Phương pháp giải bài toán đồ thi hay ôn thi thpt quốc gia môn Hoá

Lí thuyết: Qui luật biến thiên tính chất của các nguyên tố nhóm A trong bảng tuần hoàn - Năng lượng ion hoá thứ nhất I1* tăng dần giảm dần - Độ âm điện của các nguyên tử nói chung tăng

-Bản chất: Biểu diễn sự biến thiên-mối liên hệ phụ thuộc lẫn nhau giữa các đại lượng

Ví dụ: + Sự biến đổi tuần hoàn tính chất các nguyên tố và hợp chất

+ Các yếu tố ảnh hưởng tới tốc độ phản ứng Sự chuyển dịch cân bằng

+ Khí CO2 tác dụng với dung dịch kiềm, muối nhôm tác dụng với dung dịch kiềm…

+ Dung dịch axit tác dụng với dung dịch aluminat, dung dịch cacbonat…

-Cách giải:

- Nắm vững lý thuyết, các phương pháp giải, các công thức giải toán, các công thức tính nhanh

- Biết cách phân tích, đọc, hiểu đồ thị: Đồng biến, nghịch biến, không đổi …

- Quan hệ giữa các đại lượng: Đồng biến, nghịch biến, không đổi …

- Tỉ lệ giữa các đại lượng trên đồ thị: Tỉ lệ số mol kết tủa (hoặc khí) và số mol chất thêm vào (OH, H+…) Áp dụng hình học: tam giác vuông cân, tam giác đồng dạng…

- Hiểu được thứ tự phản ứng xảy ra thể hiện trên đồ thị

1-Qui luật biến thiên độ âm điện

Ví dụ 1: Đồ thị dưới đây biểu diễn sự biến đổi độ âm điện của các nguyên tố L, M và R (đều thuộc nhóm A của bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học) theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân (Z)

Trong bảng tuần hoàn, các nguyên tố đã cho có đặc điểm là

A cùng thuộc một nhóm A B thuộc cùng một nhóm A, 3 chu kì liên tiếp

C cùng thuộc một chu kì D đều là các nguyên tố phi kim

Hướng dẫn lí thuyết cần nắm

Lí thuyết: Qui luật biến thiên tính chất của các nguyên tố nhóm A trong bảng tuần hoàn

- Năng lượng ion hoá thứ nhất (I1)(*) tăng dần giảm dần

- Độ âm điện của các nguyên tử (nói chung) tăng dần giảm dần

-Tính kim loại,tính phi kim của các nguyên tố tính kim loại: giảm dần

tính phi kim: tăng dần

tính kim loại: tăng dần tính phi kim: giảm dần

- Số electron lớp ngoài cùng tăng từ 1 đến 8

-Hoá trị cao nhất của nguyên tố với oxi tăng từ 1 đến 7

-Hoá trị của phi kim trong h.chất khí với hiđro giảm từ 4 đến 1

- Tính axit - bazơ của các oxit và hiđroxit tính bazơ giảm

tính axit tăng tính bazơ tăng tính axit giảm

(*)Năng lượng ion hoá thứ nhất (I1): Năng lượng tối thiểu cần thiết để tách một electron ở trạng thái

cơ bản ra khỏi nguyên tử một nguyên tố (Từ điển HHPT-tr 201)

Z tăng, χ (đọc là Si) độ âm điện tăng Chọn C cùng thuộc một chu kì

Ví dụ 2: Cho phản ứng sau: CuO (r) + CO (k) Cu (r) + CO2 (k)

Đồ thị nào sau đây biểu diễn đúng sự phụ thuộc của tốc độ phản ứng (V) vào áp suất (P) ?

Giải: Chọn C - Ảnh hưởng của áp suất: Khi áp suất tăng, nồng độ chất khí tăng theo, nên tốc độ

phản ứng tăng (SGK-10-tr151-153) (Chú ý không nhầm với chuyển dịch cân bằng hóa học)

to

Ví dụ 3: Cho cân bằng : xA (k) + yB (k) mD (k) + nE (k)

Trong đó A, B, D, E là các chất khác nhau Sự phụ thuộc của nồng độ của chất D với nhiệt độ (to) và

áp suất (P) được biểu diễn trên hai đồ thị (I) và (II) sau:

Kết luận nào sau đây là đúng ?

A (x + y) < (m + n)

B Phản ứng thuận là phản ứng thu nhiệt (H > 0)

C Tỉ khối hơi của hỗn hợp khí trong bình so với H2 tăng khi tăng áp suất, giảm nhiệt độ

D Cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận khi tăng áp suất, tăng nhiệt độ

Giải: Nhận xét đồ thị

- (I) nghịch biến, khi tăng nhiệt độ [D] giảm, phản ứng nghịch thu nhiệt (H > 0)

- (II) đồng biến, khi tăng áp suất [D] tăng, phản ứng thuận giảm số phân tử khí: (x + y) > (m + n)

- Khi tăng áp suất, cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận (giảm số phân tử khí), khi tăng nhiệt

độ, cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch (phản ứng thu nhiệt H > 0)

- t t s

M d n

M d  n , ds > dt  nt > ns

+ Khi tăng áp suất cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận, giảm số mol khí

+ Khi giảm nhiệt độ, cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận, phản ứng thuận tỏa nhiệt (H < 0)

Lí thuyết

Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng (SGK-10 tr151-153)

- Ảnh hưởng của nồng độ: Khi tăng nồng độ chất phản ứng, tốc độ phản ứng tăng

- Ảnh hưởng của áp suất: Khi áp suất tăng, nồng độ chất khí tăng theo, nên tốc độ phản ứng tăng

- Ảnh hưởng của nhiệt độ: Khi tăng nhiệt độ, tốc độ phản ứng tăng

- Ảnh hưởng của diện tích bề mặt: Khi tăng diện tích bề mặt chất phản ứng, tốc độ phản ứng tăng

- Ảnh hưởng của chất xúc tác: Chất xúc tác là chất làm tăng tốc độ phản ứng, nhưng còn lại sau khi phản ứng kết thúc

Các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hóa học

Ảnh hưởng của nồng độ, áp suất và nhiệt độ

nồng độ nồng độ

Khi tăng áp suất cân bằng chuyển dịch về phía làm giảm số phân tử khí

nhiệt độ phản ứng thu nhiệt (H > 0)

nồng độ nồng độ

Khi giảm áp suất cân bằng chuyển dịch về phía làm tăng số phân tử khí

nhiệt độ phản ứng tỏa nhiệt (H < 0)

Chú ý: - Nhiệt phản ứng (H) Phản ứng tỏa nhiệt, các chất phản ứng mất bớt năng lượng nên giá trị H có dấu âm (H < 0) Phản ứng thu nhiệt, các chất phản ứng phải lấy thêm năng lượng để tạo ra các sản phẩm, nên giá trị H có dấu dương (H > 0)

- Chất xúc tác không làm chuyển dịch cân bằng

- Phản ứng có số mol khí ở hai vế của phương trình hóa học bằng nhau hoặc phản ứng không

có chất khí thì áp suất không ảnh hưởng đến cân bằng

- Khi thêm hoặc bớt chất rắn (nguyên chất) cân bằng không chuyển dịch

Phản ứng của các khí xảy ra trong bình kín Mối liên hệ giữa số mol khí trước và sau phản ứng với tỉ khối hơi (d) hoặc M của hỗn hợp khí trước và sau phản ứng

(Áp dụng trong các bài tập về phản ứng: tổng hợp NH3, tách H2, cộng H2 và phản ứng crackinh)

M m

n

 , trong đó m là khối lượng, n là số mol khi trong bình

d là tỉ khối hơi của hỗn hợp khí so với khi B

- Số mol khí trước phản ứng: n1 , khối lượng hỗn hợp khí: m1 , khối lượng mol trung bình: M1

- Số mol khí sau phản ứng: n2 , khối lượng hỗn hợp khí: m2 , khối lượng mol trung bình: M2

Trong bình kín trước và sau phản ứng, khối lượng khí không thay đổi (m1 = m 2)

n   n2 > n1, số phân tử khí sau phản ứng tăng

n   n2 < n1, số phân tử khí sau phản ứng giảm

3- Khí CO2 tác dụng với dung dịch Ba(OH)2 (hoặc Ca(OH)2)

Sơ đồ phản ứng: CO2 + Ba(OH)2  BaCO3 , Ba(HCO3)2

Các khái niệm: (chất thêm vào) ; (chất đầu) (sản phẩm)

Các phương trình phản ứng có thể xảy ra

Tuỳ theo tỉ lệ số mol các chất, ta thu được các sản phẩm khác nhau

CO2 + Ba(OH)2  BaCO3 + H2O (1) (đồ thị đồng biến- nửa trái) Nếu dư CO2: BaCO3 + CO2 + H2O  Ba(HCO3)2 (tan) (a) (đồ thị nghịch biến- nửa phải) hoặc: 2CO2 + Ba(OH)2  Ba(HCO3)2 (2)

Vẽ đồ thị: Số liệu các chất thường tính theo đơn vị mol

+ Trục tung biểu diễn số mol chất sản phẩm tạo thành

+ Trục hoành biểu diễn số mol chất thêm vào

Dựng đồ thị dựa theo trục dự đoán sản phẩm theo tỉ lệ số mol các chất

 Giải thích đồ thị: Dựa theo trật tự phản ứng trong dung dịch (phản ứng (1) và (a))

 Tính lượng kết tủa cực đại theo phương trình phản ứng (1)

 Dự đoán điều kiện có kết tủa, không có kết tủa theo phương trình phản ứng (2)

Tính số mol các sản phẩm:

Cách 1: Tính tuần tự dựa theo trật tự phản ứng trong dung dịch (phản ứng (1) và (a))

Cách 2: Dự đoán sản phẩm trong dung dịch theo tỉ lệ số mol 2

2

CO Ba(OH)

n

n Tính theo các phương trình phản ứng tạo sản phẩm (phản ứng (1) và (2))

 Nửa trái đồ thị: Dư Ba(OH)2, chỉ xảy ra phản ứng (1),

Gọi số mol BaCO3 và Ba(HCO3)2 lần lượt là x và y

Ta có: x + y = số mol Ba(OH)2 (*) Giải hệ phương trình: Nhân (*) với 2, trừ (**)

(dư Ba(OH) 2 ) (dư CO 2 ) (dư CO 2)

Sản phẩm: 1 muối BaCO3 ; 2 muối BaCO3 ; CO2dư

Ba(OH)2 dư ; và Ba(HCO3)2 ; 1 muối Ba(HCO3)2

 Khí CO2 tác dụng với dung dịch kiềm (OH) - tương tự

Các phương trình phản ứng xảy ra:

Tuỳ theo tỉ lệ số mol các chất, ta thu được các sản phẩm khác nhau

CO2 + 2OH  CO32 + H2O (1) (đồ thị đồng biến- nửa trái)

Nếu dư CO2: CO32 + CO2 + H2O  2HCO3 (a) (đồ thị nghịch biến- nửa phải)

hoặc: CO2 + OH HCO3 (2)

Đồ thị (CO32- CO2) tương tự đồ thị (BaCO3- CO2) (hai nửa đối xứng)

BaCO

n3

BaCO max

Ví dụ 1: Sục từ từ khí CO2 đến dư vào dung dịch Ba(OH)2, kết quả thí nghiệm được thể hiện trên đồ thị sau:

Giá trị của a và x trong đồ thị trên lần lượt là

A 2 và 4 B 1,8 và 3,6 C 1,6 và 3,2 D 1,7 và 3,4

Giải: Tam giác cân, cạnh đáy bằng: 2a = x

Hai tam giác vuông cân hai cạnh góc vuông bằng a, góc bằng 45o

Tam giác vuông cân nhỏ đồng dạng, cạnh góc vuông bằng: 0,5a = x - 3

Sau khi phản ứng kết thúc, dung dịch thu được có nồng độ phần trăm khối lượng là

A 42,46% B 64,51% C 50,64% D 70,28%

Giải: Kéo dài nhánh phải của đồ thị cắt trục hoành, ta được dạng cơ bản ban đầu

- Số mol BaCO3 kết tủa = 0,4 mol

- Tìm số mol Ba(OH)2 ban đầu Áp dụng, nửa phải của đồ thị:

n = 1,2 mol = số mol BaCO3 max = 1,2 mol

 khối lượng BaCO3 kết tủa = 197.0,4 = 78,8 gam

- Số mol Ba(HCO3)2 = 1,2 - 0,4 = 0,8

 khối lượng chất tan = 259.0,8 = 207,2 gam

- Khối lượng dung dịch sau phản ứng = 400 + m

A 0,08 và 0,04 B 0,05 và 0,02

C 0,08 và 0,05 D 0,06 và 0,02

Giải: So sánh: 0,06 mol CO2 -> thu được 2b mol CaCO3

0,08 mol CO2 -> thu được b mol CaCO3

 (0,08 - 0,06) = 0,02 mol CO2 hòa tan được b mol CaCO3 theo phương trình sau:

CaCO3 + CO2 + H2O  Ca(HCO3)2

b = 0,02 < - 0,02

Tìm a Áp dụng, nửa phải đồ thị b = 0,02 = 2a - 0,08  a = 0,05 mol

Ví dụ 4: (Bài tập dạng đồ thị) Sục từ từ khí CO2 vào dung dịch chứa Ca(OH)2, kết quả thí nghiệm được biểu diễn trên đồ thị sau (só liệu các chất tính theo đơn vị mol)

Tỉ lệ a : b là

A 2 : 1 B 5 : 2 C 8 : 5 D 3 : 1

Giải: Số mol Ca(OH)2 = số mol CaCO3 max = a mol

Áp dụng biểu thức tính nhanh, nửa phải của đồ thị:

Giải: Số mol Ca(OH)2 = số mol CaCO3 max = 0,1 mol Áp dụng biểu thức tính nhanh:

Nửa trái của đồ thị:

2

H

d = 18,8 (gần 19  0,2 đơn vị, chọn)

Khí CO2 tác dụng với hỗn hợp NaOH (hoặc KOH) và Ba(OH)2 (hoặc Ca(OH)2)

Các phương trình phản ứng xảy ra:

CO2 + Ba(OH)2  BaCO3 + H2O (đoạn (I), đồ thị đồng biến- nửa trái) CO2 + 2NaOH  Na2CO3 + H2O

dư CO2: Na2CO3 + CO2 + H2O  2NaHCO3

phương trình chung:

CO2 + NaOH  NaHCO3 (đoạn (II), kết tủa không đổi - đoạn nằm ngang)

dư CO2: BaCO3 + CO2 + H2O  Ba(HCO3)2 (tan) (đoạn (III), (đồ thị nghịch biến- nửa phải)

Ví dụ 6: Sục từ từ khí CO2 đến dư vào dung dịch X (chứa m (gam) NaOH và a mol Ca(OH)2) Kết quả thí nghiệm được biểu diễn trên đồ thị sau:

Giá trị của m và a lần lượt là:

A 48 và 1,2 B 36 và 1,2 C 48 và 0,8 D 36 và 0,8

Giải: Các phương trình phản ứng xảy ra (giải thích trên đồ thị):

CO2 + Ca(OH)2  CaCO3 + H2O (đoạn (I), đồ thị đồng biến- nửa trái) CO2 + 2NaOH  Na2CO3 + H2O

dư CO2: Na2CO3 + CO2 + H2O  2NaHCO3

phương trình chung:

CO2 + NaOH  NaHCO3 (đoạn (II), kết tủa không đổi - đoạn nằm ngang)

dư CO2: CaCO3 + CO2 + H2O  Ca(HCO3)2 (tan) (đoạn (III), (đồ thị nghịch biến- nửa phải)

Theo đồ thị đoạn (II): Số mol CO2 = số mol NaOH = 1,2 mol  m = 401,2 = 48 gam

Theo đồ thị, trên trục hoành, số mol CO2 = a + 1,2 + a = 2,8  a = 0,8 mol

Ví dụ 7: Cho m (gam) hỗn hợp (Na và Ba) vào nước dư, thu được V lít khí H2 (đktc) và dung dịch X Hấp thu khí CO2 từ từ đến dư vào dung dịch X Lượng kết tủa được thể hiện trên đồ thị như sau:

Giá trị của m và V lần lượt là

A 32 và 6,72 B 16 và 3,36 C 22,9 và 6,72 D 36,6 và 8,96

Giải: Các phương trình phản ứng xảy ra (giải thích trên đồ thị):

Ba + 2H2O  Ba(OH)2 + H2

2Na + 2H2O  2NaOH + H2

hoặc tổng quát: (kim loại Ba, Na) + H2O  (ion kim loại Ba2+, Na+) + 2OH + H2

CO2 + Ba(OH)2  BaCO3 + H2O (đoạn (I))

CO2 + 2NaOH  Na2CO3 + H2O

dư CO2: Na2CO3 + CO2 + H2O  2NaHCO3

phương trình chung: CO2 + NaOH  NaHCO3 (đoạn (II)

dư CO2: BaCO3 + CO2 + H2O  Ba(HCO3)2 (tan) (đoạn (III))

Nếu tạo hoàn toàn muối hiđrocacbonat:

OH + CO2 + H2O  HCO3

- Số mol Ba(OH)2 = số mol BaCO3 (max) = số mol Ba = 0,2 mol

- Số mol NaOH = 0,2 mol = số mol Na

Giải: Đọc trên đồ thị  x = 0,50 - 0,40 = 0,10 mol

Ví dụ 9: Cho từ từ khí CO2 vào dung dịch hỗn hợp KOH và Ba(OH)2 Kết quả thí nghiệm được biểu diễn trên đồ thị sau (số liệu các chất tính theo đơn vị mol):

Giá trị của x là:

A 0,12 mol B 0,11 mol C 0,13 mol D 0,10 mol

Giải: Kéo dài nhánh phải của đồ thị cắt trục hoành, ta được dạng cơ bản

Tam giác vuông cân: x = 0,45 - 0,35 = 0,10 mol

Ví dụ 10: Cho từ từ x mol khí CO2 vào 500 gam dung dịch hỗn hợp KOH và Ba(OH)2 Kết quả thí nghiệm được biểu diễn trên đồ thị sau:

Tổng nồng độ phần trăm khối lượng của các chất tan trong dung dịch sau phản ứng là

A 51,08% B 42,17% C 45,11% D 55,45%

Giải: Kéo dài nhánh phải của đồ thị cắt trục hoành, ta được dạng cơ bản

- Số mol Ba(OH)2 ban đầu = 0,8 mol

- Số mol BaCO3 = 0,2 mol  khối lượng BaCO3 = 197.0,2 = 39,4 gam

- Số mol Ba(HCO3)2 = 0,6 mol  khối lượng Ba(HCO3)2 = 259.0,6 = 155,4 gam

- Số mol KOH = 1,0 mol = số mol KHCO3  khối lượng KHCO3 = 100.1 = 100 gam

- Số mol CO2 = 2,4 mol  khối lượng CO2 = 44.2,4 = 105,6 gam

- Tổng khối lượng chất tan = 155,4 + 100 = 255,4 gam

- Khối lượng dung dịch sau phản ứng = 500 + 105,6 - 39,4 = 566,2 gam

- Tổng nồng độ phần trăm khối lượng chất tan = 255, 4.100

566, 2 = 45,11%

4- Dung dịch kiềm (OH) tác dụng với dung dịch muối kẽm (Zn 2+ )

Dung dịch kiềm (KOH, NaOH…) tác dụng với dung dịch muối kẽm (ZnSO4 , Zn(NO3)2)

Các phương trình phản ứng xảy ra:

2KOH + ZnSO4  Zn(OH)2 + K2SO4 (1) (đoạn (I), đồ thị đồng biến- nửa trái)

Nếu dư kiềm:

Zn(OH)2 + 2KOH  K2ZnO2 + 2H2O (a) (đoạn (II), đồ thị nghịch biến- nửa phải)

hoặc: 4KOH + ZnSO4  K2ZnO2 + 2H2O (2)

(dư Zn 2+ ) (dư OH) (dư OH)

Sản phẩm: Zn(OH)2 ; Zn(OH)2 ; OHdư

và Zn2+ dư ; và ZnO22 ; và ZnO22

Phản ứng xảy ra: (1) ; (1) và (2) ; (2)

Số mol các chất: Nửa trái:

2

OH Zn(OH)

nn

với dung dịch chứa a mol ZnSO4

Biểu thức tinh nhanh số mol Zn(OH)2

 Nửa trái đồ thị (đồng biến): Dư Zn2+, chỉ xảy ra phản ứng (1),

2

OH Zn(OH)

nn

2



Ví dụ 1: (T1-tr29)-24.(KA-09)- Câu 10: Hòa tan hết m gam ZnSO4 vào nước được dung dịch X Cho

110ml dung dịch KOH 2M vào X, thu được a gam kết tủa Mặt khác, nếu cho 140 ml dung dịch KOH

2M vào X thì cũng thu được a gam kết tủa Giá trị của m là

Ví dụ 2: (T1-tr29)-25.(KA-2010)-Câu 18: Hoà tan hoàn toàn m gam ZnSO4 vào nước được dung

dịch X Nếu cho 110 ml dung dịch KOH 2M vào X thì thu được 3a gam kết tủa Mặt khác, nếu cho

140 ml dung dịch KOH 2M vào X thì thu được 2a gam kết tủa Giá trị của m là

A 32,20 B 24,15 C 17,71 D 16,10

Bài tập cho dưới dạng đồ thị (xem (T1-tr29)-24.(KA-09) và (T1-tr29)-25.(KA-2010))

Ví dụ 1: Khi nhỏ từ từ đến dư dung dịch KOH vào dung dịch chứa ZnSO4 , kết quả thí nghiệm được biểu diễn trên đồ thị sau (số liệu các chất tính theo đơn vị mol):

Giá trị của x là:

Giải: Số mol ZnSO4 = số mol Zn(OH)2 max = x mol

- Nửa trái (I) của đồ thị: a =

2

OH Zn(OH)

nn

Cách 1: Tìm a (mol) Nhận xét: Nghịch biến, số mol KOH tăng, số mol kết tủa giảm

0,22 mol KOH - tạo 3a mol Zn(OH)2

0,28 mol KOH - tạo 2a mol Zn(OH)2

 (0,28 - 0,22) = 0,06 mol KOH hòa tan được (3a - 2a) = a mol Zn(OH)2

2KOH + Zn(OH)2  K2ZnO2 + 2H2O

Các phương trình phản ứng xảy ra:

3NaOH + AlCl3  Al(OH)3 + 3NaCl (1) (đoạn (I), đồ thị đồng biến- nửa trái) Nếu dư NaOH:

NaOH + Al(OH)3  NaAlO2 + 2H2O (a) (đoạn (II), đồ thị nghịch biến-nửa phải)

hoặc: 4NaOH + AlCl3  NaAlO2 + 3NaCl + 2H2O (2)

Đồ thị (Al(OH)3- NaOH) (hai nửa không đối xứng)

(dư AlCl 3 ) (dư NaOH) (dư NaOH)

Sản phẩm: Al(OH)3 Al(OH)3; Al(OH)3 ; NaAlO2 ; NaOHdư

AlCl3 dư ; ; NaAlO2 NaAlO2

Phản ứng xảy ra (1) ; (1) ; (1) và (2); (2) (2)

Số mol các chất (tính nhanh): Nửa trái:

3

NaOH Al(OH)

nn

với dung dịch muối chứa a mol AlCl3

Biểu thức tinh nhanh số mol Al(OH)3

 Nửa trái đồ thị: Dư Al3+, chỉ xảy ra phản ứng (1),

3

OH Al(OH)

nn

Giải: Tính nhanh Số mol Al(OH)3 max = số mol AlCl3 = 0,8 mol

- Nửa trái đồ thị (I):

3

NaOH Al(OH)

nn

3

 , thay số  số mol Al(OH)3 = 0,6 : 3 = 0,2 mol

- Nửa phải đồ thị (II)