Giáo trình Bài tập Hóa học Trung học cơ sở: Phần 1 - CĐ Sư phạm Hòa Bình

Chia sẻ: Buctranhdo Buctranhdo | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:55

Thêm vào BST

Báo xấu

46
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Bài tập Hóa học Trung học cơ sở: Phần 1 cung cấp cho người học những kiến thức như: Ý nghĩa, tác dụng của bài tập Hóa học; một số phương pháp giải toán Hóa học; dung dịch – nồng độ dung dịch. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Bài tập Hóa học Trung học cơ sở: Phần 1 - CĐ Sư phạm Hòa Bình

TRƯỜNG CAO ĐẲNG SƯ PHẠM HÒA BÌNH (Giáo trình lưu hành nội bộ)
TRƯỜNG CAO ĐẲNG SƯ PHẠM HÒA BÌNH (Giáo trình lưu hành nội bộ)
MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU ......................................................................................... 3 Chương 1. Ý NGHĨA, TÁC DỤNG CỦA BÀI TẬP HÓA HỌC ........... 4 1.1. Ý nghĩa, tác dụng của bài tập hoá học ........................................................... 4 1.2. Phân loại bài tập hoá học ............................................................................... 4 Chương 2. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP GIẢI TOÁN HÓA HỌC .......... 6 2.1. Các bước chung giải một bài toán hoá học .................................................... 6 2.2. Các phương pháp giải bài toán hoá học ......................................................... 8 2.2.1. Phương pháp bảo toàn khối lượng .......................................................... 8 2.2.2. Phương pháp đại số ............................................................................... 15 2.2.3. Phương pháp ghép ẩn số ....................................................................... 17 2.2.4. Phương pháp tăng giảm khối lượng ...................................................... 18 2.2.5. Phương pháp dùng các trị số trung bình ............................................... 20 2.2.6. Phương pháp đường chéo ..................................................................... 24 2.2.7. Phương pháp biện luận để tìm công thức phân tử ................................ 27 2.2.8. Phương pháp bảo toàn mol nguyên tử .................................................. 30 Chương 3. DUNG DỊCH – NỒNG ĐỘ DUNG DỊCH ......................... 42 3.1. Tóm tắt kiến thức trọng tâm......................................................................... 42 3.2. Bài tập luyện tập .......................................................................................... 43 Chương 4. BÀI TẬP VỀ CHẤT KHÍ .................................................... 54 4.1. Tóm tắt kiến thức trọng tâm......................................................................... 54 4.2. Bài tập luyện tập………………………………………………………… 54 Chương 5. CÁC LOẠI HỢP CHẤT VÔ CƠ VÀ MỐI QUAN HỆ GIỮA CHÚNG ...................................................................................... 59 5.1. Oxit............................................................................................................... 59 5.2. Axit............................................................................................................... 61 5.3. Bazơ (hiđroxit) ............................................................................................. 61 5.4. Muối ............................................................................................................. 62 1
Chương 6. KIM LOẠI, PHI KIM .......................................................... 73 6.1. Kim loại........................................................................................................ 73 6.1.1. Đặc điểm của kim loại .......................................................................... 73 6.1.2. Dãy hoạt động hoá học của các kim loại .............................................. 73 6.1.3. Tính chất hoá học .................................................................................. 73 6.2. Phi kim ......................................................................................................... 76 6.2.1. Đặc điểm ............................................................................................... 76 6.2.2. Tính chất hoá học .................................................................................. 76 6.3. Giải bài tập mẫu ........................................................................................... 78 Chương 7. NHẬN BIẾT, TÁCH, TINH CHẾ CÁC CHẤT VÔ CƠ.... 91 7.1. Nhận biết ...................................................................................................... 91 7.1.1. Tóm tắt kiến thức trọng tâm ................................................................. 91 7.1.2. Cách làm bài tập nhận biết .................................................................... 94 7.2. Tách, tinh chế các chất vô cơ ....................................................................... 98 Chương 8. HIĐROCACBON, DẪN XUẤT CỦA HIĐROCACBON 101 8.1. Tóm tắt kiến thức trọng tâm....................................................................... 101 8.2. Bài tập luyện tập ........................................................................................ 103 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................... 105 2
LỜI NÓI ĐẦU Là một giáo viên dạy bộ môn Hóa học ở bậc trung học cơ sở phải nắm chắc kiến thức về mặt lý thuyết và bên cạnh đó còn là phương pháp giải toán hóa học. Việc tính toán trong hóa học được áp dụng trong học tập, cuộc sống, trong sản xuất và trong khoa học. Học phần bài tập hóa học trung học cơ sở sẽ giúp sinh viên nắm được các phương pháp giải toán hóa học ở bậc trung học cơ sở. Đây là cơ sở để người học sau khi tốt nghiệp ra trường tự tin khi đứng lớp cũng như trong công tác. Giáo trình đã sử dụng tư liệu ở một số tài liệu tham khảo và lấy trên mạng, trên thư viện điện tử violet.vn. Trong quá trình biên soạn, tôi không thể tránh khỏi những khiếm khuyết nhất định. Tôi rất mong nhận được sự góp ý của quý thầy cô và bạn đọc. Xin chân thành cảm ơn. Tác giả 3
Chương 1 Ý NGHĨA, TÁC DỤNG CỦA BÀI TẬP HÓA HỌC 1.1. Ý nghĩa, tác dụng của bài tập hoá học Việc dạy học không thể thiếu bài tập. Sử dụng bài tập để luyện tập là một biện pháp hết sức quan trọng để nâng cao chất lượng dạy học. Bài tập hóa học có những ý nghĩa, tác dụng to lớn về nhiều mặt: a. Ý nghĩa trí dục Làm chính xác hóa các khái niệm hóa học. Củng cố, đào sâu và mở rộng kiến thức một cách sinh động, phong phú, hấp dẫn. Chỉ khi vận dụng được các kiến thức vào việc giải bài tập, học sinh mới nắm được kiến thức một cách sâu sắc. Ôn tập, hệ thống hóa kiến thức một cách tích cực nhất. Khi ôn tập, học sinh sẽ buồn chán nếu chỉ yêu cầu họ nhắc lại kiến thức. Thực tế cho thấy học sinh chỉ thích giải bài tập trong giờ ôn tập. Rèn luyện các kỹ năng hóa học như cân bằng phương trình phản ứng, tính toán theo công thức hóa học và phương trình hóa học... Nếu là bài tập thực nghiệm sẽ rèn các kĩ năng thực hành, góp phần vào việc giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho học sinh. Rèn luện khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn đời sống, lao động sản xuất và bảo vệ môi trường. Rèn luyện kĩ năng sử dụng ngôn ngữ hóa học và các thao tác tư duy. b. Ý nghĩa phát triển Phát triển ở học sinh các năng lực tư duy logic, biện chứng, khái quát, độc lập, thông minh và sáng tạo. c. Ý nghĩa giáo dục Rèn luyện đức tính chính xác, kiên nhẫn, trung thực và lòng say mê khoa học Hóa học. Bài tập thực nghiệm còn có tác dụng rèn luyện văn hóa lao động (lao động có tổ chức, có kế hoạch, gọn gàng, ngăn nắp, sạch sẽ nơi làm việc). 1.2. Phân loại bài tập hoá học Bài tập trắc nghiệm tự luận (thường quen gọi là bài tập tự luận) và bài tập trắc nghiệm khách quan (thường quen gọi là bài tập trắc nghiệm). 4
Bài tập tự luận là loại bài tập khi làm bài, học sinh phải tự viết câu trả lời. Học sinh phải tự trình bày, lí giải, chứng minh bằng ngôn ngữ của mình. Bài tập trắc nghiệm khách quan (TNKQ) là loại bài tập khi làm bài học sinh chỉ phải chọn một câu trả lời trong số các câu trả lời đã được cung cấp. Do không phải viết câu trả lời nên thời gian dành cho việc đọc. suy nghĩ và chọn câu trả lời chỉ từ 1-2 phút. Gọi là TNKQ do cách chấm điểm rất khách quan. Bài làm của học sinh được chấm bằng cách đếm số lần chọn được câu trả lời đúng nên không phụ thuộc vào sự đánh giá chủ quan của người chấm. Ai cũng chấm được, kể cả người không có kiến thức về lĩnh vực đó, chỉ cần biết đáp án đúng là đáp án nào. Có thể có những cách phân loại bài tập khác nhau tùy thuộc vào mục đích của người dạy cần rèn luyện cho học sinh những loại kỹ năng nào, nội dung kiến thức nào. Ví dụ, muốn rèn luyện phương pháp giải toán hóa học thì giáo viên có thể phân chia bài tập hóa học theo chủ đề các phương pháp giải toán hóa học. Nếu giáo viên muốn học sinh nắm được kiến thức cụ thể của từng chương trong chương trình thì có thể phân loại bài tập hóa học theo chủ đề kiến thức của từng chương, oxi, hiđro, kim loại, phi kim,... việc phân loại này có thể căn cứ vào mục lục của sách giáo khoa. Bài tập - Bài tập hóa học tự luận được sử dụng ở giai đoạn nào của quá trình dạy học? - Có những loại câu trắc nghiệm nào? Ưu nhược điểm của chúng? - Hãy phân loại bài tập hóa học ở bậc trung học cơ sở (THCS) theo cách hiểu của bản thân Anh (Chị). 5
Chương 2 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP GIẢI TOÁN HÓA HỌC 2.1. Các bước chung giải một bài toán hoá học Bài toán hóa học trong chương trình hóa học phổ thông có thể được giải bằng nhiều cách khác nhau, nhưng về cơ bản ta thực hiện theo 4 bước sau: * Bước 1: Chuyển các dữ kiện sang số mol nếu có thể. Để giải quyết được bước này ta phải nhớ được các công thức có liên quan đến số mol (n): 𝑚 𝑚𝑑𝑑.𝐶% - m = n.M => 𝑛 = ; mdd = V.d, 𝑚𝑐𝑡 = . 𝑀 100% 𝑉(𝑙) -𝑛= (chất khí ở điều kiện tiêu chuẩn). 22,4 𝑛 - 𝐶𝑀 = => 𝑛 = 𝐶𝑀 . 𝑉(𝑙) 𝑉(𝑙) 𝑃.𝑉 -𝑛= (chất khí không ở điều kiện tiêu chuẩn). 𝑀𝑅𝑇 * Bước 2: Viết và cân bằng phương trình phản ứng hóa học xảy ra. Để giải quyết được bước này ta phải nhớ được tính chất hóa học của các chất (kim loại, phi kim, oxit, axit, bazơ và muối,…). Các cách cân bằng phương trình phản ứng: cân bằng theo hệ số, phương pháp đại số, phương pháp thăng bằng electron. Đánh dấu thứ tự các phản ứng hóa học để trong quá trình tính toán có thể biện luận tính toán số mol cũng như các dữ kiện khác dựa vào phương trình phản ứng thì biết đó là theo phương trình phản ứng nào. * Bước 3: Tính số mol các chất tham gia và tạo thành theo phương trình phản ứng hóa học. Nếu bài toán cho biết dữ liệu có thể tính được số mol một chất nào đó trong phản ứng (chất tham gia hoặc tạo thành) thì việc tính toán số mol các chất còn lại theo phương trình phản ứng sẽ được thực hiện một cách rễ ràng thông qua hệ số của các chất tham gia và chất tạo thành (Lưu ý: số mol chất tham gia và tạo thành trong phản ứng hóa học phải được tính theo chất đã phản ứng hết). Với bài toán không tính được số mol trực tiếp thì cần phải tính toán theo cách khác sẽ được học ở phần các phương pháp giải toán hóa học. 6
* Bước 4: Chuyển số mol các chất đã tính toán được về khối lượng, thể tích khí, hoặc nồng độ mol, ... theo yêu cầu của đề bài. 2. Các ví dụ áp dụng Ví dụ 1: Cho 5,6 gam Fe tác dụng với lượng dư dung dịch axit HCl. Hãy tính khối lượng của muối và thể tích khí (ở đktc) thu được sau phản ứng? Giải * Bước 1: Chuyển 5,6 gam Fe sang số mol. 𝑚 5,6 Áp dụng công thức: 𝑛 = → nFe= = 0,1 mol 𝑀 56 * Bước 2: Viết và cân bằng phương trình phản ứng hóa học xảy ra. Fe + 2HCl → FeCl2 + H2↑ Nhận xét: Vì dung dịch HCl dư nên Fe đã phản ứng hết, do đó số mol các chất được tính theo Fe. * Bước 3: Tính số mol các chất tham gia và tạo thành sau phản ứng theo số mol Fe đã xác định được ở trên. Fe + 2HCl → FeCl2 + H2↑ Tỷ lệ: 1 2 1 1 Pư: 0,1 mol 0,2 mol 0,1 mol 0,1 mol * Bước 4: Chuyển số mol các chất về các đại lượng mà đề bài yêu cầu. - Khối lượng của muối FeCl2 Áp dụng công thức: m = n.M → 𝑚𝐹𝑒𝐶𝑙2 = 0,1.127 = 12,7 gam - Thể tích khí H2 ở đktc Áp dụng công thức: V = n.22,4 → 𝑉𝐻2 = 0,1.22,4 = 2,24 lít Kết luận: Khối lượng muối thu được là 12,7 gam. Thể tích khí thu được ở đktc là 2,24 lít. Ví dụ 2: Cho 5,6 gam Fe tác dụng với 100 ml dung dịch axit HCl 1M. Hãy tính khối lượng của các chất sau phản ứng? Giải * Bước 1: Chuyển 5,6 gam Fe và 100 ml dd HCl 1M sang số mol. - Tính số mol Fe 𝑚 5,6 Áp dụng công thức: 𝑛 = → nFe= = 0,1 mol 𝑀 56 7
- Tính số mol HCl Đổi 100 ml = 0,1 lít Áp dụng công thức: n = V.CM → nHCl= 0,1.1 = 0,1 mol * Bước 2: Viết và cân bằng phương trình phản ứng hóa học xảy ra. Fe + 2HCl → FeCl2+ H2↑ Nhận xét: Theo phương trình phản ứng số mol Fe phản ứng = 1/2 số mol HCl. Số mol HCl = 0,1 mol suy ra số mol sắt đã phản ứng = 0,05 mol. Do đó sau phản ứng Fe còn dư, HCl phản ứng hết. * Bước 3: Tính số mol các chất tham gia và tạo thành sau phản ứng theo số mol HCl (là chất đã phản ứng hết) đã xác định được ở trên. Fe + 2HCl → FeCl2 + H2↑ Tỷ lệ: 1 2 1 1 Ban đầu: 0,1 mol 0,1 mol Pư: 0,05 mol 0,1 mol 0,05 mol 0,05 mol Sau pư: 0,05 mol 0 0,05 mol 0,05 mol * Bước 4: Các chất sau phản ứng gồm các sản phẩm FeCl2 (0,05 mol); H2 (0,05 mol) và chất còn dư là Fe. Một số chú ý: Với những người chưa nắm vững cách giải một bài toán hóa học thì nên tuân thủ việc giải bài toán theo 4 bước như trên. Nhưng không phải bài toán hóa học nào cũng phải làm theo 4 bước, phụ thuộc dữ kiện và yêu cầu của đề bài mà có thể thiếu một trong 4 bước trên. Kết thúc bốn bước làm một bài tập nên có phần kết luận cuối bài, liệt kê các kết quả đã tìm được theo yêu cầu của đề bài. 2.2. Các phương pháp giải bài toán hoá học 2.2.1. Phương pháp bảo toàn khối lượng a. Nội dung phương pháp “Tổng khối lượng các chất tham gia phản ứng bằng tổng khối lượng các sản phẩm”. Xét phản ứng: A + B → C + D Ta có : mA + mB = mC + mD 8
Lưu ý: Phải xác định đúng lượng chất (khối lượng) tham gia phản ứng và tạo thành (có chú ý đến các chất kết tủa, bay hơi, đặc biệt là khối lượng dung dịch). Điều quan trọng nhất khi áp dụng phương pháp này đó là việc phải xác định đúng lượng chất (khối lượng) tham gia phản ứng và tạo thành (có chú ý đến các chất kết tủa, bay hơi, đặc biệt là khối lượng dung dịch). b. Các dạng bài toán thường gặp Dạng 1. Biết tổng khối lượng chất đầu sẽ tính được khối lượng sản phẩm: m(đầu) = m(sau) (không phụ thuộc hiệu suất phản ứng). Thí dụ 1: Trộn 5,4 gam bột Al với 12,0 gam bột Fe2O3 rồi nung nóng một thời gian để thực hiện phản ứng nhiệt nhôm. Sau phản ứng ta thu được m gam hỗn hợp chất rắn. Giá trị của m là bao nhiêu? Hướng dẫn giải 𝑡0 Phương trình phản ứng: 2Al + Fe2O3 → Al2O3 + 2Fe Đề bài không đề cập tới hiệu suất phản ứng nên không cần tính số mol mỗi chất để so sánh xem chất nào hết, chất nào dư. Các chất ban đầu và chất sản phẩm đều là chất rắn, tổng khối lượng sẽ không đổi. Giả sử có sơ đồ phản ứng: Al + Fe 2 O 3 ⎯ ⎯→ rắn Áp dụng BTKL: m(rắn) = m(Al) + m(Fe2O3) = 5,4 + 12,0 = 17,4 (gam). Dạng 2. Trong phản ứng có n chất tham gia, nếu biết khối lượng của (n – 1) chất thì ta dễ dàng tính được khối lượng của chất còn lại. Thí dụ 2: Hòa tan hoàn toàn 3,34 gam hỗn hợp hai muối cacbonat kim loại hóa trị I và hóa trị II bằng dung dịch HCl dư thu được dung dịch X và 0,896 lít khí bay ra (đktc). Khối lượng muối có trong dung dịch X là bao nhiêu? Hướng dẫn giải 0,896 - Tính số mol khí: n CO = = 0,04 mol 2 22, 4 - Đề bài cho biết hai muối cacbonat kim loại hóa trị I và hóa trị II, gọi hai muối cacbonat lần lượt là A2CO3 và BCO3 Các phản ứng: A2CO3 + 2HCl → 2ACl + CO2↑ + H2O (1) 9
BCO3 + 2HCl → BCl2 + CO2↑ + H2O (2) 0,896 Theo (1) vµ (2) : n H2 O = n CO2 = = 0,04 mol ; n HCl = 2n CO2 = 2.0,04 = 0,08 mol 22, 4 Theo BTKL : m muèi cacbonat + m HCl = m muèi clorua + m CO2 + m H2 O  m muèi clorua = m muèi cacbonat + m HCl - (m CO2 + m H2 O )  m muèi clorua = 3,34 + 0,08.36,5 - (0,04.44 + 0,04.18) = 3,78 gam Thí dụ 3: Hòa tan hoàn toàn 3,22 gam hỗn hợp X gồm Fe, Mg và Zn bằng một lượng vừa đủ dung dịch H2SO4 loãng, thu được 1,344 lít hiđro (ở đktc) và dung dịch chứa m gam muối. Hãy tính giá trị của m? Hướng dẫn giải 1,344 Tính số mol khí: nH2 = = 0,06 22,4 Hỗn hợp kim loại X tác dụng với axit sunfuric đều tạo ra muối và khí hiđro, cứ mỗi mol axit sunfuric phản ứng thì sinh ra một mol hiđro, có sơ đồ biến đổi như sau: X(Fe, Mg, Zn) + H 2SO 4 lo·ng, ®ñ → muèi + H 2  1,344 Theo PTP ¦ : n H2SO4 = n H2 = = 0,06 mol 22, 4 Theo BTKL : m X + m H2SO4 = m muèi + m H2  m muèi = m X + m H2SO4 - m H2  m muèi = 3,22 + 0,06.98 - 0,06.2 = 8,98 gam. Thí dụ 4: Hòa tan hoàn toàn 10,0 gam hỗn hợp hai kim loại trong dung dịch HCl dư thấy tạo ra 2,24 lít khí H2 (đktc). Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được m gam muối khan. Giá trị của m là Hướng dẫn giải 2,24 Tính số mol khí: nH2 = = 0,1 mol 22,4 Đề cho biết 2 kim loại đều bị hòa tan hoàn toàn trong dung dịch axit HCl. Kim loại tác dụng với axit tạo thành muối và giải phóng khí hiđro. Đối với axit clohiđric, 2 mol HCl sẽ sinh ra một mol H2. Có sơ đồ biến đổi như sau: Kim loại + HCldư → muèi + H2  10
2,24 Có 2HCl  H 2   n HCl = 2n H2 = 2× = 0,2 mol 22,4 Theo BTKL : m Kim lo¹i + m HCl = m muèi + m H2  m = m muèi = m Kim lo¹i + m HCl - m H2  m = m muèi = 10,0 + 0,2.36,5 - 0,1.2 = 17,1 gam. Thí dụ 5: Hòa tan hoàn toàn m gam hỗn hợp bột kim loại trong dung dịch H 2SO4 loãng, dư thu được 0,672 lít khí H2 (đktc) và 3,92 gam hỗn hợp muối sunfat. Hãy tính giá trị của m? Hướng dẫn giải 0,672 Tính số mol khí: nH2 = = 0,03 mol 22,4 Đề cho biết hòa tan hoàn toàn hỗn hợp bột kim loại trong dung dịch axit sunfuric loãng, dư. Kim loại tác dụng với axit tạo thành muối và giải phóng khí hiđro. Đối với axit sunfuric, 1 mol axit H 2SO4 sẽ sinh ra một mol H2. Có sơ đồ biến đổi như sau: Kim loại + H2SO4 loãng, dư → muối + H2↑ 0,672  n H2SO4 = n H2 = = 0,03 mol 22, 4 Theo BTKL : m Kim lo¹i + m H2SO4 = m muèi + m H2  m = m Kim lo¹i = m muèi + m H2 - m H2SO4  m = m Kim lo¹i = 3,92 + 0,03.2 - 0,03.98 = 1,04 gam. Dạng 3. Bài toán : Kim loại + axit → muối + khí mmuối = mkim loại + manion tạo muối - Biết khối lượng kim loại, khối lượng anion tạo muối (tính qua sản phẩm khí) → khối lượng muối. - Biết khối lượng muối và khối lượng anion tạo muối → khối lượng kim loại. - Khối lượng anion tạo muối thường được tính theo số mol khí thoát ra. Với axit HCl và H2SO4 loãng : + 2HCl → H2 nên 2Cl−  H2 11
+ H2SO4 → H2 nên SO42−  H2 Thí dụ 6: Hòa tan hoàn toàn 8,8 gam hỗn hợp bột kim loại trong dung dịch H 2SO4 đặc, nóng thu được 4,48 lít khí SO2 (sản phẩm khử duy nhất, đo ở đktc). Hãy tính khối lượng muối sunfat tạo thành? Hướng dẫn giải Tính số mol khí: 4,48 n𝑆𝑂2 = = 0,2 mol 22,4 Kim loại thường thể hiện hóa trị I, II hoặc III khi tham gia tạo sản phẩm phản ứng hóa học: Với kim loại hóa trị I: Kim loại kiềm, Ag có phương trình phản ứng: 2Na + 2H2SO4 (đặc, nóng) → Na2SO4 + SO2↑ + 2H2O (1) Với kim loại hóa trị II: Kiềm thổ, Cu, Zn,… có phương trình phản ứng: Cu + 2H2SO4 (đặc, nóng) → CuSO4 + SO2↑ + 2H2O (2) Với kim loại hóa trị III: Al, Fe, Cr,… có phương trình phản ứng: 2Al+ 6H2SO4 (đặc, nóng) → Al2(SO4)3 + 3SO2↑ + 6H2O (3) Từ 3 phản ứng (1, 2, 3) ở trên ta thấy: 𝑛𝐻2 𝑆𝑂4 = 𝑛𝐻2 𝑂 = 2𝑛𝑆𝑂2 = 2.0,2 = 0,4 𝑚𝑜𝑙 Có sơ đồ biến đổi chung cho 3 phản ứng trên: kim lo¹i + H2SO4( ®Æc, to )  muèi + SO2  + H2O Cách 1: Theo BTKL : m Kim lo¹i + m H2SO4 = m muèi + mSO2 + m H2O  m muèi = m Kim lo¹i + m H2SO4 - (mSO2 + m H2O )  m muèi = 8,8 + 0, 4.98 - (0,2.64 + 0, 4.18) = 28,0 gam. Cách 2: Tõ (1, 2, 3)  n SO2- = n SO2 = 0,2 mol 4 (muèi) NhËn xÐt : m muèi = m Kim lo¹i + m SO2- = 8,8 + 0,2.96 = 28,0 gam. 4 (muèi) 12
Thí dụ 7: Hòa tan hoàn toàn m gam hỗn hợp bột Al và Mg trong dung dịch HNO3 đặc, nóng thu được hỗn hợp khí gồm 0,1 mol NO2 và 0,15 mol NO. Dung dịch tạo thành sau phản ứng có 39,35 gam hai muối khan. Tính giá trị của m. Hướng dẫn giải Al và Mg phản ứng với HNO3 đặc nóng sinh ra hỗn hợp 2 khí NO2 và NO. Viết phương trình phản ứng của Al và Mg lần lượt với HNO3 tạo ra NO2 và NO: Al + 6HNO3 (đặc, nóng) → Al(NO3)3 + 3NO2↑ + 3H2O (1) Al + 4HNO3 (đặc, nóng) → Al(NO3)3 + NO ↑ + 2H2O (2) Mg + 4HNO3 (đặc, nóng) → Mg(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O (3) 3Mg + 8HNO3 (đặc, nóng) → 3Mg(NO3)2 + 2NO ↑ + 4H2O (4) Từ phản ứng (1, 3) ở trên ta thấy: 𝑛𝐻𝑁𝑂3 = 2𝑛𝐻2𝑂 = 2𝑛𝑁𝑂2 = 2.0,1 = 0,2 𝑚𝑜𝑙 Từ phản ứng (2, 4) ở trên ta thấy: 𝑛𝐻𝑁𝑂3 = 2𝑛𝐻2 𝑂 = 4𝑛𝑁𝑂2 = 4.0,15 = 0,6 𝑚𝑜𝑙 Có sơ đồ biến đổi chung cho 4 phản ứng trên: kim lo¹i + HNO3 (®Æc, to ) ⎯⎯ → muèi + NO2  + NO  + H2O Cách 1: n H2O =n NO2 + 2n NO =0,1 + 2.0,15=0,4 mol Tõ (1), (2), (3), (4)   n HNO3 =2n NO2 + 4n NO =2.0,1 + 4.0,15=0,8 mol Theo BTKL : m Kim lo¹i + m HNO3 = m muèi + m NO2 + m NO + m H2O  m = m Kim lo¹i = m muèi + m NO2 + m NO + m H2O - m HNO3  m= 39,35 + 0,1.46 + 0,15.30 + 0,4.18 - 0,8.63 = 5,25 gam. C¸ch 2 : Tõ (1), (2), (3), (4)   n NO- = n NO2 + 3n NO = 0,1+ 3.0,15 = 0,55 mol 3(muèi) NhËn xÐt : m muèi = m Kim lo¹i +  m NO-  m Kim lo¹i = m muèi -  m NO- 3(muèi) 3(muèi)  m = 39,35 - 0,55.62 = 5,25 gam. Dạng 4. Bài toán khử hỗn hợp oxit bởi các chất khí (H2, CO) Sơ đồ: Oxit + (CO, H2) → rắn + hỗn hợp khí (CO2, H2O, H2, CO) Bản chất là các phản ứng : CO + [O] → CO2 ; H2 + [O] → H2O 13
 n[O] = n(CO2) + n(H2O) → mrắn = moxit – m[O] Thí dụ 8: Khử m gam hỗn hợp X gồm các oxit CuO, FeO, Fe3O4 và Fe2O3 bằng khí H2 ở nhiệt độ cao, người ta thu được 40 gam hỗn hợp chất rắn Y và 0,3 mol H2O. Tính giá trị của m? Hướng dẫn giải Hỗn hợp X (CuO, FeO, Fe3O4, Fe2O3) tác dụng với H2 có thể xảy ra các phản ứng: 𝑡0 CuO + H2 → Cu + H2O 𝑡0 FeO + H2 → Fe + H2O 𝑡0 Fe3O4 + 4H2 → 3Fe + 4H2O 𝑡0 Fe2O3 + 3H2 → 2Fe + 3H2O Từ các phản ứng trên cho thấy H2 lấy oxi trong các oxit để biến thành H2O, 𝑛𝐻2 𝑂 = 𝑛𝐻2 = 0,3 mol S¬ ®å ph¶n øng : Oxit X + H 2 → r¾n Y + CO2 Theo BTKL : m X + m H 2 = m Y + m H2O  m = m X = m Y + m H2O - m H 2  m = 40 + 0,3.18 - 0,3.2 = 44,8 gam. Thí dụ 9: Dẫn từ từ hỗn hợp khí CO và H2 qua ống sứ đựng 26,4 gam hỗn hợp bột các oxit MgO, Al2O3, Fe3O4, CuO. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 4,48 lít (đktc) hỗn hợp khí và hơi chỉ chứa CO 2 và H2O, trong ống sứ còn lại m gam chất rắn. Tính giá trị của m. Hướng dẫn giải Hỗn hợp oxit MgO, Al2O3, Fe3O4, CuO tác dụng với CO, H2 có thể xảy ra các phản ứng: 𝑡0 MgO + H2 → Không phản ứng 𝑡0 MgO + CO→ Không phản ứng 𝑡0 Al2O3 + H2 → Không phản ứng 𝑡0 Al2O3 + CO→ Không phản ứng 14
𝑡0 Fe3O4 + 4H2 → 3Fe + 4H2O 𝑡0 CuO + H2 → Cu + H2O 𝑡0 Fe3O4 + 4CO → 3Fe + 4CO2 𝑡0 CuO + CO → Cu + CO2 S¬ ®å ph¶n øng : Oxit + khÝ (CO, H2 ) → r¾n + khÝ (CO2 , H2 O) CO + [O] → CO2 (1) B¶n chÊt lµ c¸c ph¶n øng :  H 2 + [O] → H 2 O (2) Theo BTKL : m oxit + m CO + m H2 = m r¾n + m CO2 + m H2 O Theo (1) và (2) mCO + mH2 + m[O] = mCO2 + mH2O Ta có: m oxit = m r¾n + m[O ] nhỗn hợp (H2, CO) = nhỗn hợp(H2O, CO2) = n[O] = 4,48:22,4 = 0,2 mol.  m = mr¾n = moxit - m[O] = 26,4 − 0,2.16 = 23,2 gam. 2.2.2. Phương pháp đại số a. Cách giải Viết các phương trình phản ứng. Đặt ẩn số cho các đại lượng cần tìm. Tính theo các phương trình phản ứng và các ẩn số đó để lập ra phương trình đại số. Giải phương trình đại số (hoặc hệ phương trình) và biện luận kết quả (nếu cần). Về mặt hóa học, chỉ dừng lại ở chỗ học sinh viết xong các phương trình phản ứng hóa học và đặt ẩn để tính theo các phương trình phản ứng đó (dựa vào mối tương quan tỉ lệ thuận), còn lại đòi hỏi ở học sinh nhiều về kĩ năng toán học. Tính chất toán học của bài toán lấn át tính chất hóa học, làm lu mờ bản chất hóa học. Trên thực tế, học sinh chỉ quen giải bằng phương pháp đại số, khi gặp một bài toán là chỉ tìm cách giải bằng phương pháp đại số. b. Ví dụ Hỗn hợp gồm Al, Al2O3 và Cu nặng 10 gam. Nếu hoà tan hoàn toàn hỗn hợp bằng axit HCl dư giải phóng 3,36 lít khí (đktc), nhận được dung dịch B và chất rắn A. Đem đun nóng A trong không khí đến khối lượng không đổi cân nặng 2,75 gam. Viết phương trình phản ứng và tính phần trăm khối lượng mỗi chất ban đầu. 15
Hướng dẫn giải Tóm tắt: 10 g (Al, Al2O3, Cu) + HCl dư → 3,36 lit H2 (đktc), dung dịch B (AlCl3, HCl dư), chất rắn A (Cu). Cu + O2(kk) → CuO (2,75 g). C%hh = ? Phương trình phản ứng: 2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2↑ (1) x (mol) 3,36 lít (đktc) Al2O3 + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2O (2) Cu + HCl → không phản ứng Chất rắn A là Cu, dung dịch B gồm AlCl3 và HCl dư. 𝑡0 2Cu + O2 → 2CuO (3) z (mol) 2,75 g Bài toán yêu cầu tính phần trăm khối lượng các chất có trong hỗn hợp gồm Al, Al2O3 và Cu. Phải tính được khối lượng của từng chất trong hỗn hợp, đặt số mol Al, Al2O3 và Cu có trong 10 gam hỗn hợp lần lượt là x, y, z, có phương trình khối lượng là: 27x + 102y + 64z = 10 (a) Nhìn vào các phương trình phản ứng, chỉ thấy phản ứng (1) có sinh ra H2, tính số mol Al theo số mol H2 thoát ra: 2 2 3,36 Theo phản ứng (1): 𝑛𝐴𝑙 = 𝑥 = 𝑛𝐻2 = . = 0,1 𝑚𝑜𝑙 (b) 3 3 22,4 2,75 Theo phản ứng (3): 𝑛𝐶𝑢 = 𝑧 = 𝑛𝐶𝑢𝑂 = = 0,034375 𝑚𝑜𝑙 (c) 80 Thay x, z từ (b) và (c) vào (a) tính được y = 0,05 mol - Phần trăm của Al trong hỗn hợp: 0,01.27 𝐶%𝐴𝑙 = . 100% = 27% 10 - Phần trăm của A2O3 trong hỗn hợp: 16
0,05.102 𝐶%𝐴𝑙 = . 100% = 51% 10 - Phần trăm của Cu trong hỗn hợp: 100 – 27 – 51 = 22%. Kết luận: 𝐶%𝐴𝑙 = 27, 𝐶%𝐴𝑙2𝑂3 = 51%, 𝐶%𝐶𝑢 = 22%. 2.2.3. Phương pháp ghép ẩn số a. Cách giải Một số bài toán cho thiếu dữ kiện nên khi giải bằng phương pháp đại số, số ẩn nhiều hơn số phương trình và có dạng vô định, không giải được. Nếu dùng phương pháp ghép ẩn số, ta có thể giải loại bài toán này một cách dễ dàng. b. Ví dụ Đốt cháy hoàn toàn a gam hỗn hợp 2 rượu no, đơn chức thu được hỗn hợp khí và hơi. Cho hỗn hợp khí và hơi này lần lượt đi qua bình 1 đựng H2SO4 đặc và bình 2 đựng nước vôi trong dư, thấy bình 1 tăng 1,98 g và bình 2 có 8 gam kết tủa. Tính a. Hướng dẫn giải Giải: Đặt CTPT của các rượu là CnH2n+1OH và CmH2m+1OH Gọi x, y là số mol các rượu. CnH2n+1OH + 3n/2O2 → nCO2 + (n + 1)H2O x nx (n + 1)x CmH2m+1OH + 3m/2O2 → mCO2 + (m + 1)H2O y my (m + 1)y CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3↓ + H2O 0,08 mol 0,08 mol Ta lập được 2 phương trình đại số theo số mol CO2 và số mol H2O: 𝑛𝐶𝑂2 = nx + my = 0,08 mol (1) 𝑛𝐻2 𝑂 = (n + 1)x + (m + 1)y = 0,11 mol (2) Ở đây, với 4 ẩn số (n, m, x, y) mà chỉ có 2 phương trình nên có dạng vô định. Ta chiển khai (2) để ghép ẩn số 17
Từ (2): 𝑛𝐻2 𝑂 = nx + x + my + y = (nx + my) + (x + y) = 0,11 (mol) Thay nx + my = 0,08, rút ra x + y = 0,03 Tính a: a = (14n + 18)x + (14m + 18)y hay a = 14nx + 18x + 14my + 18y ghép ẩn số được a = 14(nx + my) + 18(x + y) thay các giá trị đã biết được a = 14.0,08 + 18.0,03 = 1,66 g. 2.2.4. Phương pháp tăng giảm khối lượng a. Phương pháp giải Mọi sự biến đổi hóa học (được mô tả bằng phương trình phản ứng) đều có liên quan đến sự tăng hoặc giảm khối lượng của các chất. Dựa vào sự tăng hoặc giảm khối lượng khi chuyển 1 mol chất X thành 1 hoặc nhiều mol chất Y (có thể qua các giai đoạn trung gian) ta dễ dàng tính được số mol của các chất và ngược lại, từ số mol hoặc quan hệ về số mol của các chất mà ta sẽ biết được sự tăng hay giảm khối lượng của các chất X, Y. b. Các dạng bài toán thường gặp Dạng 1. Bài toán kim loại + axit (hoặc hợp chất có nhóm OH linh động) → muối + H2 2M + 2nHX → 2MXn + nH2↑ (1) 2M + nH2SO4 → M2(SO4)n + nH2↑ (2) 2R(OH)n + 2nNa → 2R(ONa)n + nH2↑ (3) Từ (1), (2) ta thấy: khối lượng kim loại giảm vì đã tan vào dung dịch dưới dạng ion, nhưng nếu cô cạn dung dịch sau phản ứng thì khối lượng chất rắn thu được sẽ tăng lên so với khối lượng kim loại ban đầu, nguyên nhân là do có anion gốc axit thêm vào. Từ (3) ta thấy : khi chuyển 1 mol Na vào trong muối sẽ giải phóng 0,5 mol H 2, tương ứng với sự tăng khối lượng là m = RO . Do đó, khi biết số mol H2 và m  R. Thí dụ 1: Cho m gam ancol đơn chức X vào bình đựng Na dư, sau phản ứng có 0,1 mol H2 và khối lượng bình tăng 6,2 gam. Xác định CTPT của X. 18