07 LY THUYET VA BAI TAP CHUONG 1 CAC LOAI HOP CHAT VO CO

LÝ THUYẾT VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG 1: CÁC LOẠI HỢP CHẤT VÔ CƠ - HÓA HỌC 9 LỜI NÓI ĐẦU Phần hóa học THCS chủ yếu tập trung vào các loại hợp chất vô cơ, nếu học sinh học kỹ và làm quen được các

LÝ THUYẾT VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG 1: CÁC LOẠI HỢP

CHẤT VÔ CƠ - HÓA HỌC 9

LỜI NÓI ĐẦU

Phần hóa học THCS chủ yếu tập trung vào các loại hợp chất vô cơ, nếu học sinh học kỹ

và làm quen được các dạng bài tập về các loại hợp chất vô cơ thì có thể bao quát được cả phần kim loại, phi kim và làm nền tảng cho phấn hóa hữu cơ sau này

Các loại hợp chất vô cơ trong chương trình THCS chủ yếu tập trung vào năm học lớp 9, ở đây học sinh đã biết được khái niệm oxít, phân loại oxít tính chất hóa học của mỗi loại, đã biết được các tính chất hóa học cơ bản của axít, bazơ, muối Tuy nhiên một

số cơ chế phản ứng, một số tính chất hóa học riêng học sinh còn bỡ ngỡ chưa định dạng được khi giải quyết một số bài tập về các loại hợp chất vô cơ Chính vì lí do đó mà chúng tôi đã mạnh dạn biên soạn tập tài liệu” Lí thuyết và bài tập về các loại hợp chất vô cơ”

Tập tài liệu bao gồm phần kiến thức bổ trợ về tính chất hóa học của oxít, axít, bazơ, muối,kết hợp một số bài tập đặc trưng và tương đối khó nhằm rèn luyện kỹ năng làm bài tập cho học sinh đặc biệt chú ý năng lực vận dụng tổng hợp kiến thức

Phần kiến thức bổ trợ chúng tôi đã mạnh dạn đưa thêm một số tính chất riêng mà học sinh THCS có thể tiếp cận được tương tự như tính chất hóa học đã được học tại lớp, đồng thời đưa ra các cơ chế phản ứng và phương pháp chung để giải quyết bài tập

Phần bài tập vận dụng đã giới thiệu một số dạng cơ bản và tương đối khó: bài tập tính toán về CTHH, tính theo PTHH, các bài toán hổn hợp, bài toán về lượng chất dư, bài toán biện luận, bài toán tăng giảm khối lượng, bài toán áp dụng định luật bảo toàn khối lượng mà không cần phải viết phương trình hóa học Trong mỗi bài toán lớn khi cần có thể tách ra thành nhiều bài toán nhỏ

Khi giải bài tập tài liệu có phần phân tích tình huống, các dữ kiện mà các bài toán đưa ra giúp học sinh làm quen được nhiều phương pháp giải, đồng thời có cái nhìn riêng biệt đối với các dạng bài tập khác nhau, đòi hỏi học sinh phải hiểu sâu sắc về nhiều mặt của các dữ kiện hoặc vấn đề nêu ra

Tập tài liệu có đưa ra các dạng bài tập tương tự để học sinh tự giải ( có đáp số kèm theo)

Phần cuối và các dạng bài tập lí thuyết tổng hợp về các loại hợp chất vô cơ nhằm tổng hợp và khắc sâu kiến thức cơ bản và nâng cao

Chúng tôi mong rằng tập tài liệu này sẻ bổ ích cho các thầy cô bồi dưỡng học sinh giỏi THCS, các em học sinh THCS yêu thích môn hóa Tuy nhiên với thời gian và năng lực còn hạn hẹp, tập tài liệu không thể tráng khỏi sai sót và không thể bao quát được các dạng bài tập về các loại hợp chất vô cơ

LÍ THUYẾT VÀ BÀI TẬP VỀ CÁC LOẠI HỢP CHẤT VÔ CƠ

A OXÍT:

I Kiến thức bổ trợ:

Ngoài 4 tính chất hóa học cơ bản của oxít như SGK lớp 9 đã trình bày:

- Tác dụng với nước:

- Tác dụng với axít:

- Tác dụng với dd Bazơ:

- Oxít bazơ tác dụng với oxít axít:

Cần chú ý một số tính chất riêng sau đây:

1 Oxít lưỡng tính vừa tác dụng với dd axít vừa tác dụng với dd kiềm, ví dụ:

Al2O3 + 2NaOH 2N aAlO2 + H2O

2 Oxít kim loại tác dụng với các chất khử như: H2, CO, Al, C…

Chú ý các Oxít bị khử và không bị khử ( những oxít của những kim loại từ Zn trở về sau trong dãy hoạt động của kim loại thì bị khử)

Ví dụ: FeO + H2  t o Fe + H2O

FeO + CO  t o Fe + CO2

3FeO + 2 Al  t o 3Fe + Al2O3

2 FeO + C  t o 2 Fe + CO2

3 Phản ứng của Oxít axít với dd kiềm

Ví dụ: Sục CO2 vào dd NaOH

Nếu



 1

2

CO

NaOH

n

n

Chỉ tạo ra muối axít ( NaHCO3)

nếu



 2

2

CO

NaOH

n

n

Chỉ tạo ra muối trung hòa ( Na2CO3)

nếu





1

2

CO

NaOH

n

n

tạo ra 2 muối Chú ý: - Nếu kiềm dư thì chỉ thu được muối trung hòa

- Nếu CO2 dư thì chỉ có muối axít

- Nếu cùng một lúc có 2 muối thì cả hai chất CO2 và kiềm đều hết

Trường hợp đối với NO2 là một oxít axít nhưng có 2 axít tương ứng

Ví dụ: Sục NO2 vào dd NaOH:

2NO2 + 2 NaOH





1

2

CO

NaOH

n

n

NaNO3 + NaNO2 + H2O

4 Phản ứng giữa FeO, Fe3O4 với H2SO4 đặc, HNO3 sinh ra muối sắt ( III) + SO2 ( NO, NO2, ….) + H2O

Ví dụ: Fe3O4 + H2SO4 đặc nóng  Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O

FeO + HNO3  Fe(NO3)3 + NO + H2O

5 Phản ứng làm mất màu dd brom của SO2:

SO2 + Br2 + 2H2O  H2SO4 + 2 HBr

II Bài tập áp dụng:

Bài tập 1:

Hấp thụ hoàn toàn V lít SO2(ĐKTC) vào 450 ml dd KOH 2M thu được 75,2 g muối kali Tính V ? viết các phương trình hóa học:

Phân tích đề: Bài toán này chưa tính được số mol của SO2 Khối lượng muối ( 75,2 g) có thể có một muối hoặc 2 muối Nếu xét cả 3 trường hợp thì quá mất thời gian và phức tạp

Ta nhận thấy dù xảy ra trường hợp nào thì số mol của SO2 luôn bằng số mol của muối ta đạt bằng k: Áp dụng bất đẳng thức tổng số mol của hổn hợp 2 chất A và B

A hh

klhh n

M

(MA  MB) Dấu bằng xẩy ra khi MA= MB

Áp dụng vào bài toán  158  k 

2 , 75

 120

2 , 75

0,476 < k < 0,627

Số mol của KOH = 0,45 2 = 0,9 (mol) 







476 , 0

9 , 0 627

,

0

9

,

0

2

SO

KOH

n

n

1 < SO2

KOH n

n

< 2 Vậy phản ứng tạo hai muối, đặt số mol KHSO3 = x ; số mol K2SO3 = y

Ta có: x + 2y = 0,9 (1)

120x + 158y = 75,2 (2)

Giải hệ (1) và (2) ta được x = 0,1; y = 0,4  số mol của SO2 = 0,5 (mol)

V = 0,5 22,4 = 11,2( l)

Lợi dụng bài toán này đặc biệt là tìm khoảng xác định số mol SO2 hoặc CO2 ta có thể giải quyết được trường hợp cho biết khối lượng hỗn hợp 2 muối cacbonat được hòa tan hoàn toàn trong dd axít toàn bộ khí sinh ra cho hấp thụ hoàn toàn vào dd Ca(OH)2 (tính được số mol) thì ta có thể chứng minh được có tồn tại kết tủa hoặc không tồn tại kết tủa Bài tập 2:

Hòa tan hoàn toàn 11,2 g CaO vào nước thu được dd A Hấp thụ hoàn toàn khí thu được khi cho 28,1g hỗn hợp X gồm BaCO3, MgCO3 tác dụng với dd HCl dư vào dd A Chứng minh rằng sau phản ứng thu được kết tủa

197 n CO  84 ( số mol CO2 bằng số mol hỗn hợp muối Cacbonat Mặt khác

số mol Ca(OH)2 bằng số mol CaO =

11, 2

Căn cứ vào khoảng xác định số mol CO2 và số mol Ca(OH)2 biện luận ta được có tồn tại CaCO3

Bài tập 3:

Dạng khử oxít kim loại;

Cho một luồng khí CO đi qua ống sứ đựng 0,04mol hỗn hợp A gồm FeO, Fe2O3 và đốt nóng Sau khi kết thúc thí nghiệm ta thu được chất rắn B gồm 4 chất nặng 4,784g Khí đi

ra khỏi ống sứ cho hấp thụ vào dd Ba(OH)2 dư thì thu được 9,062g kết tủa Mặt khác hòa tan chất rắn B bằng dd HCl dư thấy thoát ra 0,6272lít H2(ĐKTC)

1 Tính % khối lượng các oxít trong A

2 Tính % khối lượng các chất trong B, biết rằng trong B số mol sắt từ oxít bằng 1/3 tổng số mol của sắt(II) và sắt(III) oxít

Giải: Phân tích đề:

1 Muốn tính % khối lượng các oxít trong A ta phải tìm khối lượng của A sau đó lập hệ

PT hai ẩn số để giải Ở đây nếu học sinh hoàn thành các pt hóa học thì rất phức tạp, mất thời gian và gây khó khăn cho việc tính toán Nếu để ý một cách tổng quan thì

2

CO pu A B CO

(Định luật bảo toàn khối lượng cho nhiều phản ứng hóa học)

Mặt khác dù có bao nhiêu phản ứng thì số mol CO phản ứng luôn bằng số mol CO2 sinh ra:

2 3

2

O

9, 062

0, 046( ) 197

4, 784 0, 046(44 28) 5,52( )

CO BaC

A B CO CO

Gọi a, b lần lượt là số mol của FeO và Fe2O3 trong A ta có:

a+b = 0,04(1) 72a + 160b = 5,52 (2)

Giải hệ pt (1) và (2) ta được a=0,01; b=0,03;

2 3

0, 01.72

% e 100% 13, 04%

5,52

% e 100% 13, 04% 86, 96%

F O

F O

2 Gọi x,y,z,t lần lượt là số mol của Fe2O3, Fe3O4,FeO,Fe có trong B(vì B gồm 4 chất rắn)

Muốn tính được số mol của từng chất trong B ta phải có đủ 4 pt toán học Nếu căn cứ vào giả thiết của bài toán ta chỉ thu được 3 phương trình đó là:

2 e

0, 6272

0, 028( )(1)

22, 4

H F

Theo đề bài x+z=3y (2)

Tổng khối lượng của B: 160x+232y+72z+56t=4,784 (3)

Như vậy còn thiếu một pt toán học Nếu nhìn kỹ ta thấy tính được số mol sắt trước phản ứng, mà số mol sắt trước và sau phản ứng không đổi:

2x+3y+z+t= a+2b=0,07 (4)

Giải hệ gồm (1),(2),(3),(4) ta được:

x = 0,006; y=0,006; z= 0,012; t=0,028

2 3

3 4

0, 028.56

% e 100% 32, 78%

4.784

0, 006.160

4, 784

0, 012.72

% e 100% 18, 06%

4, 784

% e 29,10%

F

F O

F O

F O

Bài tập 4;

Để hòa tan 4g FexOy cần 52,14 ml dd HCl 10% d= 1,05g/cm3

1 Xác định công thức hóa học của FexOy

2 Cho V lít CO (ĐKTC) đi qua ống sứ đựng m gam FexOy vừa tìm được đốt nóng (giã

sử chỉ xảy ra phản ứng khử sắt oxít thành kim loại) Sau phản ứng thu được khí A có tỉ khối so với H2 là 17 Hòa tan hết chất rắn B còn lại trong ống sứ thấy tốn hết 50ml dd H2SO4 0,5M Nếu còn dùng dd HNO3thì thu được một muối sắt duy nhất có khối lượng nhiều hơn chất rắn B là 3,48g

1 Xác định thành phần khí A

2 Tính V, m

Đáp số: CO2 =37,5%; CO=62,5%

V= 0,896l; m=1,6g

Bài tập 5:

Trộn oxít kim loại AO (A có hóa trị không đổi) với CuO theo tỉ lệ mol tương ứng là 2:1được hỗn hợp X có khối lượng là 2,4g Dẫn luồng khí H2 dư đi qua X đốt nóng thu được hỗn hợp rắn Y Lấy toàn bộ Y cho tác dụng vừa đủ với 100ml dd HNO3 1M, sinh ra

V lít khí NO (ĐKTC)

1 Tìm kim loại A;

2 Tính V;

ĐS: A: Mg; V=0,224l

Bài Tập 6:

Nung 25,28 gam hỗn hợp gồm FeCO3 và FexOy tới phản ứng hoàn toàn thu được khí A và 22,4 gam Fe2O3 duy nhất Cho khí A hấp thụ hoàn toàn vào 400ml dd Ba(OH)2 0,15M thu được 7,88 g kết tủa

1.Viết các phương trình hóa học

2 Xác định công thức phân tử của FexOy

ĐS: Fe2O3

Bài tập 7:

Oxít lưỡng tính

Hỗn hợp A gồm Al và Al2O3 có tỉ lệ số gam là 0,18: 1,02 Cho A tan trong dd NaOH vừa đủ thu được dd B và 0,672 lít H2(ĐKTC) Cho B tác dụng với 200ml dd HCl thu được kết tủa D Nung D ở nhiệt độ cao đến khối lượng không đổi thu được 3,57 gam chất rắn Tính nồng độ mol của dd HCl

Giải: Gọi x,y lần lượt là số mol của Al và Al2O3, Từ tỉ lệ khối lượng suy ra y=1,5x

Al + NaOH + H2O  NaAlO2 + 3/2 H2

x x 1,5x

Al2O3 + 2NaOH  2NaAlO2 + H2O

y 2y

0, 672

1,5x 0,03( ) 0, 02; 0, 03

Dung dịch B là dd NaAlO2 có số mol là (x+2y) mol = 0,08 (mol)

B + HCl có thể có các phản ứng:

NaAlO2 + HCl + H2O  Al(OH)3 + NaCl (1)

Al(OH)3 + 3HCl  AlCl3 + 3 H2O (2)

2 Al(OH)3 t0 Al2O3 + 3H2O

Kết tủa thu được là Al(OH)3, chất rắn là Al2O3

Trường hợp (1):

Nếu (2) không xảy ra

3, 57

102

0, 07

0,35

0, 2

M HCl

Trường hợp (2):

(2) có thể xảy ra:

Số mol Al(OH)3 ở (1) = số mol NaAlO2 = 0,08 = số mol HCl ở (1)

Số mol Al(OH)3 ở (2) = 0,08 – 0,07=0,01  Số mol HCl ở (2) = 0,03

Số mol HCl toàn bộ =0,08+0,03=0,11

0,11 0,55

0, 2

M

Bài tập 8:

Hỗn hợp A gồm các chất CuO, Al2O3, MgO, Fe(OH)2, BaCO3 Nung nóng A ở nhiệt độ cao trong không khí đến khối lượng không đổi được hỗn hợp rắn B Dẫn khí CO

dư đi qua hỗn hợp B nung nóng thu được hỗn hợp rắn C Cho C vào nước dư thu được dd

D và phần không tan E Cho E vào dd HCl dư thu được khí F, chất rắn không tan G và dd

H

Xác định thành phần các chất B,C,D,E,F,G,H và viết các phương trình phản ứng xãy ra Bài tập 9:

Bài toán xác định công thức phân tử của sắt oxít (FexOy)

- Phương pháp 1: Có thể tìm trực tiếp giá trị của x, y

- Phương pháp 2; Tìm tỉ lệ x/y

- Phương pháp 3: Tìm khoảng xác định tỉ lệ x/y

- Phương pháp 4: Xác định tổng nguyên (x+y)

- Phương pháp 5: Dựa vào phản ứng khử oxít sắt bằng H2 sau đó Fe Sinh ra tác dụng với HCl cho H2 bay ra:

Nếu số mol H2 đem khử bằng số mol H2 bay ra khi Fe tác dụng với HCl thì oxít sắt là FeO

Nếu số mol H2 đem khử lớn hơn số mol H2 bay ra khi sắt tác dụng với HCl thì oxít sắt là Fe2O3 hoặc Fe3O4

Ví dụ 1: Cho 0,25 mol sắt oxít chứa 7,5.1023 nguyên tử sắt và oxi Tìm công thức hóa học của sắt oxít

Hướng dẫn giải: 7,5.1023 nguyễn tử sắt và oxi tương đương với 1,25 mol nguyên tử sắt

và oxi

0,25 mol sắt oxít có chứa 1,25 mol nguyễn tử sắt và oxi

1 mol sắt oxít có chứa 1,25/0,25=5 mol nguyên tử sắt và oxi

Vậy trong công thức FexOy thì x+y=5 vậy công thức: Fe2O3

Ví dụ 2: Khử 4,64 gam một oxít kim loại M cần dùng 1,792 lít hỗn hợp CO và H2 (ĐKTC) Toàn bộ lượng kim loại M thu được cho tác dụng với dd HCl dư thấy giải phóng 1,344 lít H2 (ĐKTC) Xác định M và công thức hóa học oxít của nó

ĐS: Fe, Fe3O4

Ví dụ 3: Đốt cháy hoàn toàn 1 gam Fe sau phản ứng khối lượng oxít sắt sinh ra vượt quá 1,41 gam Tìm công thức hóa học của sắt oxít

ĐS: Fe2O3

Bài tập 10:

Dạng phản ứng nhiệt nhôm

Đối với THCS nên giả thiết chỉ xãy ra phản ứng khử oxít thành kim loại Thông thường những bài toán này hỗn hợp sau phản ứng nhiệt nhôm thường chia thành hai phần không đều nhau

Trường hợp này cần chú ý: Nếu có hỗn hợp rắn X gồm (A,B,C,D) được chia làm hai phần lần lượt có khối lượng là m1 và m2 gam

Nếu gọi số mol của A,B,C,D trong m1 gam hỗn hợp lần lượt là: x,y,z,t thì số mol của A,B,C,D trong m2 gam hỗn hợp sẽ là xp,yp,zp,tp với p=m2/m1 Còn nếu ta gọi số mol của A,B,C,D trong m2 gam là các ẩn số khác thì bài toán sẻ dẫn đến hết sức phức tạp

Ví dụ: Tiến hành phản ứng nhiệt nhôm với sắt (III) oxít trong điều kiện không có không khí Chia hỗn hợp thu được sau phản ứng thành hai phần Phần hai có khối lượng nhiều hơn phần một là 134 gam Cho phần một tác dụng với lượng dư dd NaOH thấy có 16,8 lít H2 bay ra Hòa tan phần hai bằng lượng dư dd HCl thấy có 84 lít H2 bay ra Các phản ứng đều xãy ra hoàn toàn, các thể tích đo ở (ĐKTC)

1 Viết các phương trình hóa học xãy ra

2 Tính khối lượng sắt tạo thành sau phản ứng nhiệt nhôm

Hướng dẫn giải:

1 2 Al + Fe2O3 t0 Al2O3+2Fe

Vì Al dư suy ra Fe2O3 hết ( hiệu suất phản ứng 100%)

Phần 2: 2 Al + 6 HCl  2 AlCl3 + 3 H2

Fe + 2 HCl  FeCl2 + H2 Al2O3 + 6 HCl  2 AlCl3 + 3 H2O

2 Ứng với phần 1:

2

Al

Gọi khối lượng phần 2 lớn hơn phần 1 p lần:

Ứng với phần 2:

2

2 3

e

84

22, 4 3

2

3, 75 0, 75 2

F

Al O

p n





Khối lượng phần 2;

( 3,75-0,75p)56+1/2(3,75-0,75p)102+0,5p.27

=(3,75-0,75p)107+13,5p

Khối lượng phần 1:

(3,75-0,75p)

107 13,5

Hiệu khối lượng giữa hai phần:

(3,75-0,75p)107+13,5p-107 (3, 75 0, 75 ).p 13,5

p

Rút gọn: 66,75p2-334p+401,25=0

Giải phương trình bậc 2 vừa thu được ta có: p1=3; p22 Khối lượng sắt tạo thành=

=

1 e

2 e

1 (3, 75 0, 75 ).56

3 112( )

2 188, 6( )

F

F

p p

p





Bài tập 11:

A và B là hai hỗn hợp đều chứa Al và FexOy

Sau phản ứng nhiêt nhôm mẫu A thu được 92,35 gam chất rắn C Hòa tan C bằng dd xút

dư thấy có 8,4 lít khí bay ra và còn lại một phần không tan D Hòa tan D bằng H2SO4 đặc nóng thấy tiêu tốn 60 gam dd axít H2SO4 98% Giã sử chỉ tạo thành một muối sắt (III)

1 Tính khối lượng Al2O3 tạo thành khi nhiệt nhôm mẫu A

2 Xác định công thức của sắt oxít

3 Tiến hành phản ứng nhiệt nhôm 26,8 gam mẫu B sau khi làm nguội, hòa tan hỗn hợp thu được bằng dd HCl dư thấy bay ra 11,2 lít khí

Tính khối lượng Al và sắt oxít của mẫu B đem nhiệt nhôm

( Biết hiệu suất các phản ứng đạt 100%, các thể tích khí đo ở (ĐKTC)

Hướng dẫn giải:

2yAl + 3 FexOy t0 yAl2O3+3xFe (1)

Vì hiệu suất phản ứng 100% hỗn hợp sau phản ứng tác dụng với NaOH giải phóng H2 nên Al dư và FexOy hết

Phản ứng với NaOH:

2 Al + 2 NaOH + 2 H2O  2 NaAlO2 + 3H2 (2)

Al2O3 + 2 NaOH  2 NaAlO2 + H2O (3)

2 2.8, 4

3 3.22, 4

Al H

Chất rắn không tan trong NaOH là Fe:

2 Fe + 6 H2SO4  Fe2 (SO4)3 + 3 SO2 + 6 H2O (4)

Tính số mol Fe trong cả chất rắn:

2 4

e

F H SO

Theo (1) tổng khối lượng hỗn hợp là: