Title Chuyên đề 51 Bài toán tổng hợp ( quy đổi, bảo toàn...) - Đặng thị Liễu - Nam Định.docx ✅

Tên Giáo Viên Soạn: Đặng Thị Liễu Nhóm Thầy: Nguyễn Quốc Dũng – Tel & Zalo: 0904.599.481 Page 1 Tên Chuyên Đề: Bài toán tổng hợp ( quy đổi, bảo toàn,….) Phần A: Lí Thuyết I. PHƯƠNG PHÁP B ẢO TOÀN KHỐI LƯỢNG - Nội dung định luật: Trong một phản ứng hóa học, tổng khối lượng của các chất sản phẩm bằng tổng khối lượng của các chất tham gia phản ứng. - Hệ quả 1: Khi phản ứng xảy ra không hoàn toàn hoặc có chất hết chất dư, tổng khối lượng các chất trước phản ứng luôn bằng tổng khối lượng các chất sau phản ứng. - Hệ quả 2: Tổng khối lượng của một nguyên tố trước phản ứng bằng tổng khối lượng nguyên tố đó sau phản ứng. - Hệ quả 3: m dd sau pư = m dd trước pư + m ct - m khí, kết tủa (VD: Cho Ba vào dd BaSO 4 ) - Hệ quả 4: Trong phản ứng của kim loại với dung dịch axit, khối lượng muối thu được bằng tổng khối lượng của kim loại và anion gốc axit tạo muối. - Hệ quả 5: Từ bảo toàn khối lượng có thể suy ra sự tăng giảm khối lượng của các chất. * Chú ý - Dấu hiệu: Đề bài cho nhiều dữ kiện về khối lượng không quy được thành số mol. - Một số công thức liên quan Acid HCl: 22HClHClHnnnn Acid H 2 SO 4 loãng: 22424 1 2HSOHSOHnnnn    Ví dụ 1: Trong phòng thí nghiệm điều chế khí oxygen bằng cách nhiệt phân thuốc tím. Nhiệt phân 31,6 gam thuốc tím sau phản ứng thu được hỗn hợp chất rắn X có khối lượng là 29,04 gam a) Tính thể tích khí oxygen thu được ở đkc b) Tính hiệu suất của phản ứng Hướng dẫn giải - Theo định luật BTKL, ta có: 42KMnOXOm   m+ m         2Om = 31,6 – 29,04 = 2,56 (gam)  2 2,56 0,08() 32Onmol - PTHH : 2 KMnO 4 ot K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2 0,16 0,08 (mol) a)    Thể tích khí oxygen ở đkc= 0,08.24,79 = 1,9832 (L) b)    Hiệu suất phản ứng: H% = 0,08.158 .100%80% 31,6 Ví dụ 2: Hoà tan hết 4,68 gam hỗn hợp X gồm hai muối ACO 3 , BCO 3 bằng dung dịch H 2 SO 4 loãng. Sau phản ứng thu được dung dịch Y (gồm các muối Z và nước) và 1,12 lít khí CO 2 (đktc). Viết phương trình hoá học của phản ứng và tính tổng khối lượng các muối Z có trong dung dịch Y Hướng dẫn giải - Các PTHH: ACO 3 + H 2 SO 4  ASO 4 + CO 2 + H 2 O (1) BCO 3 + H 2 SO 4  BSO 4 + CO 2 + H 2 O (2) - Theo các phương trình hóa học (1, 2), ta có: 2422HSOHOCO 1,12 n n n 0,05 (mol)   22,4 - Áp dụng định luật BTKL cho phương trình hoá học (1, 2), ta có: 2422XHSOZCOHOm  m m  m  m
Tên Giáo Viên Soạn: Đặng Thị Liễu Nhóm Thầy: Nguyễn Quốc Dũng – Tel & Zalo: 0904.599.481 Page 2  Zm4,68 0,0598 0,0544 0,0518 6,48 gam II. PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN NGUYÊN TỐ - Trong phản ứng hóa học, tổng số mol của một nguyên tố trước phản ứng bằng tổng số mol nguyên tố đó sau phản ứng. - Đối với bài toán hỗn hợp bao gồm nhiều chất xảy ra theo nhiều quá trình khác nhau mà đề bài chỉ cho các dữ kiện liên quan đến chất đầu tiên và chất cuối cùng ta lập sơ đồ sau đó tính toán theo sơ đồ (bỏ qua các phản ứng trung gian). - Khi áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố nếu đề không yêu cầu viết phương trình hóa học thì ta chỉ cần viết sơ đồ phản ứng để liên hệ số liệu giữa các chất. * Chú ý: Với phản ứng: Oxide kim loại + acid  muối + H 2 O => n H trong acid = 2 2HOn =2n O trong oxide Ví dụ 1. Hỗn hợp X gồm Na, Ba, Na 2 O và BaO. Hòa tan hoàn toàn 21,9 gam X vào nước, thu được 1,2395 lít khí H 2 (đkc) và dung dịch Y, trong đó có 20,52 gam Ba(OH) 2 và m gam NaOH. Viết các phương trình phản ứng và tính m. Hướng dẫn giải 2Na + 2H 2 O  2NaOH + H 2 (1) Ba + 2H 2 O  Ba(OH) 2 + H 2 (2) Na 2 O + H 2 O  2NaOH (3) BaO + H 2 O  Ba(OH) 2 ( 4) 2 1,2395 0,05() 24,79Hnmol . Gọi x là số mol NaOH có trong dung dịch Y. Bảo toàn nguyên tố H ta có: 222 2 HO puNaOHBa(OH)H HO 2n= n+ 2n+2n= x + 2. 0,12 + 2. 0,05 = x + 0,34 (mol) n= 0,5x + 0,17 (mol) Áp dụng ĐLBTKL: m X + m H 2 O (pư) = m NaOH + m Ba(OH) 2 + m H 2  21,9 + 18. ( 0,5x + 0,17) = 40x + 20,52 + 2.0,05  x = 0,14 (mol)  m = 0,14.40 = 5,6 (g) Ví dụ 2: Đốt cháy hoàn toàn 4,04 gam một hỗn hợp bột kim loại gồm Al, Fe, Cu trong không khí thu được 5,96 gam hỗn hợp các oxide. Hòa tan hết hỗn hợp oxide bằng dung dịch HCl 2M. Tính thể tích dung dịch HCl cần dùng. Hướng dẫn giải m O (oxide) = m oxide  m kim loại = 5,96  4,04 = 1,92 gam. O 1,92 n0,12mol 16 . Oxide kim loại + acid  muối + H 2 O => n HCl = n H trong acid = 2 2HOn =2n O trong oxide = 0,24 mol  HCl 0,24 V0,12 2 lít III. PHƯƠNG PHÁP TĂNG GIẢM KHỐI LƯỢNG
Tên Giáo Viên Soạn: Đặng Thị Liễu Nhóm Thầy: Nguyễn Quốc Dũng – Tel & Zalo: 0904.599.481 Page 3 - Trong phản ứng hóa học khi chuyển từ chất này thành chất khác, khối lượng các chất có thể tăng hoặc giảm do khối lượng mol phân tử của các chất đó khác nhau. Dựa vào sự tăng giảm khối lượng của các chất ta có thể tìm được số mol các chất đó. - Sự tăng hoặc giảm khối lượng của các chất có mối quan hệ với số mol các chất đó. - Có thể dùng phương pháp tăng giảm khối lượng thay cho phương pháp bảo toàn khối lượng để giải bài tập nhanh hơn (tuy nhiên khó hiểu hơn đối với một số HS). - Dấu hiệu: Đề bài cho khối lượng, mối quan hệ khối lượng giữa các chất trong phản ứng hóa học. - Các phản ứng thường áp dụng phương pháp tăng giảm khối lượng + Phản ứng kim loại tác dụng với dd acid HCl, H 2 SO 4 loãng Kim loại + Acid  muối + H 2 ∆m tăng = m gốc acide = m muối – m KL (n gốc acid = n acid ) + Phản ứng kim loại A tác dụng với muối của kim loại B A + muối B  muối A + B M A > M B sau phản ứng khối lượng thanh KL A tăng (VD:…) M A < M B sau phản ứng khối lượng thanh KL A giảm (VD:…) + Phản ứng muối carbonate (hydrogen carbonate) tác dụng với dd acid HCl, H 2 SO 4 loãng ∆m tăng = m muối chloride - m muối carbonate = 11n CO2 (VD: …) ∆m tăng = m muối sulfate - m muối carbonate = 36n CO2 (VD: …) + Phản ứng oxide kim loại tác dụng với dd acid HCl, H 2 SO 4 loãng + Phản ứng CO 2 tác dụng với dung dịch Ca(OH) 2 m kết tủa > m CO2 khối lượng dung dịch giảm so với ban đầu m dd giảm = m kết tủa - m CO2 m kết tủa < m CO2 khối lượng dung dịch giảm so với ban đầu m dd giảm = m CO2 - m kết tủa + Phản ứng CO/H 2 tác dụng với oxide kim loại m hỗn hợp khí tăng = m chất rắn giảm = m oxygen trong oxide bị lấy đi Ví dụ 1: Cho 3,06 gam hỗn hợp K 2 CO 3 và MgCO 3 tác dụng với dung dịch HCl thu được V lít khí (đkc) và dung dịch X. Cô cạn dung dịch X được 3,39 gam muối khan. Tính V Hướng dẫn giải Gọi số mol của K 2 CO 3 và MgCO 3 lần lượt là x và y mol Phương trình phản ứng: K 2 CO 3 + 2HCl  2KCl + CO 2 + H 2 O (1) x 2x x (mol) MgCO 3 + 2HCl  MgCl 2 + CO 2 + H 2 O (2) y y y (mol) Khối lượng muối tăng = 2233MgClKClKCOMgCOmmmm 74,5.2x95y138.x84y3,393,06 xy0,03(mol)   Theo (1) và (2) ta có: 22COCOnxy0,03(mol)V0,0322,40,672(lít) Ví dụ 2: Nhúng thanh kim loại M hoá trị II vào dung dịch CuSO 4 , sau một thời gian lấy thanh kim loại ra thấy khối lượng giảm 0,05%. Mặt khác nhúng thanh kim loại trên vào dung dịch Pb(NO 3 ) 2 , sau một thời gian thấy khối lượng tăng 7,1%. Xác định M, biết rằng số mol CuSO 4 và Pb(NO 3 ) 2 tham gia ở 2 trường hợp như nhau Hướng dẫn giải Gọi m là khối lượng thanh kim loại, M là nguyên tử khối của kim loại, x là số mol muối phản ứng. Phương trình phản ứng hóa học : M + CuSO 4  MSO 4 + Cu (1)
Tên Giáo Viên Soạn: Đặng Thị Liễu Nhóm Thầy: Nguyễn Quốc Dũng – Tel & Zalo: 0904.599.481 Page 4 x x x x mol Theo (1) và giả thiết ta có khối lượng thanh kim loại giảm sau (1) : M.x – 64.x = 0,05.m 100 (*) M + Pb(NO 3 ) 2  M(NO 3 ) 2 + Pb (2) x x x x mol Theo (2) và giả thiết ta có khối lượng thanh kim loại giảm sau (2) : 207.x – M.x = 7,1.m 100 (**) Lấy (*) chia cho (**) ta có: M640,05 M65MlaøZn. 207M7,1    IV. PHƯƠNG PHÁP QUY ĐỔI Quy đổi thực chất chỉ là một thủ thuật chuyển hỗn hợp A chứa nhiều chất, phức tạp thành hỗn hợp B tương đương chứa ít chất hơn hoặc đơn giản hơn. Sau khi quy đổi thì: Thành phần nguyên tố và số mol mỗi nguyên tố trong B = số mol nguyên tố đó trong A. * Sau khi quy đổi hỗn hợp A thành hỗn hợp B ta giải bài toán đối với hỗn hợp B. MỘT SỐ DẠNG BÀI TOÁN SỬ DỤNG PHÉP QUY ĐỔI 1. Hỗn hợp gồm Fe và các oxide của Fe + Hỗn hợp A gồm Fe, FeO, Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 quy đổi thành hỗn hợp B gồm Fe và Fe 2 O 3 . + Hỗn hợp A gồm FeO, Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 quy đổi thành hỗn hợp B gồm FeO và Fe 2 O 3 . 2. Oxide Fe x O y : Fe x O y quy đổi thành hỗn hợp gồm FeO và Fe 2 O 3 Nếu số mol FeO = 0  oxide là Fe 2 O 3 . Nếu số mol Fe 2 O 3 = 0  oxide là FeO. Nếu số mol FeO = Fe 2 O 3  oxide là Fe 2 O 3 . 3. Hỗn hợp gồm (kim loại, sulfur và muối sulfide) quy đổi thành (kim loại và S). Ví dụ 1: Khử hoàn toàn 9 gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe 3 O 4 , Fe 2 O 3 bằng H 2 thu được 7,56 gam Fe. Mặt khác cho 9 gam X tác dụng với H 2 SO 4 đặc nóng, dư, thu được V lít khí SO 2 (ở đkc, sản phẩm khử duy nhất của H 2 SO 4 ). Tính V Hướng dẫn giải Quy hỗn hợp thành Fe và Fe 2 O 3 với số mol lần lượt là x và y Fen = 7,56 : 56 = 0,135 (mol) Bảo toàn nguyên tố Fe ta có x+2y = 0,135 (1) Xm = 56x + 160y = 9 (2) Từ (1) và (2) ta có hệ: 20,1350,075 5616090,03 xyx xyy     Cho 9 g X tác dụng với H 2 SO 4 đặc nóng, dư 2Fe + 6H 2 SO 4 đặc 0t Fe 2 (SO 4 ) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O 0,075 0,1125 (mol) Fe 2 O 3 + 3H 2 SO 4 đặc 0t Fe 2 (SO 4 ) 3 + 3H 2 O => V = 0,1125 .24,79 = 2,7889 (L) Ví dụ 2: Hòa tan hết m gam hỗn hợp X gồm FeO, Fe 3 O 4 , Fe 2 O 3 trong H 2 SO 4 đặc, nóng, dư, thu được 2,479 lít khí SO 2 (đkc) và dung dịch chứa 120 gam muối trung hòa. Tính m? Hướng dẫn giải Quy hỗn hợp thành FeO và Fe 2 O 3