Biên so nạ : Th y giáoầ Nguy n Minh Tu n –ễ ấ Sách phát hành t i nhà sách Khang Vi t – TP HCM, tháng 09/2013ạ ệ
CHUYÊN Đ 5:Ề PH NG PHÁP TĂNG GI M KH I L NGƯƠ Ả Ố ƯỢ
I. Ph ng pháp tăng gi m kh i l ngươ ả ố ượ
1. N i dung ph ng pháp tăng gi m kh i l ngộ ươ ả ố ượ
- C s c a ph ng pháp tăng gi m kh i l ng ơ ở ủ ươ ả ố ượ : Trong ph n ng hóa h c, khi chuy n ch tả ứ ọ ể ấ
này thành ch t khác, do thành ph n c u t o c a các ch t thay đ i nên kh i l ng c a chúngấ ầ ấ ạ ủ ấ ổ ố ượ ủ
cũng thay đ i. S thay đ i kh i l ng c a các ch t có m i liên quan v i s mol c a chúng. Doổ ự ổ ố ượ ủ ấ ố ớ ố ủ
đó, d a vào s thay đ i kh i l ng ta có th tính đ c s mol c a ch t ph n ng và s n ph mự ự ổ ố ượ ể ượ ố ủ ấ ả ứ ả ẩ
t o thành.ạ
- Ph ng pháp gi i bài t p hóa h c d a trênươ ả ậ ọ ự s thay đ i kh i l ng c a các ch t tr c vàự ổ ố ượ ủ ấ ướ
sau ph n ngả ứ g i là ph ng pháp ọ ươ tăng gi m ảkh i l ngố ượ .
2. u đi m cƯ ể ủa ph ng pháp tăng gi m kh i l ngươ ả ố ượ
a. Xét các h ng gi i bài t p sau : ướ ả ậ
Câu 39 – Mã đ 174:ề Hôn h p X gôm alanin va axit glutamic. Cho m gam X tac dung hoan toan ơ
v i dung dich NaOH (d ), thu đ c dung dich Y ch a (m+30,8) gam muôi. Măt khac, nêu cho mơ ư ươ ư
gam X tac dung hoan toan v i dung dich HCl, thu đ c dung dich Z ch a (m+36,5) gam muôi. ơ ươ ư
Gia tri cua m la
A. 112,2. B. 165,6. C. 123,8. D. 171,0.
(Đ thi tuy n sinh Đ i h c kh i B nămề ể ạ ọ ố
2010)
H ng d n gi iướ ẫ ả
● Cách 1 : Ph ng pháp thông th ng – Tính theo ph ng trình ph n ng ươ ườ ươ ả ứ
alanin : H2NCH(CH3)COOH (89), axit glutamic : HOOC(CH2)2CH(NH2)COOH (147).
G i s mol c a alanin và axit glutamic trong h n h p X l n l t là x và y mol.ọ ố ủ ỗ ợ ầ ượ
Ph ng trình ph n ng :ươ ả ứ
H2NCH(CH3)COOH + NaOH
H2NCH(CH3)COONa + H2O (1)
mol: x
x
HOOC(CH2)2CH(NH2)COOH+2NaOH
NaOOC(CH2)2CH(NH2)COONa+2H2O (2)
mol: y
y
H2NCH(CH3)COOH + HCl
ClH3NCH(CH3)COOH (3)
mol: x
x
HOOC(CH2)2CH(NH2)COOH + HCl
HOOC(CH2)2CH(NH3Cl)COOH (4)
mol: y
y
Theo (1),(2), (3) và (4), ta có :
2 2 2 2 2
2 2 2 2 2
3 2 2 2 3
H NCH COOH HOOC(CH ) CH(NH )COOH
89x 147y
H NCH COONa NaOOC(CH ) CH(NH )COONa
111x 191y
ClH NCH COOH HOOC(CH ) CH(NH Cl)COOH
125,5x 183,5y
m m m
m m m 30,8
m m m 36
+ =
+ = +
+ = +
1 4 2 4 3 1 4 4 4 2 4 4 4 3
1 442 4 43 1 4 4 442 4 4 4 43
1 442 4 43 1 4 4 442 4 4 4 43
x 0,6
y 0,4
m 112,2
,5
=
� � =�
� �
� � =
● Cách 2 : Ph ng pháp tăng gi m kh i l ngươ ả ố ượ
Trên b c đ ng thành công không có d u chân c a k l i bi ngướ ườ ấ ủ ẻ ườ ế
1
Biên so nạ : Th y giáoầ Nguy n Minh Tu n –ễ ấ Sách phát hành t i nhà sách Khang Vi t – TP HCM, tháng 09/2013ạ ệ
B n ch t ph n ng c a h n h p X v i NaOH là ph n ng c a nhóm –COOH v i NaOH;ả ấ ả ứ ủ ỗ ợ ớ ả ứ ủ ớ
ph n ng c a X v i HCl là ph n ng c a nhóm –NHả ứ ủ ớ ả ứ ủ 2 v i HCl.ớ
–COOH + NaOH
–COONa + H2O
mol: x + 2y
x + 2y
–NH2 + HCl
–NH3Cl
mol: x + y
x + y
Trong phân t axit glutamic có 2 nhóm –COOH nên s mol c a nhóm –COOH là 2y.ử ố ủ
Trong ph n ng v i NaOH, kh i l ng mu i tăng so v i kh i l ng X ban đ u là do Na (23)ả ứ ớ ố ượ ố ớ ố ượ ầ
đã thay th H (1) trong nhóm –COOH. Ta th y : c 1 mol –COOH ph n ng t o thành 1 mol –ế ấ ứ ả ứ ạ
COONa thì kh i l ng tăng 23 – 1 = 22. V y có (x+2y) mol –COOH ph n ng thì kh i l ngố ượ ậ ả ứ ố ượ
tăng là 22(x+2y) gam.
Trong ph n ng v i dung d ch HCl, kh i l ng mu i tăng lên là kh i l ng HCl đã tham giaả ứ ớ ị ố ượ ố ố ượ
ph n ng. ả ứ
Theo gi thi t và s tăng kh i l ng c a các ch t trong ph n ng, ta có :ả ế ự ố ượ ủ ấ ả ứ
22(x 2y) 30,8 x 0,6
36,5(x y) 36,5 y 0,4
m 89x 147y m 112,2
+ = =
� �
� �
+ = =�
� �
� �
= + =
� �
b. Nh n xét : ậ
V c b n,ề ơ ả h ng t duy c a hai cách gi i trên không có gì khác nhau : D a vào gi thi t,ướ ư ủ ả ự ả ế
l p các ph ng trình đ i s đ tính s mol c a axit glutamic và alanin, t đó suy ra kh i l ngậ ươ ạ ố ể ố ủ ừ ố ượ
c a t ng ch t và kh i l ng c a h n h p. ủ ừ ấ ố ượ ủ ỗ ợ Tuy nhiên, cách th c gi i quy t v n đ thì khác nhau.ứ ả ế ấ ề
V i cách 1 : ớTính s mol, kh i l ng c a các s n ph m t o thành theo s mol c a cácố ố ượ ủ ả ẩ ạ ố ủ
ch t ban đ u ấ ầ (là các n s x, y)ẩ ố .
V i cách 2 : ớD a vào s thay đ i kh i l ng c a các ch t tr c và sau ph n ngự ự ổ ố ượ ủ ấ ướ ả ứ đ l pể ậ
các ph ng trình liên quan đ n các n s mol c n tìm. ươ ế ẩ ố ầ
Đ gi i quy tể ả ế bài toán theo cách 1, ta ph i vi t đ y đ 4 ph n ng, tính kh i l ng mol c aả ế ầ ủ ả ứ ố ượ ủ
4 s n ph m mu i t o thành. Do c u t o c a các ch t t ng đ i ph c t p nên vi c vi t ph ngả ẩ ố ạ ấ ạ ủ ấ ươ ố ứ ạ ệ ế ươ
trình ph n ng và tính kh i l ng mol c a s n ph m s ả ứ ố ượ ủ ả ẩ ẽ làm m t khá nhi u th i gian.ấ ề ờ
Đ gi i quy t bài toán theo cáchể ả ế 2, ta ch c n quan tâm đ n b n ch t ph n ng và s thayỉ ầ ế ả ấ ả ứ ự
đ i kh i l ng c a các thành ph n tham gia ph n ng. Do đó ch c n vi t hai ph n ng đ nổ ố ượ ủ ầ ả ứ ỉ ầ ế ả ứ ơ
gi n, và vi c l p các ph ng trình toán h c đ tìm s mol c a các ch t cũng d dàng h n, ả ệ ậ ươ ọ ể ố ủ ấ ễ ơ t n ítố
th i gian h n. ờ ơ
c. K t lu n : ế ậ
Ph ng pháp tăng gi m kh i l ng giúp cho vi c gi i bài t p hóa h c tr nên đ n gi n h n,ươ ả ố ượ ệ ả ậ ọ ở ơ ả ơ
nhanh h n so v i ph ng pháp thông th ng, đ c bi t là khi áp d ng cho các bài t p ơ ớ ươ ườ ặ ệ ụ ậ có s thayự
đ i kh i l ng c a các ch t tr c và sau ph n ng. ổ ố ượ ủ ấ ướ ả ứ
3. Ph m vi áp d ng : ạ ụ
Ph ng pháp tăng gi m kh i l ng ươ ả ố ượ có th gi i quy t đ c nhi u d ng bài t p hóa vô cể ả ế ượ ề ạ ậ ơ
ho c hóa h u c , có th là ph n ng oxi hóa – kh ho c ph n ng không oxi hóa – kh .ặ ữ ơ ể ả ứ ử ặ ả ứ ử
M t s d ng bài t p th ng dùng ph ng pháp tăng gi m kh i l ng là :ộ ố ạ ậ ườ ươ ả ố ượ
+ Kim lo i tác d ng v i dung d ch axit (HCl, Hạ ụ ớ ị 2SO4), dung d ch mu i.ị ố
+ Mu i cacbonat, oxit tác d ng v i dung d ch axit (HCl, Hố ụ ớ ị 2SO4).
+ Ph n ng halogen m nh đ y halgen y u ra kh i mu i.ả ứ ạ ẩ ế ỏ ố
+ Nhi t phân các mu i nitrat, cacbonat.ệ ố
Trên b c đ ng thành công không có d u chân c a k l i bi ngướ ườ ấ ủ ẻ ườ ế
2
Biên so nạ : Th y giáoầ Nguy n Minh Tu n –ễ ấ Sách phát hành t i nhà sách Khang Vi t – TP HCM, tháng 09/2013ạ ệ
+ Ancol tác d ng v i Na, K.ụ ớ
+ Phenol, axit cacboxylic tác d ng v i dung d ch baz (NaOH, Ba(OH)ụ ớ ị ơ 2,...), tác d ng v iụ ớ
kim lo i ho t đ ng m nh (Na, K, Ba,...).ạ ạ ộ ạ
+ Ph n ng th y phân este, ch t béo.ả ứ ủ ấ
+ Amino axit tác d ng v i dung d ch axit, dung d ch baz .ụ ớ ị ị ơ
II. Phân d ng bài t p và các ví d minh h aạ ậ ụ ọ
● D ng 1 : Tính l ng ch t trong ph n ngạ ượ ấ ả ứ
Ph ng pháp gi iươ ả
- B c 1 : ướ L p s đ ph n ng bi u di n quá trình chuy n hóa gi a các ch t đ ậ ơ ồ ả ứ ể ễ ể ữ ấ ể th y rõấ
h n b n ch t hóa h c ơ ả ấ ọ c a bài toán.ủ
- B c 2 : ướ Nh n d ng nhanh ph ng pháp gi i bài t p : Khi g p bài t p mà đ bài choậ ạ ươ ả ậ ặ ậ ề
bi t thông tin v ế ề kh i l ng c a các ch t tr c và sau ph n ng ố ượ ủ ấ ướ ả ứ ho c cho bi tặ ế sau ph nả
ng kh i l ng các ch t thu đ c tăng lên hay gi m xu ng so v i kh i l ng c a ch tứ ố ượ ấ ượ ả ố ớ ố ượ ủ ấ
ban đ uầ thì ta th ng s d ng ph ng pháp tăng gi m kh i l ng.ườ ử ụ ươ ả ố ượ
- B c 3 : ướ Xác đ nh nguyên nhân d n đ n s thay đ i kh i l ng c a các ch t trongị ẫ ế ự ổ ố ượ ủ ấ
ph n ng : Trong ph n ng hóa h c, ion ho c nguyên t trong ch t ph n ng đ c thayả ứ ả ứ ọ ặ ử ấ ả ứ ượ
b ng ion ho c nguyên t khác làm cho kh i l ng ch t s n ph m tăng lên hay gi m xu ng.ằ ặ ử ố ượ ấ ả ẩ ả ố
- B c 4 : ướ Thi t l p các ph ng trình liên quan đ n s mol c a các thành ph n làm thayế ậ ươ ế ố ủ ầ
đ i kh i l ng c a các ch t và ph ng trình liên quan đ n s tăng gi m kh i l ng c a cácổ ố ượ ủ ấ ươ ế ự ả ố ượ ủ
thành ph n đóầ. Gi i h ph ng trình đ tìm s mol và suy ra k t qu c n tìm.ả ệ ươ ể ố ế ả ầ
PS : Thông th ng, ph ng pháp tăng gi m kh i l ng th ng hay đ c s d ng k tườ ươ ả ố ượ ườ ượ ử ụ ế
h p v i các ph ng trình ph n ng. Tuy nhiên, n u s d ng ph ng pháp tăng gi m kh iợ ớ ươ ả ứ ế ử ụ ươ ả ố
l ng k t h p v i ph ng pháp b o toàn electron, b o toàn đi n tích, b o toàn nguyên t thìượ ế ợ ớ ươ ả ả ệ ả ố
s cho hi u qu cao h n.ẽ ệ ả ơ
► Các ví d minh h a ◄ụ ọ
Ví d ụ1: Hoà tan hoàn toàn 4,78 gam h n h p mu i cacbonat c a 3 kim lo i vào dung d ch HClỗ ợ ố ủ ạ ị
th y thoát ra V lít khí (đktc). Dung d ch thu đ c đem cô c n thu đ c 5,33 gam mu i khan.ấ ị ượ ạ ượ ố
Giá tr c a V là :ị ủ
A. 1,12 lít. B. 1,68 lít. C. 2,24 lít. D. 3,36 lít.
H ng d n gi iướ ẫ ả
Thay 3 kim lo i b ng m t kim lo i M có hóa tr n. ạ ằ ộ ạ ị
S đ ph n ng ơ ồ ả ứ (b c 1) ướ :
M2(CO3)n + HCl
MCln + CO2
+ H2O (1)
Do có s thay đ i kh i l ng c a các ch t trong ph n ng nên ta s d ng ph ng pháp tăngự ổ ố ượ ủ ấ ả ứ ử ụ ươ
gi m kh i l ng đ gi i quy t bài t p này ả ố ượ ể ả ế ậ (b c 2).ướ
Trong ph n ng (1), ion ả ứ
2
3
CO
−
đã đ c thay b ng ion ượ ằ
Cl−
, kh i l ng mu i clorua tăng lênố ượ ố
5,33 – 4,78 = 0,55 gam so v i kh i l ng mu i cacbonat là do kh i l ng ion ớ ố ượ ố ố ượ
Cl−
thay th l nế ớ
h n kh i l ng ơ ố ượ
2
3
CO −
ban đ u ầ(b c 3).ướ
Ta có h ệ(b c 4)ướ :
2
3
2
23
2
232
3
Cl CO
CO
ba�o toa�n�ie�n t�ch COCl
CO CO
Cl CO
ta�nggia�mkho�i l���ng
n 2n n n 0,05n 0,1
n 0,05
35,5n 60n 0,55 V 1,12 l�t
− −
−
−
−
− −
=
= ==
� � �
� �
� � �
=
− = =
1 442 4 43
1 4 442 4 4 43
Trên b c đ ng thành công không có d u chân c a k l i bi ngướ ườ ấ ủ ẻ ườ ế
3
Biên so nạ : Th y giáoầ Nguy n Minh Tu n –ễ ấ Sách phát hành t i nhà sách Khang Vi t – TP HCM, tháng 09/2013ạ ệ
Ví d 2:ụ H n h p X có kh i l ng 17,86 gam g m CuO, Alỗ ợ ố ượ ồ 2O3 và FeO. Hòa tan X b ng V mlằ
HCl 1M, đ c dung d ch Y. Cô c n dung d ch Y thu đ c 33,81 gam mu i khan. Giá tr c a Vượ ị ạ ị ượ ố ị ủ
là :
A. 580. B. 450. C. 1600. D. 900.
H ng d n gi iướ ẫ ả
Thay các kim lo i Cu, Al, Fe b ng m t kim lo i M.ạ ằ ộ ạ
S đ ph n ng :ơ ồ ả ứ
M2On + HCl
MCln + H2O (1)
Trong ph n ng (1), ion ả ứ
2
O−
đã đ c thay th b ng ion ượ ế ằ
Cl−
. Kh i l ng mu i tăng thêmố ượ ố
33,81 – 17,86 = 15,95 gam so v i kh i l ng oxit là do kh i l ng ion ớ ố ượ ố ượ
Cl−
thay th l n h n kh iế ớ ơ ố
l ng ượ
2
O−
trong oxit. Ta có :
2
22
Cl O
ba�o toa�n �ie�n t�ch HCl
Cl Cl
dd HCl 1M
Cl O O
ta�nggia�mkho�i l���ng
n 2n n 0,58 n n 0,58
35,5n 16n 15,95 n 0,29 V 580 ml
− −
− −
− − −
=
== =
� � �
� �
� � �
− = = =
1 4 2 4 3
1 4 4 2 4 4 3
Ví d 3:ụ H n h p X g m NaBr và NaI. Cho h n h p X tan trong n c thu đ c dung d ch Y.ỗ ợ ồ ỗ ợ ướ ượ ị
N u cho brom d vào dung d ch Y, sau ph n ng hoàn toàn, cô c n th y kh i l ng mu i khanế ư ị ả ứ ạ ấ ố ượ ố
thu đ c gi m 7,05 gam. N u s c khí clo d vào dung d ch Y, ph n ng hoàn toàn, cô c nượ ả ế ụ ư ị ả ứ ạ
dung d ch th y kh i l ng mu i khan gi m 22,625 gam. Thành ph n % kh i l ng c a m tị ấ ố ượ ố ả ầ ố ượ ủ ộ
ch t trong h n h p X là:ấ ỗ ợ
A. 35,9%. B. 47,8%. C. 33,99%. D. 64,3%.
(Đ thi th đ i h c l n 2 – THPT Chuyên Nguy n Hu – Hà N i, năm h c 2011 –ề ử ạ ọ ầ ễ ệ ộ ọ
2012)
H ng d n gi iướ ẫ ả
Trong ph n ng c a Brả ứ ủ 2 v i dung d ch Y, ion ớ ị
I−
(127) đã đ c thay b ng ion ượ ằ
Br−
(80) nên
kh i l ng mu i thu đ c gi m so v i kh i l ng mu i ban đ u. Ta có :ố ượ ố ượ ả ớ ố ượ ố ầ
I Br
ba�o toa�n �ie�n t�ch
I Br
I Br
ta�nggia�mkho�i l���ng
n n
n n 0,15mol.
127n 80n 7,05
− −
− −
− −
=
= =�
− =
142 43
1 442 4 43
Trong ph n ng c a Clả ứ ủ 2 v i dung d ch Y, ion ớ ị
Br−
(80) và
I−
(127) đã đ c thay th b ng ionượ ế ằ
Cl−
(60) nên kh i l ng mu i thu đ c gi m. Ta có :ố ượ ố ượ ả
Br I Cl
ba�o toa�n �ie�n t�ch
Br
Br I Cl
Cl
ta�nggia�mkho�i l���ng
I
n n n
n 0,2
80n 127n 35,5n 22,625 n 0,35
n 0,15
− − −
−
− − −
−
−
+ =
=
� �
+ − =
� � =
=
1 4 42 4 43
1 4 4 4 42 4 4 4 43
V y ph n trăm kh i l ng NaI, NaBr trong h n h p ban đ u là :ậ ầ ố ượ ỗ ợ ầ
Trên b c đ ng thành công không có d u chân c a k l i bi ngướ ườ ấ ủ ẻ ườ ế
4
Biên so nạ : Th y giáoầ Nguy n Minh Tu n –ễ ấ Sách phát hành t i nhà sách Khang Vi t – TP HCM, tháng 09/2013ạ ệ
NaBr
NaI
22,5
m 0,2.103 20,6 gam %NaBr .100% 47,8%
22,5 20,6
m 0,15.150 22,5gam %NaI 52,2%
= = = =
+
� �
= =
=
Ví d 4:ụ Ngâm m t lá Zn trong 200 gam dung d ch CuSOộ ị 4 16%. Ph n ng xong th y kh iả ứ ấ ố
l ng lá Zn gi m 0,5%. Kh i l ng lá Zn tr c khi tham gia ph n ng làượ ả ố ượ ướ ả ứ
A. 40 gam. B. 13 gam. C. 60 gam. D. 6,5 gam.
H ng d n gi iướ ẫ ả
G i m là kh i l ng thanh Zn ban đ u.ọ ố ượ ầ
Ta có :
2
2
Cu Cu
ba�o toa�n nguye�n to�Cu
Zn pha�n ��ng Cu
ba�otoa�nelectron
Zn Cu
ta�nggia�mkho�i l���ng
200.16%
n n 0,2
160
n n 0,2 m 40 gam.
65n 64n 0,5%m
+
+
= = =
= = =�
− =
1 42 43
1 4 4 2 4 4 3
1 442 4 43
Ví d 5:ụ Ti n hành hai thí nghi m sau : ế ệ
- Thí nghi m 1: Cho m gam b t Fe (d ) vào Vệ ộ ư 1 lít dung d ch Cu(NOị3)2 1M;
- Thí nghi m 2: Cho m gam b t Fe (d ) vào Vệ ộ ư 2 lít dung d ch AgNOị3 0,1M.
Sau khi các ph n ng x y ra hoàn toàn, kh i l ng ch t r n thu đ c hai thí nghi m đ uả ứ ả ố ượ ấ ắ ượ ở ệ ề
b ng nhau. Giá tr c a Vằ ị ủ 1 so v i Vớ2 là :
A. V1 = V2. B. V1 = 10V2. C. V1 = 5V2. D. V1 = 2V2.
(Đ thi tuy n sinh Đ i h c kh i B nămề ể ạ ọ ố
2008)
H ng d n gi iướ ẫ ả
thí nghi m 1 :Ở ệ
{
{
2
2
11
1
1
Cu 1
Cu
ba�o toa�n nguye�n to�Cu
kim loa�i ta�ng ��TN 1 Cu Fe pha�n ��ng 1
Fe pha�n ��ng Cu VV
V
V
ba�o toa�nelectron
n n V
m 64n 56n 8V
2n 2n
+
+
= =
= − =�
=
1 42 43
142 43
142 43
1 4 442 4 4 43
thí nghi m 2 :Ở ệ
{
{
22
22
Ag 2
Ag
ba�o toa�n nguye�n to�Ag
kimloa�i ta�ng ��TN 2 Ag Fe pha�n ��ng 2
Fe pha�n ��ng Ag 0,1V 0,05V
0,05V 0,1V
ba�o toa�nelectron
n n 0,1V
m 108n 56n 8V
2n n
+
+
= =
= − =�
=
142 43
142 43
142 43
1 4 442 4 4 43
Do kh i l ng ch t r n thu đ c hai thí nghi m b ng nhau nên kh i l ng kim lo i tăngố ượ ấ ắ ượ ở ệ ằ ố ượ ạ
hai thí nghi m cũng b ng nhau. Suy ra :ở ệ ằ
kim loa�i ta�ng��TN 1 kim loa�i ta�ng ��TN 2 1 2
m m V V= =�
Trên b c đ ng thành công không có d u chân c a k l i bi ngướ ườ ấ ủ ẻ ườ ế
5
