Chuyên đề Phương trình ion về thu gọn trong việc giải bài tập hoá học

 dụng phương trình ion, thay vì tính khối lượng các muối và bazơ ta đi tính khối lượng các ion tạo ra các chất đó.
Ta có : m Chất rắn = mNa + mK + mCl + mNO + mOHdư
 mNa = 0,24. 23 = 5,52 (g)
 mK = 0,3 . 2,2 . 39 = 25,74 (g)
 mCl = 0,2 . 35,5 = 7,1 (g)
 mNO = 0,4 . 62 = 24,8 (g) 
 nOHdư = 0,3.a – 0,36 = 0,3 . 2,2 – 0,36 = 0,3 (mol)
 mOHdư = 0,3 . 17 = 5,1 (g).
 m Chất rắn = mNa + mK + mCl + mNO + mOHdư = 68,26 (g).
Bài tập 3 : a, Cho dung dịch NaOH có pH = 13 (dung dịch A). Để trung hoà 10 ml dung dịch A cần 10 ml dung dịch B chứa 2 axit HCl và H2SO4. Xác định pH của dung dịch B ?
b, Trộn 100 ml dung dịch A với 100 ml dung dịch Ba(OH)2 a (M), thu được dung dịch C. Để trung hoà dung dịch 500 ml dung dịch C cần 350 ml dung dịch B. Xác định nồng độ mol Ba(OH)2.
 Hướng dẫn 
Đây là những phản ứng giữa 1 Bazơ và 2 Axit và 2 Bazơ và 2 Axit (có kèm theo theo tạo kết tủa), và có liên quan đến pH dung dịch. Vậy nên nếu giải phương pháp bình thường sẽ rất khó khăn trong việc lập phương trình để giải hệ. Nên ta sử dụng phương trình ion thu gọn.
a. Phương trình phản ứng trung hoà ddA với ddB
 H+ + OH- H2O (1)
 Dd NaOH (ddA) có pH = 13 	 = 10-13 (M) = 10-1 (M).
Trong 10 ml = 10-2 (l) dung dịch A có :
 Số mol OH- :
 nOH = 10-2.10-1 = 10-3 (mol)
 theo pt (1) có : nOH = nH = 10-3 (mol)
Trong 10 (ml) = 10-2(l) dung dịch B có :
 nH = 10-3 (mol)
 	= 10-3 / 10-2 = 10-1 (M) => pHB = 1.
b. Trộn 100 ml A + 100 ml Ba(OH)2 a(M) => 200 ml dd C.
 => nOH dd C = 10-2 + 0,2 . a (mol).
Trong 500 ml dd C có : nOH = 2,5. 10-2 + a (mol).
Trong 350 ml dd B có : nH = 3,5. 10-2 (mol).
Theo pt (1) có : 2,5. 10-2 + a = 3,5 . 10-2 => a = 10-2 (M)
* một số bài tập
1/ Cho 40 ml dung dịch HCl 0,75 M vào 160 ml dung dịch chứa đồng thời Ba(OH)2 0,08 M và KOH 0,04 M. Tính pH của dung dịch thu được. 
 Cho biết : . = 10-14 
 (Đề thi TSĐH khối A – 2004)
2/ Trộn dung dịch A chứa NaOH và dung dịch B chứa Ba(OH)2 theo thể tích bằng nhau được dung dịch C. Trung hòa 100 ml dung dịch C cần dùng hết 35 ml dung dịch H2SO4 2M và thu được 9,32 gam kết tủa. Tính nồng độ mol/l của các dung dịch A và B.
	Cần phải trộn bao nhiêu ml dung dịch B với 20 ml dung dịch A để thu được dung dịch hòa tan vừa hết 1,08 gam Al.
 (Đề thi TSĐH Bách khoa –1989)
3/ Tính thể tích dd Ba(OH)2 0,04M cần cho vào 100ml dd gồm HNO3 0,1M và HCl 0,06 M có để pH của dd thu đựơc = 2,0.
 (Đề thi TSĐH SP – 2001)
4/ a/ Cho hỗn hợp gồm FeS2 , FeCO3 tác dụng hết với dung dịch HNO3 đặc, nóng dư thu được dung dịch A và hỗn hợp khí B gồm NO2 và CO2 . Thêm dung dịch BaCl2 vào dung dịch A. Hấp thụ hỗn hợp khí B bằng dung dịch NaOH dư. Viết phương trình phân tử và phương trình ion thu gon của các phản ứng xảy ra.
b/ Trộn 200 ml dung dịch HCl 0,1M và H2SO4 0,05M với 300 ml dung dịch Ba(OH)2 có nồng độ a mol/l thu được m gam kết tủavà 500 ml dung dịch có pH = 13. Tính a và m. 
 (Đề thi TSĐH khối B – 2003)
5/ Cho hai dung dịch H2SO4 có pH =1 và pH = 2. Thêm 100 ml dung dịch KOH 0,1M vào 100 ml mỗi dung dịch trên. Tính nồng độ mol/l của các dung dịch thu được.
 (Đề thi TSĐH khối B – 2002)
6/ Hòa tan một mẫu hợp kim Ba-Na ( với tỷ lệ số mol là 1: 1 ) vào nước thu được dung dịch A và 6,72 lít H2 (đktc).
	a/ Cần dùng bao nhiêu ml dung dịch HCl có pH = 1,0 để trung hòa 1/10 dung dịch A.
	b/ Cho V lít khí CO2 (đktc) hấp thụ hết vào 1/10 dung dịch A thì thu được 2,955 gam kết tủa . Tính V.
	c/ Thêm m gam NaOH vào 1/10 dung dịch A thu được dung dịch B. Cho dung dịch B tác dụng với 100 ml dung dịch Al2(SO4)3 0,2M thu được kết tủa C. Tính m để cho lượng kết tủa C là lớn nhất, bé nhất. Tính khối lượng kết tủa lớn nhất, bé nhất.
 (Bộ đề thi TS – 1996) 
 7/ Hoà tan 7,83 (g) một hỗn hợp X gồm 2 kim loại kiềm A, B thuộc 2 chu kỳ kế tiếp trong bảng tuần hoàn được 1lit dung dịch C và 2,8 lit khí bay ra (đktc)
a, Xác định A,B và số mol A, B trong C.
b, Lấy 500 ml dung dịch C cho tác dụng với 200 ml dung dịch D chứa H2SO4 0,1 M và HCl nồng độ x. Tính x biết rằng dung dịch E thu được trung tính.
c, Tính tổng khối lượng muối thu được sau khi cô cạn dung dịch E.
 ( PP giải toán hoá vô cơ - TS Nguyễn Thanh Khuyến)
8/ Một dung dịch A chứa HNO3 và HCl theo tỉ lệ mol 2 :1.
a, Biết rằng khi cho 200 ml dung dịch A tác dụng với 100 ml NaOH 1 M thì lượng axit dư trong A tác dụng vừa đủ với 50 ml dung dịch Ba(OH)2 0,2 M. Tính nồng độ mol của mỗi axit trong dung dịch A.
b, Nếu trộn 500 ml dung dịch A với 100 ml dung dịch B chứa NaOH 1 M và Ba(OH)2 0,5 M thì dung dịch C thu được có tính axit hay bazơ ?
c, Phải thêm vào dung dịch C bao nhiêu lit dung dịch A hoặc dung dịch B để có được dung dịch D trung tính ?
d, Cô cạn dung dịch D. Tính khối lượng muối khan thu được.
 ( PP giải toán hoá vô cơ - TS Nguyễn Thanh Khuyến)
9/ 100 ml dung dịch X chứa H2SO4 và HCl theo tỉ lệ mol 1 : 1.
Để trung hoà 100 ml dung dịch X cần 400 ml dung dịch NaOH 5% ( d = 1,2 g/ml)
a, Tính nồng độ mol của mỗi axit trong dung dịch X.
b, Nếu C% NaCl sau phản ứng là 1,95. Tính khối lượng riêng của dung dịch X và nồng độ % của mỗi axit trong dung dịch X ?
c, Một dung dịch Y chứa 2 bazơ NaOH và Ba(OH)2. Biết rằng 100 ml dung dịch X trung hoà vừa đủ 100 ml dung dịch Y đồng thời tạo ra 23,3 gam kết tủa. Chứng minh Ba2+ trong dung dịch Y kết tủa hết. Tính nồng độ mol của mỗi bazơ trong dung dịch Y.
 ( PP giải toán hoá vô cơ - TS Nguyễn Thanh Khuyến)
10/ Thêm 100 ml nước vào 100 ml dung dịch H2SO4 được 200 ml dung dịch X (d = 1,1 g/ml).
a, Biết rằng 10 ml dung dịch X trung hoà vừa đủ 10 ml dung dịch NaOH 2 M, Tính nồng độ mol và khối lượng riêng d của dung dịch H2SO4 ban đầu.
b, Lấy 100 ml dung dịch X, thêm vào đó 100 ml dung dịch HCl được 200 ml dung dịch Y. Khi trung hoà vừa đủ 100 ml dung dịch X bằng 200 ml dung dịch NaOH thì thu được 2 muối với tỉ lệ khối lượng : mNaCl : mNaSO = 1,17
Tính nồng độ mol của dung dịch HCl và NaOH.
 ( PP giải toán hoá vô cơ - TS Nguyễn Thanh Khuyến)
II. bài tập về muối cacbonat + axit .
Bài tập 1 : Cho 35 gam hỗn hợp X gồm Na2CO3 và K2CO3. Thêm từ từ , khuấy đều 0,8 lit HCl 0,5 M vào dung dịch X trên thấy có 2,24 lit khí CO2 thoát ra ở đktc và dung dịch Y. Thêm Ca(OH)2 vào dung dịch Y được kết tủa A.
Tính khối lượng mỗi chất trong X và khối lượng kết tủa A ?
 Hướng dẫn giải
Bài này nếu học sinh dùng phương trình phân tử để làm thì sẽ gặp khó khăn khi xét phản ứng của Ca(OH)2 với dung dịch Y tạo ra kết.
Nên đối với bài này ta nên sử dụng phương trình ion.
Gọi số mol của Na2CO3 là a, K2CO3 là b.
Khi thêm từ từ dd HCl vào dd X lần lượt xảy ra phản ứng :
 CO + H+ HCO
 a + b a + b a + b
Khi toàn thể CO biến thành HCO
 HCO + H+ CO2 + H2O
 0,1 0,1 0,1
 nCO = 2,24/ 22,4 = 0,1 mol.
Dung dịch sau phản ứng tác dụng Ca(OH)2 cho kết tủa. Vậy HCO dư, H+ hết.
 HCO + Ca(OH)2 CaCO3 + OH- + H2O
	= a + b + 0,1 = 0,5 . 0,8 = 0,4
 hay a + b = 0,3 (1)
 và 106a + 138b = 35 (2). Giải hệ có a = 0,2 mol Na2CO3,
 b = 0,1 mol K2CO3.
Do đó khối lượng 2 muối là :
mNaCO = 0,2 . 106 = 21,2 (g)
mKCO = 0,1 . 138 = 13,8 (g) 
khối lượng kết tủa :
 nCaCO = nHCO dư = a + b - 0,1 = 0,2 mol
 mCaCO = 0,2 . 100 = 20 (g) 
Bài tập 2 : Cho 10,5 gam hỗn hợp X gồm Na2CO3 và K2CO3 tác dụng với HCl dư thì thu được 2,016 lit CO2 ở đktc.
a, Tính % khối lượng X ?
b, Lấy 21 gam hỗn hợp Na2CO3 và K2CO3 với thành phần % như trên tác dụng với dung dịch HCl vừa đủ (không có khí CO2 bay ra). Tính thể tích dung dịch HCl 2M cần dùng ?
c, Nếu thêm từ từ 0,12 lit dung dịch HCl 2M vào dung dịch chứa 21 gam hỗn hợp X trên. Tính thể tích CO2 thoát ra ở đktc ?
 Hướng dẫn giải
Bài tập có thể giải theo phương trình phân tử, nhưng đến phần b học sinh sẽ gặp khó khăn. Vì vậy bài này ta sẽ giải theo phương trình ion với 2 trường hợp cho muối vào axit và cho axit vào muối.
a, Gọi số mol của Na2CO3 là a, K2CO3 là b, do HCl dư. Vậy CO biến thành CO2
 CO + 2 H+ CO2 + H2O 
 a + b a + b
 Ta có : a + b = 2,016/ 22,4 = 0,09 mol
 106a + 138b = 10,5
 giải hệ : a = 0,06 mol Na2CO3 
 b = 0,03 mol K2CO3
 % Na2CO3 = = 60,57%
 % K2CO3 = 100% - 60,57% = 39,43%
b, Khi cho từ từ dung dịch HCl vào dung dịch X : Na2CO3, K2CO3
 (21 gam = 2 . 10,5 gam hỗn hợp trên).
 CO + H+ HCO
 0,18 0,18 0,18
 Nếu không có khí CO2 thoát ra, tức là phản ứng dừng lại ở đây.
 nHCl = nH = 0,18 mol => VHCl 2M = 0,18/2 = 0,09(l)
c, Nếu dùng 0,12 lit dung dịch HCl 2M hay 0,12.2 = 0,24 mol H+ > 0,18 mol. Nên sẽ có phương trình :
 HCO + H+ CO2 + H2O
 0,06 0,06
 VCO = 0,06.22,4 = 1,344 (l)
III. bài tập cho oxit axit + hỗn hợp dung dịch kiềm. 
Bài tập :
Có 200 ml dung dịch A gồm : NaOH 1M và KOH 0,5 M. Sục V lit khí CO2 ở đktc với các trường hợp V1 = 2,24 lit, V2 = 8,96 lit, V3 = 4,48 lit. Thu được dung dịch B, cô cạn B thu được m gam chất rắn khan. Tính m trong các trường hợp ?
 Hướng dẫn giải
Đối với bài này nếu dùng phương trình phân tử sẽ gặp nhiều khó khăn lập hệ rất dài dòng. Vì vậy khi gặp dạng này ta nên giải theo phương trình ion.
TH1 : V1 = 2,24 lit CO2 đktc
 nCO= = 0,1 mol
 nOH= 0,2.1 + 0,2.0,5 = 0,3 mol
 = > 2 chỉ tạo ra muối trung tính CO
 CO2 + 2 OH- CO + H2O
 0,1 0,3 0,1
Cô cạn dung dịch B khối lượng chất rắn khan là khối lượng các ion tạo ra các muối :
 m = mK + mNa + mCO + mOH dư
 = 0,2.0,5. 39 + 0,2.1. 23 + 0,1. 60 + (0,3 – 0,2).17 = 16,2 (g)
TH2 : V2 = 8,96 lit CO2 đktc
 nCO= = 0,4 mol
 nOH= 0,2.1 + 0,2.0,5 = 0,3 mol
 = < 1 chỉ tạo ra muối axit HCO
 CO2 + OH- HCO
 0,4 0,3 0,3 
Cô cạn dung dịch B khối lượng chất rắn khan là khối lượng các ion tạo ra các muối :
 m = mK + mNa + mHCO
 = 0,2.0,5. 39 + 0,2.1. 23 + 0,3. 61 = 26,6 (g)
TH3 : V3 = 4,48 lit CO2 đktc
 nCO= = 0,2 mol
 nOH= 0,2.1 + 0,2.0,5 = 0,3 mol
 1 < = < 2 tạo ra 2 muối axit HCO và CO
 CO2 + OH- HCO
 a a a 
 CO2 + 2 OH- CO + H2O
 b 2b b
 a + b = 0,2 (1)
 a + 2b = 0,3 (2) Giải hệ có a = b = 0,1 mol 
 Cô cạn dung dịch B khối lượng chất rắn khan là khối lượng các ion tạo ra các muối :
 m = mK + mNa + mHCO + mCO 
 = 0,2.0,5. 39 + 0,2.1. 23 + 0,1. 61 + 0,1. 60 = 20,6 (g)
* một số bài tập
1/ Có 1 lít dung dịch