C©u 4 ( 2,5 ®iÓm) Hoµ tan hoµn toµn 25,2 g mét muèi cacbonat cña kim lo¹i hãa trÞ II b»ng dung dÞch HCl 7,3% ( D = 1,038 g/ml) Ph¬ng ph¸p dùa theo sè mol ®Ó gi¶i to¸n ho¸ häc a/ Nguyªn t¾c ¸p dông Tro[.]
Trang 1Phơng pháp dựa theo số mol để giải toán hoá học.
a/ Nguyên tắc áp dụng:
Trong mọi quá trình biến đổi hoá học: Số mol mỗi nguyên tố trong các chất đợc bảo toàn
b/ Ví dụ: Cho 10,4g hỗn hợp bột Fe và Mg (có tỉ lệ số mol 1:2)
= 1,195 Xác định trị số x?
Hớng dẫn giải:
Theo bài ra ta có:
nFe : nMg = 1 : 2 (I) và 56nFe + 24nMg = 10,4 (II)
Sơ đồ phản ứng
Fe, Mg + HNO3 -> Fe(NO3)3 , Mg(NO3)2 + N2O, NO +
H2O
0,1 và 0,2 x 0,1 0,2 a và b (mol)
Ta có:
b = 0,1 mol
nHNO = nN = 3nFe(NO ) + 2nMg(NO ) + 2nN O + nNO
= 3.0,1 + 2.0,2 + 2.0,05 + 0,1 = 0,9 mol
Phơng pháp biện luận theo ẩn số.
a/ Nguyên tắc áp dụng:
Khi giải các bài toán hoá học theo phơng pháp đại số, nếu số phơng trình toán học thiết lập đợc ít hơn số ẩn số cha biết cần tìm thì phải biện luận -> Bằng cách: Chọn 1 ẩn số làm chuẩn rồi tách các ẩn số còn lại Nên đa về phơng trình toán học 2 ẩn, trong đó có 1 ẩn có giới hạn (tất nhiên nếu cả 2 ẩn có giới hạn thì càng tốt) Sau đó có thể thiết lập bảng biến thiên hay dự vào các điều kiện khác để chọn các giá trị hợp lí
b/ Ví dụ:
Trang 2Bài 1: Hoà tan 3,06g oxit MxOy bằng dung dich HNO3 d sau đó cô cạn thì thu đợc 5,22g muối khan Hãy xác định kim loại M biết nó chỉ có một hoá trị duy nhất
Hớng dẫn giải:
PTHH: MxOy + 2yHNO3 -> xM(NO3)2y/x + yH2O
Từ PTPƯ ta có tỉ lệ:
Trong đó: Đặt 2y/x = n là hoá trị của kim loại Vậy M = 68,5.n (*)
Cho n các giá trị 1, 2, 3, 4 Từ (*) -> M = 137 và n =2 là phù hợp
Do đó M là Ba, hoá trị II
Bài 2: A, B là 2 chất khí ở điều kiện thờng, A là hợp chất của nguyên tố X với oxi (trong đó oxi chiếm 50% khối lợng), còn B là hợp chất của nguyên tố Y với hiđrô (trong đó hiđro chiếm 25% khối lợng) Tỉ khối của A so với B bằng 4 Xác định công thức phân tử A, B Biết trong 1 phân tử A chỉ có một nguyên tử X,
1 phân tử B chỉ có một nguyên tử Y
Hớng dẫn giải:
Điều kiện thoả mãn: 0 < n, m < 4, đều nguyên và m phải là số chẵn
Vậy m chỉ có thể là 2 hay 4
Nếu m = 2 thì Y = 6 (loại, không có nguyên tố nào thoả)
Phơng pháp dựa vào các đại lợng có giới hạn để tìm giới hạn của một đại lợng khác.
a/ Nguyên tắc áp dụng:
Dựa vào các đại lợng có giới hạn, chẳng hạn:
KLPTTB ( ), hoá trị trung bình, số nguyên tử trung bình, Hiệu suất: 0(%) < H < 100(%)
Số mol chất tham gia: 0 < n(mol) < Số mol chất ban đầu,
Để suy ra quan hệ với đại lợng cần tìm Bằng cách:
- Tìm sự thay đổi ở giá trị min và max của 1 đại lợng nào
đó để dẫn đến giới hạn cần tìm
Trang 3- Giả sử thành phần hỗn hợp (X,Y) chỉ chứa X hay Y để suy
ra giá trị min và max của đại lợng cần tìm
Ví dụ:
Bài 1: Hoà tan hoàn toàn 25,2 g một muối cacbonat của kim loại hóa trị II bằng dung dịch HCl 7,3% (D = 1,038 g/ml) Cho toàn
500 ml dung dịch NaOH 1M thì thu đợc 29,6g muối
a Xác định CTHH của muối cacbonat
b Tính thể tích của dung dịch HCl đã dùng
Hớng dẫn:
Các PTHH:
MCO3 + 2 HCl MCl2 + CO2 + H2O (2)
NaOH + CO2 NaHCO3 (3)
a a a
2NaOH + CO2 Na2CO3 + H2O (4)
2b b b
Theo phơng trình và bài ta có:
nNaOH = a + 2b = 0,5 mol (5)
Giải (5) và (6) ta đợc: a = 0,1mol ; b = 0,2mol
Theo pt (2):
nMCO3= nCO2 = 0,3 mol
Khối lợng phân tử của muối ban đầu:
= 84
M + 60 = 84 M = 24 đvC
Ta thấy:
≤ nmuối ≤
Mà nCO2 = nmuối.
: 0,28 ≤ nCO2≤ 0,35
1< nNaOH/ nCO2 < 2
Trang 4ra tạo 2 muối có cả (3 ) và (4) xảy ra.
a Theo phơng trình (2)
nHCl =2nCO2 =2 0,3 = 0,6 mol
Khối lợng HCl đã dùng:
Khối lợng dung dịch HCl đã dùng:
mddHCl = = 300g Thể tích dung dịch HCl đã dùng:
Vdd HCl = = 289ml = 0,289 (lit)
còn d sau phản ứng
a, Xác định kim loại hóa trị II
b, Tính % khối lợng từng kim loại trong hỗn hợp
Hớng dẫn:
a/ Các PTPƯ:
Fe + H2SO4 FeSO4 + H2
xmol xmol xmol
A + H2SO4 ASO4 + H2
ymol ymol ymol
Theo bài ra ta có hệ phơng trình:
(a)
Ay - 56y = - 1,6
n
-> 2A > 38,4 Vậy A > 19,2 (2)
(1) và (2) Ta có 19,2 < MA < 40
Do A là kim loại có hoá trị II nên A là Mg
b Thay A vào hệ PT (a)
Trang 5% Fe =
% Mg = 100% - 70% = 30%
thu đợc 10 gam kết tủa và dung dịch C Đun nóng dung dịch C tới phản ứng hoàn toàn thấy tạo thành thêm 6 gam kết tủa Hỏi
Hớng dẫn: Các PTHH:
(B)
CaCO3 Ca0 + CO2(k) (2)
(B)
BaCO3 BaO + CO2;k) (3)
(B)
CO2(k) + Ca (OH)2(dd) > CaCO3(r) + H2O(l) (4)
(B)
2CO2(k) + Ca(OH)2(dd) > Ca(HCO3)2(dd) (5)
(B) (C)
Ca(HCO3)2 CaCO3(r) + CO2(k) + H2O(l) (6)
(C)
Theo phơng trình phản ứng (4) và (6) ta có:
nCaCO3 = 0,1 + 0,06 = 0,16 (mol) > n cO2 = 0,1 + 0,06 x
2 = 0,22 (mol)
theo phơng trình phản ứng (1) , (2) , (3), (4 ), (5) ta có:
Tổng số mol muối: n muối = n CO2 = 0,22 (mol)
trong 100 gam hỗn hợp và tổng số mol của các muối sẽ là: x + y + z = 1,1 mol
Vì ban đầu là 20 gam hỗn hợp ta quy về 100 gam hỗn hợp nên
nmuối = 1,1 (mol)
Ta có: 84x + 100y + 197z = 100 -> 100y + 197z = 100 – 84x
Và x + y + z = 1,1 -> y + z = 1,1 – x
> 52,5 < 84x < 86,75
Bài 4: Hoà tan 11,2g CaO vào nớc ta đợc dd A
Trang 61/ Nếu khí CO2 sục qua A và sau khi kết thúc thí nghiệm có
ứng?
khí thoát ra hấp thụ hết vào dd A thì thu đợc kết tủa D
Hỏi: a có giá trị bao nhiêu thì lợng kết tủa D nhiều nhất
và ít nhất?
0,2 0,2 mol
(2)
Tr
ờng hợp 1 : Ca(OH)2 d và CO2 phản ứng hết thì:
VCO2 = 0,025 22,4 = 0,56 Lít
Tr
ờng hợp 2 :
CaCO3 + CO2 + H2O Ca(HCO3)2 (3)
VCO2 = 0,375 22,4 = 8,4 Lít
2 Các phản ửng xảy ra:
MgCO3 + 2 HCl MgCl2 + CO2 + H2O (1) BaCO3 + 2 HCl BaCl2 + CO2 + H2O (2)
CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O (3)
2 CO2 + Ca(OH)2 Ca(HCO3)2 (4)
ứng (3)
Trang 7nBaCO3 =
Ta có phơng trình:
Giải ra ta đợc: a = 29,89 % Vậy khi a = 29,89 % thì lợng kết tủa lớn nhất
Ta có: nCO2 < nCa(OH)2
m CaCO3 = 0,143 100 = 14,3g
khi đó:
Theo (3): nCaCO3 = nCa(OH)2 = 0,2 mol
CaCO3 + CO2 + H2O Ca(HCO3)2 (5)
nCaCO3 còn lại : 0,2 - 0,134 = 0,066
mCaCO3 = 0,066 100 = 6,6 < 14,3g
Vậy khi a = 100% thì lợng kết tủa thu đợc bé nhất Bài 5: Hoà tan 7,74g hổn hợp 2 kim loại Mg, Al trong 500ml
a Kim loại đã tan hết cha? giải thích?
b Tính khối lợng muối có trong dung dịch A?
Hớng dẫn:
a/ Các P.T.H.H: Mỗi PTHH đúng cho
Mg + 2 HCl MgCl2 + H2 (1)
2Al + 6 HCl 2AlCl3 + 3H2 (2)
Mg + H2SO4 MgSO4 + H2 (3)
2Al + 3H2SO4 Al2(SO4)3 + 3H2 (4)
Từ 1,2 :
Từ 3, 4
Trang 8Suy ra: Tổng n = 0,25 + 0,19 = 0,44 (mol)
Ta thấy: 0,44 > 0,39
Vậy: Axít d, kim loại tan hết b/ Theo câu a: Axít d
* TH1: Giả sử HCl phản ứng hết, H2SO4 d:
(1,2)
(3,4) (p)
Theo định luật BTKL:
(A)
* TH2: Giả sử H2SO4 phản ứng hết, HCl d
(3,4)
Theo định luật bảo toàn khối lợng:
Vì thực tế phản ứng xảy ra đồng thời Nên cả 2 axít đều d Suy ra tổng khối lợng muối trong A thu đợc là:
38,93 (g) < m muối <40,18 (g)
(A)