Giáo trình Áp dụng phương trình ion_electron (tiếp)

Áp dụng phương trình ion_electron
Để giải tốt các bài toán bằng việc áp dụng phương pháp ion, điều đầu tiên các bạn phải nắm chắc phương trình phản ứng dưới dạng phân tử từ đó suy ra phương trình ion. Đôi khi có một số bài tập không thể giải theo các phương trình phân tử được mà phải giải dựa theo phương trình ion. Việc giải bài toán hoá học bằng cách áp dụng phương pháp ion giúp chúng ta hiểu kĩ hơn về bản chất của các phương trình hoá học. Từ một phương trình ion có thể đúng với rất nhiều phương trình phân tử. Ví dụ phản ứng giữa hỗn hợp dung dịch axit với dung dịch bazơ đều có chung một phương trình ion là:
H+ + OH- → H2O
hoặc phản ứng của Cu kim loại với hỗn hợp dung dịch HNO3 và dung dịch H2SO4 là:
3Cu + 8H+ + 2NO3- → 3Cu2+ + 2NO + 4H2O ...
Sau đây là một số ví dụ:
Ví dụ 1: Hỗn hợp X gồm (Fe, Fe2O3, Fe3O4, FeO) với số mol mỗi chất là 0,1 mol, hoà tan hết vào dung dịch Y gồm (HCl và H2SO4 loãng) dư thu được dung dịch Z. Nhỏ từ từ dung dịch Cu(NO3)2 1M vào dung dịch Z cho tới khi ngừng thoát khí NO. Thể tích dung dịch Cu(NO3)2 cần dùng và thể tích khí thoát ra (ở đktc) là:
A. 25 ml; 1,12 lít.   B. 500ml; 22,4 lít.
C. 50ml; 2,24 lít.     D. 50ml; 1,12 lít.
Hướng dẫn giải
Quy hỗn hợp 0,1 mol Fe2O3 và 0,1 mol FeO thành 0,1 mol Fe3O4.
Hỗn hợp X gồm: (Fe3O4: 0,2 mol; Fe: 0,1 mol) tác dụng với dung dịch Y.
Fe3O4 + 8H+ → Fe2+ + 2Fe3+ + 4H2O.
0,2       →         0,2         0,4 mol
Fe + 2H+ → Fe2+ + H2
0,1        →     0,1 mol
Dung dịch Z: (Fe2+: 0,3 mol; Fe3+: 0,4 mol) + Cu(NO3)2:
3Fe2+ + NO3- + 4H+ → 3Fe3+ + NO + 2H2O
0,3        0,1                             0,1
→ VNO = 0,1 . 22,4 = 2,24 (lít)
n Cu(NO3)2 = 1/2 n NO3- = 0,05 (mol)
→ V dd Cu(NO3)2 = 0,05 / 1 = 0,05 (lít) (hay 50ml)
→ Đáp án C.
Ví dụ 2: Hoà tan 0,1 mol Cu kim loại trong 120ml dung dịch X gồm HNO3 1M và H2SO4 0,5M. Sau khi phản ứng kết thúc thu được V lít khí NO duy nhất (đktc).
A. 1,344 lít.            B. 1,49 lít.
C. 0,672 lít.             D. 1,12 lít.
Hướng dẫn giải
n HNO3 = 0,12 mol; n H2SO4 = 0,06 mol
→ Tổng n H+ = 0,24 mol và n NO3- = 0,12 mol.
Phương trình ion:
3Cu   +   8H+ + 2NO3- → 3Cu2+ + 2NO + 4H2O.
Ban đầu:          0,1  →     0,24 → 0,12 mol
Phản ứng:        0,09 ←   0,24 → 0,06 →              0,06 mol
Sau phản ứng: 0,01 (dư)  (hết)   0,06 (dư)
→ VNO = 0,06 . 22,4 = 1,344 (lít)
→ Đáp án A.
Ví dụ 3: Dung dịch X chứa dung dịch NaOH 0,2M và dung dịch Ca(OH)2 0,1M. Sục 7,84 lít khí CO2 (đktc) vào 1 lít dung dịch X thì khối lượng kết tủa thu được là:
A. 15 gam.             B. 5 gam.
C. 10 gam.              D. 0 gam.
Hướng dẫn giải
n CO2 = 0,35 mol; nNaOH = 0,2 mol;
n Ca(OH)2 = 0,1 mol.
→ Tổng: n OH- = 0,2 + 0,1 . 2 = 0,4 (mol)
và n Ca2+ = 0,1 mol.
Phương trình ion rút gọn:
→ Đáp án B.
Ví dụ 4: Hoà tan hết hỗn hợp gồm một kim loại kiềm và một kim loại kiềm thổ trong nước được dung dịch A và có 1,12 lít H2 bay ra (ở đktc). Cho dung dịch chứa 0,03 mol AlCl3 vào dung dịch A. Khối lượng kết tủa thu được là:
A. 0,78 gam.          B. 1,56 gam.
C. 0,81 gam.           D. 2,34 gam.
Hướng dẫn giải
Phản ứng của kim loại kiềm và kim loại kiềm thổ với H2O:
M + nH2O → M(OH)n + n/2H2
Từ phương trình ta có:
n OH- = 2n H2 = 0,1 (mol)
Dung dịch A tác dụng với 0,03 mol dung dịch AlCl3:
Tiếp tục hoà tan kết tủa theo phương trình:
Al(OH)3 + OH- → AlO2- + 2H2O
0,1     ← 0,01 mol
Vậy: m Al(OH)3 = 78.0,02 = 1,56 (gam)
→ Đáp án B.
Ví dụ 5: Dung dịch A chứa 0,01 mol Fe(NO3)3 và 0,15 mol HCl có khả năng hoà tan tối đa bao nhiêu gam Cu kim loại? (Biết NO là sản phẩm khử duy nhất)
A. 2,88 gam.          B. 3,92 gam.
C. 3,2 gam.             D. 5,12 gam.
Hướng dẫn giải
Phương trình ion:
→ Đáp án C
Ví dụ 6: Cho hỗn hợp gồm NaCl và NaBr tác dụng với dung dịch AgNO3 dư thu được kết tủa có khối lượng đúng bằng khối lượng AgNO3 đã phản ứng. Phần trăm khối lượng NaCl trong hỗn hợp đầu là:
A. 23,3%.               B. 27,84%.
C. 43,23%.              D. 31,3%.
Hướng dẫn giải
Phương trình ion:
→ Đáp án B.
Ví dụ 7: Trộn 100ml dung dịch A (gồm KHCO3 1M và K2CO3 1M) vào 100ml dung dịch B (gồm NaHCO3 1M và Na2CO3 1M) thu được dung dịch C. Nhỏ từ từ 100ml dung dịch D (gồm H2SO4 1M và HCl 1M) vào dung dịch C thu được V lít CO2 (đktc) và dung dịch E. Cho dung dịch Ba(OH)2 tới dư vào dung dịch E thì thu được m gam kết tủa. Giá trị của m và V lần lượt là:
A. 82,4 gam và 2,24 lít.         B. 4,3 gam và 1,12 lít.
C. 2,33 gam và 2,24 lít.         D. 3,4 gam và 5,6 lít.
Hướng dẫn giải
Dung dịch C chứa: HCO3- : 0,2mol; CO32- = 0,2 mol
Dung dịch D có tổng: n H+ = 0,3 mol.
Nhỏ từ từ dung dịch C và dung dịch D:
Tổng khối lượng kết tủa:
m = 0,3 . 197 + 0,1 . 233 = 82,4 (gam)
→ Đáp án A.
Ví dụ 8: Hoà tan hoàn toàn 7,74 gam một hỗn hợp gồm Mg, Al bằng 500ml dung dịch gồm H2SO4 0,28M và HCl 1M thu được 8,736 lít H2 (đktc) và dung dịch X.
Thêm V lít dung dịch chứa đồng thời NaOH 1M và Ba(OH)2 0,5M vào dung dịch X thu được lượng kết tủa lớn nhất.
a. Số gam muối thu được trong dung dịch X là:
A. 38,93 gam.        B. 38,95 gam.
C. 38,97 gam.         D. 38,91 gam.
b. Thể tích V là:
A. 0,39 lít.              B. 0,4 lít.
C. 0,41 lít.               D. 0,42 lít.
c. Khối lượng kết tủa là:
A. 54,02 gam.        B. 53,98 gam.
C. 53,62 gam.         D. 53,94 gam.
Hướng dẫn giải
a. Xác định lượng muối thu được trong dung dịch X:
Để lượng kết tủa đạt giá trị lớn nhất thì số lượng OH- phải đủ để kết tủa hết các ion Mg2+ và Al3+. Theo các phương trình phản ứng (1), (2), (4), (5) ta có:
n H+ = n OH- = 0,78 mol
→ 2V = 0,78 → V = 0,39 lít.
→ Đáp án A.
c. Xác định khối lượng kết tủa:
→ Đáp án C.
Ví dụ 9: Cho m gam hỗn hợp Mg và Al vào 250ml dung dịch X chứa hỗn hợp axit HCl 1M và axit H2SO4 0,5M thu được 5,32 lít H2 (đktc) và dung dịch Y (coi thể tích dung dịch không đổi). Dung dịch Y có pH là:
A. 7.                                        B. 1.                                        C. 2.                                        D. 6.
Hướng dẫn giải
Khi cho Mg, Al tác dụng với hỗn hợp 2 axit HCl và H2SO4 ta có sơ đồ phản ứng:
→ Đáp án B.
Ví dụ 10:Thực hiện 2 thí nghiệm:
- TN1: Cho 3,84g Cu phản ứng với 80ml dung dịch HNO3 1M thoát ra V1 lít NO.
- TN2: Cho 3,84g Cu phản ứng với 80ml dung dịch HNO3 1M và H2SO4 0,5M thoát ra V2 lít NO. Biết NO là sản phẩm khử duy nhất, các thể tích khí đo ở cùng điều kiện. Quan hệ giữa V1 và V2 là:
A. V2 = V1.                             B. V2 = 2 V1.                           C. V2 = 2,5V1.                         D. V2 = 1,5V1.
Hướng dẫn giải
TN1:
→ V2 tương ứng với 0,04 mol NO.
Như vậy V2 = 2V1
→ Đáp án B.
Ví dụ 11: Trộn 100ml dung dịch gồm Ba(OH)2 0,1M và NaOH 0,1M với 400ml dung dịch gồm H2SO4 0,0375M và HCl 0,0125M thu được dung dịch X. Giá trị pH của dung dịch X là:
A. 1.                                        B. 2.                                        C. 6.                                        D. 7.
Hướng dẫn giải
Ta có
Khi trộn hỗn hợp dung dịch bazơ với hỗn hợp dung dịch axit ta có phương trình ion rút gọn:
→ Đáp án B.
Ví dụ 12: Cho 1 mẫu hợp kim Na - Ba tác dụng với nước dư thu được dung dịch X và 3,36 lít H2 (đktc). Thể tích dung dịch axit H2SO4 2M cần dùng để trung hoà dung dịch X là:
A. 150ml.                                B. 75ml.                  C. 60ml.                  D. 30ml.
Hướng dẫn giải
Na + H2O → NaOH + 1/2 H2
Ba + 2H2O → Ba(OH)2 + H2
→ Đáp án B.