Mặt khác, biết kết hợp các định luật với một số công thức giải nhanh trong hóa học các công thức này thầy sẽ nói ở một bài viết khác cũng giúp đẩy nhanh tốc độ giải một bài toán hóa khó
Trang 1GIẢI NHANH CÁC BÀI TOÁN HÓA HỌC NHỜ
KẾT HỢP CÁC ĐỊNH LUẬT
**************
Các em học sinh thân mến
Muốn giải nhanh các bài toán hóa học phức tạp phải biết kết hợp các định luật Thông thường các em chỉ biết vận dụng một định luật khiến bài giải trở nên dài dòng Những bài giải như vậy chắc chắn không phù hợp với lối thi trắc nghiệm như hiện nay là phải thanh toán thật gọn những bài toán khó với thời lượng thấp nhất Mặt khác, biết kết hợp các định luật với một số công thức giải nhanh trong hóa học (các công thức này thầy sẽ nói ở một bài viết khác) cũng giúp đẩy nhanh tốc độ giải một bài toán hóa khó lên nhiều lần
Sau đây thầy sẽ lấy một số ví dụ minh họa cho việc giải nhanh các bài toán hóa học nếu biết kết hợp các
định luật hoặc với các công thức giải nhanh
Ví dụ 1 Nung 2,23 gam hỗn hợp X gồm Fe, Al, Zn, Mg trong oxi một thời gian được 2,71 gam hỗn hợp rắn Y
Hòa tan hoàn toàn Y trong HNO3 dư được 0,672 lít NO (đkc) là sản phẩm khử duy nhất Số mol HNO3 đã phản ứng là
(Đại học khối B/2010) Giải
Ta có 2,71 + 63a = 2,23 + 62(a – 0,03) + 30.0,03 + 18.a
2 a = 0,18 (chọn B)
Nhận xét Bài toán giải nhanh nhờ kết hợp đồng thời định luật bảo toàn khối lượng và bảo toàn nguyên
tố, trong đó nhờ định luật bảo toàn nguyên tố để tính số mol N (tức số mol ion NO3) có trong muối
Cách khác
Ta có
HNO HNO /oxitkimloại HNO / kimloạidư
= 2(2,71 2,23) 40,672 0,18
Lưu ý rằng khi cho một hỗn hợp kim loại tác dụng với HNO 3 thì số mol HNO 3 đã phản ứng được tính theo công thức:
3
HNO
(không tạo sản phẩm khử nào thì số mol sản phẩm khử đó bằng không)
Ví dụ 2 Cho m gam rắn X gồm Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4 vào cốc đựng 200 ml dung dịch HNO3 3,2M Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn được 2,24 lít NO (đkc) là sản phẩm khử duy nhất và còn lại phần rắn không tan là 2,96 gam sắt chưa phản ứng hết Xác định giá trị m
Giải
Ta có m + 63.0,64 = 180(0,64 0,1
2 ) + 0,1.30 + 18
0,64
2 + 2,96 m = 20
Nhận xét Bài toán giải nhanh nhờ kết hợp đồng thời định luật bảo toàn khối lượng và bảo toàn nguyên
tố, trong đó nhờ định luật bảo toàn nguyên tố để tính số mol N có trong muối, từ đó suy ra số mol muối Mặt khác cần để ý rằng do Fe còn dư sau phản ứng nên muối thu được là muối Fe(II)
Chú ý đáp số không đổi dù hỗn hợp có đủ các oxit sắt hay không
Ví dụ 3 Hòa tan hết 10 gam rắn X gồm Fe; FeO; Fe3O4 bằng dung dịch chứa x mol HNO3 (dư 20%) được 5,6 lít (đkc) hỗn hợp NO; NO2 có tỉ khối so với H2 là 19 Biết chỉ xảy ra 2 quá trình khử N+5 Xác định giá trị x
Giải
Trang 2
Nhận xét Vì đề cho HNO 3 dư nên phản ứng phải tạo muối Fe(III) Nhờ định luật bảo toàn nguyên tố N suy ra số mol muối Fe(III) thu được rồi kết hợp với định luật bảo toàn khối lượng để tìm ra kết quả
Chú ý với những bài toán dạng này thì đáp số không đối dù X là bao nhiêu chất trong số hỗn hợp 4 chất (Fe, FeO, Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 )
Ví dụ 4 Đốt cháy x mol Fe trong oxi được 5,04 gam hỗn hợp rắn X Hòa tan hết X trong HNO3 dư được 0,035 mol hỗn hợp NO, NO2 có tỉ khối so với H2 là 19 Biết chỉ xảy ra 2 quá trình khử N+5 Tìm x
Giải
Ta có 5,04 + 63(3x + 0,035) = 242x + 38.0,035 + 18.0,5(3x + 0,035) x = 0,07
Nhận xét Vì x mol Fe phải tạo x mol Fe(NO 3 ) 3 , khi đó để bảo toàn nguyên tố N thì số mol HNO 3 đã dùng = 3x + 0,035
Ví dụ 5 Dẫn 11,2 lít (đkc) hỗn hợp X gồm CO và CO2 có tỉ khối so với H2 là 18 qua ống đựng 20 gam rắn Y nung nóng gồm Al2O3 ; Fe3O4 và CuO được 17,6 gam rắn Z Khí T thoát ra khỏi ống có tỉ khối so với H2 làbao nhiêu?
Giải
Ta có 0,5.36 + 20 = 17,6 + mT mT = 20,4 Vậy
2
T/ H
20,4
0,5.2
Nhận xét Không cần dùng phương pháp đường chéo để tính tỉ lệ mol hai khí rồi suy ra số mol từng khí
như các cách giải thông thường
Do bảo toàn nguyên tố C nên ta phải có n X = n T = 0,5 mol, sau đó kết hợp với định luật bảo toàn khối lượng sẽ có kết quả nhanh chóng
Ví dụ 6 Cho m gam rắn X gồm Cu và Fe (tỉ lệ khối lượng tương ứng 7 : 3) vào 400 ml dung dịch HNO3 2M Sau khi phản ứng xảy ra xong được 5,6 lít (đkc) hỗn hợp NO; NO2 và còn lại 0,8m gam rắn chưa tan Xác định giá trị
m Cho biết phản ứng chỉ xảy ra hai quá trình khử N+5
Giải
Ta có 2(m 0,8m)
56 + 0,25 = 0,8 m = 77
Nhận xét Vì rắn X ban đầu gồm 0,7m gam Cu và 0,3m gam Fe nên nếu còn lại 0,8m gam rắn thì Fe vẫn
còn dư sau phản ứng, và do đó phản ứng chỉ tạo duy nhất muối Fe(NO 3 ) 2
Biểu thức toán học trong bài là biểu diễn sự bảo toàn nguyên tố N
Ví dụ 7 Hòa tan hết 5,2 gam rắn X gồm FeS và FeS2 trong HNO3 vừa đủ được V lít khí NO (đkc) là sản phẩm khử duy nhất và dung dịch Y chỉ chứa một chất tan Xác định giá trị V
Giải
Gọi a là số mol HNO3 đã dùng Áp dụng định luật bảo toàn các nguyên tố H, N, O, ta có phản ứng sau:
(FeS; FeS2) + HNO3 Fe2(SO4)3 + NO + H2O
a 1,5a
12 a 0,5a Vậy 5,2 + 63a = 4001,5a
12 + 30a + 18.0,5a a = 0,2 Do đó V = 22,4.0,2 = 4,48
Nhận xét Trước hết cần nhận ra chất tan duy nhất trong dung dịch Y ở đây là Fe 2 (SO 4 ) 3 Sau đó bảo toàn
H cho số mol H 2 O là 0,5a mol; bảo toàn N cho số mol NO là a mol; bảo toàn O cho số mol Fe 2 (SO 4 ) 3 là 1,5a
12 mol
Cuối cùng là bảo toàn khối lượng xác định được giá trị a
Ví dụ 8 Đốt cháy hoàn toàn một lượng rắn X gồm hai muối natri của hai axit cacboxylic đơn chức no, mạch hở là
đồng đẳng liên tiếp thu được H2O; 17,6 gam CO2 và 10,6 gam Na2CO3 Định công thức 2 muối đã đốt
Giải
Trang 3Số C trung bình =
17,6 10,6
10,6 2 106
Vậy 2 muối trên là CH3COONa và C2H5COONa
Nhận xét Số mol hỗn hợp X = số mol Na =
2 3
Na CO
Số mol C trong X = Số mol C trong CO 2 + Số mol C trong Na 2 CO 3
Ví dụ 9 Xà phòng hóa một lượng este đơn chức E cần vừa đủ 200 ml dung dịch NaOH 1M Cô cạn dung dịch
sau phản ứng được phần hơi bị hấp thụ hết bởi một lượng dư P2O5 và m gam rắn khan gồm 2 muối natri Đốt cháy hết lượng rắn khan này được Na2CO3 , H2O và 0,6 mol CO2 Xác định giá trị m
Giải
Dễ thấy E phải là este của phenol Số C của E = 0,1 0,6 7
0,1 Vậy E là C7H6O2
Ta có 0,1.122 + 0,2.40 = m + 18.0,1 m = 18,4
Nhận xét Sự xà phòng hóa E chỉ tạo H 2 O và 2 muối nên E phải là este của phenol Theo đề E là este đơn chức nên n E : n NaOH = 1 : 2 Rút ra n E = 0,1 mol
Bảo toàn Na cho số mol của Na 2 CO 3 là 0,1 mol Bảo toàn C cho số mol C trong E là 0,7 mol Vậy
E có 7C, tức E là HCOOC 6 H 5 Cuối cùng bảo toàn khối lượng dựa vào phuong trình phản ứng:
HCOOC6H5 + 2NaOH HCOONa + C6H5ONa + H2O
CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM
1 Nung 15,23 gam hỗn hợp X gồm Al, Zn, Mg trong oxi một thời gian được 16,83 gam hỗn hợp rắn Y Hòa tan
hoàn toàn Y cần vừa đủ x mol HNO3 Sau phản ứng thu được 6,72 lít (đkc) NO là sản phẩm khử duy nhất Giá trị
x là
2 Nung 23,16 gam hỗn hợp X gồm Al, Zn, Cu trong oxi một thời gian được 24,76 gam hỗn hợp rắn Y Hòa tan
hoàn toàn Y cần vừa đủ 900 ml dung dịch HNO3 2M Sau phản ứng thu được V lít (đkc) NO là sản phẩm khử duy nhất Giá trị V là
3 Nung 15,00 gam hỗn hợp X gồm Al, Zn, Mg, Cu trong oxi Sau một thời gian được 16,60 gam hỗn hợp rắn Y
Hòa tan hoàn toàn Y cần vừa đủ x mol HNO3 Sau phản ứng thu được 8,96 lít (đkc) hỗn hợp NO; NO2 có tỉ khối
so với H2 là 19 Giá trị x là bao nhiêu? Biết chỉ xảy ra 2 quá trình khử N+5
4 Hòa tan hoàn toàn một lượng Al trong 500 ml dung dịch HNO3 2M được V lít (đkc) hỗn hợp NO; NO2 có tỉ khối so với H2 là 21 Biết chỉ xảy ra 2 quá trình khử N+5 Giá trị V là
5 Cho 37 gam rắn X gồm Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4 vào cốc đựng 400 ml dung dịch HNO3 3,2M Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn được 4,48 lít NO (đkc) là sản phẩm khử duy nhất và còn lại m gam rắn là sắt chưa phản ứng hết Xác định giá trị m
6 Cho 10 gam rắn X gồm Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4 vào cốc đựng 100 ml dung dịch HNO3 3,2M Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn được 1,68 lít (đkc) hỗn hợp NO, NO2 có tỉ khối so với H2 là 19 và thấy còn m gam rắn là sắt chưa phản ứng hết Xác định giá trị m Biết chỉ xảy ra 2 quá trình khử N+5
7 Xà phòng hóa một lượng este đơn chức E bằng KOH vừa đủ Cô cạn dung dịch sau phản ứng được phần hơi bị
hấp thụ hết bởi một lượng dư P2O5 và m gam rắn khan gồm 2 muối natri Đốt cháy hết lượng rắn khan này được
H2O; 13,8 gam K2CO3 , và 30,8 gam CO2 Giá trị m là
Trang 48 Hòa tan hết 2,6 gam rắn X gồm FeS và FeS2 trong HNO3 vừa đủ được V lít khí NO2 (đkc) là sản phẩm khử duy nhất và dung dịch Y chỉ chứa một chất tan Giá trị V là
9 Cho m gam rắn X gồm Cu và Fe (tỉ lệ khối lượng tương ứng 3 : 1) vào 400 ml dung dịch HNO3 2M Sau khi phản ứng xảy ra xong được 5,6 lít (đkc) hỗn hợp NO; NO2 và còn lại 0,8m gam rắn chưa tan Cho biết phản ứng chỉ xảy ra 2 quá trình khử N+5 , vậy khối lượng muối tạo thành sau phản ứng là:
10 Dẫn 11,2 lít (đkc) hỗn hợp X gồm CO và H2 có tỉ khối so với H2 là 7,5 qua ống đựng 30 gam rắn Y nung nóng gồm Al2O3 ; Fe3O4 và CuO được 27,6 gam rắn Z Hỗn hợp khí và hơi T thoát ra khỏi ống có tỉ khối so với H2 làbao nhiêu?
11 Hòa tan hết 10 gam rắn X gồm Fe; Fe2O3 và Fe3O4 bằng dung dịch chứa x mol HNO3 (lấy dư 20% so với lí thuyết) được 2,8 lít (đkc) hỗn hợp NO và NO2 có tỉ khối so với H2 là 19 Giá trị x là
12 Hòa tan hết m gam rắn X gồm FeS và FeS2 trong HNO3 vừa đủ được 3,36 lít khí NO2 (đkc) là sản phẩm khử duy nhất và dung dịch Y chỉ chứa một chất tan Giá trị m là
13 Hòa tan hết m gam rắn X gồm Fe, FeS và FeS2 trong HNO3 dư được 6,72 lít (đkc) hỗn hợp NO; NO2 có tỉ khối
so với H2 là 19 và dung dịch Y chỉ chứa hai chất tan Giá trị m là bao nhiêu? Biết chỉ xảy ra 2 quá trình khử N+5
14 Hòa tan hết 7,8 gam rắn X gồm Fe, FeS và FeS2 trong HNO3 dư được V lít (đkc) hỗn hợp NO; NO2 có tỉ khối
so với H2 là 19 và dung dịch Y chỉ chứa hai chất tan Giá trị m là bao nhiêu? Biết chỉ xảy ra 2 quá trình khử N+5
15 Cho m gam rắn X gồm Fe, FeS và FeS2 vào dung dịch HNO3 được 8,96 lít NO2 (đkc) là sản phẩm khử duy nhất và thấy còn 1,2 gam rắn là sắt chưa tan hết Biết dung dịch sau phản ứng chỉ chứa một chất tan Giá trị m là
A 4,6 gam B 7,4 gam C 5,6 gam D 1,2 gam
16 Đốt cháy hoàn toàn 1,38 gam hỗn hợp X gồm RCOOH; CH3OH và RCOOCH3 được 0,06 mol CO2 và 0,05 mol H2O Mặt khác cũng lượng X trên phản ứng vừa đủ với dung dịch chứa 0,015 mol KOH, thu được 0,015 mol
CH3OH Vậy RCOOH là
17 Đốt cháy a gam Fe trong oxi được 12 gam hỗn hợp rắn X Hòa tan hết X trong HNO3 dư được 3,36 lít (đkc) hỗn hợp NO, NO2 có tỉ khối so với H2 là 19 Biết chỉ xảy ra 2 quá trình khử N+5 Giá trị a là
18 Hỗn hợp X gồm 0,12 mol C2H2 ; 0,15 mol C2H4 và 0,28 mol H2 Cho X qua bột Ni nung nóng một thời gian được hỗn hợp Y Dẫn Y qua bình nước brom dư thấy thoát ra hỗn hợp Z Đốt cháy hoàn toàn Z được 15,4 gam
CO2 và 9 gam H2O Vậy độ tăng khối lượng bình nước brom là:
A 5,64 gam B 4,44 gam C 3,42 gam D 2,68 gam
Qua các ví dụ và một số bài tập trắc nghiệm đã nêu ở trên, thầy hi vọng các em nắm được cách thức kết hợp các định luật trong giải toán hóa học và vận dụng chúng một cách thành thạo Chúc các em học tốt môn Hóa và đạt được thành tích mĩ mãn trong kì tuyển sinh Đại học sắp đến
Thầy Nguyễn Đình Độ
-
ĐÁP ÁN CÁC CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM