pp giai toan trac nghiem hoa hoc

“Cho m gam hỗn hợp 2 kim loại Fe, Zn tác dụng với dung dịch HCl…tính khối lượng chất rắn thu được khi cơ cạn dung dịch sau phản ứng” – ta được quyền viết: m + mHCl = mrắn + m H2 trong

PHẦN THỨ HAI TRẮC NGHIỆM ĐỊNH LƯỢNG

A – PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH TỐN ĐỊNH LƯỢNG

I – PHƯƠNG PHÁP BẢO TỒN VẬT CHẤT

“ Vật chất khơng tự nhiên sinh ra, khơng tự nhiên mất đi, mà chỉ chuyển hố từ dạng này sang dạng khác”

Khi áp dụng cho hố học, khoảng áp dụng hẹp đi, và ta sẽ nĩi tới các

hệ quả nhỏ, từ đĩ vận dụng để giải nhanh các bài tốn hố học

1 Hệ quả thứ nhất : Trong các phản ứng hố học, tổng khối lượng các

chất tham gia phản ứng bằng tổng khối lượng các sản phẩm tạo thành (khơng tính khối lượng của phần khơng tham gia phản ứng.

Xét phản ứng A + B ¾¾® C + D + E

thì luơn cĩ: mA(PƯ) +mB(PƯ) = mC + mD + mE

Lượng A, B cịn dư lại khơng được tính vào đẳng thức trên!

Ví dụ 1 Đốt cháy hồn tồn m gam chất hữu cơ A cần a gam O2 thu được b gam CO2 và c gam H2O… thì luơn cĩ m + a = b + c

2 Hệ quả thứ hai : Nếu gọi m T là tổng khối lượng các chất trước phản ứng, và mS là tổng khối lượng các chất sau phản ứng thì luơn cĩ: mT = mS

Như vậy hệ quả thứ hai mở rộng hơn hệ quả thứ nhất ở chỗ - dù các

chất phản ứng cĩ hết hay khơng, hiệu suất phản ứng là bao nhiêu, thậm chí chỉ cần xét riêng cho một trạng thái nào đĩ vẫn luơn cĩ nhận xét trên.

Ví dụ 2 Xét phản ứng 2Al + Fe2O3

0

t

→ Al2O3 + 2Fe thì luơn cĩ m + mAl Fe O2 3 = mrắn sau PƯ dù chất rắn sau phản ứng cĩ chứa cả 4 chất

Hệ quả thứ hai cũng cho phép ta xét khối lượng cho một trạng thái cụ thể nào đĩ mà khơng cần quan tâm các chất (hoặc lượng chất phản ứng cịn dư ) khác trạng thái với nĩ.

Ví dụ 3 “Cho m gam hỗn hợp 2 kim loại Fe, Zn tác dụng với dung

dịch HCl…tính khối lượng chất rắn thu được khi cơ cạn dung dịch sau phản ứng” – ta được quyền viết:

m + mHCl = mrắn + m H2 trong đĩ mHCl là khối lượng HCl nguyên chất đã phản ứng, dù khơng biết hỗn hợp kim loại hết hay HCl hết, hiệu suất phản ứng là bao nhiêu !

3 Hệ quả thứ ba : Khi các cation kim loại (hoặc NH 4 + ) kết hợp với anion (phi kim, gốc a xit, hyđroxyl), ta luôn có :

• Khối lượng sản phẩm thu được = khối lượng cation + khối lượng

anion

Vì khối lượng electron không đáng kể, nên có thể viết:

• Khối lượng sản phẩm thu được = khối lượng kim loại + khối lượng anion

Ví dụ 4 Hoà tan 6,2 gam hỗn hợp 2 kim loại kiềm vào dung dịch

HCl dư, thu được 2,24 lit H2 (đkc) Cô cạn dung dịch sau phản ứng sẽ thu được bao nhêu gam chất rắn ?

Ta nhận thấy ngay rằng : Nếu giải theo cách lập hệ thông thường sẽ khá dài dòng, nhưng vận dụng hệ quả thứ hai, thứ ba và nhận xét :

nCl- = nH+ = 0,5.nH => nCl- = 2.0,1 = 0,2

ta có : mmuối = 6,2 + 0,2.35,5 = 13,3 (gam)

4 Hệ quả thứ tư : Qua các quá trình biến đổi hoá học, nguyên tố hoá học

luôn được bảo toàn

Nghĩa là tổng số mol nguyên tử của một nguyên tố A trước khi tham gia phản ứng hoá học, luôn bằng tổng số mol nguyên tử của nguyên tố A đó sau phản ứng (hoặc các phản ứng)

Như vậy, có thể không cần viết các phưng trình để dõi theo quan hệ mol, mà chỉ cần xét trạng thái đầu và trạng thái cuối đối với nguyên tố đó

để kết luận.

Ví dụ 5 Hỗn hợp A gồm: FeO a mol; Fe2O3 b mol, bị khử bởi CO cho hỗn hợp rắn B gồm: Fe2O3 dư x mol; Fe3O4 y mol; FeO dư z mol; Fe t mol khi đó ΣnFe(trong A) = ΣnFe(trong B); nghĩa là a + 2b = 2x + 3y +z + t

5 Hệ quả thứ năm : Mọi sự biến đổi hoá học (được mô tả bằng PTPƯ)

đều có liên quan tới sự tăng giảm khối lượng của các chất “CHẤT” được hiểu theo nghĩa rộng là đơn chất, hợp chất, trạng thái của hỗn hợp.

Ví dụ 6 Xét phản ứng kim loại tác dụng với axit tạo muối và H2, rõ ràng khối lượng kim loại giảm đi, vì đã tan vào dung dịch dưới dạng ion; nhưng nếu cô cạn dung dịch sau phản ứng thì khối lượng chất rắn thu được

sẽ tăng lên so với khối kượng ban đầu của kim loại, do có anion gốc axit nhập vào

Ví dụ 7 Hãy xét lại thí dụ 5 ở trên, dù không xác định được B gồm

những chất gì, ta vẫn có thể nói khối lượng B bé hơn khối lượng A, vì oxi

bị tách ra khỏi sắt oxit và nhập vào CO tạo CO ở thể khí

⇒ mA – mB = mO ⇒ nO = m -mA B =n =n =nO CO CO2

16

Ví dụ 8 Khi chuyển hoá từ muối này thành muối khác, khối lượng

muối thu được có thể tăng hoặc giảm, do sự thay thế anion gốc a xit này

bằng anion gốc axit khác, sự thay thế này luôn tuân theo qui tắc hoá trị,

nếu hoá trị của nguyên tố kim loại không thay đổi :

- Từ 1CaCl2 ¾¾® 1CaCO3 khối lượng tăng 71–60 =11 (gam) Ta thấy cứ 1 mol CO32- hoá trị (II) phải được thay bằng 2 mol Cl- hoá trị I)

- Từ NaBr ¾¾® NaCl khối lượng giảm 80 –35,5 = 44,5 gam;

- Từ CaBr2 ¾¾® 2 AgBr khối lượng tăng 2.108 – 40 = 136 gam

từ Ca3(PO4)2 ¾¾®3CaCl2 (để tính toán nhanh, ta còn có thể viết theo kiểu Ca3(PO4)2 ¾¾® Ca3Cl6 và như vậy, ta thấy cứ 1 mol PO43- (hoá trị III) được thay bằng 3 mol Cl- có hoá trị (I)

- Từ FexOy + HCl→ 2y

x

xFeCl hay Fe

xOy +HCl→Fe Cl ta x 2ythấy cứ 1 mol O2- được thay bằng 2 mol Cl- (điều này chỉ luôn đúng

khi sắt không thay đổi hoá trị, cẩn thận trường hợp sắt thay đổi hoá trị do tác dụng với axit có tính oxi hoá mạnh HNO3, H2SO4 đặc mà trong oxit sắt đang ở mức oxi hoá thấp).

6 Hệ quả thứ sáu : Trong một dung dịch khi tồn tại đồng thời các ion

dương và ion âmthì theo tính chất trung hoà điện luôn có: tổng số điện tích

dương do cation tải bằng tổng số điện tích âm do anion tải.

Đây là cơ sở để thiết lập phương trình biểu diễn quan hệ về số mol giữa các ion trong dung dịch

Ví dụ 9 Một dung dịch chứa đồng thời các ion với số mol là : k mol

Aa+, l mol Bb+, m mol Cc+, n mol Xx-, p mol Yy-, q mol Zz- thì theo bảo toàn điện tích luôn có: k.a + l.b + m.c = n.x + p.y + q.z

7 Hệ quả thứ bảy : Tổng số mol electron do chất khử (một chất hoặc hỗn

hợp nhiều chất) phóng ra (trong một phản ứng hay qua nhiều phản ứng oxi hoá khử), luôn bằng tổng số mol electron chất oxi hóa (một chất hoặc hỗn hợp nhiều chất) thu vào.

Như vậy ta có thể xét cho cả quá trình và chỉ cần xác định chính xác trong trong quá trình đó có những chất khử và chất oxi hoá nào, chất nào chỉ đóng vai trò chất chuyển electron, sau đó chỉ quan tâm tới chúng mà thôi

Ví dụ 10 Cho hỗn hợp X gồm 3 oxit của sắt (Fe2O3, FeO, Fe3O4) với

số mol bằng nhau Lấy m1 gam X cho vào một ống sứ chịu nhiệt, nung nóng rồi cho một luồng khí CO đi qua, khí CO2 ra khỏi ống sứ được hấp thụ hết vào bình đựng lượng dư dung dịch Ba(OH)2 thu được m2 gam kết tủa trắng Chất rắn (Y) còn lại trong ống sứ sau phản ứng có khối lượng là 19,2 gam gồm Fe, FeO và Fe2O3, cho hỗn hợp này tác dụng hết với dung dịch HNO3 đun nóng được 2,24 lit khí NO duy nhất (đktc) Tính khối lượng m1, m2

Giải Trước hết cần phải nói, các em đừng thắc mắc đây không phải bài tập

trắc nghiệm, rằng với bài này ta có thể chia nhỏ thành 2 bài trắc nghiệm riêng - mỗi bài chỉ yêu cầu tính một đại lượng mà thôi Vấn đề ở đây là các em phải nắm được phương pháp giải nhanh bài toán.

- Nhận thấy, trong cả quá trình phản ứng chỉ có sự tăng số oxi hoá của sắt trong FeO (tức Fe+2), Fe3O4 (tức Fe+83) thành Fe3+; cacbon (+2) trong CO chuyển thành cacbon (+4) trong CO2 và N+5 (trong

NO3- hạ xuống thành N+2 trong NO Và số mol oxi bị tách ra khỏi oxit bằng số mol CO phản ứng và cũng bằng số mol CO2 tạo thành

- Gọi x là số mol của mỗi oxit sắt trong hỗn hợp X (→ số mol Fe+2 là x; số mol Fe+83là 3x)

⇒ Khối lượng X ban đầu m1 = x.160 + x.72 + x.232 = 464x (gam) Khi chuyển từ X sang Y, khối lượng X giảm đi một lượng là (464x – 19,2) gam, đây chính là khối lượng oxi bị tách khỏi oxit

⇒ m -m X Y = n = n16 O CO = nCO2 =464.x-19,216 ; lại có số mol NO là 2,24 0,1

22,4= (mol), theo nhận xét trên ta được :(1) Fe+2 – 1e → Fe+3

(x) x(2) 3Fe+83 – 1e → 3Fe+3

(3x) x(3) C+2 – 2e → C+4 464.x - 19,2

⇒ x = 0,045 (mol) Vậy m1 = 464.x = 464.0,045 = 20,88 (gam).

- Vì n 3 = n 464.0,045-19,2

CaCO CO2 = 16 =0,105(mol)

⇒ m2=mBaCO3 =0,105.197 20,685= (gam)

Chú ý : Điều quan trọng nhất là nhận định đúng trạng thái đầu và

cuối của các chất oxi hoá và chất khử và sử dụng bán phản ứng mà nhiều khi không cần viết phản ứng đầy đủ (chưa kể trường hợp có thể không viết được đúng các phương trình phản ứng xảy ra, do chưa biết hỗn hợp phản ứng gồm những chất gì).

8 Hệ quả thứ tám : Với lượng chất khử không đổi (có thể là hỗn hợp

nhiều chất) thì số mol electron phóng ra cho chất oxi hóa này hay chất oxi hóa khác có khả năng oxi hoá tương đương (có thể là hỗn hợp nhiều chất oxi hóa) cũng luôn bằng nhau

Chú ý : Nhận xét trên chỉ luôn đúng khi chất khử luôn thể hiện một

mức oxi hóa xác định đối với mọi chất oxi hóa, bất kể đó là chất oxi hóa mạnh hay yếu; hoặc các chất oxi hóa khi thay thế nhau phải có mức độ hoạt động tương đương.

Ví dụ 11 “Cho a gam hỗn hợp các kim loại hoạt động M, R có hóa

trị tương ứng là n, m tác dụng hết với oxi tạo oxit Mặt khác, a gam hỗn hợp

đó tác dụng hết với hỗn hợp axit HCl, H2SO4 thì số mol e do M và R phóng

ra để O0+2e→O− 2 hay để H++ →e H0 cũng luôn bằng nhau

Ví dụ 12 Cho x mol Fe tác dụng hết với HNO3 hoặc H2SO4 đặc nóng thì số mol e phóng ra của Fe vẫn là 3x mol theo bán phản ứng

3

3

Fe− →e Fe+)

Ví dụ 14 Đốt cháy hết m gam hỗn hợp A gồm (Mg, Al) bằng oxi thu

được (m +1,6) gam oxit Hỏi nếu cho m gam hỗn hợp A tác dụng hết với hỗn hợp các axit loãng (H2SO4, HCl, HBr) thì thể tích H2 (đktc) thu được là bao nhiêu lít

Giải: Nhận thấy: Mg, Al đều thể hiện mức oxi hóa không đổi khi tác

dụng với O2 hoặc H + Khối lượng tăng khi chuyển hỗn hợp kim loại thành hỗn hợp oxit chính là khối lượng của oxi đã phản ứng (=1,6 gam hay 0,1 mol nguyên tử O) Số mol e do kim loại phóng ra cho oxi nhận là:

2 2

(0,1) 0,2

Vậy số mol e do kim loại phóng ra cho H+ nhận cũng là 0,2 mol, từ đó có:

0 2

2 2

(0,2) 0,1

Vậy thể tích H2 thu được là 2,24 lít

Ví dụ 15 Để m gam phoi bào sắt (X) ngoài không khí,sau một thời

gian biến thành hỗn hợp (Y) có khối lượng 12 gam gồm Fe và các oxit FeO,

Fe3O4, Fe2O3 Cho Y tác dụng hoàn toàn với axit HNO3 thấy thoát ra 2,24 lít

khí NO duy nhất (đktc) Tính khối lượng m của X.

Giải

Có thể tóm tắt quá trình phản ứng như sơ đồ sau:

{

3+

Fe O2 312(gam)

1 2 3

Căn cứ vào sơ đồ trên, dựa vào sự thay đổi số oxihoá ta có thể nhận thấy:

- Khối lượng B lớn hơn khối lượng A là do oxy nhập vào, từ đó ta có

Theo bảo toàn ellctron thì số mol electron phóng ra ở (1*) phải bằng tổng

số mol electron thu vào ở (2*) và (3*) tức là:

3m

56 = 4 3212-m + 0,3

Giải phương trình trên ta cĩ m = 10,08 gam.

Để các em dễ theo dõi cách tiến hành ở trên, dưới đay tác giả viết cụ thể các phương trình phản ứng, nhưng các em cần tập thĩi quen xác định đúng sản phẩm, và nếu cần thiết thì mới viết ngồi giấy nháp khi làm trắc nghiệm mà khơng viết đầy đủ vì quá mất thời gian

(6) 3FeO + 10HNO3 → 3Fe(NO3)3 + NO + 5H2O

(7) 3Fe3O4 + 28HNO3 →9Fe(NO3)3 + NO + 14H2O

II – PHƯƠNG PHÁP TRỊ SỐ TRUNG BÌNH

1 Khái niệm Nếu tồn tại một tập hợp các phần tử với trị số các phần tử là

A, B, C… cĩ số lượng mỗi phần tử tương ứng bằng a, b, c… hay phần trăm

số lượng mỗi phần tử bằng x, y, z thì luơn tồn tại một giá trị tương đương gọi là trị số trung bình (X) của các phần tử đĩ, được xác định theo cơng thức:

2 Cơng thức tính quen thuộc trong vơ cơ

- Khối lượng mol trung bình (ký hiệu M

aM +bM +cM1 2 3 tổng khối lượng hỗn hợp mhh

M = x M + x M + x M =1 1 2 2 3 3 a+b+c = Tổng số mol hỗn hợp = n

hh

Chú ý

• Nếu hỗn hợp nhiều chất hơn thì các cơng thức trên được triển khai thêm theo đúng bản chất của nĩ Ngược lại nếu hỗn hợp chỉ cĩ 2 chất thì cơng thức sẽ được rút ngắn lại

Chẳng hạn A = x1A1+x2A2 và sẽ được dùng phổ biến dưới dạng A =

• Nếu các chất trong hỗn hợp đều ở thể khí (hoặc hơi) và xét ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất thì có thể thay số mol, % số mol bằng thể tích, % thể tích tương ứng Chẳng hạn:

Trị số trung bình ( X ) không phải là hằng số; ( X ) thay đổi khi phần

trăm vế số lượng của các phần tử thay đổi

Khi phần trăm số lượng các phần tử thay đổi (trị số phần tử không đổi),

sẽ tồn tại các trị số trung bình khác nhau (trừ trường hợp đặc biệt), nhưng luôn thỏa mãn :

Xmin < X < XmaxTrong đó : Xmin , Xmax là trị số phần tử bé nhất, lớn nhất

4 Ứng dụng trị số trung bình

- Xác định công thức

- Tìm khoảng giới hạn của đại lượng cho trước hoặc chứng minh bất đẳng thức trong hoá học

- Biện luận chất dư

Ví dụ 1 Có x mol hỗn hợp hai kim loại kiềm thuộc hai chu kỳ liên

tiếp (hỗn hợp X) X tác dụng vừa đủ với dung dịch HCl thì thu được a gam hỗn hợp muối clorua khan, còn nếu X tác dụng vừa đủ với dung dịch H2SO4 thì thu được b gam hỗn hợp muối sunfat khan x có giá trị là :

2 4

1

2(x) 0,5x

Khối lượng muối sunfat : 0,5x(2 M +96) = b (2)

Chỉ cần lấy (2) – (1) theo vế với vế ta có ngay x =

12,5

b a−

Đáp án đúng là B

Ví dụ 2 Có x mol hỗn hợp hai kim loại kiềm thuộc hai chu kỳ liên

tiếp (gọi là hỗn hợp X) X tác dụng vừa đủ với dung dịch HCl thì thu được

a gam hỗn hợp muối clorua khan, còn nếu X tác dụng vừa đủ với dung dịch

H2SO4 thì thu được 1,1807a gam hỗn hợp muối sunfat khan X chứa 2 kim loại kiềm là :

2 4

1

2(x) 0,5x

Khối lượng muối sunfat : 0,5x(2 M +96) = b (2)

Chỉ cần lấy (2) – (1) theo vế với vế ta có ngay x =

= =+ ta rút được M ≈ 69 Vì 2

kim loại kiềm thuộc hai chu kỳ kế tiếp nên chọn K = 39 <69 < 85,5 = RbĐáp án đúng là C

Ví dụ 3 Cho 1,52 gam hỗn hợp Fe và một kim loại (X) thuộc

nhóm II hòa tan hoàn toàn trong dung dịch HCl dư thấy tạo ra 0,672 lít khí (đktc) Mặt khác, 0,95 gam kim loại X nói trên không khử hết 2 gam CuO ở nhiệt độ cao Kim loại X là :

Giải gọi x là số mol của 2 kim loại (Fe và X) đã được thay thế bằng

một kim loại tương đương có KLNT là M Ta có:

(x) x

M + 2HCl→MCl + H2 2

Ví dụ 4 Cho m gam hỗn hợp A gồm NaCl và NaBr tác dụng hồn

tồn với dung dịch AgNO3 khối lượng kết tủa thu được bằng k lần khối lượng của AgNO3 (nguyên chất) đã phản ứng Bài tốn luơn cĩ nghiệm đúng khi k thoả mãn điều kiện đúng nhất là :

108+80Khi X=80 kmax= 170 1,106

Vậy 0,844 < k < 1,106

Đáp án đúng là B

II – QUY TẮC ĐƯỜNG CHÉO

1 Quy tắc đường chéo áp dụng cho dung dịch lỏng

Cĩ thể áp dụng quy tắc đường chéo để tính tốn nhanh (khơng cần chứng minh quy tắc khi áp dụng, trừ khi câu hỏi lý thuyết yêu cầu)

Quy tắc đường chéo chỉ được áp dụng khi:

- Hoặc trộn lẫn 2 dung dịch chứa cùng một chất tan duy nhất Hai dung dịch cùng loại nồng độ, và chỉ khác nhau về trị số nồng độ

- Hoặc khi pha loãng dung dịch (giữ nguyên lượng chất tan, thêm dung môi) Dung môi được coi là dung dịch có nồng độ bằng 0

- Hoặc thêm chất tan khan, nguyên chất (coi là nồng độ 100%) vào dung dịch có sẵn

Nguyên tắc của việc sử dụng quy tắc đường chéo là:

Trộn m1 gam dung dịch có nồng độ C1% với m2 gam dung dịch có nồng

độ C2% thu được mới có nồng độ C% ta có:

Dung dịch 1: m1 C1 C2 – C

CDung dịch 2: m2 C2 C – C1

⇒ mm1 =C - C1C - C2

2 ( chọn C2 > C§ )Khi thay nồng độ % bằng nồng độ mol, và khối lượng dung dịch bằng thể tích dung dịch thì:

Dung dịch 1: V1 CM1 CM2 - CM

CMDung dịch 2: V2 CM 2 CM – CM1

⇒ V1 CM2 - CM

=

V2 C - CM M1 (chọnCM2>CM1)

2 Quy tắc đường chéo áp dụng cho dung dịch khí

Hỗn hợp khí cũng được coi là một dung dịch – dung dịch khí Nếu biết M của 2 khí cụ thể, có thể tìm tỉ lệ mol hoặc tỉ lệ thể tích giữa chúng bằng quy tắc đường chéo mở rộng sau đây:

Thí dụ Hỗn hợp A gồm 2 khí NO và NO2 tỉ khối so với hiđro bằng 17, tỉ lệ mol giữa chúng được xác định nhanh như sau :

nghĩa là NO chiếm ¾; NO2 chiếm ¼ số mol khí A

Cũng có thể dùng cách khác:

Gọi x là % số mol của NO, thì % số mol của NO2 là (1 - x), áp dụng công thức tính M = 17.2 = 34 = x.30+ (1-x).46 ta có x = ¾; 1- x = ¼

Cũng có thể giải theo cách cổ điển là lập hệ

Hãy tuỳ chọn phương pháp thích hợp cho mình!

IV – TÓM LƯỢC VỀ ĐIỆN PHÂN

1 Hiện tượng điện phân : Là Quá trình oxi hóa – khử xảy ra trên bề mặt

điện cực của bình điện phân dưới tác dụng của dòng điện một chiều gọi là

sự điện phân Tại Catot xảy ra quá trình khử, tại Anot xảy ra quá trình oxi hóa

Thí dụ: Điện phân dung dịch CuCl2

2 Phân loại điện phân

Có thể căn cứ vào các cơ sở khác nhau để phân loại

- Căn cứ vào trạng thái của chất điện phân:

• Điện phân nóng chảy :

Al2O3 →ñp n/c 2Al + 3/2 O2

• Điện phân dung dịch :

- Căn cứ vào phản ứng xảy ra trong quá trình điện phân

• Điện phân khơng cĩ phản ứng phụ

• Điện phân cĩ phản ứng phụ

- Căn cứ vào bản chất của chất làm điện cực

• Điện phân với điện cực trơ : Pt, Ir, C (than chì), Grafit…

• Điện phân với điện cực tan : Làm bằng các kim loại thơng thường khác Ag, Zn, Cu…

Ngồi ra cịn nĩi tới cấu tạo bình điện phân – cĩ và khơng cĩ màng ngăn hai điện cực Bản chất của nĩ chỉ là ngăn khơng cho các sản phẩn điện phân tạo thành ở hai điện cực tác dụng với nhau

Thực tế sự phân loại khơng cĩ ranh giới rõ rệt – chẳng hạn phải xét điện phân dung dịch CuSO4 với điện cực đồng v.v

2 Cách viết phương trình điện phân

a/ Điện phân nĩng chảy

Cĩ thể điện phân nĩng chảy: Oxit bazơ, Bazơ, Muối Nhưng phải nhớ là khơng phải mọi Oxit bazơ, Bazơ, Muối đều cĩ thể điện phân nĩng chảy được, trước hết vì : Để thoả mãn điều kiện điện phân trong trường hợp này, cần phải nung nĩng các hợp chất, và như vậy cĩ thể rơi vào trường hợp hợp chất chưa nĩng chảy đã bị phân hủy Hoặc nữa như khơng điều chế Al

từ AlCl3 nĩng chảy vì khi nung AlCl3 sẽ bị thăng hoa trước khi nĩng chảy

Ví dụ, khơng thể điện phân nĩng chảy Cu(OH)2, KNO3, HgO… vì nhiệt độ nĩng chảy > nhiệt độ phân hủy

Cu(OH)2 →t0 CuO + H2O

KNO3 →0

t KNO2 + ½ O2HgO →t0 Hg + ½ O2

• Điện phân nĩng chảy Oxit bazơ (M2On)

4M(OH)n đp nóng chảy→ 4M + nO2 + 2nH2O

Thường để điều chế kim loại kiềm từ bazơ MOH

Phương trình điện li ở trạng thái nóng chảy:

MOH n /→c M+ + OH

-Khi có dòng điện chạy qua, Caion chuyển về Catot, Anion chuyển

về Anot, tại đó xảy ra quá trình khử và oxi hóa:

• Điện phân nóng chảy muối

Thường chỉ điện phân muối clorua của các kim loại kiềm và kiềm thổ, vì muối này có độ dẫn điện cao, nhiệt độ nóng chảy không cao lắm và khá bền nhiệt

Phương trình điện li ở trạng thái nóng chảy :

MCln n /→c Mn+ + nCl

-Khi có dòng điện chạy qua, Cation chuyển về Catot, Anion chuyển

về Anot, tại đó xảy ra quá trình khử và oxihóa:

b/ Điện phân dung dịch

Để viết đúng phương trình điện phân cần áp dụng đúng các quy tắc sau (chỉ áp dụng cho điện cực trơ) :

- Vai trò của nước trong quá trình điện phân dung dịch Nước trước

hết là dung môi hòa tan các chất điện phân Sau đó nước có thể tham gia trực tiếp vào quá trình điện phân với các vai trò khác nhau:

• Tại Catot : H 2O là chất oxihóa (bị khử) theo phản ứng:

-• Tại Anot : H 2O là chất khử (bị oxihóa) theo phản ứng:

2H2O - 4e → O2 + 4H +

- Quy tắc Catot (quy tắc âm cực)

Tại Catot xảy ra quá trình khử Cation kim loại M n+ , H + , H2O.

• Các Cation kim loại nhóm IA, IIA, Al 3+ không bị khử.

• Các Cation kim loại khác bị khử lần lượt theo trật tự trong dãy

điện hóa

Mn+ + ne → M

Ví dụ: dung dịch có chứa các ion: Fe3+, Cu2+, H+, Ag+

Trật tự khử tại Catot lần lượt là :(1) Ag+ + 1e → Ag

Quy tắc Anot (quy tắc dương cực)

Anot có anion gốc axit, OH - , H2O chuyển dời về, tại đó xảy ra quá trình oxihóa.

• Các Anion gốc axit có oxi và F− không bị oxihóa: SO24−, NO3−, PO

♦ Bước 3:

Viết phương trình điện phân thứ nhất (I), bằng cách ghép 2 quá trình đầu tiên ở mỗi điện cực với nhau (cần tìm hệ số chung sao cho số electron phóng ra bằng số electron thu vào).

♦ Bước 4:

Tính quan hệ mol theo (I) để xác định ion nào dư, hết Nếu Ion đó hết, phản ứng điện cực của ion đó kết thúc, phản ứng tiếp theo xảy ra Nếu ion đó

dư, phản ứng điện cực của ion đó còn tiếp tục.

Ghép 2 quá trình này (quá trình còn tiếp tục ở điện cực này với qúa trình tiếp theo ở điện cực kia) ta được phương trình điện phân thứ hai (II).

một giai đoạn nào đấy mà không nhất thiết phải xảy ra cho đến khi nước bị

điện phân ở cả hai điện cực.

• Nếu không có số mol của mỗi ion (Bước 1) thì không thể xác định được sau mỗi phản ứng điện phân quá trình nào kết thúc (Bước 4) Đây chính là bài toán biện luận trong điện phân:

- Hoặc biện luận theo dữ kiện cụ thể; hoặc theo tính chất của các chất thu được sau điện phân;

- Hoặc theo bản chất của của dung dịch thu được sau điện phân (khả năng phản ứng của dung dịch, pH,…và sự giảm khối lượng của dung dịch);

- Hoặc nữa là sự thay đổi về khối lượng của điện cực thu được sau điện phân

Ví dụ 1:

Điện phân dung dịch hỗn hợp chứa 0,1 mol HCl và 0,2 mol CuSO4 đến khi nước bắt đầu điện phân ở cả hai điện cực thì dừng điện phân Viết các phương trình phản ứng xảy ra, giải thích

Giải:

Ta có dung dịch chứa các ion: H+ 0,1 mol; Cu2+ 0,2 mol; Cl- 0,1 mol

và SO42- 0,2 mol Khi có dòng điện một chiều chạy qua, cation và anion dời

về điện cực trái dấu với nó, tại đó có phản ứng:

(3) 2 H2O→dp 2 H2 + O2

Dĩ nhiên khi chưa biết số mol các ion thì chỉ viết được chính xác phương trình điện phân thứ nhất Đối với bài toán định lượng thì thường phải căn cứ cụ thể vào dữ kiện cuả đề mới xác định được chính xác phản ứng điện phân nào xảy ra – cơ sở để biện luận chủ yếu là các dấu hiệu về tính chất hóa học và sự thay đổi về khối lượng điện cực… ( Sẽ được đề cập

cụ thể trong bài toán định lượng)

Ví dụ 2

Điện phân dung dịch chứa a mol NaCl và b mol CuSO4 cho đến khi

H2O bắt đầu bị điện phân ở cả 2 điện cực thì dừng lại Thu được dung dịch

A sau điện phân Viết các phương trình điện phân xảy ra và chỉ rõ mối quan

Dung dịch điện phân chứa các ion:

-Na a mol Cl a mol

và 2+ SO 2- b mol

Để A cĩ H+ thì H2O phải bị điện phân ở anot

⇒ trước đĩ Cl- đã bị oxi hố hết

Mặt khác theo giả thiết thì tại catot khi H2O bắt đầu bị khử quá trình điện phân sẽ dừng lại (lúc đĩ H2O bị điện phân ở cả hai điện cực), nên Cu2+

- Lập luận tương tự câu a, phương trình điện phân thứ 2 tương ứng với (1) là

(1.1) 2Cu2+ + 2H2O đ p/ →

2Cu + O2 + 4H+

- Để A chứa OH- thì H2O bị điện phân ở catot, trước đĩ Cu2+ đã bị điện phân hết

Tại anot H2O coi như không bị điện phân, chỉ có Cl- bị điện phân hết Phương trình điện phân thứ 2 tương ứng là:

(2.2) 2Cl- + 2 H2O ñ p/ →

Cl2 + H2 + 2OH—

c Giải tương tự, và nhớ rằng Zn có thể tác dụng được cả với H+ hoặc OH

3 Phản ứng phụ trong điện phân : Phản ứng phụ trong điện phân bao

gồm các phản ứng xảy ra giữa:

♦ Các sản phẩm điện phân với nhau

Ví dụ : Điện phân dung dịch NaCl với điện cực than chì, không có màng ngăn hai điện cực

♦ Sản phẩm điện phân với chất có sẵn trong dung dịch trước điện phân

Ví dụ: Điện phân dung dịch MgCl2 với điện cực trơ, có màng ngăn hai điện cực

♦ Sản phẩm điện phân với chất làm điện cực

Ví dụ: Điện phân nóngchảy Al2O3 với điện cực làm bằng than chì

Phản ứng phụ trong quá trình điện phân có thể làm thay đổi hoàn toàn các sản phẩm điện phân thu được Tùy thuộc vào mục đích điện phân

mà người ta lựa chọn phương án để phản ứng phụ có xảy ra hay không Chẳng hạn để điều chế Cl2 và NaOH người ta sẽ điện phân có màng ngăng

dd NaCl nhưng để điều chế nước Giaven thì bỏ màng ngăn đi

Trong chương trình PTTH thường chỉ xét phản ứng phụ giữa Halogen và dung dịch kiềm (OH-) Hoặc phản ứng giữa C và O2 ( khi tính

sự hao tốn điện cực trong quá trình điện phân nóng chảy Al2O3)

4 Ứng dụng hiện tượng điện phân

(1) Điều chế kim loại (phương pháp điện luyện)

Dùng dòng điện một chiều trên Catot (cực âm) để khử ion kim loại trong hợp chất của nó Bằng phương pháp điện phân, người ta có thể điều chế được hầu hết các kim loại Ưu điểm là tạo được kim loại có độ tinh khiết cao tới 99,99%

- Điều chế kim loại có tính khử mạnh ( Li → Al) người ta điện phân nóng chảy hợp chất (muối, kiềm, oxit) của chúng Ví dụ, điều chế Al từ

Al2O3; điều chế Na từ NaCl

- Điều chế kim loại có tính khử trung bình và yếu, người ta điện phân dung dịch muối của nó Ví dụ, điều chế Cu bằng cách điện phân dung dịch muối CuCl2

(2) Tráng, mạ điện kim loại để chống ăn mòn kim loại

Ví dụ, mạ Crôm, Đồng, Niken để bảo vệ Fe bằng cách dùng vật cần mạ (làm bằng Fe) làm catot để điện phân dung dịch muối của kim loại cần mạ (Cu, Cr, Ni…)

(3) Điều chế một số hoá chất trong công nghiệp

Chẳng hạn điều chế nước javen, cloruavôi, các kim loại Li, Na…

(4) Tinh chế kim loại

Ứng dụng hiện tượng dương cực tan để tinh chế kim loại

5 Định lượng trong điện phân

- Định luật Faraday

• Cách phát biểu thứ nhất (dựa trên biểu thức toán học):

1 A m=F nIt (1*)

° Để tính nhanh kết quả ta nên dùng công thức (2*)

° Để giải được bài toán điện phân cần nắm vững các cơ sở sau :

- Khối lượng Catot tăng lên chính là khối lượng của kim loạitạo thành sau điện phân bám vào Phải chỉ rõ bám vào catot bình điện phân là một hay nhiều kim loại (có thể phải biện luận thử sai theo trật tự phản ứng)

- Khối lượng của dung dịch trước và sau khi điện phân luôn thay đổi, được xác định:

- Chất khí thoát ra sau điện phân gồm cả khí thoát ra ở catot và anot ( trừ khí gây phản ứng phụ, tạo sản phẩm tan trong dung dịch) Nếu đề yêu cầu tính lượng khí, phải xác định rõ đó là khí ở điện cực nào, hay là khí sau điện phân.

- Nắm vững và thành thạo cách tính pH Biết phân tích làm rõ, để dung dịch sau điện phân có môi trường đã cho; pH đạt giá trị như vậy hay dung dịch sau điện phân có tính chất đó thì H2O phải bị điện phân ở điện cực nào, mức độ ra sao? Các ion nào đã bị điện phân (mức độ?), ion nào không được điện phân – vì sao?

- Viết đúng phản ứng tại các điện cực theo trật tự phản ứng (có thể mới là các phản ứng có thể xảy ra để biện luận)

- Tính chất hóa học của các hợp chất

Việc tính toán ở bài toán điện phân thường khá đơn giản, chủ yếu xoay quanh 3 yếu tố: cường độ dòng điện, thời gian điện phân và lượng chất thoát ra ở điện cực Đề sẽ cho 2 trong 3 yếu tố trên và hỏi yếu tố còn lại

Do đó nếu cho rõ ràng I, t thì trước hết tính số mol e trao đổi trong quá trình điện phân n = e 96500I.t rồi biện luận tiếp theo trật tự điện phân

Ngược lại nếu cho lượng chất thoát ra ở điện cực hoặc sự thay đổi về khối lượng dung dịch, khối lượng điện cực, pH… thì tìm cách tính ngay số mol e theo lượng chất tạo thành để thế vào công thức n = e 96500I.t rồi tính I hoặc t.

IV – MỘT SỐ ĐIỂM LƯU Ý CHO MỖI DẠNG TOÁN ĐỊNH LƯỢNG

1 Toán về nồng độ dung dịch

Bài toán nồng độ là nội dung xuyên suốt ở mọi bài toán tổng hợp khác Việc giải toán nồng độ sẽ trở nên đơn giản khi các em trả lời được lần lượt các câu hỏi sau:

• Khi trộn lẫn các chất có xảy ra phản ứng nào không ?

• Dung dịch sau trộn lẫn chứa chất tan gì ?

Muốn trả lời hai câu hỏi này, các em cần xét đầy đủ các tương tác

có thể xảy ra khi pha trộn các chất, tính toán được lượng chất đã phản ứng,

và lượng còn dư lại

• Khối lượng dung dịch sau khi pha trộn là bao nhiêu ?

Nên nhớ chất rắn và chất khí không nằm trong thành phần của dung dịch, dù chất rắn cùng nằm trong một bình chứa với dung dịch Vì vậy phân

biệt rõ các thuật ngữ “khối lượng dung dịch tăng…” – chỉ được hiểu là khối lượng của các chất bị hấp thụ, tương tác… tạo sản phẩm tan; và “khối lượng bình tăng…” – cĩ nghĩa là tổng khối lượng của mọi chất đã bị hấp thụ, tương tác… tạo sản phẩm dù ở trạng thái tan trong dung dịch, khơng tan hoặc cả 2 trạng thái đĩ (trừ trường hợp tạo sản phẩm khí sẽ thốt ra khỏi bình chứa).

• Thể tích của dung dịch sau pha trộn bằng bao nhiêu ?

Luơn cĩ trong mọi trường hợp:

m dung dịch sau trộn lẫn = ∑ m mọi chất đem PƯ (kể cả dung môi có sẵn) - m - m ↓ ↑

Vdung dịch sau trộn lẫn =mdd sau trộn lẫn

Ddd sau trộn lẫn

(Nếu đề cho khối lượng riêng của dung dịch sau khi trộn lẫn ! )

Khi áp dụng nguyên tắc trên, cẩn thận xét chính xác lượng chất rắn tách khỏi dung dịch, do theo thĩi quen chỉ tính theo phản ứng tạo kết tủa trước mà quên rằng cĩ phản ứng hồ tan kết tủa ở sau đĩ ( thừơng gặp khi hyđroxit lưỡng tính hoặc muối trung hồ tạo ra bị hồ tan đi)

Cĩ thể nĩi:

Khối lượng của dung dịch tạo thành bằng tổng khối lượng các chất ban đầu trộn lẫn trừ đi khối lượng các chất khí bay đi và khối lượng các chất kết tủa (nếu cĩ); cịn thể tích của dung dịch tạo thành được xem là tổng thể tích của các chất lỏng ban đầu đem trộn lẫn, vì thể tích của chất khí, chất rắn đem phản ứng hoặc tạo thành sau phản ứng được coi là khơng đáng kể.

2 Hiệu suất phản ứng

- Tính hiệu suất theo chất phản ứng (theo chất sẽ hết khi phản ứng xảy ra hồn tồn)

η% = Lượng chất đầu cần lấy (tính theo PTPU)lượng chất đầu thực tế đã lấy 100%

- Tính hiệu suất theo sản phẩm tạo thành

η% = lượng sản phẩm (tính theo PTPU) thu đượclượng sản phẩm thực tế thu được

- Tính hiệu suất của cả quá trình gồm nhiều phản ứng

Nếu xét cho cả quá trình gồm nhiều phản ứng liên tiếp:

A →η 1 % Bη 2 %→Cη 3 %→D khơng cần tính đuổi theo từng phản ứng mà dùng cơng thức:

η% = η η1% % % 2 η3

- Một sai lầm học sinh hay mắc phải đó là không biết trong bài toán lúc nào cần quan tâm tới hiệu suất phản ứng lúc nào không Dĩ nhiên nếu đề cho yếu tố hiệu suất thì không có gì phải bàn cãi, nhưng thực tế không phải lúc nào đề cũng cho như vậy !

Chú ý : Nên nhớ rằng trong vô cơ,

- Một số phản ứng sau đây trong đa số các trường hợp, mặc nhiên

được coi là hiệu suất 100% :

• Phản ứng giữa chất lỏng với chất lỏng.

• Phản ứng giữa chất khí với chất lỏng.

• Phản ứng giữa chất rắn với chất lỏng.

(Có thể nói chung là phản ứng xảy ra trong dung dịch).

• Phản ứng giữa chất khí với chất khí và tạo thành chất lỏng hoặc

rắn (thí dụ của 2 khí NH3 với HCl).

Chỉ phải chú ý tới hiệu suất với các loại phản ứng trên, nếu đề cho thêm dữ kiện bắt buộc phải xét có chất dư (do hiệu suất nhỏ hơn 100%) mới giải thích được hiện tượng nêu trong giả thiết; hoặc nữa đề cho thông tin “Sau một thời gian”

- Một số phản ứng sau đây thường phải đọc kỹ đề để biết hiệu suất bằng bao nhiêu, nếu đề không cho thì phải xét tổng quát với hiệu suất nhỏ hơn 100%.

• Phản ứng giữa chất rắn với chất rắn.

• Phản ứng giữa chất rắn với chất khí.

• Phản ứng giữa chất khí với chất khí (trừ trường hợp đã nói trên).

- Cần phân biệt hiệu suất với lượng lấy dư :

Khi hiệu suất < 100% thì mọi chất tham gia phản ứng đều dư; còn khi lấy dư 1 chất nào đó thì phản ứng đang xét đã mặc nhiên được coi có hiệu suất 100% Với thuật ngữ “…lấy dư x%” thì có 2 cách hiểu, (và nên giải theo cả 2 cách hiểu đó): hoặc lượng phản ứng là 100%, lượng lấy là (100+x)%; hoặc lượng lấy là 100%, lượng phản ứng là (100-x)% Nếu cho thuật ngữ cụ thể hơn “…lấy dư x% so với lượng phản ứng” thì chỉ hiểu theo cách 1

Cần phân biệt rõ ràng ý nghĩa của các thuật ngữ hay dùng, không được nhầm lẫn (xem phụ lục sau bài này)

3 Về hợp chất lưỡng tính

a/ Khi có anion MO 2 (4-n)- ví dụ, AlO2-, ZnO22- v.v

Mấu chốt của vấn đề là các phản ứng (nếu có) phải xảy ra theo trật tự

Nếu H+ dư sau “thứ hai” thì có phản ứng tiếp theo Khi chưa xác định được

H+ có dư hay không sau phản ứng tạo M(OH)n thì cứ giả sử có dư để tính

toán bình thường

Thứ ba M(OH)n↓ + nH+ → Mn+ + nH2O

b/ Khi có cation M n+ như Al3+, Zn2+.v.v

Đơn giản là giả thiết cho sẵn Mn+; phức tạp hơn thì lại cho thực hiện phản ứng tạo Mn+ trước bằng cách cho hợp chất chứa kim loại M hoặc đơn chất M tác dụng với H+, rồi lấy dung dịch thu được cho tác dụng với OH-

Mục đích đề muốn kiểm tra khả năng phân tích trường hợp OH - có thể dư,

để các em phải biết khai thác các phản ứng (có thể xảy ra) phải xảy ra theo

trật tự xác định:

Thứ nhất H+ + OH-→ H2O (Nếu có H + )

Khi chưa xác định được H+ có dư hay không sau phản ứng tạo Mn+thì cứ giả sử có dư)

Thứ hai Mn+ + nOH-→ M(OH)n↓

Nếu OH- dư sau PƯ “thứ hai” Khi chưa xác định chính xác OH- sau “thứ hai” thì cứ giả sử có !

Thứ ba M(OH)n↓ + (4-n)OH-→ MO2(4-n)- + 2H2O

Chú ý :

Bản chất của vấn đề là thông qua trật tự phản ứng với sự tương quan

về số mol của MO2(4-n)- với H+; hoặc Mn+ với OH- để xét phản ứng “thứ ba”

có xảy ra hay không, nếu có thì ở mức độ nào? Trả lời câu hỏi này giúp ta giải quyết được yêu cầu của đề ra

Dĩ nhiên nếu đề cho H+ ( hoặc OH- ) dư thì không bao giờ thu được kết tủa M(OH)n vì lượng M(OH)n tạo ra ở phản ứng “thứ hai” luôn bị hoà tan hết ở phản ứng “thứ ba”, khi đó kết tủa cực tiểu; còn khi H+ (hoặc OH-) hết sau phản ứng “thứ hai”, thì phản ứng “thứ ba” sẽ không xảy ra – kết tủa không bị hoà tan và đạt giá trị cực đại

4 Về bài toán CO , SO với kiềm

Một số nhận xét quan trọng khi giải bài tập định lượng cần nhớ :

- Khi đề cho “kiềm dư” : Chỉ viết duy nhất 1 phản ứng tạo muối trung hoà

Chất rắn thu được khi cô cạn dung dịch sau phản ứng gồm muối trung hòa

và kiềm dư

- Khi đề cho “oxit axit dư” : Chỉ viết 1 phản ứng tạo muối axit Chất rắn

thu được khi cô cạn dung dịch sau phản ứng chỉ có muối axit

- Khi biết tạo cả hai loại muối (muối axit và muối trung hoà) thì cả oxit

axit lẫn kiềm đều hết dung dịch sau phản ứng đương nhiên gồm cả 2 loại muối.

- Với kiềm của nhóm IIA, thường đề cho khối lượng của kết tủa (muối

trung hòa) Nhưng với kiềm của nhóm IA, khi đề cho “… thu được lượng muối là m gam…” thì chưa biết đó là muối gì – cần xét 3 trường hợp:

• m là khối lượng của mình muối axit

• m là khối lượng của mình muối trung hoà

• m là tổng khối lượng của cả 2 loại muối

và biện luận giải từng trường hợp để chọn nghiệm đúng

- Đặc biệt đề còn láy từ “…cô cạn cẩn thận dung dịch thu được (sau khi cho oxit axit vào kiềm của IA) thu được m gam chất rắn”, thì lại phải xét 4 trường hợp:

• m là lượng muối axit (lúc này kiềm phải hết).

• m là khối lượng của muối trung hòa (kiềm đã hết)

• m là tổng khối lượng 2 muối (lúc này kiềm đã phải hết).

• m là tổng lượng muối trung hoà và kiềm dư

Sai lầm thường mắc phải là quên rằng khi tạo muối trung hoà, kiềm có thể dư, và khi cô cạn kiềm khan cũng có trong thành phần chất rắn Mặt khác đừng quên nếu cô cạn không “cẩn thận” thì muối axit có trong dung dịch dã bị phân huỷ để chuyển thành muối trung hoà

- Với thuật ngữ lượng kiềm “tối thiểu”, “ít nhất” cần phải viết chỉ 1 phản ứng tạo muối axit.

- Với kiềm của IIA, dung dịch thu được sau phản ứng khi đã loại bỏ kết tủa

mà “tác dụng được với kiềm…tạo thêm kết tủa”; hoặc “tác dụng với axit

tạo khí…” hoặc “đun nóng dung dịch thu được kết tủa” thì phản ứng giữa oxit axit vơí kiềm trước đó đã tạo 2 loại muối – và trong dung dịch không còn kiềm.

- Sau phản ứng giữa oxit axit với kiềm của IA, dung dịch thu được có phản ứng với kiềm hoặc muối tan của kim loại IIA tạo kết tủa thì phản ứng giữa

oxit axit với kiềm của IA phải luôn tạo muối trung hoà (phải có ion CO3 2- ), ngoài ra có thể có cả muối axit (ion HCO3 - ) – nghĩa là phải xét đủ hai trường hợp

- Muối hiđrocacbonat của kim loại IA khi tác dụng thêm với kiềm của IIA,

tùy thuộc vào tỉ lệ mol của các chất mà viết tạo các sản phẩm khác nhau chứ không có nghĩa là “luôn tạo hai muối trung hòa” – ở đây chỉ có

nguyên tắc bắt buộc là “ưu tiên tạo kết tủa” mà thôi Hãy dùng phương

trình ion để xác định chính xác.

Hãy xét theo tỉ lệ mol tương ứng giữa số mol NaHCO3 không đổi với số mol Ca(OH)2 ở các phản ứng sau đây:

NaHCO3 + 12Ca(OH)2→ 12CaCO3↓ + 12Na2CO3 + H2O (1)

NaHCO3 + Ca(OH)2→ CaCO3↓ + NaOH + H2O (2)

Ta nhận thấy ngay : Nếu kiềm thiếu (tức là ít nhất hay tối thiểu) sẽ tạo 2 muối trung hòa (theo 1); nếu kiềm dư sẽ tạo kiềm (theo 2); ngay cả khi đề nêu thuật ngữ “vừa đủ” cũng còn phải xét vừa đủ cho (1) hay (2) hay cả (1)

và (2) Nếu cho “ vừa đủ” nhưng thêm “lượng ít nhất hay tối thiểu” thì viết phản ứng theo (1)

- Một cách tính toán nhanh nữa là dựa vào nhận xét tỉ lệ mol chất PƯ khi

viết riêng từng phản ứng tạo mỗi loại muối từ các chất ban đầu, mà không

sử dụng trật tự phản ứng

5 Toán về dãy điện hoá (kim loại tác dụng với muối)

Đặc điểm của phản ứng giữa kim loại với muối là :

- Kim loại tạo thành sẽ bám vào thanh kim loại tham gia phản ứng, do đó

sẽ làm cho khối lượng của thanh kim loại trước phản ứng (P gam) và sau phản ứng (Q gam) khác nhau

- Khối lượng thanh kim loại có thể tăng hoặc giảm, phụ thuộc vào lượng kim loại phản ứng (tan vào dung dịch dưới dạng ion) nhỏ hơn hay lớn hơn lượng kim loại tạo thành bám vào :

- Khi khối lượng của kim loại tạo thành lớn hơn khối lượng của kim loại tan ra do phản ứng, thì khối lượng thanh kim loại tăng Ngược lại, khối lượng của kim loại tạo thành bé hơn khối lượng của kim loại tan ra thì khối lượng của thanh kim loại giảm.

• Khi khối lượng tăng :

∆m = Q – P = mkim loại tạo thành – mkim loại tan ra do phản ứng

• Khi khối lượng giảm :

∆m= P – Q = mkim loại tan ra do phản ứng – mkim loại tạo thành

• Tỉ lệ % tăng hoặc giảm khối lượng (so với ban đầu tức so với P) được tính

a/ Tìm qua công thức đơn giản

Với loại này thường đã cho biết thành phần định tính, chỉ cần tìm thành

phần định lượng mà thực chất là tìm tỉ lệ nguyên tối giản giữa các thành

phần cấu tạo nên chất đó.

Việc tìm tỉ lệ nguyên tối giản giữa các thành phần cấu tạo có thể rơi vào các trường hợp phổ biến như :

• Tìm thành phần % khối lượng, và lấy % khối lượng đó chia cho KLNT của nguyên tố, sau đó lập tỉ lệ giữa chúng

Hoặc tìm số mol (hay khối lượng) của từng thành phần cấu tạo (nguyên tố hay ion) theo dữ kiện của đề cho sau đó lập tỉ lệ như trên

• Cũng có thể không tìm được cụ thể như trên (1.1), mà chỉ tìm được một

phương trình toán học dạng tích liên quan tới các chỉ số trong công thức

cần tìm (thí dụ với oxit sắt FexOy mà tìm được 3x = 2y) Phương trình này thường tìm được khi viết các phản ứng và sử dụng quan hệ theo phương trình với giả thiết cụ thể đã biết

• Một kiểu có thể gặp nữa là: Biến đổi tương tự như trường hợp như trên,

nhưng phương trình có được lại ở dạng tổng (thí dụ với oxit sắt FexOy mà tìm được 3y – 5 =2x) Gặp trường hợp này bắt buộc phải giải phương trình nghiệm nguyên, dương bé nhất của nó (nghiệm này cho phương trìmh thí

dụ là x = 2, y = 3) để tìm ra chỉ số, từ đó kết luận về công thức

• Đơn giản và hay gặp nhất là chỉ cần viết, cân bằng đúng phương trình phản ứng của chất đó (ở dạng tổng quát) với chất khác rồi tính quan hệ mol theo phương trình phản ứng kết hợp với giả thiết sẽ được một hoặc hệ phương trình có chứa các chỉ số cần tìm trong công thức cần xác định để rút

ra tỉ lệ nguyên tối giản giữa chúng

Kinh nghiệm :

Vấn đề quan trọng nhất đối với bài toán này là đặt công thức tổng quát như thế nào để thuận lợi nhất?- không có câu trả lời chung cho mọi trường hợp, nhưng nên nhớ kinh nghiệm rằng:

° Đối với hợp chất của sắt và nitơ nên cẩn thận ! Chẳng hạn cho oxit

của nitơ thì phải lựa chọn NxOy hay N2On; cho sắt oxit chọn FexOyhay Fe2On hoặc sắt sunfat chọn Fex(SO4)y hay Fe2(SO4)n ? Lời

khuyên là trong đa số các trường hợp nên chọn công thức đầu.

° Đối với các hợp chất của nguyên tố có hoá trị không đổi thì đừng

đặt công thức có nhiều ẩn

° Không nên máy móc khi lựa chọn công thức, chẳng hạn với sắt oxit

cũng vẫn đặt là Fe2On được mà không gây khó khăn gì lớn, nếu như

ta dùng nó để nhận xét về sự tăng giảm khối lượng!

° Một trong những trục trặc thường gặp khi đặt công thức máy móc

theo quy tắc hoá trị là khi nguyên tố trong hợp chất đang xét có hoá trị bằng n và n là bội số của m hay n =m (m là hoá trị của thành phần cấu tạo khác) – ví dụ đặt oxit là M2On và chốc nữa thấy n =2 (ở đây m là hoá trị của oxi m=2); chắc chắn khi giải phương trình toán học thiết lập dựa vào quan hệ mol ở phản ứng của M2On sẽ có điều vô lý, hãy tránh điều này bằng cách khi có giá trị của n rơi vào trường hợp trên thì trước hết phải viết lại phản ứng rồi hẵng tính toán

° Cuối cùng nên nhớ rằng, việc sử dụng “bảo toàn nguyên tố” cho bài

toán loại này thường đưa lại kết quả nhanh tới mức không ngờ; và nguyên tắc “phân tử luôn trung hoà về điện” đôi khi là biện pháp cuối cùng giúp ta giải quyết vấn đề khi luôn thiếu một phương trình toán học!

b/ Tìm kim loại

• Tìm kim loại chưa biết hoá trị

Trước tiên và sau cùng đối với bài toán tìm kim loại chính là viết được các phương trình phản ứng xảy ra để có thể tính toán Nếu chúng ta mới chỉ

có thể dễ dàng viết được các phản ứng xảy ra đối với chất cụ thể, thì chưa

đủ cho dạng toán này Ở đây còn cần, rất cần khả năng phân tích tổng quát trên cơ sở những phản ứng đã biết – đây chính là điểm khó nhất của bài toán, vì chỉ cần bỏ sót một trường hợp thì hoặc thiếu nghiệm, hoặc bài toán không giải được

Nguyên tắc giải

Tìm mối liên hệ giữa khối lượng nguyên tử của kim loại (M) với hoá trị của

nó (M∼n) bằng biểu thức toán học như thế nào? Sau đó lập bảng tìm giá trị của M theo n rồi kết luận nghiệm Cần nhớ rằng: với cation kim loại tồn tại

ở dạng ion độc lập n chỉ nhận các giá trị 1, 2, 3 (đôi khi bằng 4); nhưng nếu tồn tại ở dạng hợp chất khác (thí dụ oxit, anion phức tạp…) thì n lại có thể nhận các giá trị nguyên dương từ 1 đến 7 – cần lập luận rõ khi lập

Chú ý :

° Khi kết luận ngiệm ngoài việc phối hợp kết quả có thể chấp nhận do mối quan hệ giữa M với n, còn phải xét xem kết quả đó có phù hợp với trường hợp cụ thể đang xét hay không Thí dụ nhiệt phân muối nitrat của kim loại M xét khi M trong khoảng Mg đến Cu (sản phẩm rắn là oxit kim loại), nhưng lại có M=40 khi n=2 thì nghiệm này vẫn bị loại!

° Đôi khi tìm cation trong muối không thấy cation kim loại nào phù hợp, nhưng khi xét bảng có M=18 với n=1 thì đó chính là NH4+

° Phải đọc rất kỹ đề để biết kim loại có hoá trị không đổi hay không Chỉ được hiểu kim loại có hoá trị không đổi khi đề cho cụ thể “kim loại có hoá trị không đổi” hoặc “kim loại hoá trị n” Khi không có các thuật ngữ trên cần xét cả 2 trường hợp kim loại thay đổi và không thay đổi hoá trị, kể

cả khi đề cho kim loại trong một hợp chất cụ thể mà ta xác định được ngay hoá trị của M (chẳng hạn “cho muối sunfua MS”), do hoá trị của nguyên tố (đa hoá trị) trong mỗi hợp chất cụ thể có thể khác nhau Có xác định được như vậy thì viết phản ứng xảy ra mới chính xác

° Nếu gặp trường hợp hoá trị của kim loại thay đổi theo từng phản ứng (đặc biệt là trong bài toán kép vừa xác định kim loại, vừa tìm qua công thức đơn giản) khi tương tác với các chất khác nhau, không nên lập biểu thức toán học xuất hiện đồng thời cả 2 mức hoá trị đó; nên dùng tăng giảm khối lượng hoặc bảo toàn … để quy về biểu thức chỉ liên quan tới một mức hoá trị và lập bảng theo nguyên tắc đã nêu ở trên!

° Trường hợp không thể đưa về một hóa trị (n hoặc m) và trong biểu

thức liên quan của M thu được vẫn tồn tại hai mức hóa trị (n, và m) thì lập

bảng M theo đồng thời cả 2 biến đó, nhưng nhớ xét đủ các cặp có thể có Chẳng hạn coi n<m thì có: (n=1; m=2), (n=1; m=3), (n=2; m=3)

° Nếu đi từ công thức có nhiều ẩn (thí dụ MxOy) thì chỉ được coi 2y

nghiệm !

• Tìm kim loại đã biết hoá trị

♦ Các kim loại cùng hoá trị

° Khi đề cho các kim loại cùng hóa trị và một trong các yếu tố như:

- Vị trí trong hệ thống tuần hoàn: “cùng nhóm, thuộc 2 chu kỳ kế tiếp”

- Đẳng thức liên hệ giữa các khối lượng nguyên tử kim loại…

- Bất đẳng thức liên hệ giữa các KLNT; hoặc dữ kiện để tìm được một bất đẳng thức có liên quan tới KLNT …thì nên dùng ngay phương pháp trị

số trung bình Thực tế bài toán lúc này quy về việc tìm M dưới dạng tìm

khối lượng hỗn hợp hoặc số mol hỗn hợp (rất nên dùng phương pháp bảo toàn vật chất trong trường hợp này)

° Khi đề không cho dữ kiện về các yếu tố trên thì giải quyết thế nào? Vẫn dùng phương pháp trị số trung bình để tìm ra một kim loại, với kim loại kia thì phải biện luận Nên rút số mol của một chất nào đấy theo KLNT của kim loại đang cần tìm, dùng số mol này để biện luận theo giơí hạn mol Giới hạn mol có thể đề cho, nếu không cho phải tự đặt trên cơ sở với hỗn hợp hai chất A, B có tổng số mol là nhổnhợp thì :

2 bản chất là trung bình cộng của số mol các chất trong hỗn

hợp, do đó nếu giả sử hỗn hợp có n chất và Z là chất có số mol bé nhất (hoăc A có số mol lớn nhất), thì được viết :

⊗ 0 < nZ < n h 2

2 hoặc

2 h

n

2 < nA < n h2Khi chất A (hay B….) tham gia phản ứng thì số mol A phản ứng (nA(pư))luôn thỏa mãn:

⊗ 0 ≤ nA(pư) ≤ nA

hay nA(pư) ≤ nA < n h2Dấu (=) xảy ra khi chưa phản ứng hoặc A hết

♦ Tìm các kim loại khác hoá trị

Với loại này không nên dùng phương pháp trị số trung bình, dù có thể ngay lập tức tìm được nó (nếu không xác định trước mà cứ lao theo hướng

này, đa số các bài toán sẽ không giải được) Cần viết đúng các phản ứng xảy ra, bám sát dữ kiện đề cho và lập phương trình toán học sẽ tìm được trực tiếp KLNT của kim loại hoặc khối lượng của mỗi kim loại cùng với số mol của nó – sử dụng công thức M=

FexOy + yCO t0→ xFe + yCO2Biết rằng ở đây xảy ra sự khử hồn tồn oxit thành kim loại, khi hỏi

rằng cĩ thể nhận xét được gì về mối quan hệ mol, về sự tăng giảm khối

lượng ? Đại đa số chỉ nĩi về việc nếu cĩ số mol 1 chất trong phản ứng (ví

dụ FexOy) thì sẽ cĩ sự liên hệ với số mol chất khác (CO, Fe, CO2), trong khi

để giải trắc nghiệm thì điều cần nhất lại là :

Số mol nguyên tử oxi trong sắt oxit = số mol CO phản ứng = số mol CO2 tạo thành.

Sự thay đổi về khối lượng chất rắn ban đầu và khối lượng chất rắn sau phản ứng là giảm đi vì oxi bị tách khỏi sắt oxit.

Ví dụ 2 Với câu hỏi “khi hồ tan hết cùng một lượng Al bởi hỗn hợp

3 axit HCl, H2SO4 lỗng, HBr hoặc bởi dung dịch NaOH thì cĩ nhận xét gì’, đại đa số đều chỉ nĩi ‘đều cĩ hiđro thốt ra’, trong khi điều quan trọng nhất

là “số mol H 2 thốt ra bằng nhau”.

2 Hãy nhìn xa hơn

Ví dụ 3 Xét quá trình phản ứng được mơ tả bởi sơ đồ :

Và cho biết các yếu tố như khối lượng rắn khan, khối lượng kết tủa, yêu cầu xác định cơng thức của sắt oxit, đa số đều phải làm theo trình tự là ‘viết các phản ứng, đặt số mol ban đầu của sắt oxit là a, lần quan hệ mol theo các phản ứng rồi tìm ra tỉ lệ x : y để kết luận’, trong khi nếu nhìn theo kiểu trắc

nghiệm thì “số mol oxi trong oxit = số mol CO 2 = số mol CaCO3; khối lượng rắn khan thu được là khối lượng của FeCl2 → tìm được ngay số mol sắt trong oxit = số mol FeCl2; từ đĩ ta tìm ngay được tỉ lệ x : y = số mol sắt : số mol oxi để biến đổi đến nguyên tối giản rồi kết luận cơng thức”

Tất cả mọi thao tác trong kiểu làm trắc nghiệm nĩi trên đều cĩ thể bấm trực tiếp trên máy tính; các phản ứng bắt buộc các em phải thành thạo

để chỉ tượng tượng trong đầu mình, và như vậy bài trên giải khơng tới 2 phút

Ví dụ 4 Khử hồn tồn m gam hỗn hợp chứa 3 oxit sắt gồm FeO, Fe2O3 và

FexOy chưa xác định (bằng CO dư ở nhiệt độ cao) thành sắt kim loại Hồ tan hết sắt thu được bằng dung dịch HCl dư thu được 7,62 gam chất rắn Chất khí thốt ra được hấp thụ hết bằng dung dịch Ca(OH)2 dư thấy cĩ 8 gam kết tủa trắng m cĩ giá trị là :

→

→

(1)+HCl Dư (2) Côcạn +CO

- Số mol nguyên tử sắt trong hỗn hợp oxit bằng số mol Fe và bằng

số mol FeCl2 = 0,06 (mol)

- Theo bảo toàn khối lượng, khối lượng oxit bằng tổng khối lượng của kim loại và oxi trong oxit :

Giải Đây là bài toán 2 đáp số, đại đa số học sinh khi giải bài này đều lập luận khá dài dòng hoặc băn khoăn không biết viết phản ứng theo kiểu

nào, hoặc chỉ tìm ra 1 đáp số Nhưng nếu làm theo kiểu trắc nghiệm các em

chỉ cần kiểm tra thấy : số mol kết tủa < số mol Ba(OH)2 → 2 đáp số và đáp số 1 tìm được ngay theo bảo toàn cacbon

x y

6,35 (gam) + CO (Du)

Dưới đây tác giả có hướng dẫn nhanh trên cơ sở phản ứng hoá học để các em dễ hiểu và quen dần với việc nhận xét rồi tính ngay trên máy tính.

Số mol Ba(OH)2 = 0,1.1 = 0,1 (mol);

- Xét trường hợp có cả phản ứng tạo muối axit :

2CO2 + Ba(OH)2 → Ba(HCO3)2 (2)

Rõ ràng khi tạo cả 2 loại muối thì Ba(OH)2 phải phản ứng hết Theo (1) ta thấy còn 0,1 – 0,05 = 0,05 (mol) Ba(OH)2 phản ứng ở (2) Theo (2), số mol

CO2 = 2 lần số mol Ba(OH)2 = 2 0,05 = 0,1 (mol)

Vậy tổng số mol CO2 ở (1) và (2) chính là số mol CO2 thu được và bằng :0,05 + 0,025.2 = 0,15 (mol)

Đáp án đúng là B

Ví dụ 6 Hoà tan hết 10 gam hỗn hợp muối cacbonat MgCO3, CaCO3

Na2CO3, K2CO3 bằng dung dịch HCl dư, thu được 2,24 lít khí (đktc) và dung dịch Y Cô cạn dung dịch Y thu được x gam muối khan x có giá trị

là :

Giải Nếu giải tự luận các em phải viết hết 4 phản ứng, đặt ẩn lập

phương trình rồi ghép ẩn số mới tìm được kết quả Nhưng nếu dùng kiểu

trắc nghiệm thì các em chỉ cần nhận xét : Khi chuyển từ muối cacbonat (CO3 2- ) thành muối clorua thì cứ 1 mol CO3 2- được thay thế bằng 2 mol Cl -

do gốc clorua hoá trị I trong khi gốc cacbonat hoá trị II Mà

=

2-2 3