giải Hóa băng phương pháp bảo toàn điện tích

1. Nội dung phương pháp  Vì trong dung dịch luôn trung hòa về điện nên một dung dịch tồn tại đồng thời các cation và anion thì tổng số điện tích dương bằng tổng số điện tích âm hay tổng số mol điện tích dương bằng tổng số mol điện tích âm  Tổng quát: . 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 ñiện tích 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

Trang 1

Phương pháp Bảo Toàn Điện Tích

II CÁC VÍ DỤ MINH HỌA

HƯỚNG DẪN GIẢI

Áp dụng ĐLBT điện tích:

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

→ Đáp án C

Tổng số điện tích dương: 0,05 + 2.0,01 = 0,07 (mol)

Tổng số điện tích âm: 0,01 + 0,04 + 0,025 = 0,075 (mol)

Ta thấy tổng số điện tích dương # tổng số điện tích âm → kết quả phân tích trên là sai

HCO3 -0,025

Cl -0,04

NO3 -0,01

Ca2+

0,01

Số mol: 0,05

số mol x ñiện tích ion dương =  số mol x ñiện tích ion âm



PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN ĐIỆN TÍCH

I- PHƯƠNG PHÁP GIẢI

1 Nội dung phương pháp

 Vì trong dung dịch luôn trung hòa về điện nên một dung dịch tồn tại đồng thời các cation và anion thì tổng số điện tích dương bằng tổng số điện tích âm hay tổng số mol điện tích dương bằng tổng số mol điện tích âm

 Tổng quát:

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 ñiện tích 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

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:

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

Hỏi kết quả đó ñúng hay 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 đây để pha chế dung dịch X ?

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

Trang 2

Tõ (1), (2) x = 0,2

 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 SO4 Cô cạn dung dịch X được m gam hỗn hợp 4 muôí khan Giá trị của m là:

2-

4

Na SO  2Na+ + SO2 (1)

0,05 0,05 0,05

[Na+ ]  0,1+ 0,05 = 0,15 M ; [K+ ]  0,10M Dung dÞch :  

[Cl 0,05 + 0,1= 0,15 M ; [SO4

[Na+ ]  [Cl]

[K+ ]  2[SO2]

0,05 M

Áp dụng đLBT điện tích: 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

→ đáp án C

Áp dụng ĐLBT ñiện tích: 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) ñược: x = 0,03 và y = 0,02

→ Chọn A

n = x mol ; n Cl  2  = y mol

SO 4

Khèi l−îng muèi khan : mmuèi = mcation + manion

 56.0,1+ 27.0,2 + 35,5x + 96y = 46,9  35,5x + 96y = 35,9 (1) Theo Định luật BTĐT : x + 2y = 2.0,1+ 3.0,2  x + 2y = 0,8 (2)

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

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 SO4 y mol/l Khi cô cạn 1,0 lít dung dịch trên thu được 46,9 gam hỗn hợp 2− 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

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

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

Trang 3

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

nhường một số mol electron không đổi 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(mol)

16 Quá trình tạo oxit: O + 2e → O

2-0,01 → 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 được là: 0,01 22,4 = 0,224 lit → Chọn D

Xét phần 1:

0,16 ← 1, 792 = 0,08 (mol)

22, 4

2H+ + 2e → H2

Theo hệ quả 3 thì ở phần 2: O + 2e → O

2-0,08 ← 0,16(mol)

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

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

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(mol)

16 Quá trình tạo oxit: O + 2e → O

2-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:

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

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

VÍ DỤ 9: Lấy 7,88 gam hỗn hợp A gồm hai kim loại hoạt động X,Y có hóa trị không đổi, chia thành hai phần bằng nhau:

- Phần 1 nung trong oxi dư để oxi hóa hoàn toàn thu được 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 được V lít khí (đktc) Giá trị V là:

Trang 4

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

3

4

3

+

2 3

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

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

Do X cho là muối sunfat  dung dịch không còn gốc NO 



: FeS  Fe3+ + 2SO2 (1)

Cu S  2Cu2+ + SO2

(2)

→ Chọn A

Dung dịch cho cã c ion: Fe 3+

, Cu 2+

vµ SO2

Theo BTĐT : 3x  2.2y  2.2x + 2.y  x  2y  x/y  2/1

Áp dụng đLBT điện tích:

FeS2  Fe3+ + 2SO42

Cu2S  2Cu2+ + SO42

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

để thu được kết tủa lớn nhất khi các ion Mg2+

, Ba2+, Ca2+ tác dụng hết với ion CO3

2-:

Mg2+ + CO 2- 

Ba2+ + CO 2- 

Ca2+ + CO 2- 

MgCO3 

BaCO3 

CaCO3 

Sau khi phản ứng kết thúc, trong dung dịch chứa các ion K+

, Cl- và NO3- ( kết tủa tách khỏi dung dịch )

Áp dụng đLBT điện tích:

K Cl + n -

NO3  0,1 0,2  0,3(mol)  n K CO  0,15(mol)

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 ñủ), thu ñược dung dịch X (chỉ chứa hai muối sunfat) và khí duy nhất NO Giá trị của

a là

VÍ DỤ 12: Dung dịch A có chứa các ion sau: Mg2+

, Ba2+, Ca2+, 0,1mol Cl- và 0,2 mol NO3- Thêm dần

V lit dung dịch K2CO3 1M vào A đến khi được lượng kết tủa lớn nhất V có giá trị là:

-

Trang 5

VÍ DỤ 15: (TSðH A 2008): Hấp thụ hoàn toàn 4,48 lit CO2 (đktc) 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 3

2

-

Nồng độ các ion [Ba2+

] = 1M và [OH-] = 2M để thu được lượng kết tủa lớn nhất cần 0,1 mol OH- để tác dụng hết với HCO3

-:

HCO3- + OH- → CO3

2-+ 2-+ H2O Mặt khác cần 0,3 mol OH- để trung hòa Na+ Vậy tổng số mol OH- cần là 0,1 + 0,3 = 0,4 (mol)

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

→ đáp án B

 0, 2(lit)

2

2 * 5,6

22, 4  0, 5(mol)

Mà số mol NaOH cần dùng để 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

0,6

→ V(HCl) =  0,15(lit)

dịch D Dung dịch tạo thành chứa Cl- phải trung hòa điện với 0,6 mol Na+

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

0,6

→ V(HCl) =

4  0,15(lit)

nCO = 4,48  0,2(mol)

22,4

nNaOH = 0,5.0,1 = 0,05 (mol)

nBa(OH) = 0,5.0,2 = 0,1 (mol)

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

OH

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

VÍ DỤ 13: Dung dịch A chứa các ion CO3 , SO3 , SO4 và 0,1 mol HCO3 , 0,3 mol Na Thêm V(lit) dung dịch Ba(OH)2 1M vào dung dịch A thì thu được lượng kết tủa lớn nhất Giá trị của V là:

Trang 6

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 đến khi được lượng kết tủa lớn nhất thì thể tích dung dịch AgNO3 đã sử dụng là:

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

2

2-

Na

+

H

n - 0, 25

Ta có: 1  OH   1, 25  2 → tạo 2 muối

nCO 0,2

HCO3-

CO32-

x (mol)

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

Bảo toàn điện tích âm: x + 2y = 0,25

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

Phản ứng tạo kết tủa: Ba2+

+ CO3 → 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

Dung dịch X chứa các ion Na+

, AlO2-, OH- dư(nếu có)

Áp dụng đLBT điện tích: n -

AlO2

+ n -

OH = n + = 0,5 Khi cho HCl vào dung dịch X:

Al(OH)3 + 3H+ → Al3+

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

0, 5

= n -

AlO2

+ n -

OH = 0,5

→ VHCl =  0, 25(lit) → đáp án B

2

các ion Cl, Br và I kết tủa

Ag+ + Cl  AgCl 

Ag+ + Br  AgBr 

Ag+ + I  AgI 

(1) (2) (3)

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

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

-

Trang 7

đáp án C

VÍ DỤ 19: Hòa tan hoàn toàn 15,95 gam hỗn hợp Ag, Zn và Al bằng dung dịch H2SO4 đặc, nóng thu được 7,84 lít khí SO2 (sản phẩm khử duy nhất, đo ở đktc) Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được khối lượng muối khan là:

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

Phương trình: CO23 

Ba2+

OH

+ 2H+  H O 2 + CO 2 

+ CO3 2 BaCO 3 

+ SO4 2 BaSO 4 

+ NH4  NH 3  + H O 2

(1) (2) (3) (4) Trong 100 ml X :

n  n 2,24  0,1mol ;n

CO 23  CO 2 22,4 NH  n 4,48  0,2 mol

4 NH 3

mBaCO + mBaSO  43  n 2 

 nBaSO 

22,4

43 197.0,1

233  0,1

4

Theo BT§T : 2n  2n  n + n +  n  2n  2n n

CO 3 2

SO 4 2 NH4 Na Na + 2

CO 3 SO 4 2 NH 4 

 n  2.0,1  2.0,10,2  0,2 mol

Na +

Khèi l−îng muèi cã trong 500 ml dung dÞch X :

mmuèi  mCO2 

3

 m 2   m

SO 4 NH + m Na+

4

Theo (1), (2), (3) : n +  n   n   n  (1)

Theo BTĐT : n   n  

n 

 1.0,15 + 2.0,1+ 3.0,05  0,5 mol (2)

Tõ (*), (**)  n +  0,5 mol

Ag

→ đáp án C

 V

AgNO 3

0,5  0,25 lÝt  250 ml

2

 5(0,1.60 + 0,1.96 + 0,2.18 + 0,2.23)

 mmuối  119,0 gam

→

VÍ DỤ 18: Có 500 ml dung dịch X chứa Na+, NH4 , CO3 , SO4 Tiến hành các thí nghiệm :

- Lấy 100 ml X cho tác dụng với HCl dư ñược 2,24 lít CO2 (ñktc)

- Cho 100 ml X tác dụng với lượng dư BaCl2 thu ñược 43 gam 

- Lấy 100 ml X cho tác dụng với dung dịch NaOH dư ñược 4,48 lít khí (ñktc)

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

Trang 8

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:

4

quá trình nhận electron: S+6 + 2e  S +4

 ệiỷn tÝch d−ểng (cation)  e nh−êng  e nhẺn   

22,4 Dung dỡch thu ệ−ĩc chử cã muối sunfat Theo BTĐT :

2

SO2(muối)  0,7  SO2 

(muối)  0,35 mol

→ đáp án D

 mmuối khan  mkim loỰi + m SO2(muối)  15,95 + 0,35.96  49,55 g

0,025  0,025

NH4+ + OH-  NH3 + H2O

0,05  0,05

 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

Cịc quị trinh nhẺn electron:

N +5 + 3e N+2 ; N +5 + 1e N+4

 nệiỷn tÝch d−ểng (cation)  ne nh−êng  ne nhẺn  0,1.3 + 0,2.1  0,5 mol

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

NO 3 (muèi)

 mmuối nitrat  mkim loỰi +

 0,5 mol

m

NO3 (muèi)  12,0 + 0,5.62  43,0 gam

→ đáp án A

 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)

Ba 2+ OH -

Ba2+ + SO42-  BaSO4

VÍ DỤ 21: (đH B 2013) : Dung dịch X chứa 0,12 mol Na+; x mol SO2- ; 0,12 mol Cl4 - và 0,05 mol

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

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

VÍ DỤ 22: (đH A 2010): Dung dịch X có chứa: 0,07 mol Na+

; 0,02 mol SO2 và x mol OH4 - Dung dịch Y có chứa ClO

, NO và y mol H+; tổng số mol ClO

và NO là 0,04 Trộn X và Y được 100

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

Trang 9



3

 Áp dụng định luật bảo toàn điện tích cho dung dịch X:

0,07 = 0,02.2 + x → x = 0,03

 Áp dụng định luật bảo toàn điện tích cho dung dịch Y: y = 0,04

 Trộn X và Y xảy ra phản ứng:

H + + OH-  H2O

→ n = 0,01 mol

H dö

0,03 0,03 mol

→ [H+] dư = 0, 01  0,1 M = 10-1 M → pH = 1

0,1

 đÁP 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 2-

mol SO4 là:

C a + b = c + d D 2a + b = 2c + 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 được là:

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 được sau phản ứng thu được (m + 62)g muối khan Nung hỗn hợp muối khan trên đến khối lượng không đổi thu được 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 đủ với dung dịch BaCl2 Sau phản ứng thu được 39,4g kết tủa Lọc tách kết tủa, cô cạn dung dịch thì thu được 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 CO 2- và Na+ Khối lượng kết tủa thu được sau khi trộn là:

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

BÀI 7: Dung dịch B chứa 3 ion K+

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

;

Na+; PO43- lần lượt là:

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

BÀI 8: để hòa tan hoàn toàn 20g hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3 cần vừa đủ 700 ml dung dịch HCl 1M thu được dung dịch X và 3,36 lit H2(đktc) Cho NaOH dư vào dung dịch X rồi lấy toàn bộ kết tủa thu được đem nung trong không khí đến khối lượng không đổi thì lượng chất rắn thu được là:

A 8g B 16g C 24g D 32g

Trang 10

BÀI 9: Hòa tan hoàn toàn 15,95gam hỗn hợp Ag, Zn, Al bằng dung dịch H2SO4 đặc, nóng thu được 7,84 lit khí SO2 (sản phẩm khử duy nhất, đo ở đktc) Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được 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 được 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	1,06 MB