Tạp chí Hóa Học và Ứng Dụng, số 10 (58) / 2006 Bài toán về muối ngậm nước
Copyright © 2006 Lê Phạm Thành E-mail: thanh.lepham@gmail.com
- 1/4 -
Bài toán v
Bài toán vBài toán v
Bài toán về
ềề
ề
mu
mumu
muố
ốố
ối ng
i ngi ng
i ngậ
ậậ
ậm nư
m nưm nư
m nướ
ớớ
ớc
cc
c
Lê Phạm Thành
Cựu sinh viên lớp K52 CLC, Khoa Hóa Học, ðHSP Hà Nội
Bài tập toán về muối và hỗn hợp muối là
một dạng bài tập khá cơ bản và thông dụng
trong chương trình hóa học phổ thông. Tuy
nhiên ở nước ta các bài tập dạng này mới chỉ
tập trung vào các muối khan, còn các bài tập
về muối kết tinh ngậm nước thì có rất ít và
chưa phong phú. Chính vì vậy nó dẫn ñến việc
học sinh khi làm các bài tập về muối cảm thấy
khá nhàm chán, ñơn ñiệu. Mặt khác ñiều này
cũng khiến cho học sinh trở nên thụ ñộng
trong tư duy, khi gặp một bài tập về muối là
chỉ nghĩ ñến các muối khan! Vì vậy khi gặp
những bài có liên quan ñến muối ngậm nước
ña phần các em trở nên khá lúng túng! Chúng
ta cùng xét ví dụ sau:
Ví dụ 1: Có 16,0 gam oxit kim loại MO,
chia thành 2 phần bằng nhau.
Hòa tan hoàn toàn phần 1 trong HCl dư,
xử lý dung dịch thu ñược ở những ñiều kiện
thích hợp thu ñược 17,1 gam một muối X duy
nhất.
Cho phần 2 tác dụng với dung dịch
H
2
SO
4
loãng dư, xử lý dung dịch sau phản
ứng ở nhiệt ñộ dưới 111
o
C chỉ thu ñược 25,0
gam một muối Y duy nhất.
Xác ñịnh M và công thức hai muối X, Y;
biết rằng M
X
< 180 g.mol
-1
, M
Y
< 260 g.mol
-1
.
Giải:
Theo bài ra ta có sơ ñồ:
MO
dd1
dd2
HCl d−
H2SO4 lo·ng, d−
muèi X
muèi Y
16 gam
25,0 gam
17,1 gam
chia hai
Thông thường học sinh sẽ cho rằng muối X
là MCl
2
, và muối Y là MSO
4
. Khi ñó dựa vào
dữ kiện:
MO
8 gam 25,0 gam
17,1 gam
MO
8 gam ∆m
1
= 9,1
∆m
2
= 17,0
MCl
2
MSO
4
∆
M
1
= 71 - 16 = 55
∆M
2
= 96 - 16 = 80
Với n là số mol của 8 gam MO, ta có:
)lý vô(
80
0,17
55
9,1
n ≠= . ðến ñây ña phần học
sinh sẽ lúng túng, không biết phải giải như thế
nào !!! ðó là do các em ñã quên rằng các muối
X, Y hoàn toàn có thể ở dạng muối ngậm
nước: MCl
2
.aH
2
O và MSO
4
.bH
2
O. Lúc này ta có:
18b
80
17,0
18a
55
9,1
n +
=
+
=
⇒ 91b – 170a = 115 (*)
Mà: M
X
< 180 ⇒ a < 6,05.
M
Y
< 260 ⇒ b < 9,11.
Trong (*) nhận thấy a, b phải là số nguyên,
và b chia hết cho 5 ⇒ b = 5; a = 2; n = 0,1.
Từ ñó suy ra M = 64 (Cu).
Vậy công thức các muối: X là CuCl
2
.2H
2
O
Y là CuSO
4
.5H
2
O.
Từ ví dụ trên chúng ta có thể thấy: nếu các
em không chịu tư duy mà chỉ làm theo lối
mòn thì sẽ rất lúng túng và sẽ không thể tìm ra
ñược ñáp số!
Nhằm góp phần làm phong phú hơn nữa các
dạng bài tập hóa học trong chương trình phổ
thông và phát huy tính tích cực suy nghĩ của
học sinh, trong bài viết này chúng tôi xin ñề
cập ñến một dạng khác của bài tập về muối,
ñó là “Bài toán về muối ngậm nước”.
Theo tôi, có thể chia các bài tập này thành 3
dạng sau:
Dạng 1: Muối ngậm nước mà kim loại trong
muối không thay ñổi số oxi hoá
Ví dụ 2: Hòa tan hoàn toàn 4,8 gam kim
loại M vào dung dịch axit HNO
3
, thu ñược
dung dịch A. Chia A thành 2 phần bằng nhau.
Xử lý phần 1 ở ñiều kiện thích hợp thu
ñược 25,6 gam một muối X duy nhất.
Cho phần 2 tác dụng với NaOH dư ñược
kết tủa B. Nung B ñến khối lượng không ñổi
thu ñược 4,0 gam chất rắn.
Xác ñịnh kim loại M và muối X, biết M chỉ
có một hóa trị duy nhất.
Tạp chí Hóa Học và Ứng Dụng, số 10 (58) / 2006 Bài toán về muối ngậm nước
Copyright © 2006 Lê Phạm Thành E-mail: thanh.lepham@gmail.com
- 2/4 -
Giải:
Nếu giả thiết muối là khan thì:
MM(NO
3
)
n
25,6 gam
R¾n (M
2
O
n
)
4,0 gam
xö lý
OH
-
d− t
o
2,4 gam
ch©n ko
M
2,4 gam
M(OH)
n
Với x là số mol của 2,4 gam M, áp dụng
ñịnh luật tăng giảm khối lượng, ta có:
(mol)
0,187
62.n
2,425,6
x=
−
=
Mà: (mol)
n
0,1
16.n
2,44,0
x=
−
=(vô lý!!!)
⇒ Muối không phải là muối khan mà phải ở
dạng ngậm nước: M(NO
3
)
n
.aH
2
O.
=
=
=
⇒
=
=
=
⇒
=
=+
=++
⇒
x
2,4
M
n
0,2
x
3na
0,6ax
0,2nx
2,4Mx
2,4Mx
0,4
2
x
16n). (2M
25,6 18a)x 62n (M
n 1 2 3
a 3 6 9
x
0,2
0,1
3
2,0
M 12
(loại) 24
(Mg) 36
(loại)
⇒ muối X là: Mg(NO
3
)
2
.6H
2
O.
Dạng 2: Muối ngậm nước mà có sự thay ñổi
số oxi hoá của kim loại trong muối
Ví dụ 3: Hòa tan hoàn toàn a gam kim loại
M trong dung dịch HCl dư, thu ñược dung
dịch A và 1,64 lít khí B (ño ở 27
o
C, 1,5atm).
Chia A thành 2 phần bằng nhau.
Cho phần thứ nhất tác dụng hoàn toàn với
dung dịch KOH dư, thu ñược kết tủa C. Nung
C trong không khí ở nhiệt ñộ cao tới khối
lượng không ñổi, thu ñược (b + 2,4) gam chất
rắn D. Hòa tan D trong H
2
SO
4
dư ñược dung
dịch E. Xử lý dung dịch E ở ñiều kiện thích
hợp thu ñược 28,1 gam một muối X duy nhất.
Xử lý phần thứ hai chỉ thu ñược một
muối Y duy nhất với khối lượng 19,9 gam.
Xác ñịnh công thức của X, Y. Biết a = 2b.
Giải:
Sơ ñồ biến ñổi:
M
dd B
↓CDdd E X
1,64 lit A (27oC, 1,5atm)
Y
19,9 gam
HCl d−
a gam (b+2,4) gam 28,1 gam
H
2
SO
4
Chia 2
OH
-
to
Theo bài ra:
(mol) 0,2
3000,082
1,51,64
n2
H=
×
×
=
∑
Vậy:
M
↓CM
2
O
m
0,1 mol H
2
HCl d−
b gam
(b+2,4) gam
OH
-
t
o
M
b gam
HCl d−
MCl
n
(*)
(**)
Gọi x là số mol của b gam M. Áp dụng ñịnh
luật bảo toàn e với quá trình (*), ta có:
Tổng số mol e nhường: n.x (mol)
Tổng số mol e nhận: 0,1.2 = 0,2 (mol)
⇒ nx = 0,2 (1)
Cũng áp dụng ñịnh luật bảo toàn e với (**),
ta có: Tổng số mol e nhường = mx (mol)
Tổng số mol e nhận = (mol) 0,32
16
2,4 =×
⇒ mx = 0,3 (2)
Từ (1) và (2) ⇒ m : n = 3 : 2
Hay: m = 3; n = 2; x = 0,1.
Suy ra: n
X
= 0,05 (mol); n
Y
= 0,1 (mol)
⇒ M
X
=
562
05,0
1,28 =; M
Y
= 199
1,0
9,19 =
N
ế
u X là M
2
(SO
4
)
3
; Y là MCl
2
thì:
M
X
= 2M + 96.3 = 562
⇒
M = 137
M
Y
= M + 35,5.2 = 199
⇒
M = 128 (vô lý!)
V
ậ
y X ph
ả
i có d
ạ
ng: M
2
(SO
4
)
3
.
α
H
2
O
⇒
2M + 96.3 + 18
α
= 562
⇒
2M + 18
α
= 274
Y ph
ả
i có d
ạ
ng: MCl
2
.
β
H
2
O
⇒
M + 35,5.2 + 18
β
= 199
⇒
M + 18
β
= 128
T
ừ
ñ
ó ta có:
α
= 2
β
+ 1.
M
ặ
t khác:
15,22
18
274
α=<
;
7,11
18
128
β=<
L
ậ
p b
ả
ng:
β
1 2 3 4 5 6
α
3 5 7 9 11 13
M
110
(lo
ạ
i)
92
(lo
ạ
i)
74
(lo
ạ
i)
56
(Fe)
38
(lo
ạ
i)
20
(lo
ạ
i)
Tạp chí Hóa Học và Ứng Dụng, số 10 (58) / 2006 Bài toán về muối ngậm nước
Copyright © 2006 Lê Phạm Thành E-mail: thanh.lepham@gmail.com
- 3/4 -
V
ậ
y:
α
= 9;
β
= 4; M là Fe.
X là Fe
2
(SO
4
)
3
.9H
2
O; Y là FeCl
2
.4H
2
O.
Dạng 3: Muối kép ngậm nước
Ví dụ 4:
ðể
xác
ñị
nh công th
ứ
c c
ủ
a mu
ố
i
kép A ng
ườ
i ta ti
ế
n hành các thí nghi
ệ
m sau:
L
ấ
y 9,64 gam mu
ố
i A hòa tan vào n
ướ
c,
sau
ñ
ó cho tác d
ụ
ng v
ớ
i BaCl
2
d
ư
, thu
ñượ
c
9,32 gam k
ế
t t
ủ
a b
ề
n c
ủ
a m
ộ
t ch
ấ
t B duy nh
ấ
t,
không tan trong HNO
3
.
L
ấ
y 9,64 gam mu
ố
i A hòa tan vào n
ướ
c,
sau
ñ
ó cho tác d
ụ
ng v
ớ
i dung d
ị
ch Ba(OH)
2
d
ư
(có
ñ
un nh
ẹ
)
ñượ
c k
ế
t t
ủ
a C và khí D có
kh
ả
n
ă
ng làm xanh qu
ỳ
ẩ
m. Nung k
ế
t t
ủ
a C
trong không khí
ñế
n kh
ố
i l
ượ
ng không
ñổ
i thu
ñượ
c 10,92 gam ch
ấ
t r
ắ
n E. Cho t
ấ
t c
ả
khí D
h
ấ
p th
ụ
vào 200 ml dung d
ị
ch H
2
SO
4
0,1M.
ðể
trung hòa l
ượ
ng axit d
ư
c
ầ
n dung 200 ml
dung d
ị
ch NaOH 0,1M.
Xác
ñị
nh công th
ứ
c mu
ố
i A, bi
ế
t kim lo
ạ
i
trong A không b
ị
thay
ñổ
i s
ố
oxi hoá trong các
ph
ả
n
ứ
ng trên. Gi
ả
i:
Theo bài ra ta có k
ế
t t
ủ
a B là BaSO
4
.
⇒
(mol) 0,04
233
9,32
n2
4
SO
==
∑
−
Khí D là NH
3
.
Mà
øng nph¶ NH
d− H
3
n (mol) 0,02 0,1 0,2n
=
=
×
=
+
⇒
Trong 9,64 gam mu
ố
i A có 0,02 mol ion
+
4
NH .
G
ọ
i kim lo
ạ
i trong A là R. Ch
ấ
t r
ắ
n E bao
g
ồ
m BaSO
4
và oxit R
x
O
y
.
(mol) 0,04nm
BBaSO
4
=
=
⇒
(gam) 1,609,3210,92m
yx
OR
=
−
=
N
ế
u mu
ố
i A là mu
ố
i khan thì trong 9,64
gam A có:
m
R
= 9,64 – (96.0,04 + 18.0,02) = 5,44 (gam)
ð
i
ề
u này là vô lý, vì
gam. 1,60m
yx
OR
=
V
ậ
y A ph
ả
i là mu
ố
i ng
ậ
m n
ướ
c!
G
ọ
i A là: p(NH
4
)
2
SO
4
.qR
x
(SO
4
)
y
.
α
H
2
O, n là
s
ố
mol c
ủ
a 9,64 gam A, ta có:
2pn = 0,02
⇒
pn = 0,01
(p + qy)n = 0,04
⇒
qyn = 0,03
Và: (qRx + 18
α
)n = 5,44 (gam)
M
ặ
t khác: qn(Rx + 16y) = 1,60
⇒
qnRx = 1,12 (gam)
⇒
×= x
y
R3
112
L
ậ
p b
ả
ng:
x 2 1 2 1
y 1 1 3 2
R 18,67
(lo
ạ
i) 37,33
(lo
ạ
i) 56
(Fe) 74,67
(lo
ạ
i)
V
ậ
y R là Fe, x = 2, y = 3, q = p.
Ch
ọ
n p = q = 1
⇒
n = 0,01 thì mu
ố
i A có
d
ạ
ng: (NH
4
)
2
SO
4
.Fe
2
(SO
4
)
3
.
α
H
2
O
.24964
01,0
64,9 =⇒==
α
A
M
⇒
Mu
ố
i A là: (NH
4
)
2
SO
4
.Fe
2
(SO
4
)
3
.24H
2
O
Nhận xét:
Qua nh
ữ
ng ví d
ụ
ñ
ã xét
ở
trên
chúng ta th
ấ
y nhìn chung các bài toán này
ñề
u
quy v
ề
vi
ệ
c gi
ả
thi
ế
t mu
ố
i là khan
⇒
ñ
i
ề
u vô
lý
⇒
mu
ố
i ph
ả
i t
ồ
n t
ạ
i
ở
d
ạ
ng ng
ậ
m n
ướ
c!
Các bài t
ậ
p có th
ể
ở
d
ạ
ng
ñơ
n gi
ả
n (d
ạ
ng 1)
hay ph
ứ
c t
ạ
p (d
ạ
ng 2 và 3).
ð
i
ề
u c
ầ
n chú ý là
khi gi
ả
i toán bao gi
ờ
chúng ta c
ũ
ng ph
ả
i xét
hai tr
ườ
ng h
ợ
p: m
ộ
t là, kim lo
ạ
i trong mu
ố
i
không có s
ự
thay
ñổ
i s
ố
oxi hoá; và hai là có
s
ự
thay
ñổ
i s
ố
oxi hoá c
ủ
a kim lo
ạ
i trong mu
ố
i
trong các quá trình bi
ế
n
ñổ
i, các bài toán này
th
ườ
ng liên quan
ñế
n các kim lo
ạ
i chuy
ể
n ti
ế
p
nh
ư
Fe hay Cr.
Ngoài ra khi bi
ệ
n lu
ậ
n c
ũ
ng c
ầ
n ph
ả
i chú ý
là tùy t
ừ
ng mu
ố
i mà h
ệ
s
ố
c
ủ
a n
ướ
c k
ế
t tinh
có th
ể
là s
ố
nguyên, bán nguyên hay th
ậ
p phân
(xem b
ả
ng 1).
Sau
ñ
ây là m
ộ
t s
ố
bài t
ậ
p tham kh
ả
o:
Bài 1:
Nung 8,08 gam m
ộ
t mu
ố
i A thu
ñượ
c
s
ả
n ph
ẩ
m khí và 1,6 gam m
ộ
t h
ợ
p ch
ấ
t r
ắ
n B
không tan trong n
ướ
c.
Ở
ñ
i
ề
u ki
ệ
n thích h
ợ
p,
n
ế
u cho s
ả
n ph
ẩ
m khí
ñ
i qua 200 gam dung d
ị
ch
NaOH 1,2%
ở
ñ
i
ề
u ki
ệ
n xác
ñị
nh thì th
ấ
y ph
ả
n
ứ
ng x
ả
y ra v
ừ
a
ñủ
và thu
ñượ
c m
ộ
t dung d
ị
ch
ch
ỉ
ch
ứ
a m
ộ
t mu
ố
i duy nh
ấ
t có n
ồ
ng
ñộ
2,47%.
Xác
ñị
nh công th
ứ
c phân t
ử
c
ủ
a mu
ố
i A,
bi
ế
t r
ằ
ng khi nung mu
ố
i A thì kim lo
ạ
i trong
A không bi
ế
n
ñổ
i s
ố
oxi hoá.
Bài 2:
ðố
t cháy hoàn toàn 4,4 gam m
ộ
t
sunphua kim lo
ạ
i MS (M có các s
ố
oxi hoá +2
và +3 trong các h
ợ
p ch
ấ
t) trong l
ượ
ng d
ư
O
2
.
Ch
ấ
t r
ắ
n thu
ñượ
c sau ph
ả
n
ứ
ng
ñượ
c hòa tan
Tạp chí Hóa Học và Ứng Dụng, số 10 (58) / 2006 Bài toán về muối ngậm nước
Copyright © 2006 Lê Phạm Thành E-
mail: thanh.lepham@gmail.com
- 4/4
-
hoàn toàn trong l
ượ
ng v
ừ
a
ñủ
dung d
ị
ch
HNO
3
37,8%. N
ồ
ng
ñộ
% c
ủ
a mu
ố
i trong
dung d
ị
ch thu
ñượ
c là 41,7%. Khi làm l
ạ
nh
dung d
ị
ch này thì có 8,08 gam mu
ố
i ng
ậ
m
n
ướ
c X tách ra và n
ồ
ng
ñộ
% c
ủ
a mu
ố
i trong
dung d
ị
ch gi
ả
m xu
ố
ng còn 34,7%. Xác
ñị
nh
công th
ứ
c phân t
ử
c
ủ
a mu
ố
i X.
Bài 3:
ðể
xác
ñị
nh công th
ứ
c c
ủ
a mu
ố
i kép
X ng
ườ
i ta ti
ế
n hành các thí nghi
ệ
m:
Hòa tan 47,4 gam X vào n
ướ
c, thu
ñượ
c
dung d
ị
ch Y. Chia Y thành 2 ph
ầ
n b
ằ
ng nhau:
Cho ph
ầ
n 1 tác d
ụ
ng v
ớ
i dung d
ị
ch
BaCl
2
d
ư
, thu
ñượ
c 23,3 gam k
ế
t t
ủ
a A.
Thêm NH
3
d
ư
vào ph
ầ
n 2
ñượ
c k
ế
t t
ủ
a
B, nung B trong chân không
ñế
n kh
ố
i l
ượ
ng
không
ñổ
i thu
ñượ
c 25,5 gam ch
ấ
t r
ắ
n.
L
ấ
y 47,4 gam X
ñ
em nung nóng
ở
nhi
ệ
t
ñộ
120
o
C ch
ỉ
thu
ñượ
c 21,6 gam h
ơ
i c
ủ
a m
ộ
t
ch
ấ
t duy nh
ấ
t.
Xác
ñị
nh công th
ứ
c c
ủ
a mu
ố
i X, bi
ế
t r
ằ
ng
trong X có ch
ứ
a m
ộ
t kim lo
ạ
i ki
ề
m.
B
ả
ng 1 d
ướ
i
ñ
ây ch
ỉ
ra công th
ứ
c phân t
ử
c
ủ
a m
ộ
t s
ố
mu
ố
i
ñơ
n và mu
ố
i kép th
ườ
ng g
ặ
p
trong ch
ươ
ng trình ph
ổ
thông.
Trong bài vi
ế
t này chúng tôi
ñ
ã
ñề
c
ậ
p
ñế
n
m
ộ
t s
ố
bài t
ậ
p có liên quan
ñế
n v
ấ
n
ñề
mu
ố
i
ng
ậ
m n
ướ
c. Hi v
ọ
ng nó s
ẽ
mang l
ạ
i cho các
b
ạ
n yêu thích môn hóa h
ọ
c nh
ữ
ng
ñ
i
ề
u m
ớ
i
m
ẻ
v
ề
m
ộ
t d
ạ
ng bài t
ậ
p v
ố
n
ñ
ã r
ấ
t quen thu
ộ
c,
bài t
ậ
p v
ề
mu
ố
i. Trên
ñ
ây chúng tôi m
ớ
i ch
ỉ
s
ư
u t
ầ
m và b
ướ
c
ñầ
u thi
ế
t k
ế
ñượ
c m
ộ
t s
ố
bài
t
ậ
p thu
ộ
c d
ạ
ng này. Mong r
ằ
ng các b
ạ
n hãy
cùng chúng tôi thi
ế
t k
ế
ra nhi
ề
u h
ơ
n n
ữ
a
nh
ữ
ng bài t
ậ
p thu
ộ
c d
ạ
ng này, góp ph
ầ
n làm
phong phú h
ơ
n các d
ạ
ng bài t
ậ
p hóa h
ọ
c trong
ch
ươ
ng trình ph
ổ
thông.
Bảng 1.
M
ộ
t s
ố
mu
ố
i
ñơ
n và mu
ố
i kép th
ườ
ng g
ặ
p
CuSO
4
.5H
2
O FeCl
3
.6H
2
O MgCl
2
.6H
2
O
CuCl
2
.2H
2
O Fe(NO
3
)
3
.9H
2
O MgSO
4
.7H
2
O
Cu(NO
3
)
2
.6H
2
O Cr
2
(SO
4
)
3
.6H
2
O Mg(NO
3
)
2
.6H
2
O
Al
2
(SO
4
)
3
.18H
2
O CrCl
3
.6H
2
O NiCl
2
.6H
2
O
AlCl
3
.6H
2
O CrCl
2
.4H
2
O Ni(NO
3
)
2
.7H
2
O
Al(NO
3
)
3
.9H
2
O ZnSO
4
.7H
2
O KAl(SO
4
)
2
.12H
2
O
FeSO
4
.7H
2
O ZnCl
2
.1,5H
2
O KCr(SO
4
)
2
.12H
2
O
Fe
2
(SO
4
)
3
.9H
2
O CdCl
2
.2,5H
2
O Fe(NH
4
)
2
(SO
4
)
2
.6H
2
O
FeCl
2
.4H
2
O CdSO
4
.2,67H
2
O (NH
4
)
2
SO
4
.Fe
2
(SO
4
)
3
.24H
2
O