CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢI HÓA Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG ppsx

Ta có : Số mol electron do H+ nhận hay N+5 nhận luôn bằng nhau :• Liên hệ : Kết hợp với các phương pháp bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố... Đối với những pứ có dư chất tham gia th

CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢI HÓA

Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG

CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢI HÓA Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG

1> Các phương pháp bảo toàn :

a> Bảo toàn e :

• Nguyên tắc : Trong quá trình pứ, tổng số e nhường bằng tổng e nhận hoặc số mol e nhường bằng số mol e nhận

Ta có : nNO =

4,22

448,0

Áp dụng định luật bảo toàn e: nCO (phản ứng) = nCO2(tạo thành) =0,03 mol

Theo định luật bảo toàn khối lượng :

mCO (phản ứng) + mFe2O3(ban đầu) = mx + mCO2(tạo thành)

- Quá trình nhường electron :

Bài giải:

Vì axit dư nên Fe, Cu bị oxi hóa hết tạo Fe+3 ; Cu+2

Gọi a, x, y lần lượt là số mol của Fe, NO, NO2

Cu O − 2e 2

Cu+ 0,1 0,2

⇒ nhường = 0,5 mol

Ví dụ: hòa tan 14,8g hỗn hợp gồm Fe và Cu vào lượng dư dung dịch hỗn hợp HNO3 và H2SO4

đặc nóng Sau phản ứng thu được 10,08 lít NO2 (đktc) và 2,24 lít SO2 (đktc) Tính khối lượng

Fe trong hỗn hợp ban đầu

Ví dụ : Chia hỗn hợp X gồm Mg, Al, Zn thành 2 phần bằng nhau :

- Phần 1 : tác dụng với HCl dư được 0,15 mol H2

- Phần 2 : cho tan hết trong dung dịch HNO3 dư được V lít NO ( sản phẩm khử duy nhất ).Tính giá trị V

Bài giải:

Ta có : Số mol electron do H+ nhận hay N+5 nhận luôn bằng nhau :

• Liên hệ : Kết hợp với các phương pháp bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố

• Ví dụ 1: Nung nóng 16,8g bột sắt ngoài không khí, sau một thời gian thu được m gam khí X gồm oxit sắt và sắt dư Hòa tan hết hh X bằng H2SO4đ,n thu được 5,6 (l) SO2(đktc)

= 0.3 mol ; nSO 2=

4.22

6,5

= 0.25 mol

Fe -3e → Fe+3 O2 +4e → 2O-2

0,3 0,9 a 4a 2a

S+6 +2e → S+4/SO2

0,5 0,25

Áp dụng đl bảo toàn electron:

∑e cho = ∑e nhận

• Nguyên tắc : Tổng khối lượng của các chất tham gia bằng tổng khối lượng của các chất tạo thành Khi cô cạn dd thì khối lượng hh muối thu được bằng tổng khối lượng của các cation kim loại và anion gốc axit.

Đối với những pứ có dư chất tham gia thì khi áp dụng định luật BTKL phải cộng phần dư vào phần sp

• Nhận dạng : Bài toán tính khối lượng chung nhiều chất, không bảo tính từng phần riêng rẽ + Cho hỗn hợp các oxit kim loại qua CO, H2, Al

+ Cho hỗn hợp các kim loại tác dụng với các axit mạnh

+ Cho hh nhiều muối (muối cacbonat) vào dd axit hoặc vào dd muối mới

+ Phản ứng cháy các hợp chất hữu cơ

về tỉ lệ mol của các chất mà không cần viết ptpư

Phản ứng hạt nhân có độ hụt khối nên không áp dụng được phương pháp này

• Nhận xét và đánh giá :

+ Ưu điểm: Được áp dụng rộng rải trong vô cơ và hữu cơ, đặc biệt trong bài toán tìm CTTQ của các hợp chất hữu cơ Đối với những bài toán vô cơ như Fe→FexOy thì đây là pp không thể thiếu

+ Nhược điểm :Không thể áp dụng đối với bài toán hạt nhân (PTPƯ tỏa nhiệt thu nhiệt lớn)

• Mối liên hệ : Thường đi kèm với các pp đại số, phương pháp bảo toàn các nguyên tố, bảo toàn điện tích và đặc biệt bảo toàn e

• Ví dụ 1 : Hòa tan hết 7,74g hh bột Mg ,Al bằng 500ml dd hh HCl 1M và H2SO4 0,28M thu được dd X và 8,736l H2(đktc).Cô cạn dd X thu được lượng muối khan là:

A.38,93g B.103,85g C.25,95g D.77,86g

Bài giải:

Ta có:

3 2

OAl

OFe

• Ví dụ : Cho 24,4 g hh Na2CO3 và K2CO3 tác dụng vừa đủ với BaCl2, sau phản ứng thu được

39,4 g kết tủa Lọc tách kết tủa, cô cạn dung dịch thu được m(g) muối clorua Tính

m ?

Bài giải24,4 g







3 2

3 2

COK

CONa

g39,4

Gọi m là kim loại trung bình của Na và K :

M2CO3 + BaCl2 → BaCO3↓ + 2MCl

nBaCO3 = 19739,4= 0,2 mol

Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có:

mhh + mBaCl2 = mBaCO3 + m

 24,4 + 0,2.218 = 39,4 + m

=> m = 26,6 g

c> Bảo toàn điện tích :

• Nguyên tắc : Trong phản ứng trao đổi ion và rong một dung dịch

∑điện tích ⊕ = ∑điện tích ①

Hay ∑ ncation = ∑ nanion

Ví dụ : ta có các ion là số mol của các ion là :

+ Phải xác định đầy đủ điện tích dương và điện tích âm

+ Trong phản ứng trao đổi ion của dd chất điện ly trên cơ sở của định luật bảo toàn điện tích ta thấy có bao nhiêu điện tích dương hoặc âm của các ion chuyển vào trong kết tủa hoặc khí thoát

ra khỏi dd thì phải trả lại cho dd bấy nhiêu điện tích dương hoặc âm

+ Đối với dung dịch chất điện ly,xđ nồng độ ion trong dung dịch

+ Áp dụng cho bài toán nhiều Axit- Bazơ

+ Nhược điểm: Thường không áp dụng trong hữu cơ, không được áp dụng rộng rãi trong các bài toán vô cơ

• Liên hệ : Đi kèm với phương pháp đại số, phương pháp ghép ẩn số

• Ví dụ 1 : Dung dịch A chứa Na+ a(mol), HCO3- b(mol), CO32- c(mol), SO42-

b(mol).Để tạo ra kết tủa lớn nhất người ta dùng 100ml dd Ba(OH)2 x mol/l Lập biểu thức tính x theo a và b

Nhóm 2, tổ 2, sp hóa K30B Page 8

x =

2.0,2

)b

a

( +

= 0,2

)ba ( +

(mol/l)

• Ví dụ 2 : Thêm m gam K vào 300ml dung dịch chứa Ba(OH)2 0,1M và NaOH 0,1

thu được dd X Cho từ từ dung dịch X vào 200ml dung dịch Al2(SO4)3 0,1M thu được kết tủa Y Để thu được lượng kết rủa Y lớn nhất thì m có giá trị là bao nhiêu ?

Bài giải :Dung dịch X chứa : Ba2+ , K+ , Na+ , OH−

Khi cho dung dịch X vào dung dịch Al2(SO4)3 , để thu được kết tủa lớn nhất thì khi đó kết tủa tách ra khỏi dung dịch Dung dịch tạo thành gồm : K+ , Na+ , SO42- Áp dụng định luật bảo toàn điện tích ta có :

- Phần 1 : tan hết trong dung dịch HCl tạo ra 1,792 lít H2 (đktc)

- Phần 2 : nung trong không khí đến khối lượng không đổi thu được 2,84 gam chất rắn Tính khối lượng hỗn hợp 2 kim loại trong hỗn hợp đầu

Bài giải:

A, B có hóa trị không đổi nên khi tác dung với HCl và O2 thì số mol điện tích của 2 kim loại A,

B trong 2 phần không thay đổi , do đó số mol điện tích âm trong 2 phần là như nhau

= 0,08 (mol)

mkim loại = moxit − mO = 2,84 − 0,08.16 = 1,56 (g).

Khối lượng của kim loại trong hỗn hợp ban đầu là : m = 2.1,56 = 3,12 (g)

d)Bảo toàn nguyên tố:`

• Nguyên tắc : Ngoại trừ phản ứng hạt nhân, trong các phản ứng hóa học thông thường, các nguyên tố luôn được bảo toàn Tổng khối lượng của một nguyên tố trước phản ứng bằng tổng khối lượng của một nguyên tố đó sau phản ứng

Ví dụ: Fe dd →HCl FeCl2 dd →NaOH Fe(OH)2↓ O →2 , H2 O Fe(OH)3↓

Khi đốt cháy hợp chất hữu cơ B ( C,H ) :

→ mO(CO 2 ) + mO(H 2 O) = mO(O 2 pư)

+ Áp dụng trong một số phản ứng oxi hóa khử phức tạp hoặc phản ứng oxi hóa khử với nhiếu chất khử

• Phạm vi : Đối với các bài tập hữu cơ, vô cơ và các phản ứng đốt cháy mà trong các bài toán đó sảy ra nhiều phản ứng

• Nhận xét :

+ Ưu điểm:

Phương pháp bảo toàn nguyên tố là phương pháp giải nhanh, có nhiều nét tương đồng với phương pháp bảo toàn khối lượng Tuy nhiên với nhiều bài toán áp dụng phương pháp bảo toàn khối lượng

Xác định các nguyên tố sau phản ứng

Sử dụng có hiệu quả trong các bài tập trắc nghiệm khách quan , phát triển khả năng tư duy cho học sinh.

Khi sử dụng phương pháp này ta chỉ cần lập sơ đồ phản ứng để thấy rõ mối quan hệ về tỉ lệ mol của các chất mà không cần viết phương trình phản ứng

+ Nhược điểm: Phương pháp bảo toàn nguyên tố chỉ áp dụng đối với bài toán hỗn hợp thông thường, đối với bài toán phóng xạ thì có sự tạo thành nguyên tố mới, độ hụt khối nên phương pháp bảo toàn nguyên tố không thể áp dụng được

• Liên hệ : với các phương pháp bảo toàn khối lượng

Phương pháp bảo toàn nguyên tố thường được dùng như một bước trong việc giải một bài toán gồm nhiều bước

• Ví dụ 1 : Hòa tan hoàn toàn hh gồm 0,12 mol FeS2 và a mol Cu2S vào axit HNO3

vừa đủ, thu được dung dịch X( chỉ chứa 2 muối sunfat) và khí duy nhất NO.Tính giá trị của a:

Cu + CO2↑

Ta có : nCO2= 22,415,68= 0,7 mol

Bảo toàn nguyên tố C : nCO2 = nCO = 0,7 mol

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:

mhh + mCO = mrắn + mCO2

 40 + 0,7.28 = mrắn + 0,7.44

=> m = 28,8 (g)

Danh sách nhóm 2, tổ 2 :

1 Hoàng Thị Thu Thảo

2 Nguyễn Thị Mai

3 Nguyễn Thị Kim Thu

4 Nguyễn Thúy Kiều Lan

2)Phương pháp tăng giảm khối lượng:

• Nguyên tắc : Khi chuyển từ chất A→B( có thể qua nhiều giai đoạn trung gian), khối lượng tăng hay giảm bao nhiêu gam( thường tính theo 1 mol và dựa khối lượng thay đổi ta tính được số mol chất đã tham gia phản ứng hay ngược lại

+ Nhúng thanh kim loại A vào dd muối của kim loại B.Sau 1 thời gian pứ lấy thanh kl

ra rửa nhẹ,sấy cân:

- Nếu khối lượng thanh kl tăng (so với trước khi nhúng) thì độ tăng khối lượng thanh kl là:

• Lưu ý : Khi A → B thì không nhất thiết cứ phải trực tiếp mà có thể qua nhiều giai đoạn trung gian.

• Nhận dạng : Có sự tăng giảm khối lượng khi chuyển từ chất này sang chất khác

• Phạm vi áp dụng : Thường được áp dụng giải bài tập vô cơ và hữu cơ.Giải các bài tập với các hh chưa xác định thành phần hoặc bài tập pha trộn dd, đặc biệt là khi tạo kết tủa hay giải phóng khí bay hơi

Ta có tỉ lệ:

04,0

1 = 100

a35,247

 a = 80(g)

3) Các phương pháp trung bình:

• Nguyên tắc chung : Ta có thể thay thế hh nhiều chất bằng một chất tương đương.Nếu hh gồm nhiều chất cùng tác dụng với với một chất khác mà tính chất các phương trình phản ứng tương tự nhau về sản phẩm, tỉ lệ số mol giữa chất tham gia và chất sản phẩm,hiệu suất phản ứng

• Lưu ý :Bất kể đại lượng trung bình nào cũng có giới hạn

•Phạm vi : Được áp dụng để giải ngắn gọn các bài tập xá định CTPT của các hợp chất hữu

cơ trong hỗn hợp nhiều chất

a)Phương pháp khối lượng trung bình: hh

hh là khối lượng 1mol hổn hợp (với hh khí còn có thể coi là khối lượng 22,4l hh khí đó

b)Phương pháp khối lượng mol trung bình:

•Nguyên tắc :Nếu tồn tại một tập hợp các phần tử với trị số các phần tử là A,B,C…có số lượng mổi phần tử tương ứng bằng a,b,c… hay % số lượng mổi phần tử bằng x,y,z thì luôn tồn tại một giá trị tương đương gọi là trị số trung bình X của các phần tử đó:

X= xA + yB + zC +… với x + y + z +…= 100% = 1

xA

+++

+++

Khối lượng mol trung bình:  = M1x1 + M2x2 +… +xnMn=

i 2

1

i i 2

2 1 1

n

nn

Mn

MnMn

+++

+++

Hay  =Tổng khối lượng hổn hợp

- Hỗn hợp là những chất cùng loại hay cùng dãy đồng đẳng

- Các pứ phải cùng loại và cùng hiệu suất phản ứng

+Nhược điểm:Chỉ áp dụng cho bài toán h có cngf hiệu suất,cùng loại phản ứng.

• Mối liên hệ: Liên hệ với các phương pháp : bảo toàn khối lượng

•Ví dụ 1: Đun nóng hỗn hợp gồm 2 rượu đơn chức,mạch hở,kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng với H2SO4đ ở 1400C.Sau khi các phản ứng kết thúc,thu được 6(g) hh gồm 3 êt và 1,8g H2O.Xđ CTPT 2 rượu

• Ví dụ 2 : Hai kim loại kiềm M, M’ nằm trong 2 chu kì kế tiếp nhau trong

BHTTH.Hòa tan 1 ít hỗn hợp của M, M’ trong nước được dung dịch A và 0,336 (l) H2 ở đktc Cho HCl dư vào dd A và cô cạn được 2,075g muối khan Xác định tên kim loại M, M’

y = 22,4

0,336

= 0,015 => x + y = 0,03 Theo (1, 2, 3, 4): n2 muối = x + y = 0,03

•Nguyên tử hiđro trung bình ȳ: hỗn hợp gồm a(mol) CxHyOz và b(mol)

Cx’Hy’Oz’ ȳ =

ba

by'

ay ++

• Số liên kết n trung bình k : k =

x

Brn

bR'aR

+ =

hh

CO2

nn

+ Tính theo % số mol hoặc %V :

VD: Đốt cháy hoàn toàn hổn hợp C3H6 và C4H8 nếu lấy 1 mol hh

1

i i 2

2 1 1

x

xx

xn

xnxn

+++

+++

• Nhận dạng bài tập:

Bài toán về hổn hợp các đồng đẳng, nhất là đồng đẳng liên tiếp trong toán hửu cơ nhằm xác định CTPT của h/c hửu cơ.

• Phạm vi áp dụng :

PP số nguyên tư C trung bình để xác định CTPT các h/c hửu cơ

• Ưu nhược điểm :

+Ưu: - Giải một cách đơn giản và nhanh chóng nhiều bài toán phức tạp,đặc biệt là trong hóa hửu cơ

- Các bài toán hửu cơ nếu giải được bằng pp khối lượng mol trung bình thì nói chung

có thể giải bằng pp số nguyên tử C

- PP này đặc biệt thận lợi cho việc giải toán về hh các chất đồng đẳng và nhất là đồng đẳng liên tiếp

+Nhược: Chỉ áp dụng phổ biến trong hóa hữu cơ

• Mối liên hệ : Liên hệ với các pp bảo toàn khối lượng , khối lượng mol trung bình, pp

đại số

• VD1 : đốt cháy hoàn toàn 0,25 (mol) hh 2 este no,mạch hở, đơn chức là đồng đẳng

liên tiếp, thu được 19,712 lít khí CO2 (đkc).Xà phòng hóa cùng lượng este trên bằng dung dịch NaOH tạo ra 17g muối duy nhất Xác định CTPT của 2 este đó Giải:

Gọi CT chung của 2 este đó là CnH nO2 nCO2= 0,88 (mol

17

=68 => M = 1 => R là HRVậy 2 este đó là HCOOC2H5 và HCOOC3H7.

Ví dụ2: Đốt cháy hoàn toàn 5,2g hỗn hợp x gồm 2 ankan kế tiếp thu được 15,4g khí CO2 Xác định công thức mỗi ankan

Giải: Đặt công thức của 2 ankan là CnH2n+2 và CmH2m+2 Công thức phân tử trung bình là

CH2 +2 với  là số nguyên tử cacbon trung bình của 2 ankan

Ta có tỉ lệ

2,5

2

14n+

= 44/15,4  215,6 + 30,8 = 228,8 

ẩn số là các số nguyên dương nhỏ nhất ta sẽ xác định hệ số phân tử của các chất trong phương trình hóa học

•Phạm vi áp dụng : Ứng dụng cho các bài tập vô cơ, hưu cơ, những bài tập liên qan đến oxh khử

•Nhận xét :

+ Ưu điểm: Cách giải dể hiểu

+ Nhược điểm: Dài Phức tạp

Khi giải những bài toán có thể gặp bế tắc vì số ẩn  hơn số phản úng

Không biết rõ bản chất hóa học cho tính chất

Về mặt hóa học chỉ dừng lại ở chổ học sinh viết xong các phương trình phản ứng hóa học

và đặt định nghĩa để tính theo các phương trình đó(dựa vào mối tương quan tỉ lệ thuận) còn lại đòi hỏi ở học sinh nhiều kỉ năng toán học Tinha chất toán học của bài toán lấn át tính chất hóa học làm lu mờ bản chất hóa học Trên thực tế học sinh chỉ giải bằng phương pháp đại số mặc dù thường bế tắc Ta hãy giải bài toán bằng những phương pháp mang tính đặc trưng hóa học như: bài toán khối lượng, bài toán e…

Ví dụ: Để m (g) bột sắt A ngoài không khí, sau một thời gian biến thành dung dịch B có khối lượng 12 (g) gồm Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3 cho B tác dụng hoàn toàn với dung dịch HNO3 thấy sinh ra 2,24l khí NO duy nhất ở đktc Tính m(g)

Giải: Trong không khí sắt tác dụng với oxi tạo ra oxit

3FeO + 10HNO3 → 3Fe(NO3) + NO + 5H2O

3Fe3O4 + 28HNO3 → 9Fe(NO3)3 + NO + 14H2O

Fe2O3 + 6HNO3 → 2Fe(NO3)3 + 3H2O

Đặt số mol của Fe , Feo, Fe3O4, Fe2O3 lần lượt là x, y, z, t ta có:

Theo khối lượng hỗn hợp B: 56x + 72y + 232z + 160t =12 (1)

Theo số mol nguyên tử Fe: x + y + 3z + 2t =

56

m (2)Theo số mol nguyên tử oxi trong oxit:

y + 4z + 3t =

16

m -12

(3)Theo số mol NO:

4,22

24,2 = 0,1 (4)Nhận xét trước khi giải hệ phương trình đại số trên:

-Có 5 ẩn số nhưng chỉ có 4 phương trình Như vậy không đủ số phương trình để tìm ra các

ẩn số , do đó cần giải kết hợp với biện luận

- Đầu bài chỉ yêu cầu tính khối lượng sắt ban đầu , như vậy không cần phải đi tìm đầy

đủ các ẩn x, y, z, t.Ở đây có 2 phương trình , nếu biết giá trị của nó dể dàng tính được khối lượng sắt ban đầu đó là phương trình (2) và (3)

+Tìm được giá trị của (2), đó là số mol của Fe Nhân giá trị đó với nguyên tử khối của Fe là 56 ta được m

+Tìm được giá trị của (3), đó là số mol của nguyên tử O trong oxit.Nhân giá trị đó với nguyên tử khối của O là 16 ta được khối lượng của oxi trong các oxit sắt Lấy khối lượng hỗn hợp B trừ đi khối lượng oxi ta được khối lượng sắt ban đầu ,tức m

- Thực hiện các phép tính trên :

+Tìm giá trị của phương trình (2):

Chia (1) cho 8 được: 7x + 9y + 29z + 20t =1,5(5)

Nhân (4) với 3 được: 3x + y + z = 0,3 (6)

Cộng (5) với (6) được:10x + 10y + 30z +20t = 1,8 (7)

Chia (7) cho (10) được: x + y + 3z + 2t = 0,18

M = 12 – (0,12.16) = 10,08g

+ Tìm giá trị của phương trình (3):

Nhân (5) với 3 được: 21x + 27y + 87z + 60t = 4,5 (8)