chất chỉ gồm 2 hoặc 3 nguyên tố Do đó, có thể quy đổi thẳng hỗn hợp đầu về hỗn hợp chỉ gồm 2 hoặc 3 nguyên tử tương ứng
Ví dụ: Hỗn hợp gồm Fe, FeS, FeS2, Cu, CuS, Cu2S, S thành Cu, Fe, S
- Do việc quy đổi nên trong một số trường hợp số mol một chất có thể có giá trị âm để tổng số mol mỗi nguyên tố là bảo toàn
- Trong quá trình làm bài ta thường kết hợp sử dụng các phương pháp bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố, và bảo toàn electron Kết hợp với việc sơ đồ hóa bài toán để tránh viết phương trình phản ứng, qua đó rút ngắn thời gian làm bài
- Phương pháp quy đổi tốt nhất, có tính khái quát cao nhất là quy đổi thẳng về các nguyên tử tương ứng
Đây là phương án cho lời giải nhanh, gọn và dễ hiểu, biểu thị đúng bản chất hóa học
II MỘT SỐ THÍ DỤ MINH HỌA
Ví dụ 1: Nung m gam bột sắt trong oxi thu được 3gam hỗn hợp chất rắn X Hòa tan hết hỗn hợp X trong
dung dịch HNO3(dư) thoát ra 0,56 lit NO(đktc) là sản phẩm khử duy nhất Giá trị của m là:
Hướng dẫn giải
Sơ đồ bài toán:
Trang 2Fe X
Fe FeO
Fe 2 O 3
Fe 3 O 4
NO
Dd Fe 3+
0,56 lit
3g
m gam
Ta có: nNO = 0,025 (mol)
Trong trường hợp này ta có thể quy đổi hỗn hợp X thành các hỗn hợp khác đơn giản hơn gồm 2 chất sau:
Phương án 1: Quy đổi hỗn hợp X thành
2 3
Fe: x mol
Fe O : y mol
Theo bảo toàn khối lượng: 56x + 160y = 3 (1)
Các quá trình cho nhận electron:
Fe → Fe3+ + 3e N+5 + 3e → N+2
bảo toàn electron: 3x = 0,075 → x = 0,025 (mol) (2)
Từ (1) và (2) → x = 0,025 (mol) và y = 0,01 (mol)
Bảo toàn nguyên tố Fe:
Fe
n
= nFe + 2n(Fe2O3) = 0,045 (mol) → mFe = 0,045.56 = 2,52 (g)
→ Đáp án A
Phương án 2: Quy đổi hỗn hợp X thành Fe: x mol
FeO : y mol
Theo bảo toàn khối lượng: 56x + 72y = 3 (3)
Các quá trình cho nhận electron:
Fe → Fe3+ + 3e ; Fe+2 → Fe+3 + 1e N+5 + 3e → N+2
Bảo toàn electron: 3x + y = 0,075 → x = 0,025 (mol) (4)
Từ (3) và (4) → x = 0,015 (mol) và y = 0,03 (mol)
Bảo toàn nguyên tố Fe:
Fe
n
= nFe + nFeO = 0,045 (mol) → mFe = 0,045.56 = 2,52 (g)
→ Đáp án A
Ví dụ 2: Nung 8,4g sắt trong không khí, sau phản ứng thu được m gam chất rắn X gồm Fe, Fe2O3, Fe3O4, FeO Hòa tan m gam hỗn hợp X vào dung dịch HNO3 dư thu được 2,24 lit khí NO2( đktc) là sản phẩm khử duy nhất Giá trị của m là:
Hướng dẫn giải
Quy hỗn hợp X về hai chất Fe và Fe2O3:
Hòa tan hỗn hợp X vào dung dịch HNO3 dư ta có
Fe + 6HNO3 Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O
0,1
Trang 3 Số mol của nguyên tử Fe tạo oxit Fe2O3 là
Fe
n
2 3
Fe O
0,35 n
3 2
Vậy:
2 3
Quy hỗn hợp X về hai chất FeO và Fe2O3:
FeO + 4HNO3 Fe(NO3)3 + NO2 + 2H2O
0,1 0,1 mol
ta có:
2
0,15 mol
2
h X
m = 0,172 + 0,025160 = 11,2 gam
Đáp án A
Chú ý: Vẫn có thể quy hỗn hợp X về hai chất (FeO và Fe3O4) hoặc (Fe và FeO), hoặc (Fe và Fe3O4) nhưng việc giải trở nên phức tạp hơn (cụ thể là ta phải đặt ẩn số mol mỗi chất, lập hệ phương trình, giải hệ phương trình hai ẩn số)
- Quy hỗn hợp X về một chất là FexOy:
FexOy + (6x2y)HNO3 Fe(NO3)3 + (3x2y) NO2 + (3xy)H2O
0,1
3x2y mol 0,1 mol
y 7 mol
Vậy công thức quy đổi là Fe6O7 (M = 448) và
6 7
Fe O
0,1 n
= 0,025 mol
mX = 0,025448 = 11,2 gam
Nhận xét: Quy đổi hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4 về hỗn hợp hai chất là FeO, Fe2O3 là đơn giản nhất
Ví dụ 3: Hòa tan hết m gam hỗn hợp X gồm FeO, Fe2O3, Fe3O4 bằng HNO3 đặc nóng thu được 4,48 lit khí NO2( đktc) Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được 145,2 gam muối khan Giá trị m là:
Hướng dẫn giải
Quy đổi hỗn hợp về hỗn hợp hai chất FeO và Fe2O3 Ta có:
FeO + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO2 + 2H2O
0,2(mol) ← 0,2 (mol) 0,2 (mol)
Fe2O3 + 6HNO3 → 2Fe(NO3)3 + 3H2O
0,2(mol) ← 0,4(mol)
Trang 43 3
Fe(NO )
145,2
242 mol
→ mX = 0,2(72 + 160) = 46,4 (g) → Chọn B
Ví dụ 4: Hòa tan hoàn toàn 49,6g hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4 bằng H2SO4 đặc nóng thu được dung dịch Y và 8,96 lit SO2( đktc)
a/ Tính phần trăm khối lượng oxi trong hỗn hợp X:
b/ Tính khối lượng muối trong dung dịch Y:
Hướng dẫn giải
Quy đổi hỗn hợp về hỗn hợp hai chất FeO và Fe2O3 Ta có:
2FeO + 4H2SO4 → Fe2(SO4)3 + SO2 + 4H2O 49,6 (gam) 0,8(mol) ← 0,4 (mol) ← 0,4 (mol)
Fe2O3 + 3H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3H2O
- 0,05(mol) → - 0,05(mol)
→ m(Fe2O3) = 49,6 – 0,8.72 = -8(g) → ( -0,05 mol)
→ n(O) = 0,8 + 3(-0,05) = 0,65 (mol)
a/ Vậy: %mO = 0,65* 16* 100
20,97%
b/
2 4 3
Fe (SO )
m = [0,4 + (-0,05)]* 400 = 140 (g) → Chọn B
Ví dụ 5: Để khử hoàn toàn 3,04 gam hỗn hợp X gồm FeO, Fe2O3, Fe3O4 thì cần 0,05 mol H2 Mặt khác hòa tan hoàn toàn 3,04 gam hỗn hợp X trong dung dịch H2SO4 đặc nóng thì thu được thể tích khí SO2 (sản phẩm khử duy nhất ở đktc) là
Hướng dẫn giải
Quy hỗn hợp X về hỗn hợp hai chất FeO và Fe2O3 với số mol là x, y, ta có:
FeO + H2 to Fe + H2O
x y
Fe2O3 + 3H2 to 2Fe + 3H2O
x 3y
2FeO + 4H2SO4 Fe2(SO4)3 + SO2 + 4H2O 0,02 0,01 mol Vậy:
2 SO
V = 0,0122,4 = 0,224 lít (hay 224 ml)
Đáp án A
Ví dụ 6: Để hoà tan hoàn toàn 2,32 gam hỗn hợp gồm FeO, Fe2O3 và Fe3O4 ( trong đó số mol FeO bằng số mol Fe2O3), cần dùng vừa đủ V lít dung dịch HCl 1M Giá trị của V là:
Trang 5A. 0,16 B 0,18 C. 0,08 D 0,23
Hướng dẫn giải
Ta dùng phương pháp quy đổi:
Fe3O4 lµ hçn hîp cña FeO vµ Fe2O3
V× nFeO = nFe2O3 => cho nªn ta coi hỗn hợp chỉ có Fe3O4
Vậy n
Fe O = 2,32 : 232 = 0,01 mol
Phản ứng : Fe3O4 + 8HCl → FeCl2 + 2FeCl3 + 4H2O
0,01 mol 0,08 mol → VHCl = 0,08 (lit)
Ví dụ 7: Cho 11,36 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4 phản ứng hết với dung dịch HNO3 loãng (dư), thu được 1,344 lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc) và dung dịch X Cô cạn dung dịch X thu
được m gam muối khan Giá trị của m là:
A 49,09 B. 34,36 C. 35,50 D. 38,72
Hướng dẫn giải
Cách 1: Theo phương pháp bảo toàn electron
NO
Fe
1,344
n = 0,06( )
22,4 m
n = ( )
56
mol mol
Dựa vào định luật bảo toàn khối lượng, ta có:
mO = 11,36 – m(g) → O
11,36-m
3+
Fe Fe + 3e
O + 2e O
0,18 0,06
ta có: 3m
56 = 0,18 +
2(11,36-m)
16 → m = 8,96
mmuối = mFe + mNO3-= 8,96 + 62.3nFe = 8,96 + 62.3 8,96
56 = 38,72gam → Chọn D
Cách 2: phương pháp quy đổi
Ta coi hỗn hợp chỉ gồm Fe và O:
HNO Fe(NO ) Fe: x (mol)
O: y (mol) NO
ta có: 56x + 16y = 11,36 (*)
Trang 6Fe → Fe3+ + 3e O + 2e → O2- N + 3e +5 N+2
Theo định luật bảo toàn electron: 3x = 2y + 0,18 (**)
Giải hệ pt(*) và (**) được x = 0,16 và y = 0,15 → mmuối = 0,16 242 = 38,72 (g)
Ví dụ 8: Hỗn hợp X gồm (Fe, Fe2O3, Fe3O4, FeO) với số mol mỗi chất là 0,1 mol, hòa tan hết vào dung dịch Y gồm (HCl và H2SO4 loãng) dư thu được dung dịch Z Nhỏ từ từ dung dịch Cu(NO3)2 1M vào dung dịch Z cho tới khi ngưng thoát khí NO Thể tích dung dịch Cu(NO3)2 cần dùng và thể tích khí thoát
ra ở đktc thuộc phương án nào ?
A. 25 ml; 1,12 lít
B. 0,5 lít; 22,4 lít
C. 50 ml; 2,24 lít
D. 50 ml; 1,12 lít
Hướng dẫn giải
Quy hỗn hợp 0,1 mol Fe2O3 và 0,1 mol FeO thành 0,1 mol Fe3O4
Hỗn hợp X gồm: Fe3O4 0,2 mol; Fe 0,1 mol + dung dịch Y
Fe3O4 + 8H+ Fe2+ + 2Fe3+ + 4H2O
0,2 0,2 0,4 mol
Fe + 2H+ Fe2+ + H2
0,1 0,1 mol
Dung dịch Z: (Fe2+: 0,3 mol; Fe3+: 0,4 mol) + Cu(NO3)2:
3Fe2+ + NO3 + 4H+ 3Fe3+ + NO + 2H2O
0,3 0,1 0,1 mol
VNO = 0,122,4 = 2,24 lít
3 2 3
1
3 2
d Cu ( NO )
0,05 V
1
= 0,05 lít (hay 50 ml)
Đáp án C
Ví dụ 9: Hỗn hợp X có tỉ khối so với H2 là 21,2 gồm propan, propen và propin Khi đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol X, tổng khối lượng của CO2 và H2O thu được là:
Hướng dẫn giải
Quy đổi hỗn hợp thành: C3H8: x (mol) và C3H4: y (mol)
Ta có hệ phương trình:
x + y = 0,1 x = 0,06 44x + 40y = 4,24 y = 0,04
Sơ đồ cháy: 3 8 +O 2 2
Tổng khối lượng CO2 và H2O thu được là:
m = 44.0,3 + 18(0,06.4 + 0,04.2) = 18,96 (g)
Trang 7→ Đáp án B
Ta có thể quy đổi hỗn hợp X về C3H8 và C3H6 hoặc C3H6 và C3H4 rồi giải tương tự
Ví dụ 10: Hỗn hợp X gồm FeO, Fe2O3 và Fe3O4 Cho khí CO qua m gam X nung nóng, sau một thời gian thu được hỗn hợp chất rắn Y và hỗn hợp khí Z Cho toàn bộ Z vào dung dịch Ca(OH)2 dư, đến phản ứng hoàn toàn, thu được 4 gam kết tủa Mặt khác, hòa tan hoàn toàn Y trong dung dịch H2SO4 đặc, nóng (dư), thu được 1,008 lít khí SO2 (đktc, sản phẩm khử duy nhất) và dung dịch chứa 18 gam muối Giá trị của m
là
Hướng dẫn giải
Quy đổi hỗn hợp X thành Fe và O:
4
100
Bảo toàn nguyên tố Fe:
2 4 3
18
400
Áp dụng phương pháp bảo toàn electron qua nhiều giai đoạn:
Xét đến trạng thái đầu và cuối các chất có số oxi hóa thay đổi, bỏ qua quá trình trung gian:
0
+ 3e
0,09 3.0.09
2
C
C4
+ 2e
0,04 0,08
O + 2e O2
x 2x
6
S
+ 2e
4
S
0,09 0,045 Bảo toàn electron: 3.0,09 + 0.08 = 2x + 0.09 x = 0,13 (mol)
m = mO + mFe = 0,13.16 + 0,09.56 = 7,12 (gam)
ĐÁP ÁN A
III LUYỆN TẬP
dư thu được dung dịch Y chứa 25,4 gam muối FeCl2 Khối lượng muối FeCl3 trong dung dịch Y là:
A 24,375 g
B 48,75 g
C 32,5 g
D 16,25 g
được 0,48 mol NO2 và dung dịch D Cho dung dịch D tác dụng với Ba(OH)2 dư, lọc kết tủa và nung đến khối lượng không đổi thu được m gam hỗn hợp rắn Giá trị của m là:
A 11,65 gam
B 12,815 gam
C 13,98 gam
D 17,545 gam
khi SO2 duy nhất (đktc) và dung dịch Y Thêm NH3 dư vào Y thu được 32,1 gam kết tủa Giá trị m là
Trang 8A 16,8
B 17,75
C 25,675
D 34,55
80% Công thức của oleum là:
A H2SO4.2SO3
B H2SO4.4SO3
C H2SO4.5SO3
D H2SO4.3SO3
đều Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 3,36 lít NO (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc), dung dịch Y và 2,4g kim loại Cô cạn Y thu được m gam muối khan Giá trị của m là:
A 137,1
B 151,5
C 97,5
D 108,9
HNO3 nồng độ a (mol/lít), thu được 0,2 mol NO (sản phẩm khử duy nhất) Giá trị của a là:
A 2,0
B 1,5
C 3,0
D 1,0
2,912 lít khí N2 duy nhất (đktc) và dung dịch Y Thêm Ba(OH)2 dư vào Y được 46,55 gam kết tủa Giá trị của m là:
A 4,8 gam
B 7,2 gam
C 9,6 gam
D 12,0 gam
đivinyl Khi đốt cháy hoàn toàn 0,15 mol X, tổng khối lượng của CO2 và H2O thu được là:
A 34,50 g
B 36,66 g
C 37,20 g
D 39,90 g
dung dịch NaOH 1M thu được dung dịch Y Biết dung dịch Y tác dụng vừa đủ với 250 ml dung dịch HCl 1M Giá trị của V là:
A 100 ml
B 150 ml
Trang 9C 200 ml
D 250 ml
dung dịch HCl 1M thu được dung dịch Y Y tác dụng vừa đủ với 450 ml dung dịch NaOH 1M Phần trăm khối lượng của mỗi chất trong X là:
A 55,83% và 44,17%
B 58,53% và 41,47%
C 53,58% và 46,42%
D 52,59% và 47,41%
Bài 11: Hòa tan hoàn toàn 25,6 gam rắn X gồm Fe, FeS, FeS2 và S bằng dung dịch HNO3 dư, thoát ra V lít khí NO duy nhất (đktc) và dung dịch Y Thêm Ba(OH)2 dư vào Y thu được 126,25 gam kết tủa Giá trị của V là
Bài 12: Cho hoàn toàn 3,76g hỗn hợp X ở dạng bột gồm S , FeS, FeS2 trong dung dịch HNO3 thu đc 0,48 mol NO2 và dung dịch D Cho dung dịch D tác dụng với Ba(OH)2 dư, lọc kết tủa và nung đến khối lượng không đổi thu đc m g hh rắn Giá trị m là:
A. 11,65 g B. 12,815 g C. 13,98 g D.17.545 g
Bài 13: Hòa tan hoàn toàn 30,4g chất rắn X gồm Cu, CuS, Cu2S và S bằng HNO3 dư, thoát ra 20,16 lit khí NO duy nhất (đktc) và dung dịch Y Thêm Ba(OH)2 dư vào Y thu được m gam kết tủa Giá trị m là:
Bài 14: Nung m gam bột Cu trong oxi thu được 24,8 gam hỗn hợp chất rắn X gồm Cu, CuO, Cu2O Hòa tan hoàn toàn X trong H2SO4 đặc nóng thoát ra 4,48 lit khí SO2 duy nhất (đktc) Giá trị của m là:
Bài 15: Cho 9,12 g hỗn hợp gồm FeO, Fe2O3, Fe3O4 tác dụng với dung dịch HCl dư Sau khi các phản
ứng xảy ra hoàn toàn được dung dịch Y, cô cạn dung dịch Y thu được 7,62g FeCl2 và m gam FeCl3 Giá
trị của m là:
Bài 16: Hòa tan hoàn toàn 34,8 gam một oxit sắt dạng FexOy trong dung dịch H2SO4 đặc nóng Sau phản ứng thu được 1,68 lit khí SO2 ( sản phẩm khử duy nhất, đo ở đktc) oxit FexOy là:
C. FeO hoặc Fe3O4 D. Không xác định
Bài 17: Hỗn hợp X gồm Mg, MgS, S Hòa tan hoàn toàn m gam X trong HNO3 đặc nóng thu được 2,912 lit N2 duy nhất (đktc) và dung dịch Y Thêm Ba(OH)2 dư vào Y được 46,55g kết tủa Giá trị của m là:
Trang 10Website HOC247 cung cấp một môi trường học trực tuyến sinh động, nhiều tiện ích thông minh, nội dung bài giảng được biên soạn công phu và giảng dạy bởi những giáo viên nhiều năm kinh nghiệm, giỏi về kiến thức chuyên môn lẫn kỹ năng sư phạm đến từ các trường Đại học và các trường chuyên
danh tiếng
I Luyện Thi Online
- Luyên thi ĐH, THPT QG: Đội ngũ GV Giỏi, Kinh nghiệm từ các Trường ĐH và THPT danh tiếng xây dựng các khóa luyện thi THPTQG các môn: Toán, Ngữ Văn, Tiếng Anh, Vật Lý, Hóa Học và Sinh
Học
- Luyện thi vào lớp 10 chuyên Toán : Ôn thi HSG lớp 9 và luyện thi vào lớp 10 chuyên Toán các
trường PTNK, Chuyên HCM (LHP-TĐN-NTH-GĐ), Chuyên Phan Bội Châu Nghệ An và các trường Chuyên khác cùng TS.Trần Nam Dũng, TS Pham Sỹ Nam, TS Trịnh Thanh Đèo và Thầy Nguyễn Đức Tấn
II.Khoá Học Nâng Cao và HSG
- Toán Nâng Cao THCS: Cung cấp chương trình Toán Nâng Cao, Toán Chuyên dành cho các em HS THCS lớp 6, 7, 8, 9 yêu thích môn Toán phát triển tư duy, nâng cao thành tích học tập ở trường và đạt điểm tốt ở các kỳ thi HSG
- Bồi dưỡng HSG Toán: Bồi dưỡng 5 phân môn Đại Số, Số Học, Giải Tích, Hình Học và Tổ Hợp dành
cho học sinh các khối lớp 10, 11, 12 Đội ngũ Giảng Viên giàu kinh nghiệm: TS Lê Bá Khánh Trình, TS Trần Nam Dũng, TS Pham Sỹ Nam, TS Lưu Bá Thắng, Thầy Lê Phúc Lữ, Thầy Võ Quốc Bá Cẩn cùng đôi HLV đạt thành tích cao HSG Quốc Gia
III Kênh học tập miễn phí
- HOC247 NET: Website hoc miễn phí các bài học theo chương trình SGK từ lớp 1 đến lớp 12 tất cả
các môn học với nội dung bài giảng chi tiết, sửa bài tập SGK, luyện tập trắc nghiệm mễn phí, kho tư liệu tham khảo phong phú và cộng đồng hỏi đáp sôi động nhất
- HOC247 TV: Kênh Youtube cung cấp các Video bài giảng, chuyên đề, ôn tập, sửa bài tập, sửa đề thi
miễn phí từ lớp 1 đến lớp 12 tất cả các môn Toán- Lý - Hoá, Sinh- Sử - Địa, Ngữ Văn, Tin Học và Tiếng Anh
Vững vàng nền tảng, Khai sáng tương lai
Học mọi lúc, mọi nơi, mọi thiết bi – Tiết kiệm 90%
Học Toán Online cùng Chuyên Gia
HOC247 NET cộng đồng học tập miễn phí HOC247 TV kênh Video bài giảng miễn phí
