Chuyên đề Phương pháp áp định luật thành phần không đổi và tính chất của hỗn hợp đồng nhất

IV. PHƯƠNG PHÁP ÁP ĐỊNH LUẬT THÀNH PHẦN KHÔNG ĐỔI
 VÀ TÍNH CHẤT CỦA HỖN HỢP ĐỒNG NHẤT
1.Nội dung
Định luật
Một hợp chất hóa học dù điều chế bằng cách nào,bao giờ cũng có thành phần xác định về khối lượng .
Hệ quả
-Trong một hợp chất hóa học, tỉ lệ về só nguyên tử của các nguyên tố là một đại lượng không đổi.
-Đối với một hỗn hợp đồng nhất cho trước,tỉ lệ về số mol hoặc tỉ lệ về số gam hoặc tỉ lệ về thể tích ( đói với chất khí ) là một đại lượng xác định.
2. áp dụng
Bài tập 19: Khi dẫn khí CO qua bột Fe2O3 nung nóng ,thu được 11,2 lit hỗn hợp X (đktc) gồm CO2 và CO có tỉ khối đối với hidro là 17,2. Xác định thành 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 hỗn hợp cho trước là một đại lượng không đổi, cho nên ta có thể qui hỗn hợp cho trước 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:
28 x + 44 ( 1 – x ) = 34,4
x = 0,6 mol CO 60 %
Để tính thành phần phần trăm chỉ cần biết tỉ lệ khối lượng hoặc tỉ lệ mol của các chất ,trong trường hợp này ta có thể dùng sơ đồ chéo
 CO = 28 44 – 34,4 = 9,6
 34,4
 CO2= 44 34,4 – 28 = 6,4
 Số mol CO / số mol CO2 = 9,6 / 6,4 = 3 / 2
 % CO = 100*3 / ( 3 + 2 ) = 60% . Ta có kết quả tương tự.
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 .
Bài giải:
phương trình phản ứng :
Mg + 2HCl MgCl2 + H2
x x (mol)
Fe + 2HCl FeCl2 + H2
y y (mol)
Gọi số mol Mg và Fe trong a gam hỗn hợp là x và y , theo giả thiết ta có
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:
 x = y = 0,0125 a
24*0,0125a*100
 a
 % Mg = = 30
 %Fe = 100 - 30 = 70 %.
 Phát hiện vấn đề và cách giải quyết
Theo tính chất của hỗn hợp đồng nhất ,ta có thể cho a = 100 , khi đó số mol hai kim loại là 2,5.giả thiết hỗn hợp chỉ chứa Mg ,số mol Fe bị thay thế là :
100 – 24*2,5 
 56 – 24 
 = 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 ?
Bài giải:
 axit và nước bị kim loại khử theo phương trình:
2H+ + 2e H2 (1)
 x 0,5x (mol)
2H2O + 2e H2 + 2OH— (2)
 y 0,5y (mol)
 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
36,5*0,02a*100
 a
 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:
100 – 18*3,5
 36,5 – 18 
 = 2 (mol) ứng với 36,5*2 = 73 (g) A = 73%
Bài tập 22 Hai thanh kim loại đồng chất hóa trị (II) có khối lượng bằng nhau. Nhúng thanh thứ nhất vào dung dịch CuSO4 , thanh thứ hai vào dung dịch Hg(NO3)2. sau một thời gian ,thấy khối lượng thanh thứ nhất tăng 1% và thanh 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
64x – Mx 
 m
 1
100
 Ta có : khối lượng thanh thứ nhất tăng = (3)
200x -- Mx 
 m
 18
100
Khối lượng thanh thứ hai tăng : = (4)
 64 -- M 
 200 -- M 
 1
 18
= 
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. Nhúng thanh thứ nhất vào dung dịch CuSO4 , thanh thứ hai vào dung dịch Hg(NO3)2. sau một thời gian ,thấy khối lượng thanh thứ nhất giảm 6% và thanh thứ hai tăng 11%. Xác định tên kim loại , biết số mol hai muối trong dung dịch giảm một như nhau
Bài giải:
 6
 11
 M -- 64
200 -- M
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 tác dụng với nước dư thu được V lit H2. Phần 2 tác dụng với dung dịch NaOH dư được 7V / 4 lit H2. Phần 3 tác dụng với dung dịch HCl dư thu được 2V lít H2.. Tính thành phần phần trăm khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp X. Biết các thể tích đều được đo ở cùng điều kiện.
Bài giải:
Phương trình phản ứng :
Na + H2O Na+ + OH-- + 0,5H2 (1)
 x x 0,5 x (mol)
Al + OH--+ 3H2O [Al(OH)4]-- + 1,5H2 (2)
 x (mol) 1,5 x (mol)
 y 1,5 y(mol)
Na + H+ Na+ + 0,5H2 (3)
 x 0,5x (mol)
Al + 3H+ Al3+ + 1,5H2 (4)
 y 1,5 y(mol)
Fe + 2H+ Fe2+ + H2 (5)
 z z (mol)
VH2 (phần 1) < VH2 (phần 2) < VH2 (phần 3)
 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 ở phần (2) là 7 a/ 4, và phần (3) là 2 a (mol), theo giả thiết ta có hệ phương trình đại số:
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)
11,5a*100
 52,5a
 % Na = = 21,9 %
 27a*100
 52,5a
 % 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 = 2
0,5 x + 1,5 y = 7 y = 4
0,5 x + 1,5 y + z = 8 z = 1
 23*2*100
 23*2 + 27*4 + 56*1
% Na = = 21,9 % ; Ta có kết quả tương tự .