phương pháp giải toán hóa học

Để nâng cao hiệu suất của phản ứng tức chuyển dịch cân bằng về phía tạo thành este có thể lấy dư một trong hai chất đầu hoặc làm giảm nồng độ của sản phẩm.. Nguyên tắc của phơng pháp

sở giáo dục và đào tạo bắc giang phòng giáo dục và đào tạo hiệp hòa

PHƯƠNG PHÁP GIẢI TOÁN HÓA HỌC

học viên:nguyễn minh chí đơn vị:thpt hiệp hòa số 3

niên khoá:2011-2013

Phương pháp giải bài toán este

I Định nghĩa – Công thức tổng quát – Tên gọi:

1 Định nghĩa:

Khi thay nhóm OH ở nhóm cacboxyl của axit

cacboxylic bằng nhóm OR thì được este.

ROH + R’COOH R’COOR + H2O

2 Công thức tổng quát của este:

* Este no đơn chức: CnH2n+1COOCmH2m+1 (n 0,

Tên este = tên gốc rượu + tên gốc axit + at

Vd: H – C – OCH2CH3 Ety fomat

* Giữa các phân tử este không có liên kết hidro vì

thế nhiệt độ sôi của các este thấp hơn axit và rượu

Este + HOH axit + rượu

R – C – O + R’ + HOH RCOONa + R’OH

Este bị khử bởi liti nhôm hiđrua (LiAlH4), khi đó

nhóm RCO- (gọi là nhóm axyl) trở thành ancol bậc

a ) Este của ancol

Phương pháp thường dùng để điều chế este của

ancol là đun hồi lưu ancol với axit hữu cơ, có

H2SO4 đặc xúc tác, phản ứng này được gọi là phản

ứng este hóa

CH3COOH + (CH3)2CHCH2CH2OH

CH3COOCH2CH2CH(CH3)2 + H2O

* Phản ứng este hóa là phản ứng thuận nghịch Để

nâng cao hiệu suất của phản ứng (tức chuyển dịch

cân bằng về phía tạo thành este) có thể lấy dư một

trong hai chất đầu hoặc làm giảm nồng độ của sản

phẩm Axit sunfuric vừa làm xúc tác vừa có tác

dụng hút nước, do đó góp phần làm tăng hiệu suất

tạo este

b) Este của phenol

Để điều chế este của phenol không dùng axit

cacboxylic mà phải dùng anhiđric axit hoặc clorua

axit tác dụng với phenol

C6H5 – OH + (CH3CO)2O CH3COOC6H5 +

CH3COOH

anhiđric axetic phenyl axetat

Phương pháp tăng giảm khối lượng

• Nguyên tắc: “Khi chuyển từ chất A thành chất B (có thể qua nhiều giai đoạn), khối lượng tăng hay giảm bao nhiêu gam (thường tính cho 1 mol) Dựa vào mối quan hệ tỉ lệ thuận của sự tăng giảm, ta có thể tính được lượng chất tham gia hay tạo thành sau phản ứng”

mA + nBm+ mAn+ + nB

+ Nếu MA < MB thì sau phản ứng khối lượng thanh kim loại A tăng mA tăng =

mB - mA tan = mdd giảm

nếu tăng x% thì mA tăng = x%.a

+ Nếu MA > MB thì sau phản ứng khối lượng thanh kim loại A giảm

mA giảm = mA tan - mB = mdd tăng nếu giảm y% thì mA giảm = y%.a

* Đối với rượu: Xét phản ứng của rượu với Na

R(OH)x R(ONa)x + x2 H2 → + xNa

1mol muối ancolat thì → Cứ 1mol rượu tác dụng với Na khối lượng tăng (23-1).x

= 22.x gam.

Vậy nếu đầu bài cho khối lượng của rượu và khối lượng của muối alcolat ta có thể vận dụng để tính số mol, số chức của rượu, của H2 và xác định công thứ phân tử của rượu.

* Đối với axit: Xét phản ứng axit với kiềm

R(COONa)x + H2O → R(COOH)x + xNaOH

→ hoặc RCOOH + NaOH RCOONa + H2O

khối lượng tăng 22g → 1mol 1mol

* Đối với este: Xột phản ứng xà phũng húa

RCOONa + R'OH → R-COOR' + NaOH

khối lượng muối → 1mol 1mol tăng là 23-R'

Ngoài ra cỏc bài toỏn mà phản ứng xảy ra thuộc loại phản ứng phõn huỷ, phản ứng giữa kim loại với axit, muối tỏc dụng với axit và một số bài tập hữu cơ khỏc cũng cú thể ỏp dụng phương phỏp này.

Phương phỏp tăng giảm khối lượng và phương phỏp bảo toàn khối lượng thường song hành với nhau Tựy từng bài toỏn mà ta ỏp dụng thớch hợp sẽ thu được hiệu quả như mong muốn.

ph

ơng pháp bảo toàn electron

I Nguyên tắc của phơng pháp bảo toàn e

Khi có nhiều chất oxi hoá hoặc chất khử trong hỗn hợp phản ứng (nhiều phản ứng hoặc phản ứng qua nhiều giai đoạn ) thì "Tổng số mol e mà các chất khử cho phải bằng tổng số mol e mà các chất oxi hoá nhận " Tức là

:

∑ n e nhờng = ∑ n e nhận

II Các giải pháp để tổ chức thực hiện.

Mấu chốt quan trọng nhất là học sinh phải nhận định đúng trạng thái

đầu và trạng thái cuối của các chất o xi hoá ,chất khử ,nhiều khi không cần quan tâm tới cân bằng phản ứng

Phơng pháp này đặc biệt lý thú đối với các bài toán phải biện luận nhiều trờng hợp xảy ra

III.Các ví dụ

1- Ví dụ 1: Hoà tan hoàn toàn 1.2 gam Kim loại M vào dung dịch HNO3

d thu đợc 0.224 lít khí N2 duy nhất ở đktc Kim loại M là :

Suy ra

M n

2 1 1

3- Ví dụ 3 Cho 8,3 gam hỗn hợp gồm Al,Fe vào 1 lít dung dịch AgNO3 0.1

M và Cu(NO3)2 0.2 M Sau khi phản ứng kết thúc thu đợc chất rắn Z ( không tác dụng với dung dịch HCl ) và dung dịch T không còn màu xanh Khối l- ọng của Z và %mAl trong X là :

A 23.6 gam & 32.53% B 2.36 gam & 32.53%

C 23.6 gam & 45.53% D 12.2 gam & 28.27%

Hớng dẫn : Chọn đáp án A

Z không tác dụng với với dung dịch HCl ⇒ Al, Fe hết

Dung dịch T không còn màu xanh ⇒ Cu(NO3)2 phản ứng hết

Vậy chất rắn Z gồm có Ag,Cu ⇒ mZ = mAg + mCu = 0.1x108 + 0.2 x 64 = 23.6 gam

Gọi số mol của Al ,Fe lần lợt là a,b

= +

3 8 56 27

5 0 2 3

b a

b a

1 0

b a

%mAl = 100

3 8

27 1

• Phương pháp sơ đồ đường chéo

-Phương pháp sơ đồ đường chéo dùng để giải các bài toán trộn lẫn các chất với nhau, lúc đầu có thể là đồng thể hay dị thể nhưng hh cuối phải đồng thể

-Nếu trộn lẫn các dd thì phải là dd của cùng một chất hoặc khác chất nhưng do PU với H2O lại cho cùng một chất

-Trộn hai dd của chất A có nồng độ khác nhau thu được dd A với nồng độ duy nhất.Vậy lượng chất tan trong phần đặc giảm xuống phải bằng lượng chất tan trong phần loãng tăng lên

Các PU: 8Al + 30HNO3 -> 8Al(NO3)3 + 3N2O + 15H2O (1)

Al + 4HNO3 -> Al(NO3)3 + NO + 2H2O (2)

Để thỏa mãn tỉ lệ ta nhân (2) với 9 rồi cộng với (1)

17Al + 66HNO3 -> 17Al(NO3)3 + 3N2O + 9NO + 33H2O

Ví dụ 4 Từ 1 tấn hematit A điều chế được 420 kg Fe

Phương pháp bảo toàn nguyên tố trong phản ứng hóa học

Khi gặp các bài toán không thể áp dụng được định luật bảo toàn khối lượng hoặc viết phương trinh nhưng lại không thấy hướng giải trong khi 1 bài trắc nghiệm lại đòi hỏi chúng ta thời gian 1.5 phút nên trình bày 1 phương pháp là định luật căn bằng nguyên tố,nghĩa là các nguyên tố sẽ bảo toàn cho nhau trước và sau

Tìm V và CM.

Nếu như giải phương pháp thông thường là viết phương trinh là chúng ta phải viết 2 phương trình 1 là muối trung hòa 2 la muối Axit và cân bằng nói chung là vẫn rất tốn thời gian.Nếu chúng ta dung định luật bảo toàn khôi lượng thì cũng rất khó,đề yêu cầu tím số liệu về CO2 trong khi Ca(OH)2 mình cũng phải tìm chưa kể nước sinh ra nữa phức tạp.Vì vậy GoldSea sẽ áp dụng định luật bảo

toàn nguyên tố để giải bài này

Áp dụng:

Bảo toàn C: nCO2.1 = nCaCO3.1 + nCa(HCO3)2.2

vậy: nCO2 = 0,05.1 + 0,1.2 = 0,25 mol

V = 0,25.22,2 = 5,6 lít Bào toàn Ca: nCa(OH)2.1 = nCaCO3.1 + nCa(HCO3)2.1

nCa(OH)2 = 0,05,1 + 0,01.1 = 0,15

CM = 0,15/3 = 0,05M Kinh nghiệm:

- Các bài toán dùng phương pháp bảo toàn nguyên tố thì thường giữa chất đề

bài cho và hỏi có cùng một nguyên tố nào đó.

- Không nên áp dụng bảo toàn nguyên tố O.

hóa học

Bảo Toàn Điêên Tích

• I Cơ Sở Của Phương Pháp

• 1 Cơ sở: Nguyên tử, phân tử, dung dịch luôn trung hòa về điêên

- Trong nguyên tử: số proton = số electron

- Trong dung dịch:

tổngsố mol x điêên tích ion = | tổng số mol x điêên tích ion âm |

• 2 Áp dụng và môêt số chú ý

• a) khối lượng muối (trong dung dịch) = tổng khối lượng các ion âm

• b) Quá trình áp dụng định luâêt bảo toàn điêên tích thường kết hợp:

• - Các phương pháp bảo toàn khác: Bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố

• - Viết phương trình hóa học ở đạng ion thu gọn

• II CÁC DẠNG BÀI TÂêP THƯỜNG GĂêP

Dạng 1: Áp dụng đơn thuần định luâêt bảo toàn điêên tích

Ví Dụ 1: Môêt dung dịch có chứa 4 ion với thành phần : 0,01 mol Na+, 0,02

mol Mg2+ , 0,015 mol SO42- ,

x mol Cl- Giá trị của x là:

0,01x1 + 0,02x2 = 0,015x2 + Xx1 → x = 0,02 → Đáp án

Dạng 2: Kờ́t hợp với định luõờt bảo toàn khụ́i lượng

Ví Dụ 2: Dung dịch A chứa hai cation là Fe2+: 0,1 mol và Al3+ : 0,2 mol và

hai anion là Cl-: x mol và SO42- : y mol Đem cụ cạn dung dịch A thu được 46,9

gam hụ̃n hợp muụ́i khan

Giá trị của x và y lõ̀n lượt là:

Từ và (**) →X = 0,2 ; Y = 0,3 → Đáp án D

Phương phỏp ỏp dụng Định luật bảo toàn khối lượng

I- Nội dung định luật bảo toàn khối lượng Tổng khối lượng cỏc chất tham gia phản ứng bằng tổng khối lượng sản phẩm.

Vớ dụ : trong phản ứng A + B => C + D

Ta cú : mA + mB = mC + mD

- Hệ quả 1 : Gọi mT là tổng khối lượng cỏc chất trước phản ứng, mS là tổng khối lượng cỏc chất sau phản ứng Dự cho

phản ứng xảy ra vừa đủ hay cú chất dư, hiệu suất phản ứng nhỏ hơn 100% thỡ vẫn cú mS= mT.

- Hệ quả 2 : Khi cation kim loại kết hợp với anion phi kim để tạo ra cỏc hợp chất (như oxit, hiđroxit, muối) thỡ ta luụn cú :

Khối lượng hợp chất = khối lượng kim loại + khối lượng anion.

- Hệ quả 3 : Khi cation kim loại thay đổi anion tạo ra hợp chất mới, sự chờnh lệch khối lượng giữa hai hợp chất bằng sự

chờnh lệch về khối lượng giữa cỏc cation.

- Hệ quả 4 : Tổng khối lượng của một nguyờn tố trước phản ứng bằng tổng khối lượng của nguyờn tố đú sau phản ứng.

- Hệ quả 5 : Trong phản ứng khử oxit kim loại bằng CO, H2, Al + Chất khử lấy oxi của oxit tạo ra CO2, H2O, Al2O3 Biết số mol CO, H2, Al tham gia phản ứng hoặc số mol CO2, H2O, Al2O3 tạo ra, ta tớnh được lượng oxi trong oxit (hay hỗn hợp oxit) và suy ra lượng kim loại (hay hỗn hợp kim loại).

+ Khi khử oxit kim, CO hoặc H2 lấy oxi ra khỏi oxit Khi đú ta cú :

nO (trong oxit )= nCO2 = nCO = nH2O

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng tớnh khối lượng hỗn hợp oxit ban

đầu hoặc khối lượng kim loại thu được sau phản ứ.

II- Bài tập minh hoạ Bài 1 Cho 24,4 gam hỗn hợp Na2CO3, K2CO3 tỏc dụng vừa đủ với dung dịch BaCl2 Sau phản ứng thu được 39,4 gam

kết tủa Lọc tỏch kết tủa, cụ cạn dung dịch thu được m gam muối clorua m cú giỏ trị là:

A 2,66 B 22,6 C 26,6 D 6,26 Hướng dẫn giải Theo định luật bảo toàn khối lượng :

nBaCl2 = nBaCO3= 0, 2 (mol)

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng : mhh + mBaCl2 = mkết tủa + mmuối

=> mmuối = 24,4 + 0,2.208 - 39,4 = 26,6 gam=> Đỏp ỏn C

Chuyên đề dung dịch bài toỏn mu ố i ng ậ m n ướ c

I Các kiến thức cơ bản

- Khái niệm nồng độ dung dịch

- Hai loại nồng độ dung dịch:

+ Nồng độ %

+ Nồng độ mol/l

- Công thức tính nồng độ dung dịch:

+ Công thức tính nồng độ %

m m

-1 2

II Bài tập

II.1 Dạng toán độ tan

1 Dạng 1: Bài toán liên quan giữa độ tan của 1 chất và nồng độ % dung dịch bão hòa của chất đó:

Tính khối lợng CuSO4 có trong 1 kg CuSO4 5H2O

Tính % khối lợng nớc kết tinh trong xođa Na2CO3.10H2O

(Học sinh tự giải)

3 Dạng 3 Bài toán tính lợng tinh thể ngậm nớc cần cho thêm vào dung dịch cho sẵna/ Cách làm:

Dùng định luật bảo toàn khối lợng để tính

mdd (tạo thành) = m tinh thể + m dd ( ban đầu)

m ct (mới) = mct ( trong tinh thể) + m ct (trong dung dịch ban đầu)

( Có thể sử dụng công thức đờng chéo để tính Với điều kiện coi tinh thể ngậm nớc nh một dung dịch và ta luôn tính đợc nồng độ % của dung dịch này)

Khi kết tinh dung dịch Fe(NO3)3 + 6H2O Fe(NO3)3.6H2O

Số mol Fe(NO3)3.6H2O bằng số mol Fe(NO3)3 bằng 500.0,1

Giải hệ ta có : x = 480 (gam); y = 80(gam)

4 Loại 4 Bài toán tính lợng chất tan ( tinh thể ngậm nớc) tách ra hay cần cho thêm vào dung dịch khi thay đổi nhiệt độ dung dịch bão hòa cho trớc

( nếu là tinh thể ngậm nớc cần đặt a là số mol tinh thể cần thêm vào hay tách ra)

- Tính khối lợng chất tan, khối lợng dung môi (nớc) có trong dung dịch bão hòa ở nhiệt độ t2

- áp dụng công thức tính độ tan ( công thức tính nồng độ %) của dung dịch bão hòa

Vậy trong 1335g dung dịch CuSO4 bão hòa có 1000g nớc và 335 g CuSO4

Đạt khối lợng CuSO4 cần thêm vào là a gam

Khối lợng chất tan và khối lợng dung môi trong dung dịch bão hòa CuSO4 ở 90 oC là:

mCuSO4 = 335 + a (g); Khối lợng dung môi là 1000 (g)

ấp dụng công thức tính độ tan ta có:

Vậy trong 1877g dung dịch CuSO4 bão hòa có 1000g nớc và 877 g CuSO4

Đạt n là số mol CuSO4.5H2O tách ra khỏi dung dịch khi hạ nhiệt độ từ 85oC đến

Tính C%, CM của dung dịch thu đợc Tính D của dung dịch ?

2 Dạng 2 bài toán pha lãng hoặc cô đặc

Khối lợng dung dịch H2SO4 = 1,6 400 = 640 (gam)

Khối lợng H2SO4 có trong dung dịch là:

2 4

15.400

96( ) 100

Gọi x (lít) là thể tích H2O cần thêm vào dung dịch

Vậy thể tích dung dịch mới là: x + 0,4

=

* Khối lợng dung dịch mới

Khối lợng dung dịch mới = Tổng khối lợng các chất trớc phản ứng – khối lợng các chất kết tủa và bay hơi ( nếu có)

3.1 Hòa tan một chất vào H2O (1dung dịch khác) không sảy ra phản ứng

* Hòa tan một chất vào nớc: tính C%, CM và các đại lợng khác thông thờng dựa vào công thức tính C%, CM

* Hòa tan một chất ( 1dung dịch) và 1 dung dịch mới không sảy ra phản ứng: ( thờng làdung dịch cùng loại chất)

Hòa tan 5,6 lít khí HCl đktc vào 0,1 lít H2O để tạo ra dung dịch HCl

Tính nồng độ mol/l và nồng đọ C% của dung dịch thu đợc

12 18

1,5( ) 23

2mol 2mol 1mol

1,5 mol xmol ymol

2.1,5

1,5( ) 2

1,5.1

0,75( ) 2

Cho 14,84 gam tinh thể Na2CO3 vào bình chứa 500 ml dd HCl 0,4M đợc dung dịch

D Tính nồng độ mol/l của các dung dịch thu dợc sau phản ứng

0,04

0,08( ) 0,5

SO3 + H2O H2SO4

(1)Theo (1)

VËy khèi lîng SO3 cÇn lÊy lµ 210 gam

Khèi lîng dung dÞch H2SO4 cÇn lÊy lµ 450 – 210 = 240 gam

Khèi lîng KOH sinh ra ë (1) lµ 56 g

MÆt kh¸c khèi lîng KOH (trong dung dÞch míi 21%):(56 + 0,0793)g

Khèi lîng dung dÞch KOH míi: (47 + x) gam

III Các bài toán vận dụng về dung dịch

1.Bài tập tính nồng độ dung dịch thu đợc sau phản ứng

Bài 12.BDH

Trung hòa dung dịch NaHCO3 26% cần dùng dung dịch H2SO4 19,6% Xác định nồng

độ % của dung dịch sau khi trung hòa

Bài 14.BDH

Cho 100 g dung dịch Na2CO3 16,96% tác dụng với 200g dung dịch BaCl2 10,4 % Sau phản ứng lọc bỏ kết tủa thu dợc dung dịch A Tính C% của các chất tan trong dung dịchA

Bài 15.BDH

Hòa tan một lợng muối cacbonat của một kim loại hóa trị II bằng axit H2SO4 14,7% Sau khi khí không thoát ra nữa lọc boe chất rắn không tan thì đợc dung dịch chứa 17% muốisunfat tan Hỏi kim loại hóa trị II là nguyên tố nào?

2 Bài tập tính nồng độ dung dịch trớc khi phản ứng

Bài 18.BDH

Dung dịch A là dung dịch HCl, dung dịch B là dung dịch NaOH Lấy 10 ml dung dịch

A pha loãng bằng nớc thành một lít thì thu đựoc dung dịch HCl có nồng độ 0,01 M Tínhnồng độ mol của dung dịch A Để trung hòa 100g dung dịch B cần 150 ml dung dịch A TínhC% của dung dịch B

Bài 19.BDH

Bài 20.BDH

GIẢI TOÁN VỀ PHẢN ỨNG THẾ HALOGEN VÀO HỢP CHẤT NO - PHẢN ỨNG THẾ ION KIMLOẠI NẶNG VÀO HỢP CHẤT Cể NỐI BA ĐẦU MẠCH - PHẢN ỨNG THẾ VÀO NHÂN THƠM

NGUYấN TẮC: Trong phản ứng thế halogen vào ankan:

1 brom ưu tiờn thế H ở C bậc cao, cũn clo thế theo nhiều hướng tạo ra hỗn hợp nhiều sản phẩm

2 nếu phản ứng xảy ra theo tỉ lệ 1:1 thỡ trong phõn tử ankan cú bao nhiờu vị trớ C cũn H khỏc nhau thỡ sẽ tạo ra bấy nhiờ sản phẩm monohalogen

3 nếu thu được nhiều sản phẩm thế ( mono, đi, tri halogen ) thỡ nờn viết nhiều phương trỡnh,

từ ankan và halogen tạo nờn từng sản phẩm thế và đặt ẩn là số mol của mỗi sản phõm thế

trong phản ứng thế ion kim loại cho H ở C nối ba

1 sản phẩm thế là kết tủa ( nờn phản ứng này dựng để nhận biết cỏc loại hợp chất này)

2.nếu cho sản phẩm thế tỏc dụng vúi dung dịch axit sẽ tỏi tạo lại sản phẩm ban đầu

3.trong cỏc ankin chỉ cú C2H2 phản ứng theo tỉ lệ 1:2

ph ơng pháp đồ thị

Cơ sở của phơng pháp là việc sử dụng đồ thị trong toán học để giải một

số hệ phơng trình.

Trong hoá học, một số dạng bài tập đợc giải dựa trên cơ sở nội dung của phơng pháp này Đó là trờng hợp mà trong thí nghiệm hoá học có hai quá trình lợng kết tủa tăng dần, sau đó giảm dần đến hết khi lợng chất phản ứng