Đề tài Một số bí quyết phân loại và giải nhanh bài toán hóa học nâng cao

tổng quát (dạng tỉ lệ %), vì vậy bài này có thể được tự do chọn lượng chất.
 - HS: Đề xuất cách chọn lượng chất: chọn = 100 gam hoặc giả sử có 1 mol oxit đã tham gia phản ứng.
 * Giải:
 Đặt công thức tổng quát của oxit là R2Ox (x là hóa trị của R)
 Gỉa sử hòa tan 1 mol R2Ox
 R2Ox + x H2SO4 R2(SO4)x + x H2O
 1mol x(mol) 1mol
 (2MR + 16x)(g) 98x (g) (2MR + 96x)g
 Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có:
 mdd sau pư = (2MR + 16x) + .100 = (2MR + 2016x) g
 Theo nồng độ phần trăm của dung dịch ta có:
 .100% = 5,87%
 MR = 12x
 Vì x là hóa trị của kim loại nên 1 x 4
 Biện luận:
X
 1 2 3 4
MR
 12 24 36 48
 Vậy kim loại là Mg, oxit kim loại là MgO
 + Ví dụ 2:
 Cho a gam dung dịch H2SO4 loãng nồng độ C% tác dụng hoàn toàn với hỗn hợp 2 kim loại K và Fe (lấy dư). Sau phản ứng, khối lượng khí sinh ra là 0,04694a (g). Tìm giá trị C%
 * Gợi ý:
 - GV: Gợi ý cho HS phát hiện ra vì kim loại lấy dư nên toàn bộ axit và nước trong dung dịch đều phản ứng. Các lượng chất đều cho dưới dạng tổng quát (chứa chung là tham số a), vì vậy bài toán sẽ không phụ thuộc vào lượng a (g).
 - HS: Nêu cách chọn lượng chất: chọn a = 100 (g)
 * Giải:
 Gỉa sử a = 100 (g) 
 Vì hỗn hợp kim loại Fe, Na lấy dư nên xảy ra các phản ứng sau:
 2K + H2SO4 K2SO4 + H2
 Fe + H2SO4 K2SO4 + H2
 2K + 2H2O 2KOH + H2
 Theo các phương trình phản ứng (1),(2),(3) ta có:
 + . = 
 + .() = 
 31C = 760
 C = 24,5
 Vậy nồng độ dung dịch H2SO4 đã dùng là C% = 24,5%
CHỦ ĐỀ 2: PHƯƠNG PHÁP KHỐI LƯỢNG MOL TRUNG BÌNH
 1) Nguyên tắc áp dụng:
 - Nguyên tắc của phương pháp này là việc dựa vào tính khối lượng mol trung bình của một hỗn hợp. Khối lượng mol trung bình của hỗn hợp được xác định theo công thức:
 = = 
 . Đối với hỗn hợp khí thì có thể thay các số mol n1n2 bằng thể tích hoặc % thể tích
 . Nếu hỗn hợp chỉ có 2 chất khí, thì x% là % thể tích của khí thứ nhất thí:
 = 
 . Gía trị nằm trong khoảng: M1 < < M2
 - Đây là phương pháp cho phép giải nhanh chóng nhiều bài hóa học phức tạp. Phương pháp này có thế mạnh khi giải các bài tập xác định 2 kim loại cùng phân nhóm và thuộc 2 chu kì liên tiếp trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học, hoặc xác định công thức phân tử của các hợp chất hữu cơ đồng đẳng liên tiếp. Ngoài ra phương pháp này cũng được sử dụng hiệu quả khi giải các bài toán xác định thành phần % của một hỗn hợp.
 - Phương pháp chung:
 . Căn cứ các dữ kiện đề cho để tính của hỗn hợp.
 . Từ khối lượng mol trung bình có thể tìm được giới hạn khối lượng mol của các nguyên tố cần tìm (đối với bài toán tìm CTHH), hoặc giới hạn của một lượng chất.
 . Từ khối lượng mol trung bình cũng có thể tìm được thành phần % của các chất trong hỗn hợp.
 . Nếu hỗn hợp gồm 2 chất có cấu tạo và tính chất hóa học tương tự nhau (2 kim loại cùng phân nhóm chính, hoặc 2 hợp chất vô cơ có cùng công thức tổng quát, các hợp chất hữu cơ đồng đẳng) thì có thể đặt một công thức đại diện cho hỗn hợp. Các đại lượng tìm được của chất đại diện là các giá trị của hỗn hợp (mhh; nhh; ) 
 2) Các ví dụ:
 + Ví dụ 1:
 Hỗn hợp X gồm 2 kim loại kiềm A và B thuộc 2 chu kỳ liên tiếp nhau trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. Chia m gam hỗn hợp X thành 2 phần bằng nhau:
 Phần 1: Hòa tan vào dung dịch HCl dư thu được một dung dịch Y. Cô cạn Y được 23,675 gam muối khan.
 Phần 2: Đốt cháy hoàn toàn thì phải dùng hết 1,96 lít O2 (đktc).
 a) Xác định kim loại A, B.
 b) Xác định phần trăm khối lượng của các kim loại trong hỗn hợp X.
 * Gợi ý:
 Hai kim loại có hóa trị và tính chất tương tự nên để đơn giản có thể đặt một kí hiệu đại diện cho hỗn hợp 2 kim loại. Viết PTHH, từ số mol O2 và khối lượng muối khan ta tính toán để tìm giá trị .
 * Giải
 a) Xác định kim loại A,B
 Đặt là kim loại đại diện cho hỗn hợp 2 kim loại kiềm A, B.
 Gọi a là số mol của hỗn hợp ở mỗi phần
 Phương trình hóa học:
 2 + 2HCl 2Cl + H2 (1)
 a a
 4 + O2 2O + ( 2)
 a 
 Từ (1), (2) ta có hệ phương trình:
 Hai kim loại kiềm liên tiếp có = 32,14 gam thõa mãn là Na(23) và K(39).
 b) Xác định % khối lượng của hỗn hợp X
 Gọi x là số mol của Ksố mol Na là (0,35-x) mol
 Áp dụng công thức tính khối lượng mol trung bình ta có:
 = 32,14
 x = 0,2
 Vậy nK = 0,2 mol và nNa = 0,35-0,2= 0,15 mol
 %mK = . 100% = 69,33%
 %mNa = 100% - 69,33% = 30,67%
 + Ví dụ 2:
 Một hỗn hợp khí A gồm: N2, H2, NH3 có tỉ khối so với O2 bằng 0,425. Biết số mol H2 trong hỗn hợp gấp 3 lần số mol N2 trong hỗn hợp.
 Tính thành phần trăm theo thể tích và theo khối lượng của hỗn hợp khí A.
 * Gợi ý:
 - Đối với hỗn hợp khí thì % thể tích bằng phần trăm số mol.
 - GV tạo cơ hội cho HS phát hiện ra ý nghĩa của các mối quan hệ trong đề bài: Từ tỉ khối hơi của hỗn hợp ta có thể tính được gì? Từ quan hệ số mol H2 và số mol N2 có thể giải quyết được điều gì? Từ đó xác định các bước để giải bằng phương pháp đại số.
 * Giải:
 Gỉa sử có 1 mol hỗn hợp khí A gồm: x mol N2, 3x mol H2 và (1- 4x) mol NH3
 Theo đề bài ta có:
 = 28x + 2.3x + 17(1- 4x) = 32.0,425 = 13,6 (1)
 Giải phương trình (1) ta được: x = 0,1 mol
 Thành phần phần trăm theo thể tích của hỗn hợp khí A là:
 = .100% = 10%
 Vì tỉ lệ thể tích của các khí bằng tỉ lệ số mol của chúng nên:
 = 3.10% = 30%
 = 100% - (10 + 30)% = 60%
 Thành phần phần trăm theo khối lượng của hỗn hợp khí A là:
 = .100% = 20,59%
 = .100% = 4,41%
 = 100% - (20,59 + 4,41) = 75%
 *Lưu ý: Có thể đặt x% là % thể tích của N2 rồi dùng công thức (1) với tổng phần trăm là 100%
CHỦ ĐỀ 3: PHƯƠNG PHÁP TĂNG GIẢM KHỐI LƯỢNG
 1) Nguyên tắc áp dụng:
 Nguyên tắc là phương pháp này là dựa vào sự tăng hoặc giảm khối lượng trong quá trình làm biến đổi chất này thành chất khác. Về bản chất phương pháp này dựa trên cơ sở của định luật bảo toàn khối lượng, vì vậy trong nhiều tài liệu dạy học hóa học nhiều tác giả ví phương pháp này và phương pháp bảo toàn khối lượng như “anh em sinh đôi”.
 - Phương pháp chung:
 . Tìm độ tăng (hoặc giảm) khối lượng theo phương trình hóa học (m2).
 . Tìm độ tăng (hoặc giảm) khối lượng theo đề (m1).
 . Suy luận để tìm số mol của các chất phản ứng và chất sản phẩm, hoặc có thể tìm nhanh số mol của một chất A theo công thức sau:
 nA= Độ tăng theo đề (m1)/ Độ tăng theo ptpư (m2)
 Như vậy nếu biết độ tăng (giảm) khối lượng theo đề bài thì ta luôn tìm được số mol của các chất trong phản ứng (và ngược lại). Còn khối lượng tăng (giảm) theo phương trình thì luôn tìm được, kể cả các trường hợp chưa biết CTHH của chất tham gia và sản phẩm.
 2) Các ví dụ:
 + Ví dụ 1:
 Hòa tan hoàn toàn 28,4 gam một hỗn hợp gồm 2 muối cacbonat (của 2 kim loại thuộc phân nhóm IIA ở 2 chu kỳ liên tiếp của bản tuần hoàn) trong dung dịch axit HCl, sau phản ứng thu được một dung dịch X và 6,72 lít khí Y (đktc).
Cô cạn dung dịch X thì thu được bao nhiêu gam muối khan.
Xác định 2 kim loại.
 * Gợi ý HS:
 - GV: Đây là bài toán rất quen thuộc mà HS có thể giải bằng phương pháp bảo toàn khối lượng hoặc phương pháp ghép ẩn số. Tuy nhiên muốn giải nhanh chóng thì nên dùng phương pháp tăng giảm.
 - HS: Viết PTHH dạng tổng quát và tìm độ tăng giảm khối lượng của muối theo PTHH.
 * Giải:
 a) Đặt công thức tổng quát cho hỗn hợp muối cacbonat là: CO3
 ( là khối lượng mol trung bình của 2 kim loại nhóm IIA)
 CO3 + 2 HCl Cl2 + H2O + CO2 
 1mol 1mol 1mol 
 (+ 60) (+ 71)
 Theo ptpư: Cứ 1 mol muối cacbonat tạo ra 1 mol muối clorua thì khối lượng muối tăng lên: 
 71- 60 = 11 gam
 Vậy số mol CO2 = số mol CO3 = = = 0,3 mol
 Suy ra: m = 11.0,3 + 28,4 = 31,7 gam
 b) Khối lượng mol trung bình của 2 muối cacbonat là: = 94,67 
 = 94,67 – 60 = 34,67
 Hai kim loại nhóm IIA thuộc 2 chu kỳ liên tiếp có = 34,67 nên phải là Mg(24) và Ca(40).
 + Ví dụ 2:
 Thả một thanh kim loại Pb vào trong dung dịch muối nitrat của kim loại hóa trị II, đến khi lượng Pb không đổi nữa thì lấy ra khỏi dung dịch, thấy khối lượng của nó giảm 28,6 gam. Thả tiếp thanh Fe nặng 100 gam vào phần dung dịch còn lại, đến khi lượng Fe không đổi nữa thì lấy kim loại khỏi dung dịch, làm khô, cân nặng 130,2 gam. Tính công thức của muối nitrat ban đầu.
 * Gợi ý HS:
 - Do lượng kim loại ở 2 phản ứng đã không đổi được nữa nên R(NO3)2 và Pb(NO3)2 đã phản ứng hết. Suy ra số mol Pb(NO3)2 ở 2 phản ứng bằng nhau.
 - Bài toán này vẫn có thể giải được bằng phương pháp đại số.
 * Giải:
 Đặt công thức của muối nitrat ban đầu là R(NO3)2
 Các phương trình phản ứng:
 R(NO3)2 + Pb Pb(NO3)2 + R (1)
 Pb(NO3)2 + Fe Fe(NO3)2 + Pb (2)
 Từ đề bài nhận thấy: Lượng muối ở 2 phản ứng đều đã phản ứng hết
 Theo (1) do khối lượng kim loại giảm 28,6 gam nên:
 = (mol)
 Theo (2) do khối lượng kim loại tăng 130,2 – 100 = 30,2 gam nên:
 = = 0,2 (mol)
 Suy ra ta có: = 0,2 R = 64 (Cu)
 Vậy công thức phân tử của muối nitrat: Cu(NO3)2
CHỦ ĐỀ 4: PHƯƠNG PHÁP TÍNH THEO LƯỢNG CỦA NGUYÊN TỬ HOẶC NHÓM NGUYÊN TỬ (Bảo toàn nguyên tố)
 1) Nguyên tắc áp dụng:
 - Trong các phản ứng hóa học “Tổng số mol nguyên tử của một nguyên tố hoặc nhóm nguyên tử trước phản ứng và sau phản ứng luôn bằng nhau”
 - Ý nghĩa của phương pháp:
 Phương pháp này giúp giải nhanh các bài toán có nhiều biến đổi hóa học phức tạp hoặc các bài tập hỗn hợp phức tạp, chẳng hạn: các bài toán xảy ra phản ứng giữa các hỗn hợp muối, axit, bazơ
 Ví dụ: Phản ứng trung hòa hỗn hợp axit với hỗn hợp bazơ được biểu diễn tổng quát:
 yR(OH)x + xHyG RyGx + xyH2O 
Theo phương trình phản ứng ta có: nH (của axit) = nOH (của bazơ) = 
Vì vậy khi biết được số mol của nhóm –OH thì tìm được số mol H trong axit, số mol H2O và ngược lại.
 2) Các ví dụ:
 + Ví dụ 1:
 Có 190 ml dung dịch chứa đồng thời KOH và Ba(OH)2 có nồng độ tương ứng là 3M và 4M. Tính thể tích dung dịch axit chứa đồng thời HCl 1,98M và H2SO4 1,1M đủ để trung hòa lượng dung dịch kiềm trên.
 * Gợi ý HS:
 - Có thể giải bài toán bằng phương pháp ghép ẩn số, tuy nhiên phương pháp này rất phức tạp. Vì vậy cần sử dụng phương pháp tính theo nhóm –OH và theo –H 
 - Tìm số mol của KOH và Ba(OH)2, suy ra số mol (OH); suy luận theo PTHH để tìm số mol H (của axit).
 * Giải:
 Ta có: = = 0,76 mol
 = = 0,57 mol
 = 2.+ = 2.0,76 + 0,57