Đề tài Vận dụng phương pháp tỉ lệ vào giải toán hỗn hợp hóa học 9

H2 2NH3 (1)
 Theo phản ứng (1) n= 3n= 0,3x (mol) 
 n= 2n= 0,2x (mol)
 Sau phản ứng còn lại n= x – 0,1x = 0,9x(mol)
 n= y – 0,3x (mol); n= 0,2x (mol)
 Tổng số mol các khí sau phản ứng = 0,9x + (y – 0,3x) + 0,2x = 0,8x + y (mol)
Theo bài ra, áp suất của các khí trong bình giảm 5% so với áp suất ban đầu tức là bằng 95% ban đầu.
Ta có tỷ lệ: = = 0,95 => y = 3x
Vì các khí được đo trong cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất do đó tỷ lệ về số mol cũng là tỷ lệ về thể tích.
Thành phần % về thể tích mỗi khí trong hỗn hợp ban đầu là:
% N2 = . 100% = . 100% = 25%
% H2 = 100% - 25% = 75%
Bài 4: Một hỗn hợp khí gồm N2 và H2 có tỉ khối đối với H2 là 4,9. Cho hỗn hợp đi qua chất xúc tác nung nóng, người ta thu được hỗn hợp mới có tỉ khối đối với H2 là 6,125. Tính hiệu suất của phản ứng N2 → NH3.
Hướng giải:
Muốn tính được hiệu suất của phản ứng N2 → NH3 ta cần xác định được tỷ lệ số mol N2 phản ứng so với số mol N2 ban đầu.
Gọi a,b lần lượt là số mol N2 và H2 trong hỗn hợp ban đầu, x là số mol N2 đã tham gia phản ứng. ( Điều kiện: a, b, x > 0)
 Phương trình phản ứng: N2 + 3H2 2NH3 (1)
Theo phản ứng (1) n = 3n= 3x (mol); n= 2n = 2x (mol)
Sau phản ứng số mol của hỗn hợp gồm:
n = a- x ( mol) ; n= b - 3x (mol) ; n = 2x (mol)
Từ tỷ khối của hỗn hợp khí đối với H2 ta tính được khối lượng mol trung bình của hỗn hợp 
M hỗn hợp đầu = = 4,9 . 2 = 9,8 (g) => b = a
M hỗn hợp mới = = 6,125 . 2 = 12,25 (g)
Thế b = a vào ta được: =
Số mol N2 phản ứng chỉ bằng 1/3 số mol N2 ban đầu, do đó hiệu suất của phản ứng điều chế NH3 từ N2 là:
H = . 100% = 33,33%
Bài 5: Nung hỗn hợp X gồm FeS2 và FeCO3 trong không khí tới phản ứng hoàn toàn thu được sản phẩm gồm một oxit sắt duy nhất và hỗn hợp hai khí A,B. Cho biết 1 lít hỗn hợp khí A,B ở đktc nặng 2,1875 gam.Tính% khối lượng mỗi chất trong hỗn hợp X.
Hướng giải: 
Từ dữ kiện của bài ra, ta có thể xác định được khối lượng mol trung bình của hỗn hợp khí, từ đó tìm được tỷ lệ mol giữa các khí trong hỗn hợp. Sau đó dựa vào phương trình phản ứng để tìm tỷ lệ số mol giữa các chất trong hỗn hợp X. Cuối cùng tính % khối lượng mỗi chất trong hỗn hợp X.
Phương trình phản ứng:
4FeS2 + 11O2 2Fe2O3 + 8SO2 (1)
4FeCO3 + O2 2Fe2O3 + 4CO2 (2)
Hỗn hợp khí thu được gồm SO2 và CO2	.
 Gọi a, b lần lượt là số mol của SO2 và CO2 trong hỗn hợp ( Điều kiện : a,b > 0 )
Theo bài ra, ta có:
 M hỗn hợp khí = = 2,1875 . 22,4 = 49 (g) => b = 3a
Từ phản ứng (1) => n = n = a (mol)
Từ phản ứng (2) => n = n = b = 3a (mol)
Từ đó ta có tỷ lệ : n : n = 1 : 6
Thành phần % về khối lượng của mỗi chất trong hỗn hợp X là:
% FeS2 = .100% = 14,75%
% FeCO3 = 100% - 14,75% = 85,25%
Bài 6: Cho một lượng bột CaCO3 tác dụng hoàn toàn với dung dịch HCl 32,85% sau phản ứng thu được dung dịch A trong đó nồng độ HCl còn lại là 24,2%. Thêm vào A một lượng bột MgCO3 , khuấy đều cho phản ứng xảy ra hoàn toàn, sau phản ứng thu được dung dịh B trong đó nồng độ HCl còn lại là 21,1%. Tính nồng độ % của các muối CaCl2 và MgCl2 trong dung dịch B.
Hướng giải: 
Đối với bài toán này có thể quy về một đại lượng chuẩn để giải.Ngoài ra,ta có thể đặt ẩn số, sau đó tìm tỷ lệ giữa các ẩn số, cuối cùng thực hiện phép tính để triệt tiêu ẩn số.
Gọi a, b lần lượt là số mol của CaCO3, MgCO3 đã dùng; x là số mol HCl có trong dung dịch ban đầu. (Điều kiện: a, b, x > 0)
Ta có : mHCl = 36,5 x => mddHCl 32,85% = = 111,11x (g)
Các phương trình phản ứng xảy ra:
 CaCO3+ 2HCl → CaCl2+ H2O + CO2 (1)
Mol: a > 2a > a > a
 MgCO3 + 2HCl → MgCl2 + H2O + CO2 (2)
Mol: b >2b > b > b
Từ phản ứng (1) ta có: mddA = m + mddHCl – m(1)
=> mddA = 100a + 111,11x – 44a = 111,11x + 56a (g)
Lúc đó: mHCl dư = 36,5 (x – 2a)
 Theo bài ra, nồng độ dung dịch HCl còn lại là 24,2%. Vì vậy ta có phương trình: = 0,242 (I) => x 9a 
Mặt khác, theo phản ứng (2) ta lại có:
mddB = m + mddA – m(2) = 84b + (111,11x + 56a) – 44b
=> mddB = 111,11x + 56a + 40b
mHCl dư = 36,5 (x – 2a – 2b) (g)
Sau phản ứng (2) nồng độ dung dịch HCl còn lại là 21,1%
Vì vậy, ta có phương trình: = 0,211 (II)
Thế x = 9a vào phương trình (II) ta được phương trình:
= 0,211 => a 2,5b
Thay a = 2,5b vào mddB ta có:
mddB = 1056a + 40b = 1056 . 2,5b + 40b = 2680b (g)
Từ phản ứng (1) => m = 111a = 111 . 2,5 b = 277,5b (g)
Từ phản ứng (2) => m= 95b (g)
Nồng độ % của các muối CaCl2 và MgCl2 trong dung dịch B là:
 C%CaCl2 = . 100% = 10,35%
 C%MgCl2 = . 100% = 3,55%
Bài 7: Thực hiện phản ứng nhiệt nhôm một hỗn hợp gồm bột Al và bột Fe2O3 trong môi trường không có không khí. Để nguội, nghiền nhỏ, trộn đều hỗn hợp thu được sau phản ứng rồi chia thành 2 phần có khối lượng không bằng nhau. Cho phần 1 vào dung dịch NaOH dư, thu được 8,96 lít khí và chất rắn không tan có khối lượng bằng 44,8% khối lượng của phần 1. Hòa tan hết phần 2 trong dung dịch HCl, thu được 26,88 lít khí H2 (các thể tích khí đo ở đktc).
a- Tính khối lượng phần 1 và phần 2.
b- Tính khối lượng từng chất trong hỗn hợp ban đầu.
Hướng giải: 
PTHH : 2Al + Fe2O3 Al2O3 + 2Fe (1)
Hỗn hợp các chất sau phản ứng tác dụng với dung dịch NaOH thu được khí chứng tỏ ngoài Al2O3và Fe mới tạo thành, trong hỗn hợp còn có Al dư => Fe2O3 phản ứng hết.
a- Phần 1: Xảy ra các phản ứng:
2Al + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2 + 3H2 (2)
Al2O3 + 2NaOH → 2NaAlO2 + H2O (3)
Khí thoát ra là H2. n = = 0,4 (mol)
Theo phản ứng (2) thì nAl = n =. 0,4 = (mol)
Khối lượng Al trong phần1 là: mAl = . 27 = 7,2 (g)
Chất rắn không tan trong phần 1 là Fe.
 Gọi x là số mol Al2O3 có trong hỗn hợp ở phần 1 (Điều kiện: x > 0) 
Số mol Fe trong phần1 là 2x ( Vì ở phản ứng (1) n : nAl= 1: 2 )
mFe = 56 . 2x = 112x (g)
Khối lượng phần 1 = mAl + m + mFe = 7,2 + 102 x + 112x =7,2 + 214x (g)
Theo bài ra, ta có :
 mFe : m phần 1 = 112x : (7,2 + 214x) = 0,448 => x = 0,2
Khối lượng phần 1 = 7,2 + 214 . 0,2 = 50 (g)
Phần 2:
Hòa tan hết phần 2 trong d ung dịch HCl thu được : n= = 1,2 ( mol)
PTHH : 2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2 (4)
 Fe + 2HCl → FeCl2 + H2 (5)
 Al2O3 + 6HCl → 2AlCl3 + H2O (6)
Muốn tính khối lượng phần 2 ta cần biết rằng tỷ lệ giữa các chất trong phần 2 cũng bằng tỷ lệ giữa các chất trong phần 1. Mặt khác giữa hai phần cũng có tỷ lệ với nhau. 
Giả sử khối lượng phần 2 gấp n lần phần 1 (n > 0)
Thep phản ứng (4) và (5) ta có : 
n = nAl + nFe = ( . + 0,4 ) n = 0,8n = 1,2 => n = 1,5 
 Vậy khối lượng phần 2 = 1,5 . 50 = 75 (g)
b – Khối lượng từng chất trong hỗn hợp ban đầu:
Theo phản ứng (1) n = n = 0,2 + 0,2 . 1,5 = 0,5 (mol)
 m = 0,5 . 160 = 80 (g)
Cũng từ phản ứng (1) => nAl = 2n = 2 . 0,5 = 1(mol)
 mAl(ban đầu) = mAl (1) + mAl (dư) = (1 . 27) + 7,2 + (7,2 .1,5) = 45 (g)
Bài 8: Hòa tan hoàn toàn 1,97 gam hỗn hợp Zn, Mg và Fe trong một lượng vừa đủ dung dịch HCl thu được 1,008 lít khí (ở đktc) và dung dịch A. Chia dung dịch A thành hai phần không bằng nhau:
- Phần 1 cho kết tủa hoàn toàn với 1 lượng vừa đủ dung dịch xút thì cần 300ml dung dịch NaOH 0,06M. Đun nóng trong không khí cho phản ứng xảy ra hoàn toàn. Lọc lấy kết tủa rồi nung kết tủa đến khối lượng không đổi thu được 0,562 gam chất rắn.
- Phần 2 cho phản ứng với dung dịch NaOH dư rồi tiến hành giống như phần 1 thì thu được 1 khối lượng chất rắn là x gam.
Hãy viết các phương trình phản ứng xảy ra, tính khối lượng từng kim loại trong hỗn hợp và giá trị của x.
Hướng giải:
Đây là bài toán hỗn hợp khá phức tạp, xảy ra nhiều phản ứng với nhiều dữ kiện. Phần 1 và phần 2 lại không bằng nhau, do đó khi giải cần lưu ý thiết lập tỷ lệ giữa các phần từ đó giải hệ phương trình với các ẩn đã đặt ra.
Gọi a, b, c lần lượt là số mol của Zn, Mg, Fe trong hỗn hợp ( điều kiện : a, b, c > 0 )
Theo bài ra, ta có phương trình: 65a + 24b + 56c = 1,97 (I)
Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp vào dung dịch HCl:
Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2 (1)
Mg + 2HCl → MgCl2 + H2 (2)
Fe + 2HCl → FeCl2 + H2 (3)
Từ phản ứng (1), (2), (3) => n = a + b + c = 1,008 : 22,4 = 0,045 (II)
Dung dịch A gồm: a mol ZnCl2 ; b mol MgCl2 và c mol FeCl2.
- Phần 1: Đổi 300ml = 0,3lít
 nNaO H = 0,06 . 0,3 = 0,018 (mol)
 Gọi a1 , b1, c1 lần lượt là số mol ZnCl2, MgCl2, FeCl2 trong phần 1 (a1, b1, c1 > 0)
Các phản ứng xảy ra:
ZnCl2 + 2NaOH → Zn(OH)2 + 2NaCl (4)
 MgCl2 + 2NaOH → Mg(OH)2 + 2NaCl (5)
 FeCl2 + 2NaOH → Fe(OH)2  + 2NaCl (6) 
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O 4Fe(OH)3 (7)
Zn (OH)2 ZnO + H2O (8)
Mg (OH)2 MgO + H2O (9)
2Fe (OH)3 Fe2O3 + 3H2O (10)
Từ phản ứng (4), (5), (6) => nNaOH = 2 (a1 + b1 + c1) = 0,018 (mol)
 a1 + b1 + c1 = 0,009 (III)
Từ PTHH (4)->(10) ta có:
 mchất rắn = mZnO + mMgO + m= 81a1 + 40b1 + 80c1 = 0,562 (IV)
Từ (II) và (III) ta có tỷ lệ: (a1 + b1 + c1) : (a + b + c) = 0,009 : 0,045 = 1 : 5 
=> Phần 1 = dung dịch A, do đó phần 2 = dung dịch A.
Từ phương trình (IV) => 81a + 40b + 80c = 0,562 . 5 = 2,81 (V)
Giải hệ các phương trình: 
=> a = 0,01mol; b = 0,02mol ; c = 0,015 mol
 Khối lượng từng kim loại trong hỗn hợp là:
 mZn = 65a = 65 . 0,01 = 0,65 (g)
mMg = 24b = 24. 0,02 = 0,48 (g)
mFe = 56c = 56 . 0,015 = 0,84 (g)
-Phần 2 : Có thêm phản ứng (11) mà không có phản ứng (8). NaOH dư 
do đó Zn(OH)2 bị hòa tan theo phản ứng sau:
Zn(OH)2+ 2NaOH → Na2ZnO2 + 2H2O (11)
Chất rắn thu được trong phần 2 là MgO và Fe2O3 .
Phần 2 chiếm dung dịch A, do đó số mol MgCl2 và FeCl2 có trong phần 2 là:
 n = b = . 0,02 = 0,016 (mol) => nMgO = 0,016 mol
n = c = . 0,015 = 0,012(mol) => n = 0,006 mol
 Giá trị của x là: x = mMgO + m = 40. 0,016 + 160 . 0,006 =1,6 (g)
Bài 9: Cho 23,8 gam hỗn hợp X gồm Cu, Fe, Al phản ứng vừa hết với 14,56 lít Cl2(đktc) thu được muối Y. Mặt khác cứ 0,25 mol hỗn hợp X tác dụng với dung dịch HCl dư thu được 4,48 lít H2 (đktc).
a-Tính % khối lượng mỗi kim loại trong X.
b-Hòa tan hết Y vào nước được dung dịch Z. m gam bột sắt tác dụng vừa đủ với dung dịch Z tạo ra dung dịch chứa hai muối.Tính m.
Hướng giải:
Bài tập này nếu học sinh làm theo các bài hỗn hợp thông thường khác thì rất khó giải, nhiều học sinh còn cho là thiếu dữ kiện.Vì vậy ta cần lưu ý rằng số mol các chất trong 23,8g X