Bảo toán điện tích

Nội dung phương pháp Vì trong dung dịch luôn trung hòa về ựiện nên một dung dịch tồn tại ựồng thời các cation và anion thì tổng số ựiện tắch dương bằng tổng số ựiện tắch âm hay tổng số

Trang 1

I- PHƯƠNG PHÁP GIẢI

1 Nội dung phương pháp

Vì trong dung dịch luôn trung hòa về ựiện nên một dung dịch tồn tại ựồng thời các cation và anion thì tổng số ựiện tắch dương bằng tổng số ựiện tắch âm hay tổng số mol ựiện tắch dương bằng tổng số mol ựiện tắch âm

Tổng quát:

∑ số mol x ựiện tắch ion dương = ∑ số mol x ựiện tắch ion âm

2 Áp dụng và một số chú ý

a/ Khối lượng muối (trong dung dịch) = ∑ khối lượng các ion tạo muối

b/ Quá trình áp dụng đLBT ựiện tắch thường kết hợp:

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

- Viết các phương trình hóa học ở dạng thu gọn

II CÁC VÍ DỤ MINH HỌA

VÍ DỤ 1: Một dung dịch có chứa 4 ion với thành phần: 0,01 mol Na+

, 0,02 mol Mg2+, 0,015 mol SO4

2-và x mol Cl- Giá trị của x là:

HƯỚNG DẪN GIẢI

Áp dụng đLBT ựiện tắch:

0,01.1 + 0,02.2 = 0,015.2 + x.1 → x = 0,02

→ đáp án C

VÍ DỤ 2: Kết quả xác ựịnh nồng ựộ mol/l của các ion trong một dung dịch như sau:

Hỏi kết quả ựó ựúng hay sai

Tổng số ựiện tắch dương: 0,05 + 2.0,01 = 0,07 (mol)

Tổng số ựiện tắch âm: 0,01 + 0,04 + 0,025 = 0,075 (mol)

Ta thấy tổng số ựiện tắch dương # tổng số ựiện tắch âm → kết quả phân tắch trên là sai

VÍ DỤ 3: Dung dịch X chứa Na2SO4 0,05M, NaCl 0,05M và KCl 0,1M Phải dùng hỗn hợp muối nào sau ựây ựể pha chế dung dịch X ?

A KCl và Na2SO4 B. KCl và NaHSO4. C. NaCl và K2SO4 D. NaCl và KHSO4

HƯỚNG DẪN GIẢI PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN đIỆN TÍCH

Trang 2

−

→

+

Na SO 2Na + SO (1)

0,05 0,1 0,05

NaCl Na + Cl (2)

0,05 0,05 0,05

−

KCl K + Cl (3) 0,1 0,1 0,1

−









=



⇒

2 4 +

4

[Na 0,1 + 0,05 = 0,15 M ; [K 0,1 0M Dung dỡch :

[Cl 0,05 + 0,1 = 0,15 M ; [SO 0,05 M [Na [Cl

Phời dỉng hẫn h p ĩ NaCl vộ K SO

→ đáp án C

VÍ DỤ 4: (TSCđ A 2007): Một dung dịch chứa 0,02 mol Cu2+, 0,03 mol K+, x mol Cl- và y mol SO42- Tổng khối lượng các muối tan có trong dung dịch là 5,435 gam Giá 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

Áp dụng đLBT ựiện tắch: 2.0,02 + 0,03 = x + 2y hay x + 2y = 0,07 (1)

Khối lượng muối: 0,02.64 + 0,03.39 + 35,5x + 96y = 5,435 (2)

Giải hệ phương trình (1) và (2) ựược: x = 0,03 và y = 0,02

→ Chọn A

VÍ DỤ 5: Một dung dịch chứa hai cation là Fe2+ 0,1M và Al3+ 0,2M Trong dung dịch còn có hai

anion là Cl− x mol/l và SO42− y mol/l Khi cô cạn 1,0 lắt dung dịch trên thu ựược 46,9 gam hỗn hợp

muối khan Giá trị của x và y lần lượt là:

A 0,6 và 0,1 B 0,3 và 0,2 C 0,5& 0,15 D 0,2 và 0,3

⇒

2 Cl

cation anion

m èi

SO

u

n = x mol ; n = y mol Khèi l−ĩng muèi khan : 56.0,1 + 27.0,2 + 35,5x + 96y = 46,9 35,5x + 96y = 35,9 (1) Theo ệỡnh luẺt BTậT : x + 2y = 2.0,1 + 3.0,2 x + 2y

m = m

= 0

+ m

,8



⇒ 



(2)

x = 0,2

Tõ (1), (2)

y = 0,3

→ Chọn D

VÍ DỤ 6: Dung dịch X có chứa 0,1 mol K+

, 0,2 mol Fe3+, 0,4 mol NO3- và x mol SO42- Cô cạn dung dịch X ựược m gam hỗn hợp 4 muôắ khan Giá trị của m là:

Áp dụng đLBT ựiện tắch: 0,1.1 + 0,2.3 = 0,4.1 + 2x → x = 0,15

Theo đKBT khối lượng: m muối = mcation + manion

→ m = 0,1.39 + 0,2.56 + 0,4.62 + 0,15.96 = 54,3 gam → đáp án A

VÍ DỤ 7: Chia 1,24 gam hỗn hợp hai kim loại có hóa trị không ựổi thành hai phần bằng nhau:

Phần 1: bị oxi hóa hoàn toàn thu ựược 0,78 gam hỗn hợp oxit

Trang 3

Phần 2: tan hoàn toàn trong dung dịch H2SO4 loãng thu ñược V lit H2 ( ñktc) Giá trị V là:

A 2,24 lit B 0,112 lit C 5,6 lit D 0,224 lit

Nhận xét: Một hỗn hợp gồm nhiều kim loại có hóa trị không ñổi và có khối lượng cho trước sẽ phải

nhường một số mol electron không ñổi cho bất kỳ tác nhân oxi hóa nào

Khối lượng mỗi phần: 1,24 : 2 = 0,62 gam

Số mol O kết hợp với 0,62 gam hỗn hợp kim loại: 0,78 0,62 0,01( )

Quá trình tạo oxit: O + 2e → O2-

0,01 → 0,02(mol) Theo hệ quả 3 thì ở phần 2 hỗn hợp kim loại khử H+ của dung dịch axit cũng nhường 0,02 mol electron:

2H+ + 2e → H2 0,02 → 0,01(mol) Vậy thể tích H2 thu ñược là: 0,01 22,4 = 0,224 lit → Chọn D

VÍ DỤ 8: Chia hỗn hợp 2 kim loại A,B có hóa trị không ñổi thành 2 phần bằng nhau:

Phần 1: tan hết trong dung dịch HCl tạo ra 1,792 lit H2( ñktc)

Phần 2: nung nóng trong không khí ñến khối lượng không ñổi thu ñược 2,84 gam chất rắn Khối lượng hỗn hợp 2 kim loại trong hỗn hợp ñầu là:

Xét phần 1:

2H+ + 2e → H2 0,16 ← 1,792

22,4 = 0,08 (mol) Theo hệ quả 3 thì ở phần 2: O + 2e → O2-

0,08 ← 0,16(mol)

→ mKL = moxit – mO = 2,84 – 0,08.16 = 1,56 gam

Khối lượng hỗn hợp ban ñầu: 2.1,56 = 3,12 gam → Chọn B

VÍ DỤ 9: Lấy 7,88 gam hỗn hợp A gồm hai kim loại hoạt ñộng X,Y có hóa trị không ñổi, chia thành

hai phần bằng nhau:

- Phần 1 nung trong oxi dư ñể oxi hóa hoàn toàn thu ñược 4,74 gam hỗn hợp 2 oxit

- Phần 2 hòa tan hoàn toàn trong dung dịch chứa hỗn hợp hai axit HCl và H2SO4 loãng thu ñược V lít khí (ñktc) Giá trị V là:

Khối lượng mỗi phần: 7,88 : 2 = 3,94 gam

Số mol O kết hợp với 3,94 gam hỗn hợp kim loại: 4,74 3,94 0,05( )

Quá trình tạo oxit: O + 2e → O2-

Trang 4

0,05 → 0,1(mol) Theo hệ quả 3 thỡ ở phần 2:

2H+ + 2e → H2 0,1 → 0,05 (mol) Vậy thể tớch H2 thu ủược là: 0,05 22,4 = 1,12 lit → Chọn C

VÍ DỤ 10: Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp gồm x mol FeS2 và y mol Cu2S vào axit HNO3 (vừa ủủ), thu ủược dung dịch X (chỉ chứa hai muối sunfat) và khớ duy nhất NO Tỉ số của x/y là:

−

⇔

→

2

3+

3

2

Do X chỉ có muối sunfat Sơ đồ biến đổi : FeS Fe + 2SO (1)

x x 2x

dung dịc

h kh

ông còn

Cu S

gốc N O

−

2+ 2

4

2+

3

4

u + SO (2)

y 2y y Dung dịch chỉ có các ion : Fe , Cu và SO Theo BTĐT : 3x 2.2y 2.2x + 2.y x 2y x/y 2/1

→ Chọn A

VÍ DỤ 11: (TSðH A 2007): Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp gồm 0,12 mol FeS2 và a mol Cu2S vào axit HNO3 (vừa ủủ), thu ủược dung dịch X (chỉ chứa hai muối sunfat) và khớ duy nhất NO Giỏ trị của

a là

FeS2 → Fe3+ + 2SO42− 0,12 0,12 0,24

Cu2S → 2Cu2+ + SO42−

Áp dụng ðLBT ủiện tớch:

3.0,12 + 2.2a = 0,24.2 + 2a ⇒a = 0, 06 → Chọn D

VÍ DỤ 12: Dung dịch A cú chứa cỏc ion sau: Mg2+, Ba2+, Ca2+, 0,1mol Cl- và 0,2 mol NO3- Thờm dần

V lit dung dịch K2CO3 1M vào A ủến khi ủược lượng kết tủa lớn nhất V cú giỏ trị là:

ðể thu ủược kết tủa lớn nhất khi cỏc ion Mg2+, Ba2+, Ca2+ tỏc dụng hết với ion CO32-:

2+

Mg + CO MgCO

Ba + CO BaCO

Ca + CO CaCO

Sau khi phản ứng kết thỳc, trong dung dịch chứa cỏc ion K+, Cl- và NO3- ( kết tủa tỏch khỏi dung dịch )

Áp dụng ðLBT ủiện tớch:

3

n = n + nK =0,1 0,2 0,3(+ = mol)⇒n K CO =0,15(mol)

Trang 5

→ VddK CO2 3 = 0,15 0,15( ) 150

1 = lit = ml → Chọn D

VÍ DỤ 13: Dung dịch A chứa các ion CO3

2-, SO32-, SO42- và 0,1 mol HCO3-, 0,3 mol Na+ Thêm V(lit) dung dịch Ba(OH)2 1M vào dung dịch A thì thu ựược lượng kết tủa lớn nhất Giá trị của V là:

Nồng ựộ các ion [Ba2+] = 1M và [OH-] = 2M để thu ựược lượng kết tủa lớn nhất cần 0,1 mol OH- ựể tác dụng hết với HCO3-:

HCO3- + OH- → CO32-+ + H2O Mặt khác cần 0,3 mol OH- ựể trung hòa Na+ Vậy tổng số mol OH- cần là 0,1 + 0,3 = 0,4 (mol)

Thể tắch dung dịch Ba(OH)2 là: V = 0,4 0,2( )

→ đáp án B

VÍ DỤ 14: Cho hòa tan hoàn toàn 10g hỗn hợp Mg và Fe trong dung dịch HCl 4M thu ựược 5,6 lit H2( ựktc) và dung dịch D để kết tủa hoàn toàn các ion trong D cần 300 ml dung dịch NaOH 2M Thể tắch dung dịch HCl ựã dùng là:

Cá ch 1: n(H+) = n(Cl-) = n(HCl) = 2n(H2) = 2*5,6 0,5( )

22,4 = mol

Mà số mol NaOH cần dùng ựể kết tủa hoàn toàn ion trong D là 0,3.2 = 0,6 (mol)

Ta thấy số mol Na+ (0,06) > số mol Cl- (0,05) → số mol HCl dư là 0,1 mol

→ V(HCl) = 0,6 0,15( )

4 = lit → đáp án C

Cá ch 2: Khi cho 0,6 mol NaOH vào dung dịch D chứa Mg2+, Fe2+ và H+( nếu dư) tách ra khỏi dung dịch D Dung dịch tạo thành chứa Cl- phải trung hòa ựiện với 0,6 mol Na+ :

n(Cl-) = n(Na+) = 0,6 (mol)

→ V(HCl) = 0,6 0,15( )

VÍ DỤ 15: (TSđH A 2008): Hấp thụ hoàn toàn 4,48 lit CO2 (ựktc) vào 500 ml dung dịch hỗn hợp gồm NaOH 0,1M và Ba(OH)2 0,2M sinh ra m gam kết tủa Giá trị của m là:

2

-CO NaOH Ba(OH) OH

4,48

22,4

n = 0,05 + 0,2 = 0,25 (mol)

=

Trang 6

Ta có:

-2

OH

CO

n 0,25

< = = < → tạo 2 muối

CO2 + OH

-HCO3

-CO3

2-x (mol)

y (mol) Bảo toàn nguyên tố Cacbon: x + y = 0,2

Bảo toàn ựiện tắch âm: x + 2y = 0,25

Giải hệ pt trên ựược: x = 0,15 và y = 0,05

Phản ứng tạo kết tủa: Ba2+ + CO32- → BaCO3↓

Số mol Ba2+(0,1 mol) > số mol CO32- (0,05 mol) → n(BaCO3) = n(CO32-) = 0,05 mol → m(BaCO3)

= 0,05.197 = 9,85(g)

→ đáp án A

VÍ DỤ 16: Hòa tan hoàn toàn 15,6gam hỗn hợp gồm Al và Al2O3 trong 500 ml dung dịch NaOH 1M thu ựược 6,72 lit H2(ựktc) và dung dịch X Thể tắch HCl 2M tối thiểu cần cho vào ựể thu lượng kết tủa lớn nhất là:

A 0,175 lit B 0,25lit C 0,35lit D 0,52lit

Dung dịch X chứa các ion Na+, AlO2-, OH- dư(nếu có)

2

Khi cho HCl vào dung dịch X:

H + + OH- → H2O (1)

Al(OH)3 + 3H+ → Al3+ + 3H2O (3)

để thu kết tủa lớn nhất thì (3) không xảy ra + -

-2

→ VHCl = 0,5 0,25( )

2 = lit → đáp án B

VÍ DỤ 17: Dung dịch X gồm 6 ion : 0,15 mol Na+, 0,10 mol Ba2+, 0,05 mol Al3+, Cl−, Br− và I− Thêm từ từ dung dịch AgNO3 2M vào dung dịch X ựến khi ựược lượng kết tủa lớn nhất thì thể tắch dung dịch AgNO3 ựã sử dụng là:

A 150 ml B 300 ml C 250 ml D 500 ml

−

− −

⇔

+

Kạt tựa lắn nhÊt

Ag + Cl AgCl (1)

cịc

Ag +

ion Cl , Br vộ I ệở

Br AgBr (2)

kạt tựa

ho

ộn toộn

Ag + I AgI (3)

Trang 7

− − −

+

3

Ag Cl Br I

Cl Br I

Ag

AgNO

Theo (1), (2), (3) : n n n n (1) Theo BTậT : n n n 1.0,15 + 2.0,1 + 3.0,05 0,5 mol (2)

Tõ (*), (**) n 0,5 mol

0,5

V 0,25 lÝt 250 ml

2

→ đáp án C

VÍ DỤ 18: Có 500 ml dung dịch X chứa Na+, NH4+, CO32−, SO42− Tiến hành các thắ nghiệm :

- Lấy 100 ml X cho tác dụng với HCl dư ựược 2,24 lắt CO2 (ựktc)

- Cho 100 ml X tác dụng với lượng dư BaCl2 thu ựược 43 gam↓

- Lấy 100 ml X cho tác dụng với dung dịch NaOH dư ựược 4,48 lắt khắ (ựktc)

Khối lượng muối có trong 500 ml dung dịch X là:

A 43,1 gam B 86,2 gam C 119,0 gam D 50,8 gam

−

2+ 2

Cịc phờn ụng : CO + 2H H O + CO (1)

Ba + CO BaCO (2)

Ba + SO BaSO (3)

OH + NH NH− +4 → 3↑ + H O (4)2

−

2

BaCO BaSO SO BaSO

Trong 100 ml X :

43 197.0,1

233

=

−

+

3 4 4

Na

muèi CO SO NH Na

Theo BTậT :

n 2.0,1 2.0,1 0,2 0,2 mol Khèi l−ĩng muèi cã trong 500 ml dung dỡch X :

5(0,1.60 + 0,1.96 + 0,2

⇒ muèi=

.18 + 0,2.23)

m 119,0 gam

→ đáp án C

VÍ DỤ 19: Hòa tan hoàn toàn 15,95 gam hỗn hợp Ag, Zn và Al bằng dung dịch H2SO4 ựặc, nóng thu ựược 7,84 lắt khắ SO2 (sản phẩm khử duy nhất, ựo ở ựktc) Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu ựược khối lượng muối khan là:

Trang 8

( (

→

⇒

ệiỷn tÝch d−ểng (cation) e nh−êng e nhẺn

SO muèi) SO muèi)

Quị trinh nhẺn electron : S + 2e S

7,84

22,4 Dung dỡch thu ệ−ĩc chử cã muèi sunfat Theo BTậT : 2n 0,7 n 0,35 mol m

(

−

muèi khan m + mSO muèi) 15,95 + 0,35.96 49,55 g

→ đáp án D

VÍ DỤ 20: Hoà tan hoàn toàn 12,0 gam hỗn hợp X gồm Fe và Cu bằng dung dịch HNO3 dư, kết thúc thắ nghiệm thu ựược hỗn hợp khắ gồm 0,1 mol NO và 0,2 mol NO2 Khối lượng muối nitrat (không có NH4NO3) tạo thành trong dung dịch là:

(

−

=

3

ệiỷn tÝch d−ểng (cation) e nh−êng e nhẺn

NO muèi)

Cịc quị trinh nhẺn electron :

N + 3e N ; N + 1e N

Dung dỡch thu ệ−ĩc chử cã muèi nitrat Theo BTậT : n 0

(

−

3 kim loỰi muèi nitrat NO muèi)

,5 mol

m m + m 12,0 + 0,5.62 43,0 gam

→ đáp án A

VÍ DỤ 21: (đH B 2013) : Dung dịch X chứa 0,12 mol Na+; x mol SO2-4 ; 0,12 mol Cl- và 0,05 mol

+

4

NH Cho 300 ml dung dịch Ba(OH)2 0,1M vào X ựến khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, lọc bỏ kết

tủa, thu ựược dung dịch Y Cô cạn Y, thu ựược m gam chất rắn khan Giá trị của m là

Ớ Bảo toàn ựiện tắch trong dd X: 0,12.1 + 0,05.1 = 0,12.1 + 2x → x = 0,025

n = 0,03 (mol); n 0,06 (mol)

Ba2+ + SO42- → BaSO4

0,025 ← 0,025

NH4+ + OH- → NH3 + H2O

0,05 → 0,05

Ớ Dung dịch Y gồm : Ba2+ dư (0,005 mol), Na+ (0,12 mol), Cl- (0,12 mol) và OH- dư (0,01 mol )

Khối lượng chất rắn bằng tổng khối lượng các ion:

→ mY = 0,005.137 + 0,12.23 + 0,12.35.5 + 0,01.17 = 7,875 (gam)

đÁP ÁN C

VÍ DỤ 22: (đH A 2010): Dung dịch X có chứa: 0,07 mol Na+; 0,02 mol SO24− và x mol OH- Dung

dịch Y có chứa ClO , NO4− 3− và y mol H+; tổng số mol ClO4− và NO3− là 0,04 Trộn X và Y ựược 100

ml dung dịch Z Dung dịch Z có pH (bỏ qua sự ựiện li của H2O) là:

Trang 9

• Áp dụng ñịnh luật bảo toàn ñiện tích cho dung dịch X:

0,07 = 0,02.2 + x → x = 0,03

• Áp dụng ñịnh luật bảo toàn ñiện tích cho dung dịch Y: y = 0,04

• Trộn X và Y xảy ra phản ứng:

H + + OH- → H2O 0,03 0,03 mol

→ nH dö+ = 0,01 mol

→ [H+] dư = 0,01 0,1

0,1 = M = 10-1 M → pH = 1

ðÁP ÁN A

BÀI TẬP TỰ LÀM BÀI 1: Lập biểu thức liên hệ giữa a,b,c,d trong dung dịch chứa amol Na+, b mol Ca2+, c mol Cl- và d mol SO42- là:

A a + 2b = c + 2d B a + 2b = c + d

BÀI 2: Dung dịch Y chứa 0,1 mol Ca2+, 0,3 mol Mg2+, 0,4 mol Cl-, y mol HCO3- Khi cô cạn dung dịch Y thì khối lượng muối khan thu ñược là:

A 37,4g B 49,8g C 25,4g D 30,5g

BÀI 3: Cho m gam hỗn hợp Cu, Zn, Mg tác dụng hoàn toàn với dung dịch HNO3 loãng dư Cô cạn cẩn thận dung dịch thu ñược sau phản ứng thu ñược (m + 62)g muối khan Nung hỗn hợp muối khan trên ñến khối lượng không ñổi thu ñược chất có khối lượng là:

A (m + 4)g B (m + 8)g C (m + 16)g D (m + 32)g

BÀI 4: Cho 24,4g hỗn hợp Na2CO3, K2CO3 tác dụng vừa ñủ với dung dịch BaCl2 Sau phản ứng thu ñược 39,4g kết tủa Lọc tách kết tủa, cô cạn dung dịch thì thu ñược bao nhiêu gam muối clorua khan ?

BÀI 5: Trộn dung dịch chứa Ba2+; 0,06 mol OH- và 0,02 mol Na+ với dung dịch chứa 0,04 mol HCO3-; 0,03 mol CO32- và Na+ Khối lượng kết tủa thu ñược sau khi trộn là:

A 3,94g B 5,91g C 7,88g D 1,71g

BÀI 6: Trộn 100ml dung dịch AlCl3 1M với 200ml dung dịch NaOH 1,8M ñến khi phản ứng hoàn toàn thì lượng kết tủa thu ñược là:

BÀI 7: Dung dịch B chứa 3 ion K+; Na+; PO43- 1 lit dung dịch B tác dụng với dd CaCl2 dư thu ñược 31g kết tủa Mặt khác nếu cô cạn 1 lit dung dịch B thu ñược 37,6 gam chất rắn Nồng ñộ của 3 ion K+;

Na+; PO43- lần lượt là:

A 0,3M; 0,3M; 0,6M B 0,1M; 0,1M; 0,2M

C 0,3M; 0,3M; 0,2M D 0,3M; 0,2M; 0,2M

BÀI 8: ðể hòa tan hoàn toàn 20g hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3 cần vừa ñủ 700 ml dung dịch HCl 1M thu ñược dung dịch X và 3,36 lit H2(ñktc) Cho NaOH dư vào dung dịch X rồi lấy toàn bộ kết tủa thu ñược ñem nung trong không khí ñến khối lượng không ñổi thì lượng chất rắn thu ñược là:

Trang 10

BÀI 9: Hòa tan hoàn toàn 15,95gam hỗn hợp Ag, Zn, Al bằng dung dịch H2SO4 ñặc, nóng thu ñược 7,84 lit khí SO2 (sản phẩm khử duy nhất, ño ở ñktc) Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu ñược khối lượng muối khan là:

A 150,35g B 83,15g C 116,75g D 49,55g

BÀI 10: Hòa tan hoàn toàn 12g hỗn hợp X gồm Fe và Cu bằng dung dịch HNO3 dư, kết thúc thí nghiệm thu ñược hỗn hợp gồm 0,1 mol NO và 0,2 mol NO2 Khối lượng muối nitrat (không có

NH4NO3) tạo thành trong dung dịch là:

Định dạng
Số trang	10
Dung lượng	379,86 KB