các phương pháp giải Hóa THPT kèm ví dụ

tài liệu word các phương pháp giải hóa THPT kèm ví dụ

Các phơng pháp giải toán hóa học thờng gặp trong

phần kim loại

Các nhà hóa học đã tổng kết một số phơng pháp giải bài tập hóa học sau đây:

Trong hóa học kim loại và vô cơ nói chung thờng sử dụng các phơng pháp 1, 2, 3, 4, 5

Một bài toán hóa học có thể sử dụng phơng pháp này hay phơng pháp khác, thậm chí có thể sử dụng đợc nhiều cách hoặc đôi khi chỉ có một cách giải duy nhất Dới đây sẽ trình bày nội dung từng phơng pháp với những ví dụ cụ thể, có phân tích u và nhợc điểm của từng phơng pháp Tiếp đó là một số ví dụ về việc phối hợp nhiều phơng pháp để giải một bài toán và hệ thống một số bài tập tơng tự

1 Phơng pháp bảo toàn khối lợng:

các chất tạo thành sau phản ứng.

*Chú ý: Không tính khối lợngcủa phần không tham gia phản ứng

kết thúc thí nghiệm, thu đợc 64 g chất rắn A trong ống sứ và 11,2 lít khí B ở đktc, có tỉ khối so với H2 là 20,4 Tính m?

Lời giải:

Các phản ứng khử sắt có thể có:

3Fe2O3 + CO = 2Fe3O4 + CO2 (1)

Fe3O4 + CO = 3FeO + CO2 (2)FeO + CO = Fe + CO2 (3)

Nh vậy, chất rắn A có thể gồm 4 chất: Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4 hoặc ít hơn Khí B có thể là hỗn hợp của CO2 và CO

nB = 22,4

2,11 = 0,5 mol

Gọi x là số mol của CO2 thì số mol của CO là (0,5-x)

Theo tỉ khối ta có:

2 5 , 0

) 5 , 0 ( 28

= 20,4 → x= 0,4 mol và đó cũng chính là số mol CO tham gia phản ứng

Theo định luật bảo toàn khối lợng ta có:

mX + mCO = mA + mCO2

mX + 0,4.28 = 64 + 0,4.44 = 81,6

mX = 70,4 gam

* Nhận xét về phơng pháp :

- Ưu điểm: Đợc sử dụng rộng trong rất nhiều thể loại toán

- Nhợc điểm: Đối với những bài toán có nhiều phơng trình phản ứng xảy ra thì đối với học sinh có thể không nhìn ra đợc mối quan hệ về số mol các chất trong nhiều phơng trình để chuyển thành khối lợng rồi áp dụng định luật bảo toàn khối lợng

2 Phơng pháp tăng giảm khối lợng :

* Nguyên tắc của phơng pháp này là: “ Khi chuyển từ chất A thành chất B (có thể qua nhiều giai đoạn trung gian), khối lợng tăng hay giảm bao nhiêu gam (thờng tính theo một mol) và dựa vào khối lợng thay

đổi ta tính đợc số mol chất đã tham gia phản ứng hoặc ngợc lại ”

* Ví dụ : Hòa tan 2,84 gam hỗn hợp 2 muối cacbonat của 2 kim loại thuộc phân nhóm chính nhóm II và thuộc 2 chu kỳ liên tiếp bằng dung dịch HCl d ta thu đợc dung dịch A và khí B Cô cạn dung dịch A thì thu đợc 3,17 gam muối khan

Cứ 1 mol muối cacbonat chuyển thành 1 mol muối clorua: khối lợng tăng 71- 60 = 11g

→ x mol muối cacbonat chuyển thành x mol muối clorua: khối lợng tăng 3,17 - 2,84 = 0,33 g

33,0

= 0,33 mol

Mmuối = 0 , 03

84 , 2

3. Phơng pháp bảo toàn electron:

mà các chất oxi hóa nhận ”

*Ví dụ :

NO2 rồi chuyển hết thành HNO3 Tính thể tích khí O2 ở đktc đã tham gia vào quá trình trên

- Nhợc điểm:

+ Chỉ áp dụng cho hệ phơng trình oxi hóa – khử

+ Thờng chỉ dùng để giải bài toán vô cơ

*Nguyên tắc: Khối lợng mol trung bình là (M)

M1 ( giá trị nhỏ) < M < M2 ( giá trị lớn)

một ít hỗn hợp của M và M’ trong nớc đợc dung dịch A và 0,336 lít H2 ở đktc Cho HCl d vào trong dung dịch

A và cô cạn đợc 2,075 g muối khan Xác định tên 2 kim loại M và M’

Ví dụ : Oxi hóa không hoàn toàn 10,08 gam một phoi bào sắt thu đợc m gam chất rắn gồm 4 chất Thả hỗn

l-ợng của hỗn hợp rắn

Lời giải

Hỗn hợp 4 chất rắn gồm Fe d , FeO, Fe2O3 và Fe3O4

Fe3O4 là hỗn hợp của FeO và Fe2O3 Vì vậy ta có thể coi hỗn hợp rắn gồm Fe d, Fe2O3 và FeO

Đặt x, y, z lần lợt là số mol của FeO, Fe2O3 và Fe d

=++

1,03

18,02

z x

z y x

Giải hệ ta đợc x + 3y = 0,12

Mặt khác khi chuyển từ (x + 2y + z) mol Fe thành (x+ y+ z) mol rắn ta thấy khối lợng tăng đúng bằng mO2 −

Vậy khối lợng tăng sẽ là (x+ 3y ).16 gam

Khối lợng rắn = 10,08 + 0,12 16 = 12 gam

*Nhận xét :

việc giải phơng trình đại số bớt khó khăn

trong một số ít bài vô cơ

6 Các phơng pháp khác:

*Phơng pháp ghép ẩn số:

pháp ghép ẩn số là một trong những phơng pháp đơn giản để giải các bài toán đó

học

*Phơng pháp tự chọn lợng chất:

Có một số bài toán ngời ta cho lợng chất dới dạng giá trị tổng quát hoặc không nói đến lợng chất Trong những trờng hợp này, tốt nhất ta lựa chọn một giá trị nh thế nào để cho việc giải bài toán trở thành đơn giản nhất

Có một vài cách chọn giá trị tự do:

- Lợng chất tham gia phản ứng là 1 mol

- Lợng chất tham gia phản ứng theo số liệu của đầu bài

Cách1: Phơng pháp thông thờng ( Học sinh quen làm ) :

Đối với bài này các phản ứng có thể viết dễ dàng, do đó có thể giải theo cách thông th ờng, truyền thống là:

- Bài toán không yêu cầu viết các phơng trình phản ứng xảy ra

- Các phản ứng đều thuộc loại phản ứng oxi hóa - khử, tức là có sự trao đổi electron

- Sự biến đổi số oxi hóa của nitơ trong quá trình là :

5 +

N → N+2 →N+4 →N+5

Có nghĩa là Nitơ chỉ là chất trung gian,coi nh không tham gia vào quá trình oxi hóa khử

→ Nh vậy bản chất của quá trình là: Cu nhờng e

⇒ 4x = 0,6

x= 0,15

→ Vo2 = 0,15 22,4 = 3,36 lít

Nhận xét:

- Trong bài này, 2 cách giải là tơng đơng nhau Tuy nhiên cách hai thể hiện rõ đợc bản chất của quá trình

- Cách 1 tuy không dài, nhng việc viết và cân bằng các phơng trình phản ứng mất nhiều thời gian Hơn nữa nếu cân bằng nhầm 1 phơng trình nào đó sẽ dẫn đến kết quả sai , vì cách đó sử dụng tỷ lệ của phơng trình

Ví dụ 2: Oxi hóa không hoàn toàn 10,08 gam một phoi bào sắt thu đợc m(g) chất rắn gồm 4 chất Thả hỗn hợp

nhiên bài toán này có những đặc điểm riêng nên có thể tìm đợc m mà không cần tính cụ thể x, y, z

- Khi giải học sinh sẽ lúng túng trong việc giải hệ phơng trình.

Cách 2: Sử dụng phơng pháp bảo toàn electron:

3 2

O Fe

O Fe FeO Fedu

Mặc dù có cả những giai đoạn trung gian nhng ở đây chỉ cần xác định đúng trạng thái đầu và cuối

0,18 x

18,0

2 Fe x O y + (2x – 2 y ) = 3xFe(NO3)3 + (3x – 2 y )NO + ( 6x – y )H2O

x

18,0

3 .

)23(18,0

Ví dụ 3: Hòa tan cùng một lợng kim loại R vào dung dịch HNO3 loãng và vào dung dịch H2SO4 loãng thì thu

đ-ợc khí NO và H2 có thể tích bằng nhau (đo ở cùng điều kiện to, áp suất) Biết khối lợng muối nitrat thu đợc bằng 159,21% khối lợng muối sunfat Xác định R

Cách1: Cách giải thông thờng mà học sinh quen làm:

Gọi n là hóa trị của kim loại R:

.2

5921 , 1 ) 96 2

( 5 , 0

) 62 (

= +

+

m R

x

n R x

2(R + 62) = 1,5921 (2R + 96m)

R = 28 mLập bảng với m lần lợt là 1,2,3 Chỉ có m =2 ứng với R= 56 (Fe) là phù hợp

Nhận xét : Rõ ràng cách 2 ngắn gọn hơn cách 1 và thể hiện rõ bản chất hóa học hơn Tuy nhiên có thể học sinh vẫn dùng cách 1 vì đó là cách thông dụng học sinh đã quen làm.

BÀI TOÁN MINH HOẠ CÁC PHƯƠNG PHÁP Bài 1: Trong một bình kín chứa O2, ngời ta thực hiện phản ứng đốt cháy 5,6 g Fe thì thu đợc 7,36 gam hỗn hợp 3 chất là Fe, Fe2O3 và Fe3O4 Hòa tan hoàn toàn lợng hỗn hợp đó bằng dung dịch HNO3 thu đợc V lít hỗn hợp khí A gồm NO và NO2 có tỉ khối so với H2 bằng 19

a) Tính V ở đktc

b) Cho 1 bình kín dung tích không đổi là 4lít chứa 640 ml H2O, phần khí trong bình chứa 20%O2 còn lại là

Tính C% của dung dịch X? ĐS: a) 0,896 lít

b) 0,6589 %

Bài 2: 1) Thêm a gam O2 vào 1 bình chứa 15,8 gam hỗn hợp Al, Mg, Fe và đốt thu đợc chất rắn A có khối

thành có tổng khối lợng là 96,4 gam

2) Hòa tan m gam Al vào HNO3 d thoát ra 8,96 lít hỗn hợp khí NO2 và NO ở đktc có d/H2 = 21 Nếu hòa tan m gam Al vào dung dịch H2SO4 vừa đủ, sau đó bay hơi dung dịch thu đợc 66,6 gam chất kết tinh D Hãy tính m và xác định công thức của D

ĐS : m = 5,4 gam; Al2(SO4)3 18H2O

CÁC BƯỚC CƠ BẢN BÀI TOÁN HOÁ HỌC SƠ CẤP (VÔ CƠ, HỮU CƠ)

Bước 1: Chuyển giả thiết không cơ bản (G.T.K.C.B) thường là: chất không nguyên chất, dung dịch có nồng độ

xác định, nguyên liệu lẫn tạp chất, khí ở điều kiện không chuẩn,… về giả thiết cơ bản (G.T.C.B) là chất

nguyên chất, khí ở đktc bằng các công thức (C.T) và định nghĩa (Đ.N)

Bước 2: Từ giả thiết cơ bản (G.T.C.B) tìm kết luận cơ bản (K.L.C.B) bằng cách áp dụng các tính chất của các

phương trình phản ứng (P.T.P.Ư)

Bước 3: Từ (K.L.C.B) áp dụng công thức và định nghĩa để suy ra kết luận không cơ bản (K.L.K.C.B) thường

là: chất không nguyên chất, dung dịch có nồng độ xác định, hiệu suất phản ứng %H <100%, khí ở điều kiện

không chuẩn,… theo yêu cầu đề bài

Bước 1: C.T; Đ.N Bước 3: C.T; Đ.N

Bước 2 Tính chất (P.T.P.Ư)

S Ò GI I TO N HO T NG QU T ƠĐ Ả Á Á Ổ Á

1 PHƯƠNG PHÁP BTKL:

Câu 1: Dẫn khí CO từ từ qua ống sứ đựng 14 gam CuO, Fe2O3, FeO nung nóng một thời gian thu được m gam

tác dụng với dung dịch HCl dư được 2,8 lít khí (đktc) Giá trị của m là

Câu 2: Nung hoàn toàn 10,0 gam hỗn hợp X gồm CaCO3 và NaCl Kết thúc thí nghiệm thu được 7,8 gam chất rắn khan Khối lượng CaCO3 có trong X là

Câu 3: Hoà tan 9,14 gam hợp kim Cu, Mg, Al bằng một lượng vừa đủ dung dịch HCl thu được 7,84 lít khí X

(đktc), 2,54 gam chất rắn Y và dung dịch Z Lọc bỏ chất rắn Y, cô cạn cẩn thận dung dịch Z thu được lượng muối khan là

Câu 4: Thực hiện phản ứng ete hoá hoàn toàn 11,8 gam hỗn hợp hai rượu no đơn chức, mạch hở, đồng đẳng kế

tiếp thu được hỗn hợp gồm ba ete và l,98 gam nước Công thức hai rượu đó là:

Câu 2 : Đun nóng 1,77 gam X với 1 lượng vừa đủ 1,68 gam KOH được 2,49 gam muối của axit hữu cơ Y và 1

ancol Z với số mol Z gấp 2 lần số mol Y (biết phản ứng xảy ra hoàn toàn) X là

Câu 3: Trung hoà 5,48 gam hỗn hợp axit axetic, phenol và axit benzoic cần dùng 600 ml dung dịch NaOH

0,1M Cô cạn dung dịch sau phản ứng được hỗn hợp chất rắn khan có khối lượng là

Câu 4: Cho 5,76 gam axit hữu cơ X đơn chức mạch hở tác dụng hết với CaCO3 được 7,28 gam muối của axit hữu cơ Công thức cấu tạo thu gọn của X là:

Câu 5: Hoà tan hoàn toàn 2,1 gam muối cacbonat của kim loại hoá trị II trong dung dịch H2SO4 loãng được 3 gam chất rắn khan Công thức muối cacbonat của kim loại hoá tri II là:

3 PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN MOL ELETRON:

Bài 1 Hoà tan hoàn toàn m gam Al vào dung dịch HNO3 rất loãng thì thu được hỗn hợp gồm 0,015 mol khí

N2O và 0,01 mol khí NO (phản ứng không tạo NH4NO3) Giá trị của m là

Bài 2 Cho một luồng CO đi qua ống sứ đựng 0,04 mol hỗn hợp A gồm FeO và Fe2O3 đốt nóng Sau khi kết thúc thí nghiệm thu được chất rắn B gồm 4 chất nặng 4,784 gam Khí đi ra khỏi ống sứ hấp thụ vào dung dịch Ca(OH)2 dư, thì thu được 4,6 gam kết tủa Phần trăm khối lượng FeO trong hỗn hợp A là

A 68,03% B 13,03% C 31,03% D 68,97%.

Bài 3 Một hỗn hợp gồm hai bột kim loại Mg và Al được chia thành hai phần bằng nhau:

- Phần 1: cho tác dụng với HCl dư thu được 3,36 lít H2

- Phần 2: hoà tan hết trong HNO3 loãng dư thu được V lít một khí không màu, hoá nâu trong không khí (các thể tích khí đều đo ở đktc) Giá trị của V là

Bài 4 Dung dịch X gồm AgNO3 và Cu(NO3)2 có cùng nồng độ Lấy một lượng hỗn hợp gồm 0,03 mol Al; 0,05 mol Fe cho vào 100 ml dung dịch X cho tới khí phản ứng kết thúc thu được chất rắn Y chứa 3 kim loại Cho Y vào HCl dư giải phóng 0,07 gam khí Nồng độ của hai muối là

4 PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG CÁC GIÁ TRỊ TRUNG BÌNH:

Bài 1 Đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol hỗn hợp hai axit cacboxylic là đồng đẳng kế tiếp thu được 3,36 lít CO2 (đktc)

và 2,7 gam H2O Số mol của mỗi axit lần lượt là

Bài 2 Có 3 ancol bền không phải là đồng phân của nhau Đốt cháy mỗi chất đều có số mol CO2 bằng 0,75 lần

Bài 4 Nitro hóa benzen được 14,1 gam hỗn hợp hai chất nitro có khối lượng phân tử hơn kém nhau 45 đvC

Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp hai chất nitro này được 0,07 mol N2 Hai chất nitro đó là

A C6 H5NO2 và C6H4(NO2)2 B C6 H4(NO2)2 và C6H3(NO2)3

C C6 H3(NO2)3 và C6H2(NO2)4 D C6 H2(NO2)4 và C6H(NO2)5

5 PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN ĐIỆN TÍCH:

Bài 1: Một dung dịch chứa 0,02 mol Cu2+, 0,03mol K+, x mol Cl- và y mol SO42- Tổng khối lượng các muối tan

có trong dung dịch là 5,435 gam Gía trị của x và y lần lượt là?

A 0,03 và 0,02 B 0,05 và 0,01 C 0,01 và 0,03 D 0,02 và 0,05

Bài 2: Dung dịch A chứa các ion Al3+= 0,6 mol, Fe2+ = 0,3 mol, Cl- = a mol, SO42- = b mol Cô cạn dung dịch A thu được 140,7 gam Giá trị của a và b lần lượt là?

A 0,6 và 0,9 B 0,9 và 0,6 C 0,3 và 0,5 D 0,2 và 0,3

Bài 3: Dung dịch X có chứa các ion Ca2+, Al3+, Cl- Để kết tủa hết ion Cl- trong 100 ml dd X cần dùng 700 ml dd

tương ứng trong dung dịch X

Bài 1: Nung y mol Fe trong không khí một thời gian thu đợc 16,08 gam hỗn hợp A gồm 4 chất rắn gồm Fe và

nhất(đktc) và dung dịch muối Giá trị của là y

A 0.21 mol B 0,232 mol C 0,426 mol D 36,8 mol

Bài 2: Hòa tan m gam hỗn hợp X bốn chất rắn gồm Fe và các ôxit sắt bằng dung dịch HNO3 d thu đợc 4,48 lit khí NO2 duy nhất(đktc) và 145,2 gam muối khan Giá trị của là m gam:

Bài 3: Nung m gam bột sắt trong oxi, thu được 3 gam hỗn hợp chất rắn X Hũa tan hết hỗn hợp X trong dung

dịch HNO3 (dư) thoỏt ra 0,56 lớt NO ở đktc (là sản phẩm khử duy nhất) Tỡm giỏ trị m ?

PHƯƠNG PHÁP ÁP DỤNG QUI TẮC TAM SUẤT

1.NỘI DUNG:

Tỉ số giữa mol và hệ số cõn bằng của cỏc chất trong phương trỡnh hoỏ học phải luụn bằng nhau

Xột phản ứng: aA + bB → mC + nDTrong đú: A, B, C, D là cỏc chất tham gia và sản phẩm phản ứng

a, b, m, n lần lượt là hệ số cõn bằng của cỏc chất tham gia và sản phẩm phản ứng

Ta luụn cú: 1.n A 1.n B 1.n C 1.n D

a =b =m =m

2 PHẠM VI ỨNG DỤNG:

Qui tắc tam suất (nhõn chộo, chia ngang) ỏp dụng cho 2 lượng chất A, B trong một phản ứng như sau:

Theo PTHH A Bg……… g A Bg………… mol A B g……….lớt(đktc) A Bmol……… mol A B g… dm3(đktc)

Đề bài hỏi g………g g………… mol g……….lớt(đktc) mol……… mol kg… m3(đktc)Lưu ý: Khụng phải bài toỏn nào cũng giải theo cỏch này được, chỉ nờn sử dụng bài toỏn qui về số mol để tớnh

và bài toỏn liờn quan thực tế

3 BÀI TẬP ÁP DỤNG:

Cõu 1 : Cho 2,35 gam K2O vào 400 ml H2O tính nụ̀ng đụ̣ dd KOH thu được

Cõu 2 : Cho 1,11g Ca(OH)2 tác dụng hoàn toàn với 500 ml dd HCl tính nụ̀ng đụ̣ dd CaCl2 thu được

Cõu 3 : Cho m gam Al2O3 tác dụng hoàn toàn với 600ml dd H2SO4 tạo thành dd Al2(SO4)3 (nhụm sunfat) 0,05M Tính m ?

Cõu 4: Cho mg NaOH tỏc dụng hoàn toàn với 400 ml dd HCl tạo thành dd NaCl 0,15M, tớnh m.

Cõu 5: Cho m gam Ca pứ hoàn toàn với 500 ml H2O tạo thành 2,24 lớt khớ

a Tớnh m

b Tớnh nồng độ dd Ca(OH)2 tạo thành

Bài 6: Nung 1 kg đá vôi chứa 80% CaCO3 thu đợc 112 dm3 CO2 (đktc) Tính hiệu suất phân huỷ CaCO3

Bài 7:

a) Khi cho khí SO3 hợp nớc cho ta dung dịch H2SO4 Tính lợng H2SO4 điều chế đợc khi cho 40 kg SO3 hợp

n-ớc Biết Hiệu suất phản ứng là 95%

b) Ngời ta dùng quặng boxit để sản xuất nhôm theo sơ đồ phản ứng sau:

Al2O3 điện phân nóng chảy, xúc tác → Al + O2

Biết H của quá trình sản xuất là 90%

Bài 8: Có thể điều chế bao nhiêu kg nhôm từ 1 tấn quặng bôxit có chứa 95% nhôm oxit, biết hiệu suất

phản ứng là 98%

PTHH: Al2O3 điện phân nóng chảy, xúc tác → Al + O2

Bài 9: Ngời ta dùng 490 kg than để đốt lò chạy máy Sau khi lò nguội, thấy còn 49 kg than cha cháy.

a) Tính hiệu suất của sự cháy trên

b) Tính lợng CaCO3 thu đợc, khi cho toàn bộ khí CO2 vào nớc vôi trong d

Bài 10: Ngời ta điều chế vôi sống (CaO) bằng cách nung đá vôi (CaCO3) Lợng vôi sống thu đợc từ 1 tấn đá vôi có chứa 10% tạp chất là 0,45 tấn Tính hiệu suất phản ứng

Bài 11: Có thể điều chế bao nhiêu kg nhôm từ 1tấn quặng boxit có chứa 95% nhôm oxit, biết hiệu suất

phản ứng là 98%

Bài 12: Khi cho khí SO3 tác dụng với nớc cho ta dung dịch H2SO4 Tính lợng H2SO4 điều chế đợc khi cho 40

kg SO3 tác dụng với nớc Biết hiệu suất phản ứng là 95%

Bài 8.Ngời ta điều chế vôi sống (CaO) bằng cách nung đá vôi CaCO3 Lợng vôi sống thu đợc từ 1 tấn đá vôi

có chứa 10% tạp chất là:

A O,352 tấn B 0,478 tấn C 0,504 tấn D 0,616 tấn

Hãy giải thích sự lựa chọn? Giả sử hiệu suất nung vôi đạt 100%

PHƯƠNG PHÁP ÁP DỤNG SƠ ĐỒ ĐƯỜNG CHẫO

1 NGUYấN TẮC CHUNG:

Nguyờn tắc: Trộn lẫn hai dung dịch:

Dung dịch 1: cú khối lượng m1, thể tớch V1, nồng độ C1 (nồng độ phần trăm hoặc nồng độ mol), khối lượng riờng d1

Dung dịch 2: cú khối lượng m2, thể tớch V2, nồng độ C2 (C2 > C1 ), khối lượng riờng d2

Dung dịch thu được: cú khối lượng m = m1 + m2, thể tớch V = V1 + V2, nồng độ C (C1 < C < C2) và khối lượng riờng d

Sơ đồ đường chộo và cụng thức tương ứng với mỗi trường hợp là:

2 PHẠM VI ỨNG DỤNG:

2.1 Pha loóng cú cựng chất tan hoặc pha nước vào dung dịch chứa một chất tan:

- Nếu cho nồng độ phần trăm C%, khối lượng dung dịch: m Cdd1 1% = m Cdd2 2%

- Nếu cho nồng độ mol/l CM, thể tớch dung dịch: V Cdd1 M1% = V Cdd2 M2%

Cú thể dựng sơ đồ đường chộo sau:

2.2 Pha loóng hay cụ đặc dựng chất tan(khụng xảy ra phản ứng hoỏ học):

a Đối với nồng độ % về khối lượng: