Tài liệu SKKN hóa học

Nguyên tắc chung và cách viết ph ơng trình phản ứng: Khi cho Oxit axit của axit đơn chức hay axit đa chức tác dụng với kiềm đơn chức, ta đã biết tuỳ thuộc vào tỉ lệ mol giữa các chất phả

Nội dung

I Nguyên tắc chung và cách viết ph ơng trình phản ứng:

Khi cho Oxit axit của axit đơn chức (hay axit đa chức) tác dụng với kiềm đơn chức, ta đã biết tuỳ thuộc vào tỉ lệ mol giữa các chất phản ứng mà có thể tạo thành muối axit, muối trung hoà hoặc cả 2 muối

Về phơng diện toán học, dù viết các phản ứng tạo ra từng muối đọc lập hay viết các phơng trình phản ứng nối kế nhau theo trật tự xác định, thì kết quả tính toán vẫn không hề thay đổi

Tuy vậy về phơng diện hoá học để vừa tính toán định lợng, vừa mô tả đợc hiện ợng xảy ra cần xết cụ thể cho Oxit axit vào kiềm hay ngợc lại ta sẽ có trật tự phản ứng phù hợp

t-1 Khi cho Oxit axit vào dung dịch kiềm.

Phản ứng trớc tiên tạo thành muối trung hoà, sau đó nếu Oxit axit còn d thì muối trung hoà tác dụng thêm với Oxit axit tạo thành muối axit (mỗi lần phản ứng sẽ có thêm một nguyên tử H vào thành phần anion gốc axit

Thứ tự sục khí SO2 vào dung dịch kiềm nhóm I (NaOH, KOH ) …

CO2 (k) + 2 NaOH (d d ) Na2CO3(dd) + H2O(l)Thu gọn

Ba(OH)2(dd) + CO2(k) BaCO3(r) + H2O(l)

BaCO3(r) + CO2(k) +H2O(l) Ba(HCO3)2(dd)

Hoặc :BaCO3(r ) + CO2 + H2O 2HCO3

-Thí dụ:

Cho P2O5 phản ứng với dung dịch KOH các phản ứng có thể xảy ra theo trật tự :Thứ nhất : P2O5 (r ) + 3H2O(l) 2H3PO4(dd)

Sau đó H3PO4(dd) tác dụng với kiềm theo trật tự :

3KOH (dd) + H3PO4(dd) K3PO4(dd) + 3H2O(l)

2K3PO4 (dd) + H3PO4(dd) 3K2HPO4(dd)

K2HPO4(dd) + H3PO4(dd) 2KH2PO4(dd)

Hoặc có thể viết nh sau :

Thứ nhất : P2O5(r ) + 6KOH(dd) 2K3PO4(dd) + H2O(l) Thứ hai : P2O5 (r ) + 4K3PO4(dd) 3K2HPO4(dd)

Thứ ba : P2O5(r ) + 2K2HPO4(dd) 4KH2PO4(dd)

2) Khi cho kiềm vào Oxit axit:

Phản ứng trớc tiên tạo thành muối axi, sau đó nếu kiềm d thì mới xảy ra phản ứng tiếp theo

Giữa muối axit và kiềm để chuyển thành muối trung hoà (qua mỗi phản ứng có một nguyên tử H trong anion gốc axit bị thay thế )

Nói cách khác ở trờng hợp này trật tự phản ứng ngợc lại với trờng hợp đã xét ở trên

Thứ nhất :

CO2(k) +NaOH(dd) NaHCO3(dd)

Hay CO2 + OH- HCO3-

Thứ hai :

NaHCO3(dd) + NaOH (dd) Na2CO3(dd) + H2O(l)

Hay HCO3- + OH- CO32- +H2O(l)

3) Khi chỉ quan tâm đến kết quả :

Viết phơng trình tạo thành từng muối riêng biệt

Có thể viết các phơng trình tạo thành từng loại muối không cần quan tâm đến trật tự phản ứng

Cách này khá thuận lợi nếu đã biết (hoặc biện luận đợc) có sự tồn tại cả hai loại muối (muối axit và muối trung hoà )

CO2 + 2OH- CO32- + H2O

CO2 + OH- HCO3

II) Các kiểu khai thác vấn đề và cách giải quyết :

Tơng tự nh bài toán liên quan tới chất lỡng tính bàI toán này cũng xoay quanh 3 yếu tố:

+ Lợng OH

+ Lợng Oxit axit

+ Lợng muối tạo thành

Phong pháp giửi cũng tơng tự chỉ klhác đôI chút

1 Cho Oxit axit và kiềm hỏi muối tạo thành :

Đơn giản là viết các phản ứng có thể xảy ra theo đúng trật tự , tính đổi quan hệ mol (trớc phản ứng và sau phản ứng) để biết phản ứng tiếp theo có xảy ra không ? Nếu xảy ra thì ở mức độ nào ?

Căn cứ vào kết quả tính toán đối với phản ứng cuối cùng để trả lời kết quả :Thí dụ:

Để giải bài toán này, trớc hết ta tính tỉ lệ về số molnh sau :

k = (Những trờng hợp khác cũng tơng tự )

k ≥1 tạo ra muối NaHCO3 , chỉ viết phơng trình phản ứng thứ (1)

k ≥ 2 tạo ra muối Na2CO3 , chỉ viết phơng trình phản ứng thứ (2)

1 < k < 2 tạo ra hỗn hợp hai muối, phải viết hai phơng trình phản ứng (1)

+ Nếu k ≤ 1 muối CaCO3 đợc tao ra ,chỉ viết phơng trình phản ứng (8)

+ Nếu k ≥ 2 muôí Ca(HCO3)2 đựoc tạo ra , chỉ viết phơng trình phản ứng (7)+ Nếu 1 < k < 2 hỗn hợp hai muối đựoc tạo ra ,viết cả hai phơng trình phản ứng (7) và (8)

1) Cho kiềm và muối tạo thành, hỏi Oxit axit :

Số mol NaOH

Số mol CO 2

Đây là bài toán hai đáp số, do đó xét hai trờng hợp theo thứ tự phản ứng :

Từ dới lên

b) Tr ờng hợp 2:

Có cả hai phản ứng , khi đó CO2 d sau “thứ nhất “ (OH-) hết tính lợng muối thu

đựoc ở “thứ nhất“ , và CO2 ở phản ứng này theo OH−, tìm lợng muối ở “thứ hai“ bằng cách lấy lợng muối ở “thứ nhất“ trừ đi lợng muối còn lại do giả thiết cho Tính l-ợng CO2 ở phản ứng thứ hai theo lợng muối vừa tìm

Tổng lợng CO2 ở phản ứng ”thứ nhất” và phản ứng ”thứ hai“ chính là kết quả thứ hai cần tìm

Thí dụ: Cho 1 luồng khí CO2 sục vào 200ml dung dịch Ca (OH)2 2M thu đợc 1 gam kết tủa Tính Vco2 (đktc)

Bài làmL

u ý : Dạng toán này đợc xây dựng dựa trên tính toán hoá học của CaCO3

CaCO3 không tan trong nớc có PH = 7 nhng tan trong nớc có thừa CO2 PH = 7

0,04 mol 0,04 mol 0,04 mol

* Ta phải biện luận:

- Nếu nco2 > nCa(OH)2 CO2 d

Ca(OH)2 hết

Để chỉ nhận đợc 0,01 mol CaCO3 thì phải có 0,04 - 0,01 = 0,03 mol CaCO3 bị ăn mòn bởi lợng CO2 d.

- Nếu nco2 < nCa(OH)2 chỉ có phản ứng (1)

CO2 (k) + Ca(OH)2 (dd) → CaCO3 (r) + H2O(l)

Sẽ có một trờng hợp bị loại theo điều kiện giả sử khi ta xét theo dữ kiện đã biết

4 Giả thiết cho n CO 2 > n Na 2 CO 3

Trong trờng hợp này sau khi trừ số mol CO2 tham gia phản ứng tạo muối NaHCO3 ta sẽ có số mol CO2 tham gia phản ứng tạo NaHCO3

Cho 0,728 lít CO2 (đkt0) tac dụng với dung dịch NaOH tạo thành 2,65 gam

Na2CO3 Tính CM NaOH biết đã dùng 100ml dung dịch NaOH

Bài làmnCO2 = 0,0325 mol

5 Giả thiết cho biết:

- Khối lợng muối trung hoà

- Khối lợng kết tủa

Nh vậy có nghĩa là CO2 tham gia phản ứng với dung dịch NaOH tạo 2 muối Kết tủa thu đợc là do phản ứng của muối axit với dung dịch Ba(OH)2 (Ca(OH)2 hay nung dung dịch sau phản ứng

Trờng hợp này phải viết 3 phơng trình phản ứng

NaHCO3 + Ba(OH)2 (dd) → BaCO3 (R) + NaOH (dd) + H2O (l) (3)

a) Khi đề cho kiềm d.

Chỉ viết duy nhất một phơng trình phản ứng tạo muối trung hoà

Chất rắn gồm muối trung hoà và kiềm d thu đợc

a = b = 0,1 (mol)

b) Khi đề cho "Oxit axit" d.

Chỉ viết một phơng trình phản ứng tạo thành muối axit

Chất rắn thu đợc chỉ có muối axit

c) Khi biết tạo cả 2 muối.

Thì cả oxit axit và kiềm đều hết

Chất rắn có cả 2 loại muối

d) Với kiềm của nhóm IIA, thờng đề cho khối lợng của kết tủa (muối trung hoà).

- Nhng với kiềm của nhóm IA, khi đề cho " thu đ… ợc lợng muối là m gam " thì…cha biết đó là muối gì phải xét 3 trờng hợp

* m là khối lợng của mình muối axit

* m là khối lợng của mình muối trung hoà

* m là tổng khối lợng cả 2 loại muối

Biện luận giải từng trờng hợp để chọn nghiệm đúng

e) Đặc biệt khi đề còn lấy từ " cô cạn dung dịch thu đ… ợc (sau khi cho oxit axit vào kiềm của nhóm IA) m gam chất rắn thì phải xét 4 trờng hợp:

+ m là lợng muối axit (lúc này kiềm phải hết)

+ m là lợng muối trung hoà (kiềm đã hết)

+ m là tổng khối lợng 2 muối (lúc này kiềm đã phải hết)

+ m là tổng lợng muối trung hoà và kiềm d

Sai lầm thờng mắc phải là quên rằng khi tạp muối trung hoà, kiềm có thể d và khi cô cạn d cũng có trong thành phần chất rắn

g) Với thuật ngữ lợng kiềm "tối thiểu", "ít nhất" sản phẩm chỉ có 1 muối axit.

Xét quan hệ mol ở các phản ứng tạo từng muối riêng biệt sẽ thấy ngay nhận xét này

h) Với kiềm của nhóm IIA, dung dịch thu đợc sau phản ứng khi đã loại bỏ kết

tủa mà "tác dụng thu đợc với kiềm tạo thêm kết tủa"; hoặc "tác dụng với axit tạo…khí "; "đun nóng dung dịch thu đ… ợc kết tủa" thì phản ứng giữa oxit axit với kiềm trớc

đó đã tạo 2 muối - và trong dung dịch không còn kiềm

i) Sau phản ứng giữa oxit axit và kiềm của nhóm IA, dung dịch thu đợc có phản

ứng với kiềm hoặc muối tan của kim loại của nhóm IIA tạo kết tủa thì phản ứng giữa

oxit axit với kiềm của nhóm IA phải luôn tạo muối trung hoà (phải có ion CO2 −

3 ), ngoài ra có thể có cả muối axit (ion HCO−

3 ) nghĩa là phải xét đủ 2 trờng hợp:

k) Muối hiđrô cacbonát của kim loại nhóm IA khi tác dụng thêm với kiềm của nhóm IIA, tuỳ thuộc vào tỉ lệ mol của các chất mà viết tạo các sản phẩm khác nhau

chứ không có nghĩa là "luôn tạo muối trung hoà" ở đây chỉ có nguyên tắc bắt buộc là

"u tiên tạo kết tủa" mà thôi!

- Nếu kiềm thiếu (ít nhất, tối thiểu) sẽ tạo 2 muối trung hoà theo (1)

- Nếu kiềm d sẽ tạo kiềm theo (2)

- Ngay cả khi đề nêu thuật ngữ "vừa đủ" cũng phải xét vừa đủ cho (1) hay (2) hay cả (1) và (2)

- Nếu cho "vừa đủ" nhng thêm "lợng ít nhất hay tối thiểu" thì phải viết phơng trình phản ứng theo (1)

l) Một cách tính toán dựa vào nhận xét tỉ lệ mol chất phản ứng khi viết riêng từng phản ứng tạo mỗi loại muối từ các chất ban đầu, mà không sử dụng trật tự phản ứng.Thí dụ:

Cho 0,5a mol P2O5 vào dung dịch chứa b mol NaOH thu đợc dung dịch D Hãy xác định D chứa những chất gì theo mối quan hệ giữa a và b

Bài làmNếu không nắm vững bản chất về trật tự, phản ứng học sinh sẽ khó kết luận chính xác Nhng các em hiểu rõ sẽ thấy bài toán khá gọn, nhẹ nhàng

Khi cho P2O5 vào dung dịch NaOH có thể coi nh

P2O5 (r) + 3H2O (l) → 2H3PO4 (dd)

H3PO4 tác dụng với NaOH theo các phản ứng

* H3PO4 (dd) + NaOH (dd) → NaH2PO4 (dd) + H2O (l) (1)

- Theo (1) dÔ thÊy nÕu tØ lÖ nNaOH/nH3PO4 b/a = 1/1 , th× D chØ chøa duy nhÊt m×nh muèi NaH2PO4

NÕu H3PO4 d th× H3PO4 còng kh«ng ph¶n øng víi NaH2PO4nªn nNaOH/nH3PO4 = b/a < 1 th× D chøa 2 chÊt lµ: H3PO4 d vµ NaH2PO4

T¬ng tù cã thÓ thay P2O5 b»ng CO2, SO2 víi NaOH, KOH …

II Bµi tËp vËn dông

Bµi 1: Ngêi ta dÉn khÝ CO2 vµo 1,2 lÝt dung dÞch níc v«i trong 0,1M thÊy t¹o thµnh 5 gam muèi kh«ng tan vµ mét muèi tan

a) TÝnh thÓ tÝch khÝ CO2 cÇn dïng (®ktc)

b) TÝnh khèi lîng muèi tan vµ CM cña chÊt tan

c) TÝnh thÓ tÝch khÝ CO2 trong trêng hîp chØ t¹o muèi kh«ng tan

0,05 mol 0,05 mol 0,05 mol

2CO2 (k) + Ca(OH)2 (dd) → Ca(HCO3)2 (dd) (2)

0,14 mol (0,12 - 0,05) mol 0,07 mol

1 TÝnh tæng lîng muèi trong dung dÞch A

2 LÊy dung dÞch A t¸c dông víi BaCl2 d TÝnh lîng kÕt tña t¹o thµnh

K2CO3 (dd) + BaCL2 (dd) → BaCO3 (R) + 2KCL (dd)

0,675 (mol) 0,675 (mol)

m kết tủa = mBaCO3 = 197 - 0,675 = 132,975 (g)

Bài 3: (Trích đề thi học sinh giỏi huyện Kim Thành 2004 - 2005).

Hoà tan 2,8 gam CaO vào 1 lợng nớc d tạo thành dung dịch A Dẫn V lít khí CO2

(đkc) vào dung dịch A, sau khi kết thúc thí nghiệm thu đợc 1 gam kết tủa trắng

điều kiện a, b >0

0,05 (mol) ← 0,05 (mol) → 0,05 (mol)

Để chỉ thu đợc 0,01 mol CaCO3 thì lợng CaCO3 bị hoà tan là 0,04 (mol)

CO2 (k) + CaCO3 (r) hoà tan + H2O (l) → Ca(HCO3)2 (2)

0,04 mol (0,05 - 0,01) mol 0,04 (mol)

0,01 mol 0,01 mol 0,01 (mol)

nCO 2 = nCaCO3 = 0,01 (mol)

VCO2 = 0,01 22,4 (lít)

Bài có thể yêu cầu tính lợng d

Bài 4: (Trích đề thi học sinh giỏi hoá 9 huyện Ninh Giang 2004 - 2005)

Nung 12,64 gam hỗn hợp FeCO3 và FexOy trong oxi (tới d oxi) phản ứng hoàn toàn thu đợc khí A và 11,2 gam Fe2O3 duy nhất Cho khí A hấp thụ hoàn toàn vào 200ml dung dịch Ba(OH)2 0,15M thu đợc 3,94 gam kết tủa

a (mol) mol a mol

2FexOy(R) +( ( - y)O2 t0 xFe2O3 (R) (2)

b (mol) (mol)

a, b >0

I:2 a 2 3x

2

m rắn = mFe2O3 (1) + mFe2O3 (2) = 11,2

→ 160 + 160 = 11,2

→ a + bx = 0,14 (II)

Tính nBa(OH)2 = 0,2 1,15 = 0,03 (mol)

n kết tủa = nBaCO3 = = 0,02 (mol)

Theo (1) khí A thoát ra là CO2 Vì đầu bài cha biết cho khí A là bao nhiêu nên có

2 trờng hợp:

Trờng hợp 1:

nCO2 > nBa(OH)2 Nên có phản ứng

CO2 (k) + Ba(OH)2 (dd) → BaCO3 (r) + H2O (l) (3)

0,03 (mol) 0,03 mol 0,03 (mol)

Để chỉ thu đợc 0,02 (mol) BaCO3 thì BaCO3 bị tan đi ở (4) là (0,03 - 0,02) = 0,01 (mol)

CO2(k) (d) + BaCO3(r) tan đi + H2O (l) → Ba(HCO3)2 (dd) (4)

0,02 (mol) 0,02 (mol) 0,02 mol

Vì nBa(OH)2 d = 0,03 - 0,02 = 0,01 (mol) không phản ứng với BaCO3

Do đó nCO2 = a = 0,02 thay vào (II) → bx = 0,12 (mol)

tỉ lệ = = 0,53 không phù hợp với công thức nào của oxit sắt.L

bx

0,1 0,15y xy 23

Hoà tan 3,0 gam MCO3 trong dung dịch axit HCl d thu đợc V lít khí CO2 (ở

đktc) Cho khí này hấp thụ hoàn toàn vào 100ml dung dịch NaOH 0,7M, sau phản ứng

đem cô cạn dung dịch thu đợc 3,58 gam chất rắn Xác định công thức MCO3 và tính V.MCO3 (r) + 2HCl (dd) → MCl2 (dd) + CO2 (k) + H2O (l) (1)

Thực tế nNaOH d = 0,07 - 0,0676 (mol) nên không thoả mãn

Hoặc lí luận nCO2 = n NaOH = 0,035 (mol)

Mà theo (1) nMCO3 = nCO2 = 0,035

3,58 106

1 2

3 0,035

a, b > 0

3,58 là tổng lợng muối trung hoà và kiềm d

Gọi nNaOH d = 2x (mol)

Bài 6: (Trích học sinh giỏi huyện Chí Linh 2006 - 2007)

1 Cho 4,48 lít CO2 (đkc) hấp thụ hoàn toàn vào 500ml dung dịch hỗn hợp NaOH 0,1M và Ba(OH)2 0,2M Khối lợng kết tủa thu đợc là:

Bài làmnCO2 = 0,2 (mol)

n

v

nCO2 d = 0,2 - 0,125 mol = 0,075 (mol)

m kết tủa = mBaCO3 = 197 0,05 = 9,85 (g)

Chọn đáp án:D

2 Nung ở nhiệt độ cao 12g CaCO3 nguyên chất Sau phản ứng thu đợc 7,6 g chất rắn A

a Tính hiệu suất của phản ứng và % khối lợng các chất trong A

b Hoà tan trong dung dịch HCL Dẫn khí thu đợc vào 125ml dung dịch NaOH 0,2M thu đợc dung dịch B Tính nồng độ mol của các chất trong B (thể tích dung dịch thay đổi không đáng kể)

Cho toàn bộ dung dịch B vào dung dịch Ca(OH)2 d Viết phơng trình phản ứng hoá học và tính số gam kết tủa thu đợc sau phản ứng

Biết Ca = 40, C = 12, O = 16

(Học sinh tự giải)

Bài 7: (Đề thi với lớp 10 chuyên hoá Hải Dơng 2005 - 2006).

Hoà tan 5,68 gam hỗn hợp A gồm MgCo3 và CaCO3 trong dung dịch HCL d, khí

Co2 thu đợc cho hấp thụ hoàn toàn bởi 225ml dung dịch Ba(OH)2 0,2M tạo ra 5,91 gam kết tủa tính % số mol mỗi chất trong A

Bài làm

0,2

1

0,25 2

Gọi nMgCO3 = a (mol)

n kết tủa = nBaCO3 = = 0,03 (mol)

Vì đầu bài cha cho biết thể tích khí CO2 nên ta phải xét 2 trờng hợp

- Tr ờng hợp 1:

nCO2 < nBa(OH)2 nên chỉ tạo muối trung hoà

CO2 (k) + Ba(OH)2 (dd) → BaCO3 (r) + H2O (l)

0,03 0,03 mol 0,03 mol

Và nBa(OH)2 d = 0,045 - 0,03 = 0,015 (mol) không phản ứng với BaCO3

Do đó nCO2 = nBaCO3 = a + b = 0,03 (II)

0,045 (mol) 0,045 mol 0,045 mol

Để chỉ tạo thành 0,03 mol BaCO3 thì lợng BaCO3 tan đi phải là (0,045 - 0,03) = 0,015 (mol)

mMgCO3 = 0,02 84 = 1,68 (g) →% mMgCO3 = 29,6%

mCaCO3 =4g =

→ % mCaCO3 = 70,4%

Bài 8: (Học sinh giỏi tỉnh Hải Dơng 2005 - 2006).

Cho 27,4 gam hỗn hợp X gồm 2 muối MHCO3 và M2CO3 (M là kim loại kiềm) tác dụng vừa đủ với dung dịch H2SO4 thu đợc dung dịch Y và khí Z Cô cạn dung dịch

Y thu đơck 28,4 gam muối khan, khí Z hấp thụ hoàn toàn trong V lít dung dịch Ca(OH)2 0,1M thu đợc 20,0 gam kết tủa G lọc kết tủa G, lấy dung dichhj nớc lọc đem

đun nóng lại thu đợc 5 gam kết tủa G

1 Xác định tên kim loại M và khối lợng từng muối trong hỗn hợp X

Chú ý: Theo đầu bài cho khi đun nóng dung dịch nớc lọc lại thu đợc kết tủa nên

CO2 + dung dịch Ba(OH)2 tạo 2 muối

Bài 9: (Học sinh giỏi huyện Bình Giang vòng II.

Nung m gam muối cacbnonat của kim loại A hoá trị II Sau một thời gian thu đợc 3,36 lít CO2 (đkc) và chất rắn X Cho X tác dụng với dung dịch HCl đợc khí Y Hấp thụ hoàn toàn khí Y trong dung dịch Ca(OH)2 d thu đợc 10 gam kết tủa Phần dung dịch đem cô cạn thu đợc 23,75 gam muối khan

a, Tính m

b, Xác định công thức muối cacbonat cần dùng

Bài làmMCO3 (r) t0 MO(r) + CO2 (k) (1)

Theo (1) nMgCO3 = nCO2 = = 0,15 (mol)

Theo giả thiết rắn X + dung dịch HCl thu đợc khí Y nên X phải có MgCO3 d.MgCO3 (r) d + 2HCl(dd) → MCl2 (dd) + CO2 (k) + H2O (l) (2)

0,1 mol 0,1 mol ← 0,1 mol

∑nMgCO3 = 0,15 + 0,1 = 0,25 (mol)

3,36 22,4

10 100