Các phương pháp giúp giải nhanh bài toán Hóa học
Với hình thức thi trắc nghiệm khách quan, trong một khoảng thời gian tương ñối ngắn học sinh phải
giải quyết một sốlượng câu hỏi và bài tập khá lớn (trong ñó bài tập toán chiếm một tỉlệkhông nhỏ). Do
ñó việc tìm ra các phương pháp giúp giải nhanh bài toán hóa học có một ý nghĩa quan trọng.
Bài toán trộn lẫn các chất với nhau là một dạng bài hay gặp trong chương trình hóa học phổthông.
Ta có thểgiải bài tập dạng này theo nhiều cách khác nhau, song cách giải nhanh nhất là “phương pháp
sơ ñồ ñường chéo”.
Nguyên tắc: Trộn lẫn 2 dung dịch:
Dung dịch 1: có khối lượng m
1
, thểtích V1
, nồng ñộC1
(C% hoặc CM), khối lượng riêng d
1.
Dung dịch 2: có khối lượng m
2
, thểtích V2
, nồng ñộC2(C2> C1
), khối lượng riêng d
2.
Dung dịch thu ñược có m = m
1+ m2, V = V1+ V2
, nồng ñộC (C1< C < C2
), khối lượng riêng d.
Sơ ñồ ñường chéo và công thức tương ứng với mỗi trường hợp
→ RCOONa + R’OH Cứ 1 mol este RCOOR’ chuyển thành 1 mol muối RCOONa, khối lượng tăng (hoặc giảm) |23 – R’| gam và tiêu tốn hết 1 mol NaOH, sinh ra 1 mol R’OH. Như vậy, nếu biết khối lượng của este phản ứng và khối lượng muối tạo thành, ta dễ dàng tính ñược số mol của NaOH và R’OH hoặc ngược lại. Có thể nói hai phương pháp “bảo toàn khối lượng” và “tăng giảm khối lượng” là 2 “anh em sinh ñôi”, vì một bài toán nếu giải ñược bằng phương pháp này thì cũng có thể giải ñược bằng phương pháp kia. Tuy nhiên, tùy từng bài tập mà phương pháp này hay phương pháp kia là ưu việt hơn. Ví dụ 14. Giải lại ví dụ 12 bằng phương pháp tăng giảm khối lượng. Hướng dẫn giải: Các phương trình phản ứng xảy ra: XCO3 + 2HCl → XCl2 + H2O + CO2 ↑ Y2(CO3)3 + 6HCl → 2YCl3 + 3H2O + 3CO2 ↑ (1) (2) Số mol khí CO2 bay ra: (mol) 04,022,4 0,896 n 2CO == Theo (1), (2): khi chuyển từ muối cacbonat → muối clorua, cứ 1 mol CO2 sinh ra, khối lượng hỗn hợp muối tăng thêm 71 – 60 = 11 gam. Vậy khối lượng hỗn hợp muối tăng lên là: ∆m = 0,04.11 = 0,44 gam. Khối lượng của muối trong dung dịch: =muèim 3,34 + 0,44 = 3,78 (gam). Ví dụ 15. Giải lại ví dụ 13 bằng phương pháp tăng giảm khối lượng. Hướng dẫn giải: Các phương trình phản ứng có thể xảy ra: 3Fe2O3 + CO → 2Fe3O4 + CO2 Fe3O4 + CO → 3FeO + CO2 FeO + CO → Fe + CO2 CuO + CO → Cu + CO2 (1) (2) (3) (4) Ta có: (gam) 8,43,0.28m (mol) 3,0 44 13,2 n n COCO2 ==⇒=== (p−)p−)( CO Khối lượng chất rắn: mr = 40 (gam) Theo (1), (2), (3), (4): cứ 1 mol CO phản ứng → 1 mol CO2, khối lượng hỗn hợp A giảm là: ∆m = 1 × (44 – 28) = 16 gam. Vậy khối lượng hỗn hợp A ñã bị giảm là: 16 × 0,3 = 4,8 (gam) Khối lượng của hỗn hợp A ban ñầu là: m = 40 + 4,8 = 44,8 (gam). Ví dụ 16. Nhúng một lá nhôm vào 200 ml dung dịch CuSO4, ñến khi dung dịch mất màu xanh lấy lá nhôm ra cân thấy nặng hơn so với ban ñầu là 1,38 gam. Xác ñịnh nồng ñộ của dung dịch CuSO4 ñã dùng. Hướng dẫn giải: Phương trình phản ứng xảy ra: 2Al + 3CuSO4 → Al2(SO4)3 + 3Cu ↓ (*) Lê Phạm Thành – Cử nhân Chất Lượng Cao Hóa Học – ðHSP Hà Nội Nhận gia sư môn Hóa Học Copyright © 2007 Lê Phạm Thành E-mail: thanh.lepham@gmail.com Phone: 0976053496 Trang 7/14 Theo (*): cứ 2 mol Al phản ứng hết với 3 mol CuSO4, sinh ra 3 mol Cu, khối lượng thanh nhôm tăng lên: ∆m = 3.64 – 2.27 = 138 (gam). Vậy số mol CuSO4 ñã tham gia phản ứng là: (mol) 0,033138 1,38 n 4CuSO =⋅= Nồng ñộ của dung dịch CuSO4: (M). 0,150,2 0,03CM == Chú ý: Khi nhúng thanh kim loại A vào dung dịch muối của kim loại B (kém hoạt ñộng hơn A). Sau khi lấy thanh kim loại A ra, khối lượng thanh kim loại A ban ñầu sẽ thay ñổi do: 1) Một lượng A bị tan vào dung dịch 2) Một lượng B từ dung dịch ñược giải phóng, bám vào thanh kim loại A 3) Tính khối lượng tăng (hay giảm) của thanh A phải dựa vào phương trình phản ứng cụ thể. Ví dụ 17. Cho 11 gam hỗn hợp 3 axit ñơn chức thuộc cùng dãy ñồng ñẳng tác dụng hoàn toàn với kim loại Na dư, thu ñược 2,24 lít khí H2 (ñktc). Tính khối lượng muối hữu cơ tạo thành. Hướng dẫn giải: Số mol khí H2 tạo thành: (mol) 0,122,4 2,24 n 2H == Gọi công thức chung của 3 axit ñơn chức là: COOH.R Phương trình phản ứng xảy ra: 2HCOONaR2Na2COOHR2 +→+ (*) Theo (*): cứ 2 mol COOHR phản ứng → 2 mol COONaR và 1 mol H2, khối lượng muối tăng lên so với khối lượng của axit là: ∆m = (gam) 4445)]R(23)44R2.[( =+−++ Khối lượng muối hữu cơ lớn hơn axit là: m = 44.0,1 = 4,4 (gam) Vậy, khối lượng muối hữu cơ tạo thành là: 11 + 4,4 = 15,4 (gam). ************************************************ §4. PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN NGUYÊN TỐ Nguyên tắc chung của phương pháp này là dựa vào ñịnh luật bảo toàn nguyên tố (BTNT): “Trong các phản ứng hóa học thông thường, các nguyên tố luôn ñược bảo toàn”. ðiều này có nghĩa là: Tổng số mol nguyên tử của một nguyên tố X bất kì trước và sau phản ứng là luôn bằng nhau. Ví dụ 18. Hỗn hợp chất rắn A gồm 0,1 mol Fe2O3 và 0,1 mol Fe3O4. Hòa tan hoàn toàn A bằng dung dịch HCl dư, thu ñược dung dịch B. Cho NaOH dư vào B, thu ñược kết tủa C. Lọc lấy kết tủa, rửa sạch rồi ñem nung trong không khí ñến khối lượng không ñổi thu ñược m gam chất rắn D. Tính m. Hướng dẫn giải: Các phản ứng hóa học xảy ra: Fe2O3 + 6HCl → 2FeCl3 + 3H2O Fe3O4 + 8HCl → FeCl2 + 2FeCl3 + 4H2O NaOH + HCl → NaCl + H2O 2NaOH + FeCl2 → 2NaCl + Fe(OH)2 ↓ 3NaOH + FeCl3 → 3NaCl + Fe(OH)3 ↓ 4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 → 0t 4Fe(OH)3 2Fe(OH)3 → 0t Fe2O3 + 3H2O (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) Theo các phương trình phản ứng ta có sơ ñồ: 32 43 32 OFe mol 0,1:OFe mol 0,1:OFe ⇒ (rắn D) Lê Phạm Thành – Cử nhân Chất Lượng Cao Hóa Học – ðHSP Hà Nội Nhận gia sư môn Hóa Học Copyright © 2007 Lê Phạm Thành E-mail: thanh.lepham@gmail.com Phone: 0976053496 Trang 8/14 Áp dụng ñịnh luật bảo toàn nguyên tố ñối với Fe: (mol) 0,50,1.30,1.2n D) (trong Fe =+=∑ ⇒ (gam). 40 0,25.160 m (mol) 0,25 2 0,5 n DD ==⇒== Ví dụ 19. Tiến hành crackinh ở nhiệt ñộ cao 5,8 gam butan. Sau một thời gian thu ñược hỗn hợp khí X gồm CH4, C2H6, C2H4, C3H6 và C4H10. ðốt cháy hoàn toàn X trong khí oxi dư, rồi dẫn toàn bộ sản phẩm sinh ra qua bình ñựng H2SO4 ñặc. Tính ñộ tăng khối lượng của bình H2SO4 ñặc. Hướng dẫn giải: Các sơ ñồ phản ứng xảy ra: C4H10 →crackinh CH4 + C3H6 (1) C4H10 →crackinh C2H6 + C2H6 (2) CH4 → 0t CO2 + 2H2O (3) C2H4 → 0t 2CO2 + 2H2O (4) C2H6 → 0t 2CO2 + 3H2O (5) C3H6 → 0t 3CO2 + 3H2O (6) C4H10 → 0t 4CO2 + 5H2O (7) ðộ tăng khối lượng của bình H2SO4 ñặc chính là tổng khối lượng H2O sinh ra trong phản ứng ñốt cháy hỗn hợp X. Theo bài ra ta có: (mol) 0,1 58 5,8 n butan == Từ phương trình phản ứng, có: H (butan ban ñầu) → H (nước) và C4H10 → 10H → 5H2O Áp dụng ñịnh luật BTNT ñối với hiñro: ==∑∑ O)(H H(butan) H 2n n 10 × 0,1 = 1 (mol) ⇒ (gam). 9 18.0,5 m m (mol) 0,5 2 1 n OHOH 22 ===∆⇒== Ví dụ 20. Hỗn hợp khí A gồm một ankan, một anken, một ankin và hiñro. Chia A thành 2 phần có thể tích bằng nhau rồi tiến hành 2 thí nghiệm sau: Phần 1: ñem ñốt cháy hoàn toàn rồi dẫn sản phẩm cháy lần lượt qua bình 1 ñựng H2SO4 ñặc, bình 2 ñựng nước vôi trong dư. Sau phản ứng cân thấy khối lượng bình 1 tăng 9,9 gam, bình 2 tăng 13,2 gam. Phần 2: dẫn từ từ qua ống ñựng bột Ni nung nóng thu ñược hỗn hợp khí B. Sục khí B qua bình ñựng nước vôi trong dư, thấy khối lượng bình nước vôi trong tăng m gam. Tìm giá trị của m. Hướng dẫn giải: Phân tích: Vì 2 phần có thể tích bằng nhau nên thành phần của chúng là như nhau. Và sản phẩm ñốt cháy của 2 phần là hoàn toàn giống nhau! Ở ñây, việc dẫn phần 2 qua bột Ni, nung nóng → hỗn hợp B, sau ñó mới ñem ñốt cháy B chỉ là một bước gây nhiễu, khiến chúng ta bị rối mà thôi, vì thành phần các nguyên tố của B và phần 2 là hoàn toàn giống nhau. Chính vì vậy, khối lượng bình nước vôi trong tăng ở thí nghiệm 2 chính bằng tổng khối lượng của nước và CO2 sinh ra trong thí nghiệm 1! Vậy: m = ∆mbình 1 + ∆mbình 2 = 9,9 + 13,2 = 23,1 (gam). ************************************************ §5. PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN ELECTRON Nguyên tắc của phương pháp: “Khi có nhiều chất oxi hóa hoặc chất khử trong hỗn hợp phản ứng (nhiều phản ứng hoặc phản ứng qua nhiều giai ñoạn) thì tổng số mol electron mà các phân tử chất khử cho phải bằng tổng số mol electron mà các chất oxi hóa nhận”. ðây chính là nội dung của ñịnh luật bảo toàn electron trong phản ứng oxi hóa – khử. Lê Phạm Thành – Cử nhân Chất Lượng Cao Hóa Học – ðHSP Hà Nội Nhận gia sư môn Hóa Học Copyright © 2007 Lê Phạm Thành E-mail: thanh.lepham@gmail.com Phone: 0976053496 Trang 9/14 ðiều quan trọng nhất khi áp dụng phương pháp này ñó là việc phải nhận ñịnh ñúng trạng thái ñầu và trạng thái cuối của các chất oxi hóa và các chất khử, nhiều khi không cần quan tâm ñến việc cân bằng phản ứng hóa học xảy ra. Phương pháp này ñặc biệt lí thú ñối với các bài toán phải biện luận nhiều trường hợp xảy ra. Ví dụ 21. Hoà tan hoàn toàn 19,2 gam kim loại M trong dung dịch HNO3 dư thu ñược 8,96 lít (ñktc) hỗn hợp khí gồm NO2 và NO có tỉ lệ thể tích 3:1. Xác ñịnh kim loại M. Hướng dẫn giải: Số mol của hỗn hợp khí: (mol) 0,4 22,4 8,96 n khí == Vì (mol) 0,10,4 4 1 n (mol); 0,30,4 4 3 n 1:3n:n 1:3V:V NONONONONONO 222 =⋅==⋅=⇒=⇒= Gọi n là hóa trị của M. Quá trình nhường electron: n0 MneM + →− (1) Số mol electron nhường là: (*) (mol)n M 19,2 n ⋅=∑ nh−êng e Quá trình nhận electron: 245 N N3 6e N4 +++ +→+ (2) Tổng số mol electron nhận là: (**) (mol) 6,01,06n =×=∑ nhËn e Áp dụng ñịnh luật bảo toàn electron, ta có: 32n M 0,6 n M 19,2 nn =⇒=⋅⇒=∑∑ nhËn enh−êng e ⇒ n = 2; M = 64. Vậy kim loại M là ñồng (MCu = 64). Ví dụ 22. Hòa tan hoàn toàn 11,2 gam Fe vào HNO3 dư, thu ñược dung dịch A và 6,72 lít hỗn hợp khí B gồm NO và một khí X, với tỉ lệ thể tích là 1:1. Xác ñịnh khí X. Hướng dẫn giải: Số mol của hỗn hợp khí B: (mol) 0,15 n n (mol) 0,3 22,4 6,72 n XNOB ==⇒== Quá trình nhường electron: 3e Fe Fe 30 +→ + (1) Số mol electron nhường là: (*) (mol) 0,6 3 56 11,2 n =⋅=∑ nh−êng e Quá trình nhận electron của NO: 25 N 3e N ++ →+ (2) Số mol electron do NO nhận là: (**) (mol) 45,015,03n =×=nhËn) (NO e Áp dụng ñịnh luật bảo toàn electron, ta có: nhËn) (X enhËn) (NO enh−êng enhËn enh−êng e nnnnn +=⇒= ∑∑∑ ⇒ (mol) 0,150,450,6nnn =−=−=∑ nhËn) (NO enh−êng enhËn) (X e Gọi n là số electron mà X nhận. Ta có: n)(55 N ne N −++ →+ (3) ⇒ n = .1 15,0 15,0 = Từ ñó suy ra X là NO2. Ví dụ 23. ðể m gam phoi bào sắt A ngoài không khí sau một thời gian biến thành hỗn hợp B có khối lượng 12 gam gồm Fe và các oxit FeO, Fe3O4, Fe2O3. Cho B tác dụng hoàn toàn với axit nitric dư thấy giải phóng ra 2,24 lít khí duy nhất NO. Tính khối lượng m của A? Hướng dẫn giải: Sơ ñồ các biến ñổi xảy ra: Fe B NO Fe FeO Fe3O4 Fe2O3 dd HNO3 mA gam 12 gam
File đính kèm:
- giai toan hoa nhanh.pdf