Sáng kiến kinh nghiệm: Áp dụng phương trình ion thu gọn để giải một số bài toán Hóa học vô cơ xảy ra trong dung dịch

Chia sẻ: Nguyễn Biên | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:19

Thêm vào BST

Báo xấu

156
lượt xem 12
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Việc giải bài toán này bằng các phương pháp thông thường như viết phương trình Hóa học thì có thể thực hiện được nhưng sẽ gặp những vướng mắc nhất định dẫn tới bài toán trở nên phức tạp, mất thời gian. Để khắc phục được những nhược điểm đó mà "Sáng kiến kinh nghiệm: Áp dụng phương trình ion thu gọn để giải một số bài toán Hóa học vô cơ xảy ra trong dung dịch" đã được nghiên cứu.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Sáng kiến kinh nghiệm: Áp dụng phương trình ion thu gọn để giải một số bài toán Hóa học vô cơ xảy ra trong dung dịch

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Tên đề tài: Áp dụng phương trình ion thu gọn để giải một số bài toán hoá học vô cơ xảy ra trong dung dịch Họ và tên : Nguyến Thị Xuân Mai Giáo viên môn: Hóa học Đơn vị : Trường THPT Số 3 Bảo Thắng MỤC LỤC STT NỘI DUNG TRANG 1 MỤC LỤC 1 2 A. ĐẶT VẤN ĐỀ 2 3 B. GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 4 I. Phản ứng trao đổi. 1. Phản ứng giữa hỗn hợp axit với hỗn hợp bazơ. 2. Phản ứng giữa hỗn hợp muối với hỗn hợp muối. 3. Phản ứng giữa hỗn hợp muối cacbonat với axit. 4. Phản ứng giữa oxit axit ( CO2, SO2 ) và axit H2S, H2SO3, H3PO4 với hỗn hợp dung dịch kiềm. 5. Phản ứng giữa muối của kim loại mà hiđroxit luỡng tính (Al , Zn2+, Cr3+) 3+ với với hỗn hợp dung dịch kiềm ( NaOH, KOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2). 4 II. Phản ứng oxi hoá khử xảy ra trong dung dịch. 16 1. Kim loại phản ứng với hỗn hợp axit không có tính oxi hoá mạnh 2.Tính oxi hoá của ion NO3- với kim loại phụ thuộc vào môi trường. 5 19 C. KẾT LUẬN 6 TÀI LIỆU THAM KHẢO 20 Trang 1
A. ĐẶT VẤN ĐỀ Một bài tập hoá học có thể giải theo nhiều phương pháp khác nhau và đều đi đến một kết quả, nhưng với từng bài toán, dạng toán giải theo phương pháp nào là dễ nhất, ngắn gọn nhất, nhanh nhất và chính xác nhất là vấn đề không dễ đối với giao viên cũng như học sinh. Chẳng hạn khi gặp bài toán sau: Có 500 ml dung dịch chứa hỗn hợp axit gồm HCl1,98M và H2SO4 1,1M. Tính thể tích dung dịch chứa đồng thời NaOH 3M và Ba(OH) 2 4M cần phải lấy để trung hoà vừa đủ dung dịch axit đã cho. Việc giải bài toán này bằng các phương pháp thông thường như viết phương trình hoá học thì có thể thực hiện được nhưng sẽ gặp những vướng mắc nhất định dẫn tới bài toán trỏ nên phức tạp, mất thời gian. Để khắc phục được những nhược điểm đó ta nên nghỉ đến “phương trình ion thu gọn”. Để thấy rõ nhưng ưu điểm nhược điểm của tường phương pháp ta giải bài toán trên theo hai cách và so sánh. Cách giải 1. Dùng phương pháp thông thường Số mol HCl trong 500ml dung dịch là: 1,98.0,5 = 0,99mol Số mol H2SO4 trong 500ml dung dịch là: 1,1.0,5 = 0,55mol Phương trình phản ứng trung hoà các axit bằng kiềm : HCl + NaOH  NaCl + H2O 3mol 3mol 2HCl + Ba(OH)2  BaCl2 + 2H2O 8mol 4mol Như vậy, muối trung hoà 11 mol HCl cần 1000ml dung dịch kiềm đã cho Vậy thì muối trung hoà 0,99mol HCl cần x ml dung dịch kiềm đã cho => x = 90 ml Với H2SO4 H2SO4 + 2NaOH  Na2SO4 + 2H2O 1,5mol 3mol H2SO4 + Ba(OH)2  BaSO4 + 2H2O 4mol 4mol Muối trung hoà 5,5 mol H2SO4 cần 1000ml dung dịch kiềm đã cho Vậy trung hoà 0,55mol H2SO4 cần y ml dung dịch kiềm đã cho => y =100 ml Vậy thể tích dung dịch kiềm phải lấy là: V= x + y = 90 + 100 = 190 ml Cách giải 2. Phương pháp áp dung phương trình ion thu gọn Trong dd axit Trong dd bazơ + - Pt điện li: HCl  H + Cl Pt điện li NaOH  Na+ + OH- 0,99mol 0,99mol 3Vmol 3Vmol 3Vmol + 2- H2SO4  2H + SO4 Ba(OH)2  Ba2+ + 2OH- Trang 2
0,55mol 1,1mol 1,1mol 4Vmol 4Vmol 8Vmol n H  nHCl  2nH 2 SO4  0,99  2.0,55  2,09mol n OH   nNaOH  2nBa(OH )2  3V  8V  11Vmol Phản ứng trung hoà xảy ra: H+ + OH-  H2 O n H   nOH  => 2,09 = 11V => V=0,19 lít => V = 190 ml So sánh phương pháp cũ và phương pháp mới PHƯƠNG PHÁP CŨ PHƯƠNG PHÁP MỚI - Phương pháp này phổ biến nhưng dài - Ngắn gọn, chính xác, dễ hiểu, không mất nhiều dòng, khó hiểu mất nhiều thời gian. thời gian. - Học sinh còn hiểu bản chất của phản ứng xảy ra trong dung dịch chất điện li là do sự kết hợp của các ion đối kháng với nhau. - Đáp ứng mục tiêu cải cách giáo dục hiện nay và trong thi cử của học sinh - Trong những năm gần đây bộ giáo dục đã ra đề thi đa nhiều câu hỏi cùng dạng. Bằng kinh nghiệm thực tế, tôi giảng dạy cho học sinh ở trường THPT Số 3 Bảo Thắng cụ thể là học sinh ở các lớp 12A, 12B, 12E nhất là tôi đã áp dụng dạy cho đội tuyển học sinh giỏi và đạt được kết quả cao khi các em đi thi gặp các bài dạng này. Từ những thực tế nêu trên và kinh nghiệm giảng dạy tôi xin gới thiệu bài viết “ áp dụng phương trình ion thu gọn để giải một số bài toán hoá học vô cơ xảy ra trong dung dịch ” Trong quá trình nghiên cứu không trách những thiếu sót. Mong độc giả góp ý kiến cho tác giả hoàn thiện bài viết tốt hơn. Tôi xin chân trọng cảm ơn! Tác giả Nguyễn Thị Xuân Mai Trang 3
B. GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ  Phạm vi áp dụng Áp dụng hiệu quả với nhiều bài toán hỗn hợp nhiều chất tác dụng với một hoặc nhiều chất khác nhưng đều do ion đối kháng cùng loại kết hợp với nhau xảy ra trong dung dịch. I. PHẢN ỨNG TRAO ĐỔI. Lưu ý: Đối với phản ứng trao đổi xảy ra thực tế là do các ion đối kháng kết hợp với nhau tạo ra chất kết tủa, chất bay hơi hoặc chất điện li yếu. 1. Phản ứng giữa hỗn hợp axit với hỗn hợp bazơ. Bài 1: Để trung hoà hết 2 lít hỗn hợp axit gồm HCl 1M, H2SO4 0,5M, H3PO4 0,5M cần vừa đủ V lít hỗn hợp dung dịch bazơ gồm NaOH 1M, KOH 1M. Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được m gam muối khan. Thì V và m lần lượt có giá trị nào sau đây. A. 3,5 lít và 479 gam B. 1,5 lít và 497 gam C. 2,5 lít và 749 gam D. 3,5 lít và 974 gam Bài giải Phương trình điện li: Trong dd axit Trong dd bazơ HCl  H+ + Cl- NaOH  Na+ + OH- 2mol 2mol 2mol Vmol Vmol Vmol H2SO4  2H+ + SO42- KOH  K+ + OH- 1mol 2mol 1mol Vmol Vmol Vmol H3PO4  3H + PO43- + 1mol 3mol 1mol n H  nHCl  2nH 2 SO4  3nH 3 PO4  2  2  3  7mol n OH   nNaOH  nKOH  V  V  2Vmol Phản ứng trung hoà xảy ra: H+ + OH-  H2 O n H   nOH  => 7 = 2V => V=3,5 lít Khối lượng muối thu được khi cô cạn là: m = mK  mNa  mCl  mSO    2  mPO 3  4 4 = 3,5.39+3,5.23+2.35,5+1.96+1.95= 479 gam => Đáp án A đúng 2. Phản ứng giữa hỗn hợp muối với hỗn hợp muối Bài 2. Cho 11,38 gam hỗn hợp gồm Ba(NO3)2, BaCl2, tác dụng vừa đủ với V lít dung dịch gồm (NH4)2SO4 0,5M, Na2SO4 1M, K2SO4 0,5M thu được 11,65 gam kết tủa và dung dịch X , cô cạn cẩn thận dung dịch X thu được m gam muối khan. Thì V và m lần lượt có giá trị nào sau đây. Trang 4
A. 0,025 lít và 7,96 gam B. 0,025 lít và 6,96 gam C. 0,25 lít và 9,69 gam D. 2,5 lít và 6,96 gam Bài giải 11,65 Ta có: nBaSO   0,05mol 4 233 Gọi x, y lần lượt là số mol của Ba(NO3)2 và BaCl2. Trong dung dịch các muối điện li theo phương trình sau Ba(NO3)2  Ba2+ + 2NO3- (NH4)2SO4  NH4+ + SO42+ xmol xmol 2xmol 0,5Vmol 0,5Vmol 0,5Vmol 2+ - BaCl2  Ba + 2Cl Na2SO4  2Na+ + SO42- ymol ymol 2ymol Vmol 2Vmol Vmol K2SO4  2K+ + SO42- 0,5Vmol Vmol 0,5Vmol Phản ứng là: Ba2+ + SO42-  BaSO4 (x+y)mol (x+y)mol (x+y)mol Ta có hệ phương trình: 261x + 208y = 11,46 x = 0,02 x + y = 0,05 y = 0,03 Thể tích cần dùng là: 0,05 n Ba 2   nSO 2  4 => 0,05 = 0,5V + V + 0,5V = 2V => V  2  0,025lit Khối lương muối khan là: m  mNH   mNa   mK   mNO   mCl   4 3  0,5.0,025.18  2.0,025.23  0,025.39  2.0,02.62  2.0,03.35,5  6,96g => Đáp án B đúng 3. Phản ứng giữa hỗn hợp cacbonat với hỗn hợp axit. Lưu ý. Phản ứng cuả muối cacbonat với axit + Nếu cho từ từ axit vào muối CO32-. Phương trình ion: H+ + CO32-  HCO3- HCO3- + H+  CO2 + H2O + Nếu cho từ từ muối CO32- vào axit. Phương trình ion: 2 H+ + CO32-  H2O + CO2 Trang 5
Bài 1. Cho 35 gam hỗn hợp X gồm Na2CO3 và K2CO3. Thêm từ từ , khuấy đều 0,8 lit HCl 0,5 M vào dung dịch X trên thấy có 2,24 lit khí CO2 thoát ra ở đktc và dung dịch Y. Thêm Ca(OH)2 vào dung dịch Y được kết tủa A. Khối lượng của Na2CO3 và K2CO3 trong X và khối lượng kết tủa A lần lượt là ? A. 21,2 gam; 13,8 gam; 20 gam B. 4,4 gam; 30,8 gam; 10 gam C. 17,5 gam; 17,5 gam; 30 gam D. 12,21 gam; 22,79 gam; 20 gam Bài giải Gọi số mol của Na2CO3 là a, K2CO3 là b. Khi thêm từ từ dd HCl vào dd X lần lượt xảy ra phản ứng : CO 32  + H+  HCO 3 a+b a+b a+b Khi trong dung dịch tất cả ion CO 3 biến thành ion HCO 3 2 HCO 3 + H+  CO2 + H2O 0,1 0,1 0,1 => nCO 2 = 2,24/ 22,4 = 0,1 mol. Dung dịch sau phản ứng tác dụng Ca(OH)2 cho kết tủa. Vậy HCO 3 dư, H+ hết. HCO 3 + Ca(OH)2  CaCO3  + OH- + H2O Ta có  nH  = a + b + 0,1 = 0,5 . 0,8 = 0,4 mol a + b = 0,3 (1) 106a + 138b = 35 (2). Giải hệ có a = 0,2 mol Na2CO3, b = 0,1 mol K2CO3. Do đó khối lượng 2 muối là : mNa 2 CO 3 = 0,2 . 106 = 21,2 (g) và mK 2 CO 3 = 0,1 . 138 = 13,8 (g) Khối lượng kết tủa : nCaCO 3 = nHCO 3 dư = a + b - 0,1 = 0,2 mol => mCaCO 3 = 0,2 . 100 = 20 (g) => Đáp án A đúng Bài 2. Cho 10,5 gam hỗn hợp X gồm Na2CO3 và K2CO3 tác dụng với HCl dư thì thu được 2,016 lit CO2 ở đktc. a. Tính % khối lượng X ? b. Lấy 21 gam hỗn hợp Na2CO3 và K2CO3 với thành phần % như trên tác dụng với dung dịch HCl vừa đủ (đến khi bắt đầu có khí CO2 bay ra thì dừng lại). Tính thể tích dung dịch HCl 2M cần dùng? c. Nếu thêm từ từ 0,12 lit dung dịch HCl 2M vào dung dịch chứa 21 gam hỗn hợp X trên. Tính thể tích CO2 thoát ra ở đktc? Bài giải a. Gọi a,b lần lượt là số mol của Na2CO3 và K2CO3. do HCl dư nên CO 32  biến thành CO2 CO 32  + 2H+  CO2  + H2O a+b a+b Ta có : a + b = 2,016/ 22,4 = 0,09 mol giải hệ : a = 0,06 mol Na 2CO3 106a + 138b = 10,5 b = 0,03 mol K2CO3 Trang 6
0,06.106.100 % Na2CO3 = = 60,57% 10,5 % K2CO3 = 100% - 60,57% = 39,43% b. Khi cho từ từ dung dịch HCl vào dung dịch X : Na2CO3, K2CO3 (21 gam = 2 . 10,5 gam hỗn hợp trên). CO 32  + H+  HCO 3 0,18 0,18 0,18 khi bắt đầu có khí CO2 bay ra thì dừng lại, tức là phản ứng dừng lại ở đây. nHCl = nH  = 0,18 mol => VHCl 2M = 0,18/2 = 0,09(l) c. Nếu dùng 0,12 lit dung dịch HCl 2M hay 0,12.2 = 0,24 mol H + > 0,18 mol. Nên sẽ có phương trình tạo khí CO2 : CO32- + H+  HCO3- (1) 0,18 0,18  HCO 3 + H  CO2 + H2O + (2) 0,06 0,06 4. VCO 2 = 0,06.22,4 = 1,344 (l) Bài 3. Hoà tan a gam hỗn hợp gồm ( Na2CO3 và NaHCO3 ) vào nước thu được 400ml dung dịch A. Cho từ từ 100 ml dung dịch HCl 1,5M vào dung dịch A thu được dung dịch B và 1,008 lít khí (đktc). Cho B tác dụng với Ba(OH)2 dư thu được 29,55 gam kết tủa. a. Tính a b. Tính nồng độ các ion trong dd A c. Người ta cho từ từ dd A vào 100ml dd HCl 1,5M. Tính V CO2 (đktc) thoát ra. Bài giải 1,008 29,55 a. Ta có: nCO   0,045mol ; nBaCO3   0,15mol 2 22,4 233 Gọi x, y lần lượt là số mol của Na2CO3 và NaHCO3 CO32- + H+  HCO3- (1) xmol xmol xmol HCO 3 + H+  CO2 + H2O (2) 0,045mol 0,045mol 0,045mol Dung dịch sau phản ứng tác dụng Ba(OH) 2 dư cho kết tủa. Vậy HCO 3 dư, H+ hết. Ta có  nH = x + 0,045 = 0,15mol => x = 0,105 mol  HCO 3 + Ba(OH)2  BaCO3  + OH- + H2O 0,15mol 0,15mol x + y - 0,045 = 0,15 x = 0,105 mol Na2CO3 x = 0,105 y = 0,09 mol K 2CO3 Do đó khối lượng 2 muối là : Trang 7
a = mNa 2 CO 3 + mNaHCO 3 = 0,105.126 + 0,09. 84 = 18,96 (g)  Na    0,3 b. nNa   2 x  y  0,3mol  0,75M 0,4  2 nCO 2   x  0,105mol  CO3  3  0,105 0,4  0,2625M  nHCO   y  0,09mol  HCO3  3   0,09 0,4  0,225M c. Khi cho từ từ dung dịch A vào 100ml dd HCl 1,5M đều có khí CO 2 thoát ra ở cả hai muối Gọi a, b lần lượt là số mol của Na2CO3 và NaHCO3 HCO 3 + H+  CO2 + H2O a mol amol amol CO3 + 2H  CO2 + H2O 2- + b mol 2bmol bmol Ta có : a + 2b = 0,15 a = 0,045 a 0,09  b = 0,0525 b 0,105 nCO2  a  b  0,045  0,0525  0,0975mol VCO 2  0,0975.22,4  2,184lit Bài tập tương tự Bài 1: Trộn 100 ml dd A gồm ( K2CO3 1M + KHCO3 1M ) vào dd B ( NaHCO3 1M + Na2CO3 1M ) thu được dd C. Nhỏ từ từ 100 ml dd D gồm ( H2 SO4 1M + HCl 1M ) vào dd C thu được V lít CO2 (đktc) và dd E. Cho Ba(OH)2 tới dư vào dd E thu được m gam kết tủa. Tìm m và V. Bài 2: Cho 5,64 gam hỗn hợp gồm ( K2CO3+ KHCO3) vào một thể tích chứa dung dịch ( Na2CO3 + NaHCO3) thu được 600ml dung dịch A. Chia dung dịch A thành hai phần bằng nhau, cho từ từ 100ml dung dịch HCl vào phần thứ nhất thấy thoát ra 448 cm3 khí đktc và thu được dung dịch B. Cho dung dịch B phản ứng với nươc vôi dư thấy xuất hiện 2,5 gam kết tủa. Phần hai cho tác dụng vừa hết với 150 ml dung dịch NaOH 0,1M. Cho khí HBr dư đi qua phần thứ 3 sau đó cô cạn dung dịch thu được 8,125 gam chất rắn khan. a. Tính nồng độ các chất trong dung dịch A. b. Tính nồng độ dd HCl đã dùng. Bài 3: Một hỗn hợp A ( M2CO3+ MHCO3+ MCl) M là KLK. Cho 43,71 gam A tác dụng với Vml dư dd HCl 10,52% ( d= 1,05) thu được dung dịch B và 17,6 gam khí C. Chia B thành hai phần bằng nhau. Trang 8
Phần 1: Phản ứng vừa đủ với 125ml dung dịch KOH 0,8M, cô cạn dung dịch thu được m gam muối khan. Phần 2: Tác dụng hoàn toàn với dung dịch AgNO 3 dư thu được 68,88 gam kết tủa. 1. Tính khối lượng mol nguyên tử M. Tính % về khối lượng các chất trong A. 2. Tính giá trị V và m 3. Lấy 10,93 gam hh A rồi đun nhẹ đến khi không còn khí thoát ra. Cho khí thu được qua 250ml dung dịch Ca(OH)2 0,02M. Tính khối lượng muối tạo thành trong dung dịch thu được. Bài 4: Hoà tan hoàn toàn 4,25 gam Na2CO3 vào nước thu đươch dung dịch A. Cho từ từ 20 gam dung dịch HCl 9,125% vào dung dịch A và khuấy mạnh, tiếp theo cho thêm vào dung dịch đó 0,02mol Ba(OH)2. a. Cho biết chất gì được hình thành và khối lượng từng chất trong dd. b. Nếu cho từ từ dd A vào 20 gam dd HCl 9,125% và khuấy đều sau đó cho thêm vào dd chứa 0,02mol Ba(OH)2. Hãy giải thích các hiện tượng xảy ra và tính khối lượng các chất sau phản ứng. Giả sử phản ứng xảy ra hoàn toàn. Bài 5: Cho từ từ 300ml dd HCl 1M vào 300ml dd (K2CO3 + Na2CO3) thì thu được 2,24 lít khí đktc và dd A. Nừu lấy dd A cho phản ứng với dd Ba(OH) 2 dư thì thấy xuất hiện 19,7 gam kết tủa. Tính nồng độ mol từng muối trong dd đầu. Biết khi cô cạn dd đầu thu được 24,4 gam chất rắn. 4. Phản ứng giữa oxit axit ( CO2, SO2 ) và axit H2S, H2SO3, H3PO4 với hỗn hợp dung dịch kiềm. Bài tập tổng quát: Dẫn X vào dung dịch có chứa ion OH- Biết nX ( X là CO2, SO2, H2S, H2SO3, H3PO4 ) và nOH  nOH  Nguyên tắc : Đặt T = nX Ví dụ : Dẫn khí H2S vào dung dịch hỗn hợp gồm NaOH, KOH và Ba(OH)2 Pthh : H2S + OH- = HS- + H2O (1) - 2- H2S + 2OH = S + 2H2O (2) T Số phản ứng xảy ra Sản phẩm tạo ra T=1 (1) HS- T< 1 (1) HS- và H2S dư T=2 (2) S2- T >2 (2) S2- và OH- dư 1
nOH  Đặt T = nH 3 PO4 Pthh : H3PO4 + OH- = H2PO4- + H2O (1) H3PO4 + 2OH- = HPO42- + 2H2O (2) H3PO4 + 3OH- = PO43- + 3H2O (3) T Số phản ứng xảy ra Sản phẩm tạo ra T≤1 (1) H2PO4- và H3PO4 có thể dư 1
m = mK  + mNa  + mHCO 3 = 0,2.0,5. 39 + 0,2.1. 23 + 0,3. 61 = 26,6 (g) c. TH3 : V3 = 4,48 lit CO2 đktc 4,48 nCO 2 = = 0,2 mol 22,4 nOH  = 0,2.1 + 0,2.0,5 = 0,3 mol nOH  0,3 Đặt : T= = = 1,5 => 1 < T < 2 tạo ra 2 muối axit HCO 3 và CO 32  nCO2 0,2 CO2 + OH-  HCO 3 a a a CO2 + 2 OH  CO 32  + H2O - b 2b b a + b = 0,2 (1) a + 2b = 0,3 (2) Giải hệ có a = b = 0,1 mol Cô cạn dung dịch B khối lượng chất rắn khan là khối lượng các ion tạo ra các muối : m = mK  + mNa  + mHCO 3 + mCO 32  = 0,2.0,5. 39 + 0,2.1. 23 + 0,1. 61 + 0,1. 60 = 20,6 (g) Bài 2. Cho 250 ml hỗn hợp dung dịch gồm NaOH 0,1M, KOH 0,1M vào 200 ml dung dịch H3PO4 1,5M. Cô cạn dung dịch thu được bao nhiêu gam muối. Bài giải Ta có : nOH  0,25.1  0,25.1  0,5mol ; nH PO  0,2.1,5  0,3mol  3 4 nOH  0,5   1,67 => 1 < T < 2  Tạo ra hỗn hợp muối: H2PO4 , HPO4 - 2- T= nH 3 PO4 0,3 H3PO4 + OH-  H2PO4- + H2O (1) xmol xmol xmol H3PO4 + 2OH  HPO42- + 2H2O - (2) ymol 2ymol ymol Ta có hệ x + y = 0,3 x = 0,1 x + 2y = 0,5 y = 0,2 Khối lượng muối thu được là: m  mK   mNa   mH   mHPO 2   0,25.39  0,25.23  0,1.97  0,2.96  44,4gam 2 PO4 4 Bài tập tương tự Bài 1. Dẫn 5,6 lít khí H2S (đktc) vào V ml hỗn hợp dung dịch gồm NaOH 1M, KOH 1M . Tính khối lượng muối sinh ra trong các trường hợp sau : a. V = 250 b. V = 350 c. V= 600 d. V = 3,36 Bài 2. Dẫn V lít SO2 (đktc) vào 100 ml hỗn hợp dung dịch gồm NaOH 1M, KOH 1M . Tính khối lượng muối trong các trường hợp sau Trang 11
a. V = 5,6 b. V = 11,2 c. V = 1,68 d. V = 2,24 Bài 3. Sục V lít CO2 (đktc) vào 750 ml hỗn hợp dung dịch gồm NaOH 0,1M, KOH 0,1M. Tính khối lương muối tạo thành trong các trường hợp sau a. V = 2,24 b. V = 3,36 c. V = 1,68 d. V = 3,36 Bài 4. Cho 100 ml dung dịch H3PO4 3M tác dụng với 200ml dung dịch NaOH 2,5M, KOH1M và Ba(OH)2 0,5M. Cô cạn dung dịch thu được bao nhiêu gam muối. 5. Phản ứng giữa muối của hiđroxit luỡng tính (Al3+, Zn2+, Cr3+) với với hỗn hợp dung dịch kiềm ( NaOH, KOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2). Dạng 1. Biết nX ( X là Al3+, Zn2+, Cr3+ ) và nNaOH => Xác định lượng kết tủa X(OH)3 Ví dụ Cho từ từ đến dư dung dịch NaOH vào dung dịch Al2(SO4)3 Pthh : Al2(SO4)3  2Al3+ + 3SO42+ Al3+ + 3OH-  Al(OH)3 (1) Al(OH)3 + OH  AlO2 + H2O - - (2) T Số phản ứng xảy ra Sản phẩm tạo ra T≤3 (1) Al(OH)3 và Al3+ có thể dư 3 Xác định lượng OH- phản ứng 3 Nguyên tắc : so sánh n Al với n Al (OH ) 3 3 + Nếu n Al = n Al (OH ) => chỉ xảy ra (1) 3 3 Pthh : Al3+ + 3OH-  Al(OH)3 (1) + Nếu n Al ≠ n Al (OH ) => xảy ra 2 trường hợp 3 3 TH1 : n Al dư hoặc vừa đủ phản ứng tạo tủa ở ( 1) 3 Pthh : Al3+ + 3OH-  Al(OH)3 (1) TH2 : n Al thiếu chưa đủ đẻ hoà tan hết kết tủa 3 Pthh : Al3+ + 3OH-  Al(OH)3 (1) Al(OH)3 + OH-  AlO2- + H2 O (2) Trang 12
n OH   nOH ë (1)  nOH ë ( 2 ) Bài 1. Cho 200ml dung dịch NaOH 1,9M tác dụng với 500 ml dung dịch AlCl 3 0,2M ta thu được một kết tủa trắng keo, đun nóng kết tủa tắng keo đến khối lượng không đổi được m (g) chất rắn. Tìm m ? Bài giải Ta có : n Al  0,1mol và n NaOH  1,9.0,2  0,38mol 3 n OH  0,38 Đặt T=   3,8 => 3< T < 4 => Xảy ra (1) và 92) n Al 3 0,1 Ptpu : Al3+ + 3OH-  Al(OH)3 (1) 0,1 0,3 0,1 Al(OH)3 + OH  AlO2 + H2O - - (2) 0,08 0,08 Số mol chất rắn còn lại là : n Al (OH )  0,1  0,08  0,02mol 3  0 t 2Al(OH)3 Al2O3 + 3H2O 0,02 0,01 Vậy m = 0,01.102=1,02 gam Bài 2. Cho 3,42 g Al2(SO4)3 tác dụng với 25 ml dung dịch NaOH tạo ra 0,78 gam kết tủa. Tính nồng độ NaOH đã dùng. Bài giải Ta có : n Al  0,02mol và n Al (OH )  0,01mol 3 2 Do n Al  0,02mol khác n Al ( OH )  0,01mol => có hai trường hợp 3 2 Trường hợp 1 : Al3+ dư Ptpu : Al3+ + 3OH-  Al(OH)3 0,03 0,01 CM NaOH = 0,03/0,025 = 1,2M Trường hợp 2 : Al3+, OH- hết Ptpu : Al3+ + 3OH-  Al(OH)3 (1) 0,02 0,06 0,02 Al(OH)3 + OH  AlO2- + H2O - (2) 0,02-0,01 0,01 CM NaOH = 0,07/0,025 = 2,8M Bài tập tương tự Trang 13
Bài 1. Cho 200ml dung dịch Al2(SO4)3 tác dụng với dung dịch KOH 0,4M được một kết tủa keo. Lọc kết tủa nung đến khói lượng không đổi được 2,04 gam. Tính thể tích dung dịch KOH đã dùng. Bài 2. Thêm m gam K vào 300 ml dung dịch chứa Ba(OH)2 0,1M và NaOH 0,1Mthu được dung dịch X. Cho từ từ dung dịch X vào 200 ml dung dịch Al2(SO4)2 0,1M thu được kết tủa Y. Để thu được lượng kết tủa lớn nhất thì m bằng bao nhiêu. II. PHẢN ỨNG OXI HOÁ-KHỬ XẢY RA TRONG DUNG DỊCH Lưu ý: Đối với phản ứng oxi hoá - khử, là do sự oxi hoá - khử của chất khử và chất oxi hoá xảy ra dưới tác dụng của môi trường. 1. Kim loại phản ứng với hỗn hợp axit không có tính oxi hoa mạnh Bài 1. Cho 200ml dung dịch hỗn hợp 2 axít HCl và H2SO4 tác dụng với 1 lượng bột Fe dư thấy thoát ra 4,48l khí (đktc) và dung dịch A. Lấy 1/10 dung dịch A cho tác dụng với BaCl 2 dư thu được 2,33g kết tủa. Nồng độ mol/l của HCl và H2SO4, khối lượng Fe đã tham gia phản ứng là: A.1M; 0,5M và 5,6g B. 1M; 0,25M và 11,2g C. 0,5M; 0,5M và 11,2g D.1M; 0,5M và 11,2g Bài giải 4,48 2,33 Ta có: nH   0,2mol ; nBa¸ SO4   0,01mol 2 22,4 233 Gọi x, y lần lượt là số mol của HCl và H2SO4 Fe + 2H+  Fe2+ + H2 (x+y)/2 x+y (x+y)/2 Ba + SO4  BaSO4 2+ 2- y/10 0,01 Ta có hệ (x + y)/2 = 0,2 x = 0,2 y/10 = 0,01 y = 0,1 HCl   0,2  1M ; H 2 SO4   0,1  0,5M 0,2 0,2 nFe  nH 2  0,2mol  mFe  0,2.56  11,2 gam => Đáp án 2.Tính oxi hoá của ion NO3- với kim loại phụ thuộc vào môi trường. Lưu ý: Môi trường trung tính Không có khả năng oxi hoá NO3- Môi trường H+ Có khả năng oxi hoá như HNO3 Môi trường kiềm dư Bị Al, Zn, khử đến NH3 Trang 14
Bài 1. So sánh thể tích khí NO (duy nhất) thoát ra trong hai thí nghiệm dưới đây(ở đktc). Thí nghiệm 1. Cho 3,84 gam Cu tác dụng hết với 80 ml dung dịch HNO 3 1M. Thí nghiệm 2. Cho 3,84 gam Cu tác dụng hết với 80 ml dung dịch HNO 3 1M và HCl 1M Bài giải 3,84 Thí nghiệm 1: Ta có: nCu   0,06mol nHNO3  0,08.1  0,08mol 64 3Cu + 8H+ + 2NO3-  3Cu2+ + 2NO + 4H2O Ban đâu: 0.06 0.08 0.08 Pư: 0.03 0.08 0.02 0.02 Sau pư: 0.03 0 0.06 0.02 VNO = 0.02 . 22.4 = 0.448 (lít) Thí nghiệm 2: nHCl = 0.08 . 1 = 0.08 mol =>  nH  n H ( HNO )  n H ( HCl )  0.16mol   3  3Cu + 8H + 2NO3 + -  3 Cu+ + 2NO + 4H2O Ban đầu: 0.06 0.16 0.08 Phản ứng: 0.06 0.16 0.04 0.04 Sau phản ứng: 0 0 0.04 0.04 VNO = 0.04 . 22.4 =0.896 (lít) Vậy thể tích khí NO thoát ra ở thí nghiệm 2 gấp đôi thể tích NO thoát ra ở TN1 Bài 2. So sánh thể tích NO duy nhất thoát ra trong hai trường hợp sau. Thí nghiệm 1 : Cho 6,4 g Cu tác dụng với 120ml HNO3 1M loãng Thí nghiệm 2 : Cho 6,4 g Cu tác dụng với 120ml hỗn hợp HNO 3 1M loãng và H2SO4 0,5M loãng. Cô cạn dung dịch sẽ thu được bao nhiêu gam muối khan. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn, các thể tích khí đo ở đktc. Bài giải 6,4 Thí nghiệm 1. Ta có: nCu   0,1mol nHNO3  0,12.1  0,12mol 64 3Cu + 8H+ + 2NO3-  3Cu2+ + 2NO + 4H2O Ban đâu: 0.1 0.12 0.12 Pư: 0.045 0.12 0.03 0.03 Sau pư: 0.055 0 0.09 0.03 VNO = 0.03 . 22.4 = 0.672 (lít) Thí nghiệm 2: nCu = 0.1mol; nHNO  0,12mol ; nH SO  0,06mol 3 2 4 Tổng nH  nHNO  2nH SO  0,12  2.0,12  0,24mol  3 2 4 3Cu + 2NO3- + 8H+  3 Cu+ + 2NO + 4H2O Ban đầu: 0.1 0.12 0.24 Phản ứng: 0.09 0.06 0.24 0,09 0,06 Sau phản ứng:0.01 0.06 0 Trang 15
VNO = 0.06 . 22.4 = 1.344 (lít) Trong dung dịch sau phản ứng cô cạn có 0,06 mol ion SO 42- tạo ra 0.06 mol CuSO4 Còn lại 0.06 mol ion NO3- tạo ra 0,03 mol Cu(NO3)2 Bài 3. Cho 7,86 gam Cu vào 120 ml dung dịch hỗn hợp HNO3 1M và H2SO4 1M. Sau phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được bao nhiêu lít khí NO (đktc). Khi co cạn dung dịch thu được bao nhiêu gam muối khan. Bài giải 7,68 Ta có: nCu   0,12mol ; nHNO3  0,12.1  0,12mol ; nH 2 SO4  0,12.1  0,12mol 64  nH   0,12  2.0,12  0,36mol 3 Cu + 2NO3- + 8H+  3 Cu+ + 2NO + 4H2O Ban đầu: 0.12 0.12 0.36 Phản ứng: 0.12(hết) 0.08 0.32 0.08 Sau phản ứng:0 0.04 0.04 VNO = 0.08 x 22.4 = 1.792 (lít) Cô cạn thì 0.04 mol HNO3 bay hơi và phân huỷ hết. 0 4HNO3  t 4NO2 + O2 + H2O Còn lại muối CuSO4 mCuSO4 = 0.12 x 160 = 19.2 (gam) Bài 4. Cho 1,92 gam Cu vào 100 ml dung dịch chứa đồng thời KNO 3 0,16M và H2SO4 0,4M thấy sinh ra một chất khí có tỉ khối so với H2 là 15 và dung dịch A. a. Tính thể tích khí sinh ra ở đktc b. Tính thể tích dung dịch NaOH 0,5M tối thiểu cần để dùng để kết tủa toàn bộ ion Cu 2+ trong dung dịch A. Bài giải 1,92 Ta có: nCu   0,03mol ; nKNO 3  0,016mol ; nH 2 SO4  0,04mol ; 64 nH   2.0,04  0,08mol Khí là sản phẩm khử NO3- có M =30 vậy khí đó là NO 3Cu + 2NO3- + 8H+  3 Cu2+ + 2NO + 4H2O Ban đầu: 0.03 0.016 0.08 Phản ứng: 0.024 0.016(hết) 0.064 0.016 Sau phản ứng:0.006 0 0.016 VNO = 0.16 x 22.4 = 0.3584 (lít) Dung dịch sau phản ứng có : Cu2+, H+ dư khi cho NaOH vào có phản ứng. H+ + OH-  H2O 0.016 dư 0.016 Cu + 2OH- 2+  Cu(OH)2 0.024 0.048 0.016  0.048 Vậy : VNaOH =  0.128(l ) 0 .5 Trang 16
Bài tập tương tự Bài 1. Cho m gam Cu vào dung dịch chứa 13,6 gam AgNO3 phản ứng xong thêm tiếp vào dung dịch đó một lượng H2SO4 loãng rồi nóng đến phản ứng hoàn toàn thu được 9,28 gam bột kim loại , dung dịch A và khí NO. Lương NaOH cần thiết để tác dụng với các chất trong A là 13 gam. Xác định m và tính số mol H2SO4 đã cho vào dung dịch. Bài 2. Cho 2,88 gam Mg vào dung dịch hỗn hợp chứa 0,2 mol HCl và 0,015 mol Cu(NO 3)2. Khi phản ứng kết thúc thu được dung dịch chi có một chất tan MgCl2, thấy thoát ra m1 gam hỗn hợp khí gồm H2 và N2 và còn m2 gam chất không tan. Tính m1 và m2 Bài 3: Cho 24,3g Al vào 225ml dung dịch hỗn hợp ( NaNO3 1M+ NaOH 3M) khuấy đều cho đến khi ngừng thoát khí thì dừng lại. Thể tích khí thoát ra ở đktc là : A. 10,8 lít B. 15,12 lít C. 2,25 lít D. 20,16 lít Bài 4. a/ Cho hỗn hợp gồm FeS2 , FeCO3 tác dụng hết với dung dịch HNO3 đặc, nóng dư thu được dung dịch A và hỗn hợp khí B gồm NO2 và CO2 . Thêm dung dịch BaCl2 vào dung dịch A. Hấp thụ hỗn hợp khí B bằng dung dịch NaOH dư. Viết phương trình phân tử và phương trình ion thu gon của các phản ứng xảy ra. b/ Trộn 200 ml dung dịch HCl 0,1M và H2SO4 0,05M với 300 ml dung dịch Ba(OH)2 có nồng độ a mol/l thu được m gam kết tủavà 500 ml dung dịch có pH = 13. Tính a và m. Bài 5. Có 50 ml hai axit H2 SO4 1,8M và HCl 1,2M. Cho 8,2 g hỗn hợp Fe và Mg vào dd đó khí sinh ra được dẫn qua ống sứ chứa 16g CuO nung nóng . Tính thể tích dd H 2SO496% (d=1,84 ) cần thiết để hoà tan hết hợp chất rắn trong ống Bài 6. Hoà tan hoàn toàn 7,74 gam hỗn hợp bột Mg và Al bằng 500 ml dung dịch hỗn hợp HCl 1M và H2SO40,28M thu được dung dịch X và 8,736 lít khí H2 ( ở đktc ). Cô cạn dung dịch X thu được luợng muối khan là A. 77,86 gam B. 25,95 gam C. 103,85 gam D. 38,93 gam Trang 17
C. KẾT LUẬN Trên đây là bài viết về “ áp dụng phương trình ion thu gọn để giải một số bài toán hoá học vô cơ xảy ra trong dung dịch ” mà nội dung sáng kiến kinh nghiệm đã nêu lên. Trong SKKN tôi đưa ra một số dạng bài tập nên áp dụng phương trình ion thu gọn thì giải bài toán hoá học sẽ trở nên ngắn gọn và nhanh nhất. Trong mỗi dạng tôi đã đưa ra bài tập áp dụng tổng quát và áp dụng giải chi tiết cho một số bài. Ngoài ra sau mỗi dạng tôi còn đưa thêm một vài bài tập cùng dạng. Khi áp dụng vào dạy học trên thực tế tôi đã giảng dạy cho các em đối tượng là học sinh khá, học sinh giỏi của lớp 12A, B, E của trường THPT số 3 Bảo Thắng. Hầu hết các em tiếp thu rất tốt và vận dụng rất nhanh trong việc giải các bài tập hoá học có liên quan đến phương pháp phương trình ion thu gọn và giải một cách nhanh chóng đi đến đáp số. Phương pháp này đáp ứng được mục tiêu của cải cách giáo dục hiện nay và trong thi cử của học sinh. Đặc biệt là thi trắc nghiệm trong các kì thi hiện nay. Trang 18
TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Các tạp chí hoá học và ứng dung. 2. Phương pháp giải toán hoá học. Nguyễn Phước Hoà Tân - Nhà XB Giáo dục. 3. Tài liệu bồi dưỡng thường xuyên giáo viên THPT chu kì III (2004-2007) – Nhà XB ĐHSP. 4. Phương pháp trả lời trắc nghiệm môn hoá học. PGS-TS: Đào Hữu Vinh 5. Bộ đề thi tuyển sinh. của Bộ Giáo dục và Đào tạo xuất bản năm 1996 6. Đề thi đại học các năm. Trang 19