Phuong phap giai bai tap hoa hocphan III

Thường chúng ta chỉ xét trong trường hợp chất tác dụng và chất tạo thành theo đúng tỉ lệ,tức là tương tác với nhau vừa đủ.Tuy nhiên cũng có thể mở rộng hơn : trong phương trình phản ứng[r]

III PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG CÁC ĐẠI LƯỢNG TRUNG BÌNH

VÀ CÔNG THỨC TƯƠNG ĐƯƠNG

1.Nội dung

Trong chương trình hóa học phổ thông ,khi nghiên cứu về các đồng vị vànguyên tố hóa học,học sinh đã biết đén khối lượng nguyên tử trung bình Chẳnghạn,trong thiên nhiên có chứa 75% Cl =35 và 25% Cl = 37 Khối lượngnguyêntử trung bình của hỗn hợp clo là :

= 35,5

Ta mở rộng khái niệm trên trong hóa học hữu cơ Chẳng hạn,tính khối lượngmol trung bình, số nguyên tử C , H , O trung bình của hỗn hợp chứa x molCnHmOp (khối lượng mol M ) và y mol Cn’Hm’Op’ (khối lượng mol M’ )

Giá trị trung bình của một đại lượng nào đó là giá trị trung bình của một mol hỗnhợp Ta có:

MTB = = M + M’ = aM + bM’

Trong đó : M < MTB < M’ và a + b = 1 n(C) = = n + n’ = an + bn’

y x+y

nx + n’y

x + y

x x+y

y x+y

mx + m’y

x + y

x x+y

y x+y

px + p’y

x + y

x x+y

y x+y

Chẳng hạn A, B là hai kim loại kiềm thổ thuộc hai chu kì kế tiếp có MTB = 32. -> MA = 24 (Mg) , MB = 40 (Ca) Hoặc n và m là số nguyên tử C của hai rượu

no đơn chức đồng đẳng liên tiếp có số nguyên tử C trung bình = 1,33

suy ra n < 1,33 < m n = 1 ( CH3OH ) , m = 2 ( C2H5OH )

2- áp dụng

Bài tập 14: Không khí có thể coi là hỗn hợp của O 2 và N 2 có tỉ lệ về thể tích tương ứng là 1 : 4( các khí khác coi như không đáng kể ).Tính khối lượng mol trung bìmh của không khí

Bài giải :

Taphải tìm khối lượng của 1mol không khí (hay 22,4 lít không khí ở (đktc)

1 mol không khí có 1/ 5 mol O2 và 4/ 5 mol N2

Khối lượng mol của không khí = 32 + 28 = 28,8 (gần bằng 29g)

Bài tập 15: Hỗn hợp X gồm O 2 và O 3 có tỉ khối dối với hidro bằng 19,2 , Tính phần trăm thể tích mỗi khí trong hỗn hợp

Bài giải:

1 mol hỗn hợp X chứa x molO2 và ( 1 x ) mol O3

Khối lượng của 1 mol hỗn hợp X

32 x + 48 ( 1 x ) = 19,2*2 = 38,4

x = 0,6 mol O2 chiếm 60 % ; 0,4 mol O3 chiếm 40%

Hoặc có thể dùng sơ đồ chéo:

O2 = 32 48 38,4 = 9,6

38,4

O3 = 48 38,4 32 = 6,4

= = %O2 = 3 = 60% %O3 = 100 – 60 = 40%

1 5

4 5

Số mol O2

Só mol O3

9,66,4

3 2

100

3 + 2

Bài tập 16: Cho tan hoàn toàn 3 gam hỗn hợp X gồm hai kim loại kiềm trong

200 ml dung dịch HCl 1M và thu được dung dịch D.

a) Tính V và khối lượng muối khan khi cô cạn dung dịch D

b) Xác định tên và khối lượng của mỗi kim loại trong hỗn hợp ,biết chúng thuộc hai chu kì kế tiếp nhau của bảng hệ thống tuần hoàn.

A < 15 < B

A và B đứng kế tiếp nhau cùng phân nhóm chính nhóm (I) ,suy ra:

A = 7 ( kim loại Liti : Li ) ; B =23 ( kim loại Nat ri : Na)

Thay giá trị A và B vào phương trình (1) thì tìm được

x = 0,1 mol Li ( 0,7 gam ) ; y = 0,1 mol Na ( 2,3 gam)

Phát hiện vấn đề và cách giải quyết :

Hai kim loại cùng phân nhóm chính nhóm (I),ta có thể thay hai kim loại bằngmột kim loai tương đương M ( A < M < B ) : Phương trình phản ứng :

M + HOH M+ + OH + 0,5H2

OH + HCl Cl + H2O

a) Số gam muối = Số gam 2 kim loại + Số gam Cl— = 3 + 35,5*0,2 = 10,1 (gam) b) Xác định tên kim koại

Số mol kim loại = Số mol OH = Số mol HCl = 0,2

Li = 7 < Khối lượng mol M = = =15 < Na=23

Ta có nhiều phương án để tính khối lượng của hai kim loại

Số gam kim loại

Số mol kim loại 0,23

Khối lượng mol (tb) = =15 là đại lượng trung bình cộng , suy ra :

Số mol Li = số mol Na = 0,2 : 2 = 0,1 (mol)

Phương án (4)

Biết tổng khối lượng và tổng số mol của hai kim loại ta có thể nhẩm như sau:Giả thiết rằng hỗn hợp chỉ chứa Li ,thì số mol Na bị thay thể

= 0,1 (mol)

Bài tập 17: Cho tan hoàn toàn 17,6 gam hỗn hợp X gồm hai muối cacbonat của

kim loại phân nhóm nhóm (II), trong dung dịch HCl thu được 4,48 lit khí (đktc)

và dung dịch D Hãy xác định :

a) Lượng muối khan khi cô cạn dung dịch D

b) Công thức hóa học và khối lượng của mỗi muối ,biết hai kim loại thuộc hai chu kì kế tiếp nhau của bảng hệ thống tuần hoàn.

3 – 7*0,2

23 7

= ( Ax + By ) + 71( x + y ) = 5,6 + 71*0,2 = 19,8 (gam)b) Thay x = 0,2 y vào phương trinh (3), rồi rút theo A ,B ta được:

Vậy công thức của hai muối cacbonat là : MgCO3 và CaCO3

Thay giá trị của A và B vào phương trình (1) và (2) thì tìm dược

x = 0,15 Số gam MgCO3 = 84*0,15 = 12,6 ( gam)

y = 0,05 Số gam CaCO3 = 100*0,05 = 5,0 (gam)

Phát hiện vấn đề và cách giải quyết

Muối cacbonat của hai kim loại cùng phân nhóm ,cùng tham gia một phản ứnghóa học , thay hai muối cacbonat bầng công thức tương đương MCO3Ptpu : MCO3 + 2HCl MCl2 + CO2 + H2O

0,2 0,2 0,2 (mol)a) Ta dùng phương pháp tăng giảm khối lượng để tính lượng muối khan

1 mol MCO3 1 mol MCl2 khối lượng tăng 71 – 60 = 11 (g)

Số gam muối khan = 17,6 + 11*0,2 = 19,8 (gam)

b)Khối lượng mol trung bình của hai muối cacbonat

M + 60 = = = 88

Mg= 24 < M = 28 < Ca = 40 Công thức hai muối cacbonat MgCO3 và CaCO3

Có nhiều phương án để tìm khối lượng của hai muối Biết tổng khối lượng

và tổng số mol ta có thể nhẩm ,Giả thiết hỗn hợp chỉ chứa MgCO3,thì số molCaCO3 bị thay thế là:

= 0,05 (mol) ứng với 5,0 gam CaCO3

Số gam MgCO3 = 17,6 5,0 = 12,6 (gam)

Ta có kết quả tương tự Nhưng cách hai đơn giàn hơn

Bài tập 18: Để tác dụng hết với 4,64 gam hỗn hợp X gồm FeO , Fe 3 O 4 và

dung dịch NaOH lấy dư, lọc kết tủa và đem nung ngoài không khí đến khối lượngkhông đổi, thu được a gam chất rắn Tính a ?

FeCl2 + 2NaOH Fe(OH)2 + 2NaCl (4)

(x+y) (x+y) (mol)

FeCl3 + 3NaOH Fe(OH)3 + 3 NaCl (5)

(2y+2z) (2y+2z) (mol)

Số gam X = Số gam Fe + Số gam O = 4,64

Phát hiện vấn đề và cách giải quyết

Trong hỗn hợp X đều là các oxit sắt , cùng tác dụng với axit với hiệu suấtnhư nhau ta có thể thay 3 oxit bằng một chất tương đương FenOm

= 0,02 mol Fe3O4 0,03 mol Fe2O3 (= 4,8 gam)

Phương pháp khác:

Để ý rằng số mol O (trong oxit) =số mol HCl / 2 =0,08

Số mol Fe = 4,64 16*0,08 = 3,36 ứng với 0,06 mol Fe

0,06 mol Fe 0,03 mol Fe2O3 ( = 4,8 gam )

4,64

232

IV PHƯƠNG PHÁP ÁP ĐỊNH LUẬT THÀNH PHẦN KHÔNG ĐỔI

VÀ TÍNH CHẤT CỦA HỖN HỢP ĐỒNG NHẤT 1.Nội dung

Bài tập 19: Khi dẫn khí CO qua bột Fe 2 O 3 nung nóng ,thu được 11,2 lit hỗn

phần trăm về thể tích của mỗi khí trong hỗn hợp X.

Bài giải

Dùng phương pháp đại số

Số mol X = 11,2 / 22,4 = 0,5 (mol) ; MTB = 17,2*2 = 34,4 (gam)

Đắt x và y là số mol CO và CO2 trong hỗn hợp ,ta có:

Số mol X = x + y = 0,5 (1)

Số gam X = 28x + 44y = 34,4*0,5 =17,2 (2)

Giải hệ phương trình 1 và 2 được

x = 0,3 mol CO % CO = 0,3*100 / 0,5 = 60 %

y = 0,2 mol CO2 %CO2= 0,2*100 / 0,5 = 40 %

Phát hiện vấn đề và cách giải quyết

Theo tính chất của hỗn hợp đồng nhất thì tỉ lệ khối lượng của các chất trong hỗnhợp cho trước là một đại lượng không đổi, cho nên ta có thể qui hỗn hợp chotrước về 1mol, hoặc 10 mol hoặc 100 mol Chẳng hạn :

1mol hỗn hợp chứa x mol CO và ( 1—x ) mol CO2,ta có khối lượng của 1mol hỗn hợp là:

Bài tập 20: Cho tan hoàn toàn a gam hỗn hợp X gồm Mg và Fe trong dung dịch

HCl thu được 0,56 a lít hidro (đktc) Tình thành phần phần trăm khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp

số gam X = 24 x + 56 y = a (1)

số mol H2 = x + y = 0,56 a / 22,4 = 0,025 a (2) Giải hệ phương trình ta được:

Theo tính chất của hỗn hợp đồng nhất ,ta có thể cho a = 100 , khi đó số mol haikim loại là 2,5.giả thiết hỗn hợp chỉ chứa Mg ,số mol Fe bị thay thế là :

= 1,25 ứng với 56*1,25 = 70 (g) chiếm 70%

Bài tập 21: Cho a gam dung dịch HCl A% tác dụng vừa hết với hỗn hợp B gồm

Na và Mg,thu được 0,035 a gam hidro Tính A ?

Goi x và y là số mol HCl và H2O có trong a gam dung dịch

Theo giả thiết ta có:

số gam dung dịch HCl = 36,5 x + 18 y = a (3)

số mol H2 = 0,5 x + 0,5y = 0,035a/2

hay : x + y = 0,035a (4)

Giải hệ phương trình (3) và (4) dược :

x = 0,02a (mol) ; y = 0,015a (mol A% = = 73%

Phát hiện vấn đề và cách giải quyết:

Để cho đơn giản, ta cho a = 100, khi đó số mol HCl và nước là 3,5 Giả thiết hỗn hợp chỉ có H2O, thì số mol HCl bị thay thế là:

= 2 (mol) ứng với 36,5*2 = 73 (g) A = 73%

100 – 24*2,5

56 – 24

36,5*0,02a*100

a

100 – 18*3,5

36,5 – 18

Bài tập 22 Hai thanh kim loại đồng chất hóa trị (II) có khối lượng bằng nhau.

thứ hai tăng 18% Xác định tên kim loại , biết số mol hai muối trong dung dịch giảm như nhau

Bài giải:

Đặt M là kí hiệu đồng thời là khối lượng mol của kim loại hóa trị (II) ,Phương trình phản ứng :

M + CuSO4 MSO4 + Cu (1)

Mx (g) x (mol) 64x (g) M + Hg(NO3)2 M(NO3)2 + Hg (2)

Mx (g) x (mol) 200x (g) Gọi m là số gam ban đầu của thanh kim loại và x là số mol muối phản ứng Ta có : khối lượng thanh thứ nhất tăng = (3)

Khối lượng thanh thứ hai tăng : = (4)

=

Lấy từng vế của (1) chia cho (2) thì được : = (5)

Từ (5) tìm được M = 56 Sắt kim loại ( Fe )

Phát hiện vấn đề và cách giải quyết

Khối lượng ban đầu của mỗi kim loại là bất kì , lượng chất phản ứng có thể lấy 1mol mỗi loại muối ta có thể đi đến biểu thức (3) một cách đơn giản hơn

Bài tập 23 :Hai thanh kim loại đồng chất hóa trị (II) có khối lượng bằng nhau.

thứ hai tăng 11% Xác định tên kim loại , biết số mol hai muối trong dung dịch giảm một như nhau

64x – Mx m

1 100 200x Mx

m

18 100

64 M

200 M

1 18

Bài giải :

Tương tự Bài tập 5, ta có phương trình :

=

Tìm dược M = 112 Cacdimi ( kí hiệu Cd )

Bài tập 24:Chia hỗn hợp X gồm Na , Al , Fe thành 3 phần bằng nhau Phần 1

các thể tích đều được đo ở cùng điều kiện.

Na tan hết Na và Al tan hết Na , Al và Fe đều tan hết

Al tan một phần Fe không tan

Fe không tan

Đặt x, y , z là số mol Na , Al , Fe có trong mỗi phần

Gọi a là số mol H2 ứng với thể tích V ở phần (1) ,suy ra số mol H2 thoát ra ởphần (2) là 7 a/ 4, và phần (3) là 2 a (mol), theo giả thiết ta có hệ phương trìnhđại số:

M 64

200 M

6 11

Số mol H2 phần (1) = 0,5 x + 1,5 x = a (6)

Số mol H2 phần (2) = 0,5 x + 1,5 y = 7 a/ 4 (7)

Số mol H2 phần (3) = 0,5 x + 1,5 y + z = 2 a (8) Giải hệ phương trình (6) ,(7) ,(8) ,ta được:

x = 0,5 a ; y = a ; z = 0,25 a (mol)

Số gam Na = 23 x = 23*0,5 a = 11,5 a (gam )

Số gam Al = 27 y = 27 a (gam)

Số gam Fe = 56 z = 56*0,25 a = 14 a (gam)Tổng số gam hỗn hợp = 52,5 a (gam) % Na = = 21,9 %

% Al = = 51,43 %

% Fe = 100 21,9 51,43 = 26,67 %

Phát hiện vấn đề và cách giải quyết

Theo tính chất của hỗn hợp đồng nhất , ta có thể chọn số mol H2 ứng với thể tích

V ở phần (1) bằng 4 (mol), suy ra số mol H2 ở phần (2) sẽ là 7 (mol)phần (3) là 8(mol).khi đó ta dược hệ phương trình đại số đơn giản,và có thể giải nhẩm được :

0,5 x + 1,5 x = 4 x = 20,5 x + 1,5 y = 7 y = 40,5 x + 1,5 y + z = 8 z = 1

% Na = = 21,9 % ; Ta có kết quả tương tự

V PHƯƠNG PHÁP ÁP DỤNG ĐỊNH LUẬT

BẢO TOÀN KHỐI LƯỢNG

11,5a*100 52,5a

27a*100 52,5a

23*2*100 23*2 + 27*4 + 56*1

2.áp dụng

Bài tập 25: Cho tan hoàn toàn 13,6 gam hỗn hợp gồm Fe và Fe 2 O 3 trong dung

dụng với dung dịch NaOH dư, lọc kết tủa nung đến khối lượng không đổi được

( x + 2y) 0,5(x+ 2y) (mol)

Gọi x , y là số mol Fe và Fe2O3 trong 13,6 gam hỗn hợp ,theo giả thiết ta có:

Số gam (Fe, Fe2O3 ) = 56x + 160y = 13,6 (7)

Số mol H2 = x =2,24 /22,4 = 0,1 (8) Giải ra ta được y = 0,05

a = số gam Fe2O3 = 160 * 0,5(x+2y) = 16 (gam)

Dùng phương pháp bảo toàn khối lượng

Để tạo thành Fe2O3 , 0,1 mol Fe kết hợp được với 0,1*1,5 = 0,15 mol O

(2,4gam O) ; Theo định luật BTKL ,ta có

a = Số gam( Fe, Fe2O3 ) đầu +số gam O(kết hợp) = 13,6 + 2,4 = 16 (gam)

Bài tập 26: 7,68 gam hỗn hợp A gồm FeO , Fe 3 O 4 , Fe 2 O 3 tác dụng vừa hết với 260ml dung dịch HCl 1M cho dung dịch D.Cho dung dịch D tác dụng với dung dịch NaOH dư, lọc kết tủa ,nung đến khối lượng không đổi dược m(gam) chất rắn Tính m?

Bài giải:

Dùng phương pháp đại số: phương trình phản ứng :

FeO + 2HCl FeCl2 + 2H2O (1)

2Fe(OH)3 Fe2O3 + H2O (7) (x+3y+2z) 0,5(x+3y+2z) (mol)

Gọi x, y , z là số mol FeO, Fe3O4 , Fe2O3 trong hỗn hợp A,ta có:

Số gam (A) =(56x+16x) +(56*3y +16*4y) +(56*2z+16*3z) = 7,68

Dùng phương pháp bảo toàn khối lượng

Số mol Fe trước và sau phản ứng không đổi Ta tính số mol Fe có trong hỗn hợp A, từ đó suy ra số mol Fe2O3 do Fe tạo ra

Số gam (A) = Số gam (Fe) + Số gam ( O ) = 7,68

Số mol O (trong oxit ) = 1/2 số mol HCl = 0,13 ( ứng với 2,08 gam O )

Số mol Fe = ( 7,68 – 2,08 ) / 56 = 0,1(mol)

0,1mol Fe -> 0,05 mol Fe2O3

m = 160 * 0,05 = 8,0 (gam)

Bài tập 27: Khử hoàn toàn 11,6 gam một oxit sắt bằng CO ở nhiệt độ cao Hỗn

gam kết tủa Xác định công thức hóa học của oxit sắt

Bài giải :

dùng phương pháp đại số

Đặt công thức của oxit sắt là FexOy phương trình phản ứng :

FexOy + yCO xFe + yCO2 (1)

7,68 – 16*(x+4y+3z) 56

7,68 – 16*0,13 56

a ax ay (mol) (2)

CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O

ay ay (mol)Gọi số mol FexOy là a theo giả thiết ,ta có:

Số gam FexOy = ( 56x + 16y )a = 11,6 (3)

Số mol CaCO3 = ay = 20 / 100 = 0,2 (4)

Từ phương trình 1 và 2 ,ta tìm được ay = 0,15

Ta có tỉ lệ : ax : ay = 0,15 : 0,2

Hay : x : y = 3 : 4

Vậy công thức của oxit sắt là : Fe3O4

Dùng phương pháp bảo toàn khối lượng

áp dụng với nguyên tố ôxi, ta có :

Số mol O (trong oxit) = số mol CO = số mol CO2= số mol CaCO3 = 0,2(mol)

Số gam Fe = 11,6 0,2*16 = 8,4 ( ứng với 0,15 mol Fe )

Tỉ lệ Fe : O = 0,15 : 0,2 = 3: 4 -> công thức của oxit : Fe3O4

Bài tập 28 Thực hiện phản ứng nhiệt nhôm với 25 gam hỗn hợp A gồm Al và

14,8gam hỗn hợp rắn C,không thấy có khí thoát ra Háy tính:

a) Khối lượng của hỗn hợp B.

b) Thành phần phần trăm khối lượng các chất trong hỗn hợp A.

Số gam A = 27x + 160 ( 0.5x + y ) = 25

Hay : 107x + 160 y = 25 (3)

Số gam C = 56 x + 160 y = 14,8 (4)Giải hệ phương trình 3 ,4 ta đuợc :

Dùng phương pháp bảo toàn khối lượng

- B tác dụng với dung dịch NaOH không tạo khí ,Al không dư

- Độ giảm khối lượng từ B sang C là khối lượng Al2O3

- Không có chất nào tách ra khỏi hỗn hợp B,theo định luật BTKL

Số gam B = số gam A = 25 (gam)

Số gam Al2O3 = số gam B – số gam C = 10,2 (gam)

Số gam Al = ( 10,2/ 102)*54 = 5,4 (gam) , chiếm 21,6%

Bài tập 29: Thực hiện phản ứng nhiệt nhôm với 26,8 gam hỗn hợp X gồm Al và

Al2O3 + 2NaOH + 3H2O 2Na[Al(OH)4] (3)

Gọi x là số mol Al tham gia phản ứng nhiệt nhôm, y là số mol Al còn dưTheo giả thiết ta có: