được dung dịch D, cho dung dịch D tác dụng với dung dịch NaOH dư ,lọc kết tủa để ngoài không khí đến khi khối lượng không thay đổi nữa,thấy khối lượng kết tủa tăng lên 3,4 gam.. Để kết t[r]
Trang 1I.TÍNH THEO CễNG THỨC VÀ PHƯƠNG TRèNH HểA HỌC 1Nội dung
a) Kết luận
- Những chất viết trong phơng trình phản ứng hóa học là những chất nguyên chất Hiệu suất đợc coi là 100%, thể tích khí tham gia hay thu đợc đều qui vềđiều kiện tiêu chuẩn ( 00C, 1atm)
- Một phơng trình phản ứng hóa học đợc biểu diễn đều phải tuân theo hai định lựât hóa học cơ bản.( định luật bảo toàn khối lợng và định luật thành phầnkhông
đổi )
- Trong một phơng trình phản ứng hóa học, để tính tất cả các lợng chất trong
ph-ơng trình ấy,chỉ cần biết một lợng chất xác định tham gia hoặc tạo thành sau phẩn ứng
b) Hệ quả
- Nếu bài ra là những giả thiết không cơ bản( chát không nguyên chất; Hiệu suất nhỏ hơn 100%; thể tích khí khác điều kiện tiêu chuẩn) trớc khi tính toán phải chuyển sang giả thiết cơ bản (theo kết luận 1)
- Trong một bài toán có nhiều phơng trình phụ thuộc ( sản phẩm của phơng trình này là chất tác dụng của phơng trình kia ,xảy ra kế tiếp nhau).để tính đợc tất cả các chất trong phơng trình đó,chỉ cần biết một lợng chất xác định ( theo kết luận 3)
- Trong một bài toán có bao nhiều phơng trình độc lập, dể tính đợc tất cả các lợng chất,cần phải biết bấy nhiêu dữ kiện (theo kết luận 3)
- Trong một bài toán có một phơng trình hay nhiều phơng trình phụ thuộc,mà biết tới hai lợng chất thì phải tính theo lợng chất tham gia phản ứng hết
c) Chất còn d trong ph ơng trình phản ứng hóa học
- Biểu hiện của chất còn d
Xét phản ứng có dạng tổng quát
a.A + bB uU + vV Giả thiết cho: m n (mol)
Nếu : = : A và B tuơng tác vừa hết
Nếu : > : A d B hét ,tính theo B
Nếu : < : A hét B d, tinh theo A
m
a n b
m
a n b
m
a n b
Trang 2Bài toán cho nhiều lợng chất xác định, chất tác dụng và cả chất sản phẩm ,thì luân tính theo chất có tỉ lệ mol thực tế và lý thuyết nhỏ nhất
-Vai trò của chất còn d
*Chất còn d tác dụng với chất cho thêm vào hỗn hợp phản ứng
*Chất còn d tác dụng với sản phẩm tạo thành
Đây là một trong những trờng hợp hay gặp nhất ,đó là những chất thờng tạo
ra những sản phẩm trung gian,tác dụng với chất còn d để tạo ra sản phẩm tiếp theo, chẳng hạn:
Phản ứng axit-bazơ
CO2 HCO3 CO32—
H3PO4 H2PO4 HPO42 PO43—
Zn2+ Zn(OH)2 [Zn(OH)4]
Al3+ Al(OH)3 [Al(OH)4]—
Phản ứng oxi hoá -khử
N2 NH3
HCl NH4Cl
NH3 (d)
Khí X Fe
d.d Fe3+
Fe2+
Fe (d) FeCl2
Fe ,Fe3O4,Fe2O3
FeCl3 FeCl2 + HCl
H mới sinh
Ag Fe
Fe2+
Fe3+ + Ag
Ag+(d) Khí X Cu
Cu(NO3)2
+OH
+OH +OH
+Cl2
+HNO3
+HCl
+HNO 3
(+H + )
Trang 3Cu2+ + KhÝ X
Cu (d)
Ph¶n øng t¹o phøc
Cu2+ Cu(OH)2 Cu(NH3)42+
Zn2+ Zn(OH)2 Zn(NH3)42
Ag+ AgCl Ag(NH3)2+
2 áp dụng:
Bài tập 1: Cho tan hoàn toàn a gam hỗn hợp Fe 3 O 4 trong dung dịch HCl dư, thu được dung dịch D, cho dung dịch D tác dụng với dung dịch NaOH dư ,lọc kết tủa để ngoài không khí đến khi khối lượng không thay đổi nữa,thấy khối lượng kết tủa tăng lên 3,4 gam dem nung kết tủa đến khối lượng không đổiđược b gam chất rắn.Tính a và b ?
Bài giải
Phương trình phản ứng :
Fe3O4 + 8HCl FeCl2 + 2FeCl3 + 4H2O (1)
x 8x x 2x (mol)
FeCl2 + 2NaOH Fe(OH)2 + 2NaCl (2)
x x (mol)
FeCl3 + 3NaOH Fe(OH)3 + 3NaCl (3)
2x 2x (mol)
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O 4 Fe(OH)3 (4)
x 0,25x 0,5x x (mol)
2 Fe(OH)3 Fe2O3 + 3H2O (5)
3x 1,5x (mol)
Gọi số mol Fe3O4 ban đầu là x , qua 5 phương trình phản ứng ,ta tìm được sự phụ thuộc giữa các chất theo x, thấy rằng biết được x thì tính được tất các chất theo x Khối lượng kết tủa Fe(OH)2 tăng lên 3,4 gam chính là lượng O2 và H2O kết hợp,
ta có:
Số gam ( O2, H2O ) = 32*0,25x + 18*0,5x = 3,4 ,Suy ra x = 0,2
Trang 4a = Số gam Fe3O4 = 232x = 46,4 ( gam)
b = Số gam Fe2O3 = 1601,5x = 48 ( gam)
0,2 mol Fe3O4 0,3 molFe2O3
a = 232*0,2= 46,4 ; b = 160*0,3 = 48
Ta có thể dùng phương pháp tăng giảm khối lượng
1mol Fe(OH)2 1mol Fe(OH)3 thêm 1mol(OH) khối lượng tăng 17g 0,2 mol 0,2 mol 3,4g
Số mol Fe3O4 = Số mol FeO = Fe(OH)2 = 0,2 (mol)
Bài tập 2: Cho tan hoàn toàn 10 gam hỗn hợp gồm Mg và Fe trong dung dịch
trong dung dịch D cần 300 ml dung dịch NaOH 2M Hãy tính:
a)Phần trăm khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp
b) Thể tích dung dịch HCl đã dùng.
Bài giải
a) Phương trình phản ứng
Mg + 2HCl MgCl2 + H2 (1)
x 2x x x (mol)
Fe + 2HCl FeCl2 + H2 (2)
y 2y y y (mol) Gọi x và y là số mol Mg và Fe có trong 10 gam hỗn hợp ,ta có:
Số gam hỗn hợp = 24x + 56y =10 (3)
Số mol H2 = x + y = 0,25 (4)
Giải hệ (3) ,(4) được :
x = 0,125 Số gam Mg = 24x = 3,0 gam ,chiếm 30%
y = 0,125 Số gam Fe = 56y = 7,0 gam , chiếm 70% b) Tính thể tích dung dịch HCl
MgCl2 + 2NaOH Mg(OH)2 + 2NaCl (5)
x 2x
FeCl2 + 2NaOH Fe(OH)2 + 2NaCl (6)
y 2y
Số mol NaOH(Pứ) = 2(x+y) = 0,5 < Số mol NaOH (đầu) = 0,6 Còn
Trang 50,6 – 0,5 = 0,1 mol NaOH trung hòa axit dư HCl + NaOH NaCl + H2O (7)
0,1 0,1(mol)
Số mol HCl đã dùng = 2(x+y) + 0,1 + 0,6 (mol)
Thể tích dung dịch HCl = = 0,15 lit ( 150 ml)
Cách giải khác:
a) Tổng số gam ( Mg, Fe) = 10 ; Tổng số mol ( Mg, Fe) = 0,25
Giả thiết hỗn hợp chỉ có Mg thì số mol Fe bị thay thế
= 0,125 hay 56*0,125 = 7,0 gam chiếm 70%
b) Khi cho 0,6 mol NaOH vào dung dịch D : Mg2+ ,Fe2+ và H+ (nếu dư) tách
ra khỏi dung dịch D dung dịch tạo thành chứa Cl phải trung hòa điện với 0,6 mol Na+
Suy ra Số mol Cl = 0.6 (mol)
Thể tích dung dịch HCl = 0,6 / 4 = 0,15 (lit)
Bài tập 3: Cho tan hoàn toàn 8,0 gam hỗn hợp X gồm FeS và FeS 2 trong 290 ml
nung ngoài không khí đến khối lượng không đổi được 32,03 gam chất rắn Z Hãy tính: a) Phần trăm khối lượng mỗi chất trong X
b)Thể tích khí NO
Bài giải:
a) Phương trình phản ứng :
FeS + 6HNO3 Fe(NO3)3 + H2SO4 + 3NO + 2H2O (1)
x 6x x x 3x (mol)
FeS2 + 8HNO3 Fe(NO3)3 + 2H2SO4 + 5NO +2H2O (2)
y 8y y 2y 5y (mol)
H2SO4 + Ba(OH)2 BaSO4 + 2H2O (3)
0,6 4
10 – 24*0,2
56 24
Trang 6(x+2y) (x+2y) (x+2y)
2Fe(NO3)3+ 3Ba(OH)2 2Fe(OH)3 + 3Ba(NO3)2 (4) (x+y) 1,5(x+y) (x+y)
2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3H2O (5) (x+y) 0,5(x+y)
Gọi x và y là số mol FeS và FeS2 trong 8,0 gam hỗn hợp ,ta có:
Số gam X = 88x + 120y = 8
Hay : 11x + 15y = 1 (6)
Số gam Z = Số gam Fe2O3 + Số gam BaSO4
= 160*0,5(x+y) + 233(x+2y) = 32.03
Hay : 313x + 546y = 32,03 (7) Giải hệ phương trình (6) ,(7) được:
x = 0,05 Số gam FeS = 88x = 4,4 (gam) ,chiếm 55%
y = 0,03 Số gam FeS2 = 1120y = 3,6 (gam) ,chiếm 45% b) Thể tích NO = 22,4(3x+5y) = 22,4*0,3 = 6,72 (lit)
c) Số mol Ba(OH)2 phản ứng = (x+2y)+1,5(x+y)
= 0,23 < Số mol Ba(OH)2 đã dùng = 0,25 (8) Còn : 0,25 – 0,23 = 0,02 mol Ba(OH)2 trung hòa axit dư
2HNO3 + Ba(OH)2 Ba(NO3)2 + 2H2O (9) 0,04 0,02
Số mol HNO3 = 6x + 8y + 0,04 = 0,58 (mol)
Nồng độ [ HNO3 ] = = 2M
Cách giải khác:
a) áp dụng định luật bảo toàn khối lượng đối với nguyên tố Fe và S
ta có : x mol FeS và y mol FeS2 0,5(x+y) mol Fe2O3 và (x+2y) mol BaSO4
Số gam X = 88x + 120y = 8
Số gam Z = 160*0,5(x+y) + 233(x+2y) =32,03
0,58 0,29
Trang 7Giải hệ được x = 0,05 và y = 0,03
Số gam FeS = 88x = 4,4 (gam) ,chiếm 55% ; 100 55 =45% FeS2 b) áp dụng định luật bảo toàn electron :
FeS 9e Fe3+ + S6+
0,05 0,45 (mol)
FeS2 15e Fe3+ + 2S6+
0,03 0,45 (mol)
NO3 + 3e NO
0,9 0,3 (mol)
Thể tích NO = 22,4*0,3 = 6,72 (lit)
c) Kết tủa(x+y) = 0,08 mol Fe3+ cần 0,24 mol OH—hay 0,12 mol Ba(OH)2 Kết tủa (x+2y) = 0,11 mol SO42 cần 0,11 mol Ba2+hay 0,11 mol Ba(OH)2
Số mol Ba(OH)2 đã dùng = 0,12+0,11 = 0,23 < 0,25
Còn :0,25 0,23 = 0,02 mol Ba(OH)2 trung hòa 0,04 mol HNO3 dư
Số mol HNO3đã dùng = số mol NO3 + số mol NO + số mol HNO3 dư
= 3*0,08 + 0,3 + 0,04 = 0,58 Nồng độ [HNO3] = 0,58 / 0,29 = 2M
Bài tập 4: Dẫn 0,672 lít Cl 2 vào bình chứa 0,896 lit NH 3 các thể tích đều được
đo ở (đktc) Tính phần trăm thể tích khí sau phản ứng.
Bài giải:
Số mol Cl2 = 0,672 / 22,4 = 0,03 (mol); Số mol NH3 = 0,896 / 22,4 = 0,04
3Cl2 + 2NH3 N2 + 6HCl Trước phản ứng: 0,03 0,04
-Sau phản ứng : - 0,02 0,01 0,06 (mol)
NH3 + HCl NH4Cl (rắn) Trước phản ứng: 0,02 0,06
Sau phản ứng : 0,04 0,02
0,01 0,01 + 0,04
Trang 8%N2 = 100 = 20% ; %HCl = 100 – 20 = 80%
Bài tập 5: Dẫn 3,36 lit CO 2 (đktc) vào 200 ml dung dịch NaOH 1M, thu được dung dịch D Tính nồng độ mol/ lit của các chất trong dung dịch D.
Bài giải :
Cách 1: Tính theo phương trình phản ứng nối tiếp dạng : ( A B C )
Số mol CO2 = 0,15 ; Số mol NaOH = 0,2
Phương trình phản ứng :
CO2 + NaOH NaHCO3 Trước phản ứng : 0,15 0,2
Sau phản ứng : 0,05 0,15
NaHCO3 + NaOH Na2CO3 + H2O Trước phản ứng : 0,15 0,05
Sau phản ứng : 0,1 - 0,05
[ NaHCO3] = = 0,5M
[ Na2CO3 ] = = 0,25M
Cách 2
Tính theo phương trình phản ứng song song Sơ đồ có dạng
CO2 + NaOH NaHCO3 Tỉ lệ: =1 =1 HCO3
x x x
CO2 +2NaOH Na2CO3 + H2O =2 CO32—
y 2y y
Xét tỉ lệ thực tế :
1 < < 2 hỗn hợp 2 muối Gọi x và y là số mol CO2 tham gia phản ứng 1 và 2 ,ta có
0,1 0,2
0,05 0,2
B A
C
Sè mol OH
Sè mol CO2
Sè mol OH
Sè mol CO2
Sè mol OH 0,15
Sè mol CO2 0,2
Trang 9Số mol CO2 = x + y = 0,15 (1)
Số mol NaOH = x + 2y = 0,2 (2)
Giải hệ phương trỡnh (1) và (2)
Được x = 0,1 mol NaHCO3 ; y = 0,05 mol Na2CO3
Cỏch 2: cho phộp định hướng được phản ứng tạo thành những muối nào
b mol OH— ta cú sơ đồ:
Hn X Hn-1X Hn-2X2 Hn-3X3 Hn-4X4—…
Ta xét các trờng hợp thờng gặp:
Số mol Hn-2X2 = b – a
1 < < 2 hỗn hợp 2 muối
Số mol Hn-1X = 2a b
Số mol Hn-3X3 = b 2a
2 < < 3 hỗn hợp 2 muối
Số mol Hn-2X2 = 3a b
Bài tập 6 Dẫn 10 lit hỗn hợp (đktc) gồm CO 2 và N 2 vào 3 lít dung dịch Ca(OH) 2
Bài giải :
Tính theo phơng trình phản ứng nối tiếp
Số mol Ca(OH)2 = 0,3 > Số mol CaCO3 = 0,2
Số mol Ca2+ phản ứng > Số mol Ca2+ sản phẩm Xảy ra hai khả năng :
-Ca(OH)2 d chỉ tạo muối trung tính CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O
Trớc : 0,3
Pứ : 0,2 0,2 0,2
Thể tích CO2 = 22,4*0,2 = 4,48 (lit) , chiếm 44,8%
-CO2 d hòa tan một phần kết tủa CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O 0,3 0,3 0,3 (mol)
Nhng thực tế chỉ thu đợc 0,2 mol CaCO3,đã có 0,3 0,2 = 0,1 mol CaCO3
bị hòa tan theo phản ứng :
CO2 + CaCO3 + H2O Ca(HCO3)2 0,1 0,1
Thể tích CO2 = 22,4( 0,3+0,1) =8,96 (lit) chiếm 89,6%
Tính theo phơng trình phản ứng song song
CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O (1)
b
a
b
a
Trang 100,2 0,2 0,2 (mol) 2CO2 + Ca(OH)2 Ca(HCO3 )2 (2) 0,2 0,1 (mol)
Để có kết tủa phải có phản ứng 1 hoặc cả hai phản ứng Chỉ có phản ứng 1: thể tích CO2 = 22,4*0,2 = 4,48 (lit) Cả hai phản ứng : thể tích CO2 = 22,4*(0,2+0,2) = 8,96 (lit)
Cách giải khác:
Có 0,2 mol Ca2+ ở dạng 0,2mol CaCO3 Và 0,1 mol Ca2+ ởdạng 0,1 mol Ca(OH)2
- Số mol CO2 = Số mol C = 0,2 Tất cả có 0,3 mol Ca2+
Có 0,2 mol Ca2+ ở dạng 0,2mol CaCO3 Và 0,1 mol Ca2+ ở dạng 0,1 mol Ca(HCO3)2
Số mol CO2 = số mol C = 0,2 + 2*0,1 = 0,4
Bài tập 7: Trộn 100 ml dung dịch AlCl 3 1M với 200 ml dung dịch NaOH 1,8M, thu đợc kết tủa A và dung dịch D tính khối lợng kết tủa X và nông độ mol/l của các chất trong dung dịch D.
Bài giải:
Tính theo phơng trình phản ứng nối tiếp :
Số mol AlCl3 = 0,1 ; Số mol NaOH = 0,36
Phơng trình phản ứng
AlCl3 + 3NaOH Al(OH)3 + 3NaCl Đầu : 0,1 0,36
Sau : - 0,06 0,1 0,3
Al(OH)3 + NaOH Na[Al(OH)4]
Đầu 0,1 0,06
Sau : 0,04 0,06
Số gam X = Số gam Al(OH)3 = 78*0,04 = 3,12 (gam)
[ NaCl ] = = 1
Na[Al(OH)4] = = 0,2M
Tính theo phơng trình phản ứng song song:
3 < 0,36/ 0,1=3.6 < 4 có 2 phản ứng : AlCl3 + 3NaOH Al(OH)3 + 3NaCl (1)
x 3x x 3x
0,3 0,1+0,2 0.06 0,1+0,2
Trang 11AlCl3 + 4NaOH Na[Al(OH)4] + 3NaCl (2)
y 4y y 3y
Gọi x và y là số mol AlCl3 tham gia phản ứng 1 ,2
Số mol AlCl3 = x + y = 0,1 (3)
Số mol NaOH = 3x + 4y = 0,36 (4)
Giải hệ phơng trình ta đợc : x = 0,04 ; y = 0,06
Số mol Al(OH)3 = x = 0,04
Số mol NaCl = 3(x + y) = 0,3
Số mol Na[Al(OH)4] = y = 0,06 Ta có kết quả tơng tự
Cách giải khác : Ta có thể sử dụng định luật bảo toàn điện tích
Sau khi phản ứng kết thúc ,kết tủa tách ra,phần dung dịch chứa 0,3 molCl— trunghòa điện với 0,3 mol Na+ còn 0,06 mol Na+ nữa phải trung hòa điện với một anion khác, chỉ có thể là 0,06 mol [Al(OH)4] Còn 0,1 0,06 = 0,04 molAl3+ tách ra thành 0,04 mol Al(OH)3 Kết quả trong dung dịch chứa 0,3 mol NaCl và 0,06 mol Na[Al(OH)4]
Bài tập 8: Trộn 100 ml dung dịch AlCl 3 1M với V ml dung dịch NaOH 2M thu
đ-ợc 1,56 gam kết tủa Tính V?
Bài giải:
Tính theo phơng trình phản ứng nối tiếp
Số mol AlCl3 = 0,1 ; Số moAl(OH)3 = 1,56 / 78 = 0,02
Trờng hợp 1: AlCl3 d
AlCl3 + 3NaOH Al(OH)3 + 3NaCl (1) Đầu : 0,1
Cuối : 0,08 0,06 0,02
Thể tích dung dịch NaOH = = 0,03 lit ( 30 ml)
Trờng hợp 2 : NaOH d
AlCl3 + 3NaOH Al(OH)3 + 3NaCl (2) 0,1 0,3 0,1
Thực tế chỉ thu đợc 0,02 mol Al(OH)3 , chứng tỏ đã có 0,1 0,02 = 0,08 molAl(OH)3 bị hòa tan theo phơng trình phản ứng :
Al(OH)3 + NaOH Na[Al(OH)4] (3) 0,08 0,08
Thể tích dung dịch NaOH = = 0,19 lit (190 ml)
Tính theo phơng trình phản ứng song song:
0,06 2
0,3+0,08 2