Chinh phục hoá học THPT phần i

• Trong bài toán xảy ra nhiều phản ứng, không nhất thiết phải viết phương trình phản ứng mà chỉ cần lật sơ đồ phản ứng để có tỉ lệ mol giữa các chất.. Phương pháp 4: Phương pháp tăng - g

BÙI DUY NAM Học sinh Trường THPT Thanh Hà 2015-2018

 Dành cho học sinh 10, 11, 12

 Dùng để luyện đạt điểm 8,9,10 kỳ thi THPT quốc gia

 Dùng cho các kỳ thi học sinh giỏi

 Dành cho giáo viên tham khảo

PART I

CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH TOÁN

HOÁ HỌC

Phương pháp 1: Phương pháp trung bình

1. Khối lượng mol trung bình

Trong đó : Vi - thể tích tương ứng của chất thứ i trong hỗn hợp

Nếu gọi x1, x2, xi là thành phần phần trăm số mol hoặc thể tích (với chất khí) của các chấttương ứng trong hỗn hợp Từ (1) và (2) ta có:

Với quy ước lấy xi lấy giá trị số thập phân ⇒

• Nếu hỗn hợp chỉ có hai chất, trong nhiều bài tập, có thể goija là số mol của chất thứ nhất, trong

1 mol hỗn hợp, suy ra (1 – a) là số mol của chất thứ hai Ta có:

f) Tỉ khối của khí A so với khí B

• là tỉ số khối lượng của một thể tích khí A so với khối lượng của cùng thể tích khí B ở cùngđiều kiện nhiệt độ và áp suất, chính bằng thể tích giữa khối lượng mol Ta có:

• Nếu A, B là chất lỏng thì công thức tỉ khối được xác định ở dạng hơi (cho bay hơi hoàn toànchất lỏng).

• Với hỗn hợp khí, khi đó khối lượng mol trở thành khối lượng mol trung bình () Ta có:

2. Nguyên tử khối trung bình của nguyên tố

Vì hầu hết các nguyên tố hoá học trong tự nhiên đều có nhiều đồng vị, do đó nguyên tử khốicủa các nguyên tố này là nguyên tử khối trung bình của các đồng vị, tính theo công thức:

Trong đó: Ai - khối lượng đồng vị thứ i

xi - % nguyên tử của đồng vị thứ i ()

3. Số oxi hoá trung bình

4. Với hợp chất hữu cơ

Các đại lượng trung bình thường gặp

Phương pháp 2: Phương pháp bảo toàn khối lượng

Nhiều bài toán hoá học phức tạp có thể giải nhanh bằn phương pháp bảo toàn khối lượng(BTKL) Khi đó:

1. Trong một phản ứng hoá học

• Tổng khối lượng các chất sản phẩm bằng khối lượng các chất tham gia phản ứng Nếu

có n đại lượng trong phản ứng phương trình hoá học mà biết (n – 1) đại lượng thì đạilượng thứ n dễ dàng tìm được theo phương pháp này

• Khối lượng các nguyên tố có trong phản ứng thường luôn được bảo toàn

• Trong bài toán xảy ra nhiều phản ứng, không nhất thiết phải viết phương trình phản ứng

mà chỉ cần lật sơ đồ phản ứng để có tỉ lệ mol giữa các chất

2. Trong hợp chất hoá học

• Khối lượng hợp chất = Tổng khối lượng các nguyên tố có mặt trong hợp chất

3. Khối lượng dung dịch

4. Khi pha trộn các dung dịch với nhau

5. Khi cô cạn dung dịch

6. Trong một nguyên tử

• Khối lượng nguyên tử bằng khối lượng các loại hạt có trong nguyên tử (p, e, n)

Phương pháp 3: Phương pháp bảo toàn nguyên tố

Trong các phản ứng hoá học thông thường, các nguyên tố luôn được bảo toàn Tổng số molnguyên tử nguyên tố A trước phản ứng và sau phản ứng luôn được bảo toàn

Điểm mấu chốt là phải xác định đúng các hợp phần có chứa nguyên tố A ở trước và sauphản ứng, áp dụng BTNT với A để rút ra mối quan hệ giữa các hợp phần Kết luận cần thiết

• Dạng 2: Từ một chất đầu tạo hỗn hợp nhiều sản phẩm.

Từ dữ kiện tổng số ml ban đầu, số mol các hợp phần dẫ cho số mol các chất cần xác định

– Axit có tính oxi hóa (HNO3, H2SO4 đặc) muối + khí

(X: Nitơ (N) hoặc lưu huỳnh (S))

– Khí CO2 (hay SO2) hấp thụ trong dung dịch kiềm

• Dạng 3: Từ nhiều chất đầu tạo hỗn hợp nhiều sản phẩm.

Trong trường hộ này không cần thiết phải tìm chính xác số mol của từng chất mà chỉ cânquan tâm đến tổng số mol của nguyên tố trước và sau phản ứng Nếu biết và ngược lại

Với dạng này, đề thường yêu cầu thiết lập hệ thức tổng quát về số mol các chất

Phương pháp 4: Phương pháp tăng - giảm khối lượng

Dựa vào sự tăng giảm khối lượng khi chuyển từ một mol chất A thành một hay nhiều mol chất B (có thể qua các giai đoạn trung gian) ta có thể tính được số mol của các chất và ngược lại Từ đó kết hợp với yêu cầu đề bài để giải toán

Phương pháp này dùng trong nhiều bài toán và thường có thể áp dụng đối với bài toán giải bằng phương pháp bảo toàn khối lượng

a) Kim loại + axit → muối + H2↑

b) (A không tác dụng với H2O ở điều kiện thường)

– MA > MB :sau phản ứng, khối lượng thanh kim loại A tăng

Nếu khối lượng thanh kim loại A tăng x% (a là khối lượng ban đầu của thanh kim loại A (gam))

– MA < MB :sau phản ứng, khối lượng thanh kim loại A giảm

Nếu khối lượng thanh kim loại A giảm y% (a là khối lượng ban đầu của thanh kim loại A (gam))

c) Muối cacbonat + axit → muối mới + CO2↑ + H2O

d) Muối hiđrocacbonat + axit → muối mới + CO2↑ + H2O

e) CO2 + dung dịch M(OH)2

: khối lượng dung dịch giảm so với khối lượng ban đầu

: khối lượng dung dịch tăng so với khối lượng ban đầu

f) Oxit + CO (H2) → rắn + CO2 (H2, CO, H2O)

Độ tăng khối lượng hỗn hợp khí sau so với hỗn hợp khí đầu = mO

Phương pháp 5: Phương pháp bảo toàn điện tích

Nguyên tử, phân tử luôn trung hòa về điện

Trong nguyên tử: số p = số e

Trong dung dịch chứa ion thì tổng điện tích dương luôn bằng tổng điện tích âm về giá trị tuyệt đối

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

b) Quá trình áp dụng định luật thường kết hợp:

– Các phương pháp bảo toàn khác: BTKL, BTNT

– Viết các phương trình ở dạng ion thu gọn

Phương pháp 6: Phương pháp bảo toàn electron

Trong các phản ứng oxi hóa-khử:

1. Phương pháp này cho phép giải nhanh nhiều bài toán oxi hóa-khử phức tạp như:

• Trong hỗn hợp các chất phản ứng có nhiều chất oxi hóa và chất khử khác nhau, không

đủ điều kiện xác định số lượng và thứ tự các phản ứng xảy ra

• Phản ứng oxi hóa-khử xảy ra qua nhiều trạng thái trung gian khác nhau

2. Nói chung, trong các trường hợp này:

Việc xác định số lượng và thứ tự các phương trình hóa học của các phản ứng oxi hóa-khử làrất khó khăn Vì vậy, không cần thiết phải viết các phương trình hóa học mà có thể giải toántheo 3 bước sau:

• Bước 1: Xác định trạng thái đầu và trạng thái cuối của các quá trình oxi hóa và khử (bỏqua các trạng thái trung gian) Viết và cân bằng các nửa phản ứng (có thể viết ở dạng ionnếu xảy ra trong dung dịch)

• Bước 2: Dựa vào các nửa phản ứng, dữ kiện đề bài cho phép tính được và

• Bước 3: Biện luận:

a) chất khử và chất oxi hóa vừa hết (phản ứng oxi hóa-khử vừa đủ)

b) chất khử dư, chất oxi hóa hết

c) chất khử hết, chất oxi hóa dư

Phương pháp 7: Phương pháp sơ đồ đường chéo

Phương pháp sơ đồ đường chéo thường được áp dụng để giải nhanh các bài toán trộn lẫn cácchất với nhau, có thể là đồng thể (rắn-rắn, lỏng-lỏng, khí-khí, dung dịch-dung dịch) hoặc dị thể(lỏng-rắn, lỏng-khí) nhưng hỗn hợp cuối cùng phải đồng thể

1. Tìm tỉ lệ khối lượng hoặc thể tích khi pha trộn dung dịch

a) Với nộng độ C%

b) Với nồng độ CM

c) Với khối lượng riêng

• Phương pháp này chỉ áp dụng cho các trường hợp trộn lẫn các dung dịch của cùng mộtchất

• Không áp dụng cho các trường hợp trộn lẫn các chất khác nhau hoặc xảy ra phản ứnggiữa chúng

• Khi cô cạn hay pha loãng các dung dịch có thể giải nhanh theo sơ đồ đường chéo nếuquan niệm nước là dung dịch có nồng độ bằng không (không có chất tan) Ngược lại,với các chất tan nguyên chất có thể coi là dung dịch có nồng độ 100%

• Chất rắn ngậm nước coi như dung dịch có nồng độ đúng bằng % khối lượng chất tan cótrong đó

• Oxit/quặng thường coi như dung dịch của kim loại có C% bằng % khối lượng kim loạitrong oxit/quặng đó (hoặc coi như dung dịch của oxi có C% bằng % khối lượng của oxitrong oxit/quặng đó)

• Oxit axit hay bazơ tan trong nước coi như dung dịch axit hay bazơ tương ứng có nồng

độ > 100%

2. Tìm tỉ lệ số mol dựa vào đại lượng trung bình

Phương pháp 8: Phương pháp sử dụng phương trình ion

thu gọn

1. Chiều của phản ứng trong dung dịch các chất điện li

• Trong dung dịch các chất điện li, các ion có thể phản ứng với nhau tạo thành:

– Các chất ít phân li hơn các chất ban đầu (độ điên li α và hằng số phân li K nhỏ hơn)

– Các chất khí

– Các sản phẩm ít tan hơn các chất ban đầu (tích số ta nhỏ hơn)

– Các sản phẩm oxi hóa-khử khác so vơi trạng thái ban đầu

• Quy ước viết các phương trình ion:

– Các chất điện li mạnh viết dạng ion

– Các chất điện li yếu viết dạng phân tử

– Các chất rắn, khí viết dạng phân tử

2. Các phản ứng giữa các ion có thể là phản ứng trao đổi hay phản ứng oxi hóa-khử

• Phản ứng giữa ion với ion

• Phản ứng giữa các phân tử, nguyên tử với ion

3. Với các bài toán dung dịch hỗn hợp chất điện li

Chúng ta nên biểu diễn các phản ứng ở dạng phương trình phản ứng ion để làm rõ bản chấtcác phản ứng xảy ra trong dung dịch chất điện li và đặc biệt giảm bớt số lượng các phươngtrình phản ứng Có thể giải toán theo thứ tự sau:

• Viết phương trình điện li của các chất điện li mạnh (nhớ phân biệt chất điện li mạnh vàchất điện li yếu)

• Xác đinh tính chất các ion tạo ra (tính axit, bazơ, trung tính, lưỡng tính, tính oxi hóa,tính khử) từ đó quyết định cho các phản ứng ion xảy ra

• Mọi tính toán được tính theo các phương trình phản ứng ion Kết quả thu được của cácion có thể chuyển sang cho các phân tử nếu đề bài yêu cầu

Phương pháp 9: Phương pháp quy đổi

Quy đổi là phương pháp toán học nhằm đưa ra bài toán ban đầu là một hỗn hợp phức tạp vềdạng đơn giản hơn, qua đó làm cho các phép tính trở nên dễ dàng, thuận tiện

Khi áp dụng phương pháp quy đổi phải tuân thủ hai nguyên tắc:

• Bảo toàn nguyên tố

• Bảo toàn số oxi hóa

a) Một bài toán có thể có nhiều hướng quy đổi khác nhau, trong đó có 3 hướng chính:

• Quy đổi hỗn hợp nhiều chất về hỗn hợp hai chất hoặc chỉ môt chất Trong trường hợpnày, thay vì giữ nguyên hỗn hợp các chất như ban đầu, ta chuyển thành hỗn hợp các chất

ít hơn (cũng bao gồm các nguyên tố đó), thường là hỗn hợp hai chất, thậm chí một chấtduy nhất

• Quy đổi hỗn hợp nhiều chất về các nguyên tử tương ứng Thông thường, ta gặp bài toánhỗn hợp nhiều chất nhưng về bản chất chỉ gồm 2 (hoặc 3) nguyên tố Do đó, có thể quyđổi thẳng hỗn hợp ban đầu về hỗn hợp chỉ có 2 (hoặc 3) nguyên tử tương ứng

• Quy đổi tác nhân oxi hóa trong phản ứng oxi hóa-khử Với những bài toán trải qua nhiềugiai đoạn oxi hóa khác nhau, ta có thể quy đổi vai trò oxi hóa của chất oxi hóa này chochất oxi hóa kia để bài toán trở nên đễ dàng hơn

Khi thực hiện phép quy đổi phải đảm bảo:

– Số e nhường và nhận không đổi (BT electron)

– Do sự thay đổi tác nhân oxi hóa → có sự thay đổi sản phẩm cho phù hợp

Thông thường ta gặp dạng sau:

Kim loại hỗn hợp sản phẩm trung gian sản phẩm cuối

b) Do việc quy đổi nên một số trường hợp số mol một chất có thể có giá trị âm để tổng sốmol mỗi nguyên tố được bảo toàn

c) Trong quá trình làm bài ta thường kết hợp sử dụng các phương pháp BTNT, BTKL và

BT electron, kết hợp với việc sơ đồ hóa bài toán

d) Phương án quy đổi tốt nhất là quy đổi thẳng về các nguyên tử tương ứng

Phương pháp 10: Phương pháp phân tích hệ số

Hệ số cân bằng của phản ứng là một bộ số thu được sau khi ta tiến hành cân bằng hai vế củaphản ứng hóa học Nó thể hiện đầy đủ mối tương quan giữa các thành phần có mặt trong phảnứng Có thể xem nó là kết quả của một loạt những định luật hóa học quan trọng như BTKL,BTNT, BTĐT, BT electron, đồng thời phản ánh sự tăng giảm về khối lượng, thể tích, số molkhí, trước và sau mỗi phản ứng

• Dạng 1: Hệ số phản ứng - phản ánh định luật bảo toàn nguyên tố.

• Dạng 2: Hệ số phản ứng - phản ánh sự tăng giảm thể tích khí trong phản ứng.

• Dạng 3: Hệ số phản ứng - phản ánh khả năng phản ứng của các chất.

Phương pháp 11: Phương pháp khảo sát đồ thị

Ứng dụng của toán đồ thị là biện luận số nghiệm của phương trình dựa vào đồ thị Cụ thể,nếu đồ thị hàm y = f(x) cắt đồ thị hàm y = g(x) tại n điểm thì phương trình có n nghiệm, có thểbiết được dựa vào tính chất đặc biệt của đồ thị

• Dạng 1: CO2, SO2 tác dụng với dung dịch Ca(OH)2, hoặc Ba(OH)2

Sục từ từ khí CO2 vào dung dịch nước vôi trong chứa a mol Ca(OH)2 đến dư:

– Nếu thì bài toán vô nghiệm do không cắt đồ thị

– Nếu thì bài toán có một nghiệm duy nhất

– Nếu thì bài toán có hai nghiệm là x1 và x2 (0 < x1 < a < x2 < 2a)

• Dạng 2: Muối Al3+ tác dụng với dung dịch

Đổ từ từ dung dịch NaOH vào một dung dịch có chứa a mol Al3+ có các phản ứng xảy ra:

– Nếu thì bài toán vô nghiệm do không cắt đồ thị.

– Nếu thì bài toán có một nghiệm duy nhất

– Nếu thì bài toán có hai nghiệm x1 và x2 (0 < x1 < 3a < x2 < 4a)

*Note:

1) Xét tương tự với trường hợp muối Zn2+ tác dụng với dung dịch

• Dạng 3: Muối tác dụng với dung dịch H+

Cho từ từ dung dịch HCl vào dung dịch chứa a mol NaAlO2 cho đến dư:

Hiện tượng: xuất hiện kết tủa keo trắng tăng dần đến cực đại sau đó tan dần tạo dung dịchđồng nhất trong suốt

Gọi x là số mol H+ thêm vào từ lúc bắt đầu phản ứng, y là số mol Al(OH)3 Ta có:

Đồ thị:

0

Nhận xét:

– Nếu thì bài toán vô nghiệm do không cắt đồ thị

– Nếu thì bài toán có một nghiệm duy nhất

– Nếu thì bài toán có hai nghiệm x1 và x2 (0 < x1 < a < x2 < 4a)

*Note:

1) Xét tương tự với trường hợp muối tác dụng với dung dịch H+

Phương pháp 12: Phương pháp khảo sát tỉ lệ mol CO2 và

Các hợp chất hữu cơ khi đốt cháy thường cho sản phẩm là CO2 và H2O Dựa vào tỉ lệ đặcbiệt của hoặc trong các bài toán đốt cháy để xác định dãy đồng đẳng, công thức phân tử hoạctính toán lượng chất

1. Với hiđrocacbon

Gọi CTTQ của hiđrocacbon là

k - độ bất bão hòa (tổng số liên kết π và vòng no).

*Note:

1) Với ankan (parafin):

2) Với ankin (hoặc ankađien):

⇒ Anđêhit là no, đơn chức, mạch hở, CTTQ hay (x ≥ 1).

c) Axit, este

Gọi công thức của axit là

⇒ Axit no, đơn chức, mạch hở, CTTQ hay (x ≥ 2)

Nhận thấy: CTTQ của axit và este trùng nhau, nên:

⇒ Este no, đơn chức, mạch hở, có CTTQ (x ≥ 2)

• Dạng 1: Khảo sát tỉ lệ mol H2O và CO2 cho từng loại hiđrocacbon

• Dạng 2: Khảo sát tỉ lệ mol H2O và CO2 cho hỗn hợp hiđrocacbon

• Dạng 3: Khảo sát tỉ lệ mol H2O và CO2 cho từng loại dẫn xuất hiđrocacbon

• Dạng 4: Khảo sát tỉ lệ mol H2O và CO2 cho hỗn hợp dẫn xuất hiđrocacbon

Phương pháp 13: Phương pháp chọn đại lượng thích hợp

Chúng ta thương gặp các trường hợp sau:

– Có một số bài toán tưởng như thiếu dữ kiện gây bế tắc cho bài toán

– Có một số bài toán người ta cho ở dạng giá trị tổng quát như a gam, V lit, n mol hoặccho tỉ lệ thể tích hoặc tỉ lệ số mol các chất,

Trong các trường hợp trên, ta nên chọn một giá trị cho việc giải toán trở nên đơn giản nhất

• Cách 1: Chọn một mol nguyên tử hoặc phân tử chất tham gia phản ứng

• Cách 2: Chọn một mol hỗn hợp các chất tham gia phản ứng

• Cách 3: Chọn đúng tỉ lệ lượng chất ban đầu bài cho

• Cách 4: Chọn cho thông tin một giá trị phù hợp đơn giản

Phương pháp 14: Phương pháp phân tích, so sánh

Thông qua việc phân tích, so sánh, khái quát hóa để tìm ra các điểm chung và các điểm đặcbiệt của bài toán, từ đó tìm ra được phương pháp hoặc phối hợp các phương pháp phù hợp giúpgiải nhanh bài toán một cách tối ưu

• Dạng 1: Dựa vào sự khác biệt của phản ứng hoặc hiểu rõ quy tắc, bản chất phản ứng.

• Dạng 2: Dựa vào quan hệ số mol các chất giữa các phản ứng.

• Dạng 3: Dựa vào bản chất phản ứng và sự phối hợp giữa các phương pháp.