Từ định luật trên ta có thể suy ra một số hệ quả để áp dụng giải nhanh một số bài toán hóa học: Hệ quả 1: Trong dung dịch các chất điện ly hoặc chất điện ly nóng chảy thì tổng số điện. [r]
Trang 1Tạp chí Hóa học & Ứng dụng SỐ 12 (84) 2008
Trang 3Taùp chớ Hoựa hoùc & ệÙng duùng SỐ 12 (84) 2008 VẬN DỤNG ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐIỆN TÍCH
ĐỂ GIẢI NHANH MỘT SỐ BÀI TOÁN HểA HỌC
DẠNG TRẮC NGHIỆM
Tỏc giả: Húa Học Mỗi Ngày
I- CƠ SỞ Lí THUYẾT
Định luật bảo toàn điện tớch được phỏt biểu dạng tổng quỏt: “Điện tớch của một hệ thống
cụ lập thỡ luụn luụn khụng đổi tức là được bảo toàn”
Từ định luật trờn ta cú thể suy ra một số hệ quả để ỏp dụng giải nhanh một số bài toỏn húa học:
Hệ quả 1: Trong dung dịch cỏc chất điện ly hoặc chất điện ly núng chảy thỡ tổng số điện
tớch dương của cỏc cation bằng tổng số đơn vị điện tớch õm của cỏc anion
(Hệ quả 1 cũn được gọi là định luật trung hũa điện)
Vớ dụ 1: Dung dịch A cú chứa cỏc ion sau: Mg2+, Ba2+, Ca2+, 0,1mol Cl- và 0,2 mol NO3- Thờm dần V lit dung dịch K2CO3 1M vào A đến khi được lượng kết tủa lớn nhất V cú giỏ trị là:
A 300 ml B 200 ml C 250 ml D 150 ml
Giải
Để thu được kết tủa lớn nhất khi cỏc ion Mg2+, Ba2+, Ca2+ tỏc dụng hết với ion CO32-:
Sau khi phản ứng kết thỳc, trong dung dịch chứa cỏc ion K+, Cl- và NO3- ( kết tủa tỏch khỏi dung dịch ) Theo hệ quả 1 thỡ:
-2 3 3
→
2 3
ddK CO
0,15
1 lit ml → Chọn D
Vớ dụ 2: (TSĐH A 2007): Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp gồm 0,12 mol FeS2 và a mol Cu2S vào axit HNO3 (vừa đủ), thu được dung dịch X (chỉ chứa hai muối sunfat) và khớ duy nhất
NO Giỏ trị của a là
Giải:
FeS2 Fe3+ + 2SO42
0,12 0,12 0,24
Cu2S 2Cu2+ + SO42
a 2a a
áp dụng định luật trung hoà điện (hệ quả 1):
3.0,12 + 2.2a = 0,24.2 + 2a a 0, 06 → Chọn D
Trang 4Vớ dụ 3: (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 cỏc muối tan cú trong dung dịch là 5,435 gam Giỏ trị của x và y lần lượt là:
Giải:
áp dụng định luật trung hoà điện: 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 trỡnh (1) và (2) được: x = 0,03 và y = 0,02 → Chọn A
Hệ quả 2: Trong cỏc phản ứng oxi húa khử thỡ tổng số mol electron do cỏc chất khử nhường
bằng tổng số mol electron do cỏc chất oxi húa nhận
( Dựa vào hệ quả 2 này ta cú phương phỏp bảo toàn electron)
Vớ dụ 1: (TSĐH B 2007): Nung m gam bột sắt trong oxi, thu được 3 gam hỗn hợp chất rắn X
Hũa tan hết hỗn hợp X trong dung dịch HNO3( dư), thoỏt ra 0,56 lit (ở đktc) NO( là sản phẩm khử duy nhất) Giỏ trị của m là:
Giải
NO
Fe
0,56
22,4 m
56
mol mol
Dựa vào định luật bảo toàn khối lượng, ta cú:
mO = 3 – m(g) → O
3-m
n = ( )
16 mol 3+
Fe Fe + 3e
O + 2e O
3-m 2(3-m)
N + 3e N
0,075 0,025
Dựa vào hệ quả 2 ta cú: 3m
56 = 0,075 +
2(3-m)
16 → m = 2,52 → Chọn A
Vớ dụ 2: (TSĐH A 2008): Cho 11,36 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4 phản ứng hết với dung dịch HNO3 loóng(dư), thu được 1,344 lit (ở đktc) NO( là sản phẩm khử duy nhất) và dung dịch X Cụ cạn dung dịch X thu được m gam muối khan Giỏ trị m là:
Trang 5Tạp chí Hóa học & Ứng dụng SỐ 12 (84) 2008
Giải
NO
Fe
1,344
n = 0,06( )
22,4 m
n = ( ) 56
mol mol
Dựa vào định luật bảo tồn khối lượng, ta cĩ:
mO = 11,36 – m(g) → n = O 11,36-m( )
16 mol 3+
Fe Fe + 3e
O + 2e O
11,36-m 2(11,36-m)
N + 3e N
0,18 0,06
Dựa vào hệ quả 2 ta cĩ: 3m
56 = 0,18 +
2(11,36-m)
16 → m = 8,96
mmuối = mFe + mNO3-= 8,96 + 62.3nFe = 8,96 + 62.3 8,96
56 = 38,72gam → Chọn D
Hệ quả 3: Một hỗn hợp gồm nhiều kim loại cĩ hĩa trị khơng đổi và cĩ khối lượng cho trước sẽ
phải nhường một số mol electron khơng đổi cho bất kỳ tác nhân oxi hĩa nào
Ví dụ 1: Chia 1,24 gam hỗn hợp hai kim loại cĩ hĩa trị khơng đổi thành hai phần bằng nhau:
- Phần 1: bị oxi hĩa hồn tồn thu được 0,78 gam hỗn hợp oxit
- Phần 2: tan hồn tồn trong dung dịch H2SO4 lỗng thu được V lit H2
( đktc) Giá trị V là:
A 2,24 lit B 0,112 lit C 5,6 lit D 0,224 lit
Giải
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( )
Quá trình tạo oxit: O + 2e → O2-
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)
Trang 6Ví dụ 2: Chia hỗn hợp 2 kim loại A,B có hóa trị không đổi thành 2 phần bằng nhau:
- Phần 1: tan hết trong dung dịch HCl tạo ra 1,792 lit H2( đktc)
- Phần 2: nung nóng trong không khí đến khối lượng không đổi thu được 2,84 gam chất rắn Khối lượng hỗn hợp 2 kim loại trong hỗn hợp đầu là:
Giải
Xét phần 1:
2H+ + 2e → H2
0,16 ← 1,792
22,4 = 0,08 (mol) Theo hệ quả 3 thì ở phần 2: O + 2e → O2-
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
Ví dụ 3: 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:
A 2,24 lit B 0,112 lit C 1,12 lit D 0,224 lit
Giải
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( )
Quá trình tạo oxit: O + 2e → O2-
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
II- Kết luận:
Qua các ví dụ trên ta thấy dựa vào các hệ quả của định luật bảo toàn điện tích ta có thể giải nhanh một số bài toán hóa học, đặc biệt phù hợp với dạng bài tập trắc nghiệm hiện nay