Tiêu đề Chuyên Đề 25 - Tự Chọn Lượng Chất.docx ✅

Tên Chuyên Đề: TỰ CHỌN LƯỢNG CHẤT Phần A: Lí Thuyết 1. Nguyên tắc áp dụng: Phương pháp này thường được áp dụng để giải các bài tập hoá hoc mà tất cả các dữ kiện đề bài cho đều ở dạng tương đối (tỷ lệ). Các dữ kiện tương đối thường gặp dưới 2 dạng chính: + Dạng 1: Tất cả các dữ kiện ở dạng phân số (dạng % hoặc một tỷ lệ khác: 2/3, 4/9...). + Dạng 2: Tất cả các dữ kiện chứa chung một tham số phụ (chữ cái mà đề bài không yêu cầu tìm nó): m (gam), V (lít), x (mol)... (Các tham số này thực ra là các tỷ lệ nếu ta chia chúng cho nhau) * Chú ý: Các đại lượng mà đề bài yêu cầu tìm cũng chỉ là các đại lượng tương đối, như: %m, %V, tỷ lệ lượng chất, C%, C M , khối lượng riêng (D), khối lượng mol (M) .... (nói chung là tìm những đại lượng mà đơn vị của nó là một phân số). Do các dữ kiện đều ở dạng tỷ lệ nên ta không quan tâm đến giá trị thực của lượng chất, vì theo bản chất toán học thì khi nhân (hoặc chia) tử số và mẫu số của một tỷ lệ cho cùng một số khác 0 thì giá trị của phân số đó không thay đổi. Vì vậy khi gặp dạng này, chúng ta có thể tự chọn lượng chất theo hướng lợi nhất để việc giải toán đơn giản hơn mà kết quả cuối cùng vẫn không thay đổi. 2. Các bước giải toán bằng kỹ thuật tự chọn lượng chất: Bước 1: Xử lý dữ kiện tương đối. Tự chọn lượng chất theo hướng lợi nhất, sao cho từ lượng này tính được các lượng còn lại. Thường chọn lượng chất theo các hướng sau: + Chọn 1 mol chất bất kỳ: Từ số mol này tính các đại lượng khác (hoặc đặt ẩn). + Quy hỗn hợp về 100: Nếu đề bài khảo sát % các chất trong hỗn hợp thì nên chọn hỗn hợp đó là: 100 gam, 100 lít, 100 mol … + Chọn lượng chất theo đúng tỷ lệ đề cho. Bước 2: Viết các PTHH (nếu có) và tính toán hoá học. * Chú ý: + Tự chọn lượng chất chỉ là một kỹ thuật xử lý dữ kiện (bước chuẩn bị). Sau khi xử lý xong dữ kiện, bài toán thuộc dạng nào thì sử dụng phương pháp giải đặc trưng của dạng đó. + Nếu đề cho nhiều tỷ lệ rời nhau (độc lập) thì chỉ được chọn từ một tỷ lệ. Phần B: Bài Tập Được Phân Dạng Dạng 1: Chọn 1 mol bất kỳ - Phương pháp: + Chọn 1 mol chất bất kỳ: Từ số mol này tính các đại lượng khác (hoặc đặt ẩn). - Ví dụ minh họa:
VD1: Khi hoà tan hoàn toàn một lượng hỗn hợp gồm Fe và FeO bằng dung dịch H 2 SO 4 loãng vừa đủ thu được dung dịch X trong đó số nguyên tử Hydrogen bằng lần số nguyên tử Oxygen. Viết các phương trình hoá học xảy ra và tính nồng độ phần trăm chất tan có trong dung dịch X. (Trích đề thi chọn học sinh giỏi lớp 9 TP Hà Nội, năm học 2011 – 2012) Phân tích: Đây là bài toán mà khi gặp bài này học sinh dễ mất phương hướng, vì các phương trình phản ứng xảy ra không có ý nghĩa về mặt định lượng. Đề cho duy nhất một dữ kiện tỷ lệ và hỏi C% (tất cả tương đối). Đây là cơ sở để ta thực hiện tự chọn lượng chất . mấu chốt bài toán ở chỗ tỷ lệ số nguyên tử H: O trong dung dịch gồm (FeSO 4 và H 2 O) Hướng dẫn giải: Các phương trình hoá học: Fe + H 2 SO 4 FeSO 4 + H 2 FeO + H 2 SO 4 FeSO 4 + H 2 O Giả sử dung dịch X có 1 mol FeSO 4 và x (mol) H 2 O Theo đề ta có: => x = 96 (mol) Vậy khối lượng dung dịch X: m X = 152 + 96.18 = 1880 (gam) =>C%FeSO 4 = VD 2: Cho bột sắt tác dụng hoàn toàn với lượng dư dung dịch H 2 SO 4 đặc, nồng độ 78,4% thu được dung dịch A trong đó nồng độ % của Fe 2 (SO 4 ) 3 và của H 2 SO 4 dư bằng nhau và giải phóng khí SO 2 . Tính nồng độ % của Fe 2 (SO 4 ) 3 và H 2 SO 4 dư (Trích đề thi chọn học sinh giỏi lớp 9 TP Hồ Chí Minh, năm học 2011 – 2012) Phân tích: Mấu chốt bài toán ở chỗ lượng axit H 2 SO 4 dư bằng C% của muối. Vì nồng độ % bằng nhau nên khối lượng muối và axit dư bằng nhau. Hướng dẫn giải: Giả sử có 1 mol Fe phản ứng 2Fe + 6H 2 SO 4 Fe 2 (SO 4 ) 3 + 6H 2 O + 3SO 2 1 mol 3 mol 0,5 mol 1,5 mol Ta có: (dư) = = 0,5. 400 = 200 (g) Khối lượng dung dịch H 2 SO 4 ban đầu: Khối lượng dung dịch thu được: 56 + 630 – 1,5.64 = 590 (gam) Nồng độ % của chất tan trong dung dịch sau phản ứng: => C% (dư) = C% = - Bài tập giải chi tiết Câu 1: Cho hỗn hợp khí SO 2 và O 2 có tỉ khối hơi so với H 2 là 24. Nung nóng hỗn hợp trên với xúc tác thích hợp trong bình kín thì được hỗn hợp mới có tỉ khối hơi so với H 2 là 30. Xác định phần trăm về thể tích của mỗi khí trong hỗn hợp trước và sau phản ứng. (Trích đề thi chọn học sinh giỏi lớp 9 tỉnh Quảng Nam, năm học 2012 – 2013)
Hướng dẫn giải Khối lượng mol trung bình của mỗi hỗn hợp là: = 24.2 = 48 (g/mol) ; = 30.2 = 60 (g/mol) Chọn 1 mol SO 2 ban đầu; gọi x là số mol O 2 ban đầu Ta có: 32x + 64 = (1 + x).48 => x = 1 Phần trăm thể tích mỗi khí hỗn hợp đầu: %VSO 2 = %VO 2 = 50% Phương trình phản ứng: 2SO 2 + O 2 2SO 3 Ban đầu 1 1 (mol) Phản ứng a 0,5a a Sau phản ứng 1-a (1-0,5a) a Số mol hỗn hợp sau: n Sau = (2-0,5a) (mol) Bảo toàn khối lượng có: (2-0,5a).60 = 32 + 64 => a = 0,8 (mol) Phần trăm thể tích của mỗi khí sau phản ứng: %VSO 3 = = %VSO 2 = = 12,5% %VO 2 = 100 % - 12,5% - 50% = 37,5% Câu 2: Khi hòa tan hiđroxide kim loại M(OH)2 bằng một lượng vừa đủ dung dịch H2SO4 20% thu được dung dịch muối trung hoà có nồng độ 27,21%. Xác định tên kim loại M Hướng dẫn giải Chọn số mol của M(OH) 2 là 1 mol. Phương trình phản ứng : M(OH) 2 + H 2 SO 4 → MSO 4 + 2H 2 O (1) Mol 1 1 1 2 Theo PT (1) và giả thiết có: mdd H 2 SO 4 20% = = 490 (g) MMSO 4 = M + 96 (g) Theo bảo toàn khối lượng ta có: m dd MSO4  m M(OH)2  m dd H2SO4  (M  34)  490  (M  524) gam. => C% MSO 4 ==> M = 64 (Copper) Ngoài ra, ta có thể giải bài tập này bằng một số cách tự chọn lượng chất khác : (1) Chọn khối lượng của dung dịch muối là 100 gam; (2) chọn khối lượng của dung dịch H2SO4 bằng 100 gam; (3) chọn số mol của H2SO4 bằng 1 mol; (4) chọn số mol của MSO4 bằng 1 mol,... Câu 3: Hoà tan a gam một oxide kim loại hoá trị II (không đổi) bằng một lượng vừa đủ dung dịch H 2 SO 4 4,9% người ta thu được một dung dịch muối có nồng độ 5,88%. Xác định tên kim loại hoá trị II Hướng dẫn giải Giả sử có 1 mol MO phản ứng ( M + 16gam)
Phương trình phản ứng MO + H 2 SO 4  MSO 4 + H 2 O (mol) 1 1 1 1 Khối lượng dung dịch axit cần dùng: )(2000 9,4 10098 42 gammSOHdd  áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có 4MSOddm = M + 16 + 2000 = M + 2016 (gam) %88,5100 2016 96 %)( 4     M M CMSO => M  24 ( M là Magie) Câu 4: Hỗn hợp khí gồm oxygen và ozone có tỉ khối so với hiđro là 18. Xác định phần trăm theo thể tích của từng khí trong hỗn hợp đầu (Trích đề thi chọn học sinh giỏi lớp 9 tỉnh Điện Biên, năm học 2005 – 2006) Hướng dẫn giải Giả sử có 1 mol hỗn hợp khí Gọi số mol của oxi là x => Số mol của ozon là 1-x Theo giả thiết ta có 36218 )1( )1(4832     xx xx M => x = 0,75 Vậy %2575100%%75% 32  OOVV Câu 5: Trong quá trình tổng hợp ammonia, áp suất trong bình giảm đi 10% so với áp suất lúc đầu. Biết nhiệt độ của phản ứng giữ không đổi trước và sau phản ứng. Hãy xác định phần trăm theo thể tích của hỗn hợp khí thu được sau phản ứng. Nếu trong hỗn hợp đầu lượng nitrogen và hydrogen được lấy đúng theo hệ số tỉ lượng. Hướng dẫn giải Giả sử lúc đầu ta lấy 1 mol N 2 và 3 mol H 2 Trong một bình kín có nhiệt độ không đổi thì áp suất tỉ lệ thuận với số mol hỗn hợp khí => 2 1 2 1 p p n n  Vậy áp suất giảm đi 10% thì số mol của hỗn hợp khí cũng giảm 10% => n hỗn hợp khí sau phản ứng = mol6,3 100 90 4 Giả sử có x mol N 2 phản ứng Phương trình hoá học: N 2 + 3H 2 2NH 3 Số mol ban đầu 1 3 0 Số mol phản ứng x 3x 2x Sau phản ứng 1-x 3-3x 2x