11 phương pháp giải nhanh bài tập hóa học hữu cơ

11 phương pháp giải nhanh bài tập Hóa học hữu cơ, vô cơ có lời giải chi tiếtHÓA HỌC 12 Phương pháp bảo toàn điện tích Phương pháp bảo toàn electron Phương pháp bảo toàn khối lượng Phương

11 phương pháp giải nhanh bài tập Hóa học hữu cơ, vô cơ có lời giải chi tiết

HÓA HỌC 12

Phương pháp bảo toàn điện tích

Phương pháp bảo toàn electron

Phương pháp bảo toàn khối lượng

Phương pháp bảo toàn nguyên tố

Phương pháp đường chéo

Phương pháp trung bình

Phương pháp quy đổi

Phương pháp tăng giảm khối lượng

Phương pháp sử dụng phương trình ion thu gọn

Phương pháp chọn đại lượng thích hợp

Phương pháp đồ thị

Phương pháp bảo toàn điện tích

• Phương pháp bảo toàn điện tích trong hóa học hay, chi tiết, có lời giải Phương pháp giải

1 Nội dung

+ Nguyên tử, phân tử, dung dịch luôn trung hòa về điện

+ Trong nguyên tử: Số proton = số electron

+ Trong dung dịch: số mol x điện tích âm = số mol x điện tích dương

2 Phạm vi sử dụng

+ Đối với bài toán dung dịch

+ Trong bài toán có xuất hiện các chất điện li mạnh: muối, axit, bazơ

Chú ý: Với phương pháp này thường sử dụng kết hợp với các phương pháp sau:+ Bảo toàn khối lượng

+ Bảo toàn nguyên tố

+ Viết phương trình ion rút gọn

`Phương pháp này thường chỉ sử dụng với bài toàn vô cơ

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Một dung dịch có chứa 4 ion với thành phần: 0,01 mol Na+; 0,02 mol

Mg2+; 0,015 mol SO42-; x mol Cl- Gía trị của x là:

Ví dụ 2: Dung dịch A chứa hai cation là Fe2+: 0,1mol và Al3+: 0,2 mol và hai anion

là Cl-: x mol và SO42+: y mol Đem cô cạn dung dịch A thu được 46,9g hỗn hợpmuối khan Gía trị của x, y lần lượt là:

Áp dụng định luật bảo toàn điện tích ta có:

2nFe2+ + 3nAl3+ = nCl- + 2nSO4

Phần 1: Hòa tan hoàn toàn bằng dung dịch HCl dư thu được 1,792 lít H2 (đktc)

Phần 2: Nung trong không khí dư thu được 2,84g hỗn hợp rắn chỉ gồm các oxit.Khối lượng hỗn hợp X là:

B 1,8g

Ví dụ 4: Hòa tan hoàn toàn 10g hỗn hợp X gồm Mg và Fe bằng dung dịch HCl

2M Kết thúc thí nghiệm thu được dung dịch Y và 5,6 lít H2 (đktc) Để kết tủahoàn toàn cation có trong Y cần vừa đủ 300ml dung dịch NaOH 2M Thể tịchdung dịch HCl đã dùng là:

Khi cho NaOH vào dung dịch Y ( chứa các ion: Mg2+; Fe2+; H+dư; Cl-) các iondương sẽ tác dụng với dung dịch NaOH tạo kết tủa.

Ta có: nHCl hòa tan Fe = 2n H2 = 0,3 mol

nHCl hòa tan các oxit = 0,7 – 0,3 = 0,4 mol

Theo định luật bảo toàn điện tích ta có:

⇒ mc/rắn = mFe2O3 = 0,15 160 = 24g

⇒ Đáp án C

Ví dụ 6: Hòa tan hoàn toàn 15,6g hỗn hợp gồm Al và Al2O3 trong 500ml dungdịch NaOH 1M thu được 6,72 lít H2 ( đktc) và dung dịch X Thể tích HCl 2M tốithiểu cần cho vào X để thu được lượng kết tủa lớn nhất là:

Dung dịch X chứa các ion Na+; AlO2-; OH- dư ( có thể có)

Áp dụng định luật bảo toàn điện tích: nAlO2- + nOH- = nNa+ = 0,5

Khi cho HCl vào dung dịch X:

H+ + OH- → H2O (1)

H+ + AlO2- + H2O → Al(OH)3 (2)

3H+ + Al(OH)3 → Al3+ + 3H2O (3)

Để kết tủa lớn nhất ⇒ không xảy ra phản ứng (3)

⇒ nH+ = nAlO2- + nOH- = 0,5 mol

Áp dụng bảo toàn nguyên tố:

Fe3+: x mol; Cu2+: 0,09 mol; SO42-: (x + 0,045) mol

Áp dụng định luật bảo toàn điện tích trong dung dịch chỉ chứa muối sunfat ta có:3nFe3+ + 2nCu2+ = 2nSO42-

⇒ 3x + 2.0,09 = 2.(x + 0,045) ⇒ x = 0,09

⇒ Đáp án B

Ví dụ 8: 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) gam muối khan Nung nóng hỗn hợp muối khan trên đến khối lượng khôngđổi thu được chất rắn có khối lượng là:

Kim loại + HNO3 → Muối nitrat

Ta có: mmuối – mkim loại = m NO3- = 62g

n NO3- = 1 mol

Muối nitrat ( Cu, Zn, Mg) Oxit

Bảo toàn điện tích ta có: n NO3- (muối) =2 nO2-(oxit) ( cùng = số mol cation)

n Al(3+ = 0,1 mol; n OH- = 0,36 mol

Al(3+ + 3OH- → Al(OH)3

Ta có n Al(3+ < 3 n OH- ⇒ OH- dư;

n OH- dư = 0,36 – 0,1.3 = 0,06

OH- + Al(OH)3 → AlO2- + 2H2O

n Al(OH)3 > n OH- dư ⇒ Al(OH)3 tan một phần

⇒ nAl(OH)3 không tan = 0,1 – 0,06 = 0,04 mol

Áp dụng định luật bảo toàn điện tích ta có:

nHCO3- = 2nCa2+ + 2n Mg2+ - nCl- = 0,2 + 0,6 – 0,4 = 0,4 mol

m muối = m HCO3- + mCa2+ + mMg2+ + mCl- = 0,1.40 + 0,3.24 + 0,4.35,5 +0,4.61

m muối = 49,8g ⇒ Đáp án B

Bài 3: Hòa tan hoàn toàn 10g hỗn hợp X gồm Mg và Fe bằng dung dịch HCl

2M.Kết thúc thí nghiệm thu được dung dịch Y và 5,6l khí H2 (đktc) Để kết tủahoàn toàn các cation có trong Y cần vừa đủ 300ml NaOH 2M.Thể tích dungdịchHCl đã dùng là:

nNa+ = nOH- = nNaOH = 0,6M

X + NaOH → dung dịch Y(Mg2+;Fe2+;H+ dư;Cl-)

NaOH + Y: Mg2+; Fe2+ kết tủa với OH-

⇒ dung dịch thu được sau phản ứng chỉ chứa Na+ và Cl-

⇒ nCl- = nNa+=0,6⇒ VHCl=0,6 : 2= 0,3lít ⇒ Đáp án C

nHCl đã dùng = 0,6mol

nH2 = 0,25 mol ⇒ nHCl pư kim loại = 2nH2 = 0,5mol

⇒ nNaOH pư HCl = n HCl dư = 0,6 – 0,5 = 0,1 mol

nNaOH tạo kết tủa với kim loại = 0,6 – 0,1 = 0,5 mol

mkết tuả = mKL + mOH- = 10 + 0,5.17 = 18,5g ⇒ Đáp án B

Bài 4: Cho hòa tan hoàn toàn 15,6 gam hỗn hợp gồm Al và Al2O3 trong 500 dungdịch NaOH 1M thu được 6,72 lít H2 (đktc)Và dung dịch X Thể tích HCl 2M tốithiểu cần cho vào X để thu được lượng kết tủa lớn nhất:

Bài 5: Một dung dịch X chứa 0,02mol Cu2+; 0,03mol K+; x mol Cl- và y mol

SO42- Tổng khối lượng các muối tan trong dung dịch là 5,435g Giá trị của x và ylần lượt là :

+ Phần 2: Tác dụng với lượng dư dung dịch BaCl2 thu được 4,66g kết tủa

Tổng khối lượng các muối khan thu được khi cô cạn dung dịch X là ( quá trình côcạn chỉ có bay hơi nước)

4,66g kết tủa là BaSO4; nBaSO4 = n SO42- = 0,02 mol

Áp dụng định luật bảo toàn điện tích ta có:

nCl- = 3nFe3+ + nNH4+ - 2nSO42- = 0,03 + 0,03 – 0,04 = 0,02 mol

mmuối = 2.(56.0,01 + 0,03.18 + 0,02.96 + 0,02.35,5) = 7,46g

⇒ Đáp án C

Bài 7: Hòa tan hoàn toàn 5,94g hỗn hợp hai muối clorua của 2 kim loại nhóm IIA

vào nước được 100ml dung dịch X Để làm kết tủa hết ion Cl- có trong dung dịch

X trên ta cho toàn bộ lượng dung dịch X trên tác dụng với dung dịch AgNO3 Kếtthúc thí nghiệm, thu được dung dịch Y và 17,22g kết tủa Khối lượng muối khanthu được khi cô cạn dung dịch Y là:

Áp dụng định luật bảo toàn điện tích ta có:

nCl- = n NO3- = 0,12 mol( bằng số mol điện tích của cation)

mcation kim loại = mmuối clorua – mCl- = 5,94 – 0,12.35,5 = 1,68g

mmuối nitrat (Y) = mkim loại + mNO3- = 1,68 + 0,12.62 = 9,12g

⇒ Đáp án D

Bài 8: Trộn dung dịch chứa Ba2+; OH- 0,06mol và Na+ 0,02 mol với dung dịchchứa HCO3- 0,04 mol; CO32- 0,03 mol và Na+ Khối lượng kết tủa thu được sau khitrộn 2 dung dịch trên là:

A 3,94g

nOH- > nHCO3- ⇒ OH- dư

nCO32- sinh ra = nHCO3- = 0,04 mol

A 2,66g

B 22,6g

C 26,6g

D 6,26g

Hiển thị đáp án

mkết tủa = m BaCO3 = 39,4g ⇒ n BaCO3 = 0,2 mol

⇒ n CO32- = 0,2 mol

m cation kim loại = m muối - mCO32- = 24,4 – 0,2.60 = 12,4g

Bảo toàn điện tích ta có:

2nCO32- = nCl- = 0,4( bằng số mol điện tích cation)

mmuối clorua = mkim loại + mCl- = 12,4 + 0,4.35,5 = 26,6g

Dung dịch X chỉ chứa 2 muối là: Fe2(SO4)3 và CuSO4

n FeS2 = ½ n Fe2(SO4)3 = 0,06mol

Phương pháp bảo toàn electron trong hóa học hay, chi tiết, có lời giải

1 Nội dung

Trong phản ứng oxi hóa khử:

Số electron nhường = Số electron nhận

Số mol electron nhường = Số mol electron nhận

2 Phạm vi sử dụngM

+ Chủ yếu áp dụng cho bài toán oxi hóa khử các chất vô cơ

+ Khi gặp bài toán có sử dụng HNO3, H2SO4 đặc nóng

+ Khi áp dụng phương pháp bảo toàn e thường sử dụng kèm các phương pháp bảotoàn khác ( khối lượng, nguyên tố)

Vì trước và sau chuỗi các phản ứng đều là khí Cl2

⇒ Ta quy đổi hỗn hợp muối thành Fe, Al và Cl2

Bảo toàn electron ta có: ne cho = ne nhận

⇒3nFe phản ứng + 3nAl = 5nKMnO4

⇒ Đáp án D

Ví dụ 2: Hòa tan 15 gam hỗn hợp X gồm hai kim loại Mg và Al vào dung dịch Ygồm HNO3 và H2SO4 đặc thu được 0,1 mol mỗikhí SO2, NO, NO2, N2O Phầntrăm khối lượng của Al và Mg trong X lần lượt là

Đặt

Ta có: 24x + 27y = 15 (1)Các quá trình nhường electron:

Các quá trình nhận electron:

⇒Ví dụ 3: Đốt cháy 5,6g Fe bằng oxi không khí, sau phản ứng thu được 6,8g hỗn

hợp các chất rắn Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp chất rắn bằng dung dịch HNO3 dư.Sản phẩm là Fe(NO3)3 , V lít khí NO ở đktc và nước Tính V?

A 64,400 hoặc 61,520

A + dd H2S04 → dd B chứa 2 muối ⇒ có 2 trường hợp xảy ra.

+Trường hợp 1: B chứa FeSO4 và CuSO4

Các quá trình nhường và nhận electron:

Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có: 2x + y + 9y = 2z ⇒ x + 5y - z = 0 (2)

+Trường hợp 2: B chứa Fe2(S04)3 và CuSO4

Các quá trình nhường và nhận electron:

Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có: x + 2z = 9y

Gọi n là hóa trị của kim loại M Các quá trình nhuờng và nhận electron:

Quá trình nhường electron:

Quá trình nhận electron:

Áp dụng định luật bảo toàn mol electron, ta có: n.nM = 8nN2O

⇒ Đáp án B.

Ví dụ 6: Khi cho 9,6 gam Mg tác dụng hết với dung dịch H2SO4 đậm đặc, thấy có

49 gam H2SO4 tham gia phản ứng, tạo muối MgSO4, H2O và sản phẩm khử X Xlà

Dung dịch H2SO4 đậm đặc vừa là chất oxi hóa vừa là môi trường

Gọi a là số oxi hóa của S trong X

điện phân Dung dịch sau điện phân hoà tan vừa đủ 1,16 gam Fe3O4 và ở anot củabình điện phân có 448ml khí bay ra (đktc) Khối lượng dung dịch giảm sau khiđiện phân là:

Thứ tự các phản ứng xảy ra như sau:

Các bạn có thể viết các phương trình phản ứng như trên để dễ hiểu quá trình phảnứng và tính toán theo yêu cầu đề bài Tuy nhiên, các bạn có thể rút ngắn quá trìnhtính toán mà không cần viết phương trình phản ứng như sau:

Ta có các bán phản ứng:

⇒ Đáp án D

Ví dụ 10: Cho 39,2 gam hỗn hợp M gồm Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3, CuO và Cu tácdụng vừa đủ với HNO3 nồng độ a (mol/lít), thu được 0,2 mol NO (sản phẩm khửduy nhất) Giá trị của a là

⇒ Đáp án A

Bài tập tự luyện

Bài 1: Đốt cháy hỗn hợp gồm l,92g Mg và 4,48g Fe với hỗn hợp khí X gồm O2 và

Cl2 Sau phản ứng chỉ thu được hỗn hợp Y gồm các oxit và muối clorua ( khôngcòn khí dư) Hòa tan Y bằng 120ml dung dịch HCl 2M (vừa đủ) thu được dungdịch Z Cho AgNO3 (dư) vào Z thu được 56,69g kết tủa Phần trăm thể tích khí

⇒ Đáp án C

Bài 2: Cho 61,2g hỗn hợp X gồm Cu và Fe3O4 tác dụng với dung dịchHNO3 loãng, đun nóng và khuấy đều Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thuđược 3,361 NO (sản phẩm khử duy nhất, đktc), dung dịch Y và còn lại 2,4g kimloại Cô cạn dung dịch Y thu được m g muối khan Giá trị của m là:

Bài 3: Nhiệt phân 50,56g KMnO4 sau một thời gian thu được 46,72 gam chất rắn.

Cho toàn bộ lượng khí sinh ra phản ứng hết với hỗn hợp X gồm Mg,Fe thu đượchỗn hợp Y nặng 13,04gam Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp Y trong dung dịch

H2SO4 đặc nóng dư thu được 1,344 lít SO2 (đktc).Hỏi % khối lượng Mg trong Xlà:

⇒ Đáp án D

Bài 4: Hỗn hợp X gồm 0,15 mol Mg và 0,1 mol Fe cho vào 500ml dung dịch Y

gồm AgNO3 và Cu(NO3)2; sau khi phản ứng xong nhận được 20g chất rắn Z vàdung dịch E; cho NaOH dư vào dung dịch E, lọc kết tủa, nung ngoài không khínhận được 8,4g hỗn hợp 2 oxit Nồng độ mol của AgNO3 và Cu(NO3)2 lần lượt là:

Đặt x và y lần lượt là số mol của Ag và Cu

Bảo toàn e cho quá trình Oxi hóa bởi H2SO4 (2)

thu được ở cả hai điện cực là 5,824 lít (đktc) Biết hiệu suất điện phân 100%, cáckhí sinh ra không tan trong dung dịch Giá trị của a là

Sau t giây: nkhí anot = 0,11 mol

nCl2 = ½ nCl- = 0,1 mol < 0,11 mol ⇒ Cl- điện phân hết và H2O điện phân sinh ra

O2 ở anot;

nO2 = 0,11 – 0,1= 0,01

Ở anot:

⇒ Đáp án A

Bài 8: Cho 61,2g hỗn hợp X gồm Cu và Fe3O4 tác dụng với dung dịchHNO3 loãng, đun nóng, khuấy đều Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thuđược 3,361 NO (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc), dung dịch Y và 2,4g kim loại

Cô cạn Y thu được m gam muối khan Giá trị của m là

⇒ 64x + 116y = 61,2 - 2,4 = 58,8 (l)

Bảo toàn electron ta có: ne cho = ne nhận

⇒ Đáp án B

Bài 9: Cho m gam hỗn hợp X gồm Fe2O3; CuO; MgO; FeO; Fe3O4 vào dung dịch

H2SO4 đặc nóng thu được 3,36 lít khí SO2 (đktc) Mặt khác nung nóng 2m gamhỗn hợp X với khí CO dư thu được chất rắn Y và hỗn hợp khí Z Cho Z vào dungdịch Ca(OH)2dư thu được 70 g kết tủa Cho chất rắn Y vào dung dịch HNO3 đặcnóng, dư thu được V khí NO2 (là sản phẩm khử duy nhất ở đktc) Giá trị của V là:

Với 2m gam X phản ứng với CO:

⇒ Bảo toàn electron ta có:

ne cho = ne nhận = = 0,14(mol)

⇒ Với m gam X phản ứng với CO có:

⇒ V = 2.22.4 = 44,8 lít ⇒ Đáp án A

Bài 10: Cho a gam hỗn hợp A gồm Fe2O3, Fe3O4 và Cu vào dung dịch HCl dư thấy

có 1 mol axit phản ứng và còn lại 0,256a gam chất rắn không tan Mặt khác khửhoàn toàn a gam hỗn hợp A bằng H2 thu được 42g chất rắn Tính phần trăm khốilượng Cu trong hỗn hợp A

Bảo toàn điện tích ta có: nHCl = 2nO trong A = 6x + 8y (1)

Bảo toàn khối lượng ta có: 160x + 232y + 64z = 50 – 0,256.50 = 37,2g (2)

Cu + 2Fe3+ → Cu2+ +2 Fe2+

Cu + 3Fe+8/3 → Cu2+ + 3Fe2+

Bảo toàn e ta có: x + y = z (3)

⇒ Đáp án A

Phương pháp bảo toàn khối lượng

• Phương pháp bảo toàn khối lượng trong hóa học cực hay, có lời giải Phương pháp giải

1 Nội dung

mtham gia = msản phẩm

Đối với bài toán sử dụng các chất dư sau phản ứng ta có:

mtrước pư = msau pư

Chú ý: Đối với các phản ứng tạo thành chất kết tủa, bay hơi, khối lượng dung dịch

sẽ thay đổi sau phản ứng:

mdd sau phản ứng = mdd trước phản ứng + mchất tan – mkết tủa – mbay hơi

2 Phạm vi sử dụng

Thường sử dụng phương pháp bảo toàn khối lượng trong các bài toán sau:

+ Biết tổng khối lượng chất ban đầu ( tham gia) tính khối lượng chất tạo thành sảnphẩm hoặc ngược lại

+ Trong bài toán có n chất mà chúng ta biết khối lượng của (n-1) chất ta sẽ tínhđược khối lượng chất còn lại

+ Những bài toán ta không thể xác định được số mol do không biết được phân tửkhối của các chất

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Cho 23,4 gam hỗn hợp hai ancol đơn chức, kế tiếp nhau trong dãy đồng

đẳng tác dụng hết với 13,8 gam Na, thu được 36,75 gam chất rắn Hai ancol đó là

A C2H5OH và C3H7OH

B C3H7OH và C4H9OH

C C3H5OH và C4H7OH

D CH3OH và C2H5OH

Chú ý: Với bài toán trên thường mắc các lỗi sai:

+ Ngộ nhận Na tham gia phản ứng hết từ nNa ⇒ nH2 ⇒M−ancol ⇒ Đáp án D

+ Ngộ nhận chất rắn chỉ gồm muối RONa, không tính Na dư và sử dụng phươngpháp tăng giảm khối lượng giữa ancol và muối ⇒ Đáp án D

Ví dụ 2: Nhiệt phân hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm CaCO3 và Na2CO3 thuđược 11,6 gam chất rắn và 2,24 lít khí (đktc) Thành phần phần trăm khối lượngCaCO3 trong X là

Vậy phần trăm khối lượng của CaCO3 trong hỗn hợp X là:

Chú ý: Với bài toán trên thường mắc các lỗi sai:

+ Na2CO3 không bị nhiệt phân nhưng lại viết phương trình nhiệt phân và tính sốmol khí CO2 được sinh ra từ nhiệt phân muối Na2CO3 và chất rắn gồm CaO; Na2O

Ví dụ 3: Hòa tan hoàn toàn 3,9g kali vào 36,2 gam nước thu được dung dịch có

Ví dụ 5: Hỗn hợp X gồm Fe, FeO và Fe2O3 Cho một luồng CO đi qua ống sứđựng m gam hỗn hợp X nung nóng Sau khi kết thúc thí nghiệm thu được 64 gamchất rắn A trong ống sứ và 11,2 lít khí B (đktc) có tỉ khối so với H2 là 20,4 Tínhgiá trị m.

Khí B gồm: COdư ( x mol) và CO2 (y mol)

nB = x + y = 0,5 mol (1)

MB = 20,4.2 = 40,8g ⇒ mB = 40,8.0,5 = 20,4g

⇒ 28x + 44y = 20,4g (2)

Từ (1)(2) ⇒ x = 0,1 mol; y = 0,4 mol

Ta có: nCO pư = nCO2 = 0,4 mol

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng:

mX + mCO = mA + mCO2

⇒ mCOX = mCOA + mCOCO2 - mCO2 = 64 + 0,4.44 – 0,4.28 = 70,4g

⇒ Đáp án C

Nếu không sử dụng định luật bảo toàn khối lượng để quy ra số mol CO2 và CO pư

mà việc tính toán dựa trên đặt ẩn số mol của các oxit thì việc giải ra kết quả rấtphức tạp và liên quan đến việc sử dụng toán học khá nhiều

Ví dụ 6: Hỗn hợp khí X gồm 0,1 mol C2H2; 0,2 mol C2H4; 0,3 mol H2 Đun nóng

X với xúc tác Ni, sau một thời gian thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với

H2 bằng 11 Hỗn hợp Y phản ứng tối đa với a mol Br2 trong dung dịch Giá trị của

Việc áp đụng định luật bảo toàn khối lượng để thiết lập mối quan hệ số mol trước

và sau phản ứng đã giúp cho bài toán thu gọn các bước giải và việc giải toán đơngiản hơn thay vì đặt ẩn các mol chất khí sau phản ứng để giải hệ