Ph ng pháp 11: S d ng ph ng trình ion thu g nươ ử ụ ươ ọ
Ph¬ng ph¸p 11
Ph¬ng ph¸p sö dông ph¬ng tr×nh ion thu gän
I. C S C A PH NG PHÁPƠ Ơ Ủ ƯƠ
Ph ng trình hóa h c th ng đ c vi t d i hai d ng là ph ng trình hóa h c d ng phân t và d ng ion thu g n. Ngoài vi c th hi nươ ọ ườ ượ ế ướ ạ ươ ọ ở ạ ử ạ ọ ệ ể ệ
đ c đúng b n ch t c a ph n ng hóa h c, ph ng trình ion thu g n còn giúp gi i nhanh r t nhi u d ng bài t p khó ho c không thượ ả ấ ủ ả ứ ọ ươ ọ ả ấ ề ạ ậ ặ ể
gi i theo các ph ng trình hóa h c d ng phân t .ả ươ ọ ở ạ ử
II. CÁC D NG BÀI T P TH NG G PẠ Ậ ƯỜ Ặ
D ng 1: Ph n ng axit, baz và pH c a dung d chạ ả ứ ơ ủ ị
Ví d 1 :ụ Cho m t m u h p kim Na - Ba tác d ng v i n c (d ), thu đ c dung d ch X và 3,36 lít Hộ ẫ ợ ụ ớ ướ ư ượ ị 2 ( đktc). Th tích dung d ch axitở ể ị
H2SO4 2M c n dùng đ trung hoà dung d ch X là ầ ể ị
A. 150ml. B. 75ml. C. 60ml. D. 30ml.
Gi i:ả
Na + H2O →NaOH +
2
H
2
1
(1)
Ba + 2H2O→Ba(OH)2 + H2 (2)
Theo (1) và (2)
mol. 0,32nn 2
H
X) (ddOH ==
−
Ph ng trình ion rút g n c a dung d ch axit v i dung d ch baz làươ ọ ủ ị ớ ị ơ
H++ OH-→
H2O
mol 15,0n mol 0,3nn 42SOH
OHH =→==⇒ −+
ml 75 lít 0,075
2
0,15
V42SOH ⇒===⇒
Đáp án B
Ví d 2:ụ Tr n 100ml dung d ch (g m Ba(OH)ộ ị ồ 2 0,1M và NaOH 0,1M) v i 400ml dung d ch (g m Hớ ị ồ 2SO4 0,0375M và HCl 0,0125M), thu
đ c dung d ch X. Giá tr pH c a dung d ch X làượ ị ị ủ ị
A. 1 B. 2 C. 3 D. 4
Gi i:ả
⇒
=
=
0,01moln
0,01moln
NaOH
Ba(OH)2
⇒
=
=
0,005moln
0,015moln
HCl
SOH 42
Khi tr n h n h p dung d ch baz v i h n h p dung d ch axit ta có ph ng trình ion rút g n:ộ ỗ ợ ị ơ ớ ỗ ợ ị ươ ọ
H++ OH- →H2O\
Ban đ u 0,035 0,03 molầ
Ph n ngả ứ 0,03 ← 0,03
Sau ph n ng: ả ứ
+
H
n
= 0,035 – 0,03 = 0,005 mol.
Vdd(sau tr n) ộ = 100 + 400 = 500 ml =0,5 lít
⇒−== −+ 2
100,01
0,5
0,005
][H
pH=2
Đáp án B
T ng ổ
mol 0,03nOH =
−
T ng ổ
mol 0,035nH=
+
(d )ư
Ph ng pháp 11: S d ng ph ng trình ion thu g nươ ử ụ ươ ọ
Ví d 3:ụ Cho m gam h n h p Mg, Al vào 250ml dung d ch X ch a h n h p axit HCl 1M và axit Hỗ ợ ị ứ ỗ ợ 2SO4 0,5M, thu đ c 5,32 lít Hượ 2 (ở
đktc) và dung d ch Y (coi th tích dung d ch không đ i). Dung d ch Y có pH làị ể ị ổ ị
A. 1 B. 2 C. 6 D. 7
Gi i:ả
1pHM100,1
0,25
0,025
][H
mol 0,0250,475 - 0,5 n
mol 0,475 2n n
0,5mol;n0,125n ; 0,25moln
(2) 3H 2Al 6H 2Al
(1) H Mg2H Mg
1
H
H
H
H
SOHHCl
2
3
2
2
2
42
=⇒===⇒
==⇒
==
=⇒==
↑+→+
↑+→+
−+
++
++
+
+
+
Đáp án A
D ng 2: COạ2, SO2 tác d ng v i dung d ch bazụ ớ ị ơ
Ví d ụ4 : S c tụ t 7,84 lít khí COừ ừ 2 (đktc) vào 1 lít dung d ch X ch a NaOH 0,2M và Ca(ị ứ OH)2 0,1M thì l ng k t t a thu đ c là ượ ế ủ ượ
A. 0 gam. B. 5 gam. C. 10 gam. D. 15 gam.
Gi i: ả
2
CO
n
= 0,35 mol; nNaOH = 0,2 mol;
mol 1,0n 2
Ca(OH) =
T ng: nổOH- = 0,2 + 0,1. 2 = 0,4 mol và nCa2+ = 0,1 mol.
Ph ng trình ion rút g n:ươ ọ
CO2 + 2OH- →
CO32- + H2O
0,35 0,4
0,2 ←
0,4 →
0,2 mol
2
CO
n
(d ) =0,35 – 0,2 = 0,15 molư
Ti p t c x y ra ph n ng:ế ụ ả ả ứ
CO32- + CO2 + H2O →
2HCO3-
Ban đ u : 0,2ầ 0,15 mol
Ph n ng:ả ứ 0,15 ←
0,15 mol
CO32- + Ca2+ →CaCO3 ↓
−2
3
CO
n
(d ) = 0,05 mol < ư
+2
Ca
n
−
=
↓2
3
3CO
CaCO nn
(d ) ư= 0,05 mol
gam 5100 0,05.m 3
CaCO ==
Đáp án B
(ph n ng) (t o thành)ả ứ ạ
(d )ư
Ph ng pháp 11: S d ng ph ng trình ion thu g nươ ử ụ ươ ọ
D ng 3: Bài toán liên quan đ n oxit và hiđroxit l ng tínhạ ế ưỡ
Ví d 5 : ụHoà tan h t h n h p g m m t kim lo i ki m và m t kim lo i ki m th trong n c đ c dung d ch A và có 1,12 lít Hế ỗ ợ ồ ộ ạ ề ộ ạ ề ổ ướ ượ ị 2 bay ra (ở
đktc). Cho dung d ch ch a 0,03 mol Alị ứ Cl3 vào dung d ch A. Kh i l ng k t t a thu đ c làị ố ượ ế ủ ượ
A. 0,78 gam. B. 0,81 gam. C. 1,56 gam. D. 2,34 gam.
Gi i: ả
G i công th c chung c a 2 kim lo i là Mọ ứ ủ ạ
M + nH2O→M(OH)n+
↑
2
H
2
n
mol 0,12nn 2
-H
OH ==
Dung d ch A tác d ng v i 0,03 mol dung d ch AlClị ụ ớ ị 3:
Al3+ + 3OH- →Al(OH)3↓
Ban đ u :ầ0,03 0,1 mol
Ph n ng:ả ứ 0,03 → 0,09 → 0,03 mol
−
⇒OH
n
(d )ư = 0,01 mol
K t t a b hòa tan (m t ph n ho c hoàn toàn). Theo ph ng trình :ế ủ ị ộ ầ ặ ươ
Al(OH)3+ OH-→ AlO2-+ 2H2O
0,01 ←0,01 mol
⇒==⇒=−= gam 56,102,0.78m0,020,010,03n 33 Al(OH)Al(OH)
Đáp án C
D ng 4: Ch t kh tác d ng v i dung d ch ch a Hạ ấ ử ụ ớ ị ứ + và NO3-
Ví d 6 :ụ Dung d ch A ch a 0,01 mol Fe(ị ứ NO3)3 và 0,15 mol HCl có kh năng hoà tan t i đa bao nhiêu gam Cu kim lo i ? (Bi t NO là s nả ố ạ ế ả
ph m kh duy nh t) ẩ ử ấ
A. 2,88 gam. B. 3,2 gam. C. 3,92 gam. D. 5,12 gam.
Gi i: ả
Ph ng trình ion:ươ
3Cu + 8H+ + 2NO3-→3Cu2+ + 2NO↑ + 4H2O
Ban đ u:ầ0,15 0,03 mol
Ph n ng: 0,045 ả ứ ← 0,12 ←0,03 mol
Cu + 2Fe3+ →2Fe2+ + Cu2+
0,005 ← 0,01 mol
mCu (t i đa)ố = (0,045 + 0,005). 64 = 3,2 gam
Đáp án B.
Ví d 7 :ụ Hoà tan 0,1 mol Cu kim lo i trong 120ml dung d ch X g m HNOạ ị ồ 3 1M và H2SO4 0,5M. Sau khi ph n ng k t thúc thu đ c V lítả ứ ế ượ
khí NO duy nh t (đktc). Giá tr c a V làấ ị ủ
A. 1,344 lít. B. 1,49 lít C. 0,672 lít. D. 1,12 lít.
Ph ng pháp 11: S d ng ph ng trình ion thu g nươ ử ụ ươ ọ
Gi i:ả
mol 0,06 n ; mol 0,12n 423 SOHHNO ==
T ng: nổH+ = 0,24 mol và
mol 0,12n 3
NO =
−
Ph ng trình ion:ươ
3Cu + 8H+ + 2NO3-→3Cu2+ + 2NO↑ + 4H2O
Ban đ u: ầ 0,1 →0,24 → 0,12 mol
Ph n ng: ả ứ 0,09 ← 0,24 →0,06 →0,06 mol
Sau ph n ng:ả ứ 0,01(d )ư(h t)ế0,06(d )ư
VNO = 0,06. 22,4 =1,344 lít
Đáp án A.
Ví d 8 :ụ Th c hi n hai thí nghi m : ự ệ ệ
- Thí nghi m 1 : Cho 3,84 gam Cu ph n ng v i 80ml dung d ch HNOệ ả ứ ớ ị 3 1M thoát ra Vl lít NO
- Thí nghi m 2 : Cho 3,84 gam Cu ph n ng v i 80ml dung d ch ch a HNOệ ả ứ ớ ị ứ 3 1M và H2SO4 0,5M thoát ra V2 lít NO
- Bi t NO là s n ph m kh duy nh t các th tích khí đo cùng đi u ki n. Quan h gi a Vế ả ẩ ử ấ ể ở ề ệ ệ ữ l và V2 là
A. V2 = V1B. V2 = 2Vl. C. V2 = 2,5Vl D. V2 = l,5Vl.
Gi i:ả
Thí nghi m 1: ệ
=
=
⇒
=
==
−
+
mol 0,08n
mol 0,08n
0,08moln
0,06mol
64
3,84
n
3
3
NO
H
HNO
Cu
3Cu + 8H+ + 2NO3- →3Cu2+ + 2NO↑ + 4H2O (1)
Ban đ u: ầ 0,06 0,08 0,08 mol
Ph n ng: ả ứ 0,03 ← 0,08 → 0,02 →0,02 mol
V1 t ng ng v i 0,02 mol NO.ươ ứ ớ
Thí nghi m 2: nệCu =0,06 mol;
mol 0,04n ; mol 0,08n 423 SOHHNO ==
nH+ = 0,16 mol ;
mol 0,08n 3
NO =
−
3Cu + 8H+ + 2NO3- →3Cu2+ + 2NO↑ + 4H2O (2)
Ban đ u: ầ 0,06 0,16 0,08 mol
Ph n ng: ả ứ 0,06 ← 0,16 → 0,04 → 0,04 mol
T (1) và (2) suy ra: Vừ2 = 2V1
Đáp án B.
D ng 5: Các ph n ng d ng ion thu g n khác (t o ch t k t t a, ch t d bay h i, ch t đi n li y u)ạ ả ứ ở ạ ọ ạ ấ ế ủ ấ ễ ơ ấ ệ ế
Ví d 9 :ụ Dung d ch X có ch a 5 ion : Mgị ứ 2+, Ba2+, Ca2+, 0,1 mol Cl- và 0,2 mol NO3- . Thêm d n V lít dung d ch Kầ ị 2CO3 1M vào X đ n khiế
đ c l ng k t t a l n nh t thì giá tr V t i thi u c n dùng là ượ ượ ế ủ ớ ấ ị ố ế ầ
A. 150ml. B. 300ml. C. 200ml. D. 250ml.
Gi i:ả
Áp d ng đ nh lu t b o toàn đi n tích: ụ ị ậ ả ệ (xem thêm ph ng pháp b o toàn đi n tích)ươ ả ệ
ncation . 2 = 0,1.1 +0,2.1 = 0,3 mol
Ph ng pháp 11: S d ng ph ng trình ion thu g nươ ử ụ ươ ọ
ncation =0,15 mol
Mg2+ + CO32- →MgCO3 ↓
Ba2+ + CO32- → BaCO3↓
Ca2+ + CO32- → CaCO3↓
Ho c có th quy đ i 3 cation thành Mặ ể ổ 2+ (xem thêm ph ng pháp quy đ i)ươ ổ
M2+ + CO32- →MCO3 ↓
mol 15,0nnn cation
CO
COK 2
3
32 === −
ml 150lít 15,0V 32COK ==
Đáp án A.
Ví d 10 :ụ Cho h n h p g m Naỗ ợ ồ Cl và NaBr tác đ ng v i dung d ch AgNOụ ớ ị 3 d thu đ c k t t a có kh i l ng đúng b ng kh i l ngư ượ ế ủ ố ượ ằ ố ượ
AgNO3 đã phàn ng . Tính ph n trăm kh i l ng Naứ ầ ố ượ Cl trong h n h p đ u. ỗ ợ ầ
A. 23,3% B. 27,84%. C. 43,23%. D. 31,3%.
Gi i:ả
Ph ng trình ion:ươ
Ag++ Cl-→ AgCl↓
Ag++ Br-→ AgBr↓
Đ t: nặNaCl = x mol ; nNaBr = y mol
mAgCl + mAgBr =
3
AgNO
m
(p. )ứ
mCl- + mBr- =
−
3
NO
m
35,5x + 80y = 62.(x+y)
x : y = 36 : 53
Ch n x = 36, y = 53ọ
⇒=
+
=⇒ 27,84%
103.5358,5.36
058,5.36.10
%m NaCl
Đáp án B.
Có th gi i bài toán b ng vi c k t h p v i ph ng pháp tăng gi m kh i l ng ho c ph ng pháp đ ng chéo.ể ả ằ ệ ế ợ ớ ươ ả ố ượ ặ ươ ườ
Ví d 11 :ụ Cho 270 ml dung d ch Ba(ịOH)2 0,2M vào dung d ch X ch a 0,025 mol COị ứ 32- ; 0,1 mol Na+ ; 0,25 mol NH4+ và 0,3 mol Cl- và đun
nóng nh (gi s Hẹ ả ử 2O bay h i không đáng k ). T ng kh i l ng dung d ch X và dung d ch Ba(Oơ ể ổ ố ượ ị ị H)2 sau ph n ng gi m đi bao nhiêuả ứ ả
gam ?
A. 4,215 gam. B. 5,296 gam. C. 6,761 gam. D. 7,015 gam.
Gi i:ả
mol 0,108n ; mol 0,054n mol 0,054n OHBa
Ba(OH) 2
2==⇒= −+
Ba2+ + CO32- → BaCO3↓ (1)
nBa2+ >
gam. 4,925mmol 0,025nnn 3
2
3
3
2
3BaCO
CO
BaCO
CO =⇒==⇒ −−
NH4++ OH-→ NH3↑ + H2O (2)
nOH- <
gam 836,1m mol 0,108nn n 33
4NH
OH
NH
NH =⇒==⇒ −+
Kh i l ng 2 dung d ch gi m = 4,925 + 1,836 = 6,716 gam ố ượ ị ả