Tài liệu Rèn luyện tư duy học sinh qua các bài tập ứng dụng định luật bảo toàn

Së gi¸o dôc vμ ®μo t¹o lμo cai Tr−êng THPT sè 2 B¶o Th¾ng --------------------------- S¸ng kiÕn kinh nghiÖm RÌn luyÖn t− duy häc sinh qua c¸c bµi tËp ¸p dông ®Þnh luËt b¶o toµn GV: Ph¹m ThÞ Thu May Tæ: Ho¸ - Sinh - ThÓ dôc N¨m häc: 2010-2011 1 I. PhÇn chung 1 - Tªn ®Ò tμi: RÌn luyÖn t− duy häc sinh qua c¸c bµi tËp ¸p dông ®Þnh luËt b¶o toµn 2 - Lý do chän ®Ò tμi : Bµi tËp lµ mét trong nh÷ng ph−¬ng ph¸p quan träng nhÊt ®Ó n©ng cao chÊt l−îng d¹y häc bé m«n, mÆt kh¸c gi¶i bµi t©p lµ mét ph−¬ng ph¸p häc t©p tÝch cùc cã hiÖu qu¶ gióp häc sinh ph¸t triÓn t− duy. §Ó ®¸p øng ®−îc yªu cÇu vÒ ®æi míi ph−¬ng ph¸p kiÓm tra, ®¸nh gi¸ kÕt qu¶ häc tËp theo h×nh thøc tr¾c nghiÖm kh¸ch quan, gióp c¸c em häc sinh ph¸t triÓn t− duy s¸ng t¹o , hiÓu b¶n chÊt vÊn ®Ò, gi¶i quyÕt c¸c bµi tËp trong thêi gian sím nhÊt. Víi nh÷ng kinh nghiÖm ®−îc ®óc rót ra trong qu¸ tr×nh gi¶ng d¹y cña m×nh, t«i viÕt ®Ò tµi nµy ®Ó c¸c ®ång nghiÖp vµ c¸c em häc sinh tham kh¶o ®Ó phÇn nµo gióp c¸c em häc sinh ®¸p øng ®−îc yªu cÇu ®Æt ra. II . NhiÖm vô - yªu cÇu cña ®Ò tμi 1. NhiÖm vô Gióp häc sinh ph¸t triÓn t− duy th«ng qua hÖ thèng c¸c bµi tËp ¸p dông ®Þnh luËt b¶o toµn 2. Yªu cÇu Gióp häc sinh nhËn d¹ng bµi to¸n. Gióp häc sinh n¾m ®−îc c¸ch gi¶i bµi tËp hãa häc liªn quan mét c¸ch thµnh th¹o. III. Ph¹m vi giíi h¹n cña ®Ò tμi 1. §èi t−îng nghiªn cøu Häc sinh tr−êng PTTH Sè 2 B¶o Th¾ng. 2. Ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu Nghiªn cøu SGK Nghiªn cøu tµi liÖu Trao ®æi kinh nghiÖm, häc hái c¸c ®ång nghiÖp 3. Thêi gian nghiªn cøu Trong suèt qu¸ tr×nh gi¶ng d¹y ë tr−êng THPT tõ th¸ng 1/2003 ®Õn th¸ng 2/2011 2 IV. Néi dung vμ ®¸nh gi¸ 1. Dμn ý chÝnh PhÇn 1. LÝ thuyÕt PhÇn 2. VÝ dô vËn dông PhÇn 3. C¸c bµi tËp ¸p dông (tù gi¶i) 2. Néi dung ®Ò tμi 3 PhÇn 1: LÝ thuyÕt §Þnh luËt b¶o toμn khèi l−îng do Lomnoxov (ph¸t biÓu n¨m 1748) vµ sau ®ã A.L Lavoisier (ph¸t biÓu n¨m 1777) ph¸t minh ra: “Khèi l−îng c¸c chÊt tham gia ph¶n øng lu«n b»ng khèi l−îng s¶n phÈm ph¶n øng”.§Õn n¨m 1799 J.L Proust ph¸t biÓu ®Þnh luËt thµnh phÇn kh«ng ®æi: “ Mét hîp chÊt dï ®−îc ®iÒu chÕ b»ng ph−¬ng ph¸p nμo còng ®Òu cã thμnh phÇn ®Þnh tÝnh vμ ®Þnh l−îng kh«ng ®æi”. Hai ®Þnh luËt nµy rÊt quan träng trong ho¸ häc, nã qu¸n xuyÕn tÊt c¶ c¸c lo¹i ph¶n øng ho¸ häc, dùa vµo c¸c b¶n chÊt cña ph¶n øng, ta suy ra ®−îc nhiÒu qui luËt b¶o toµn ®Æc tr−ng cho c¸c lo¹i ph¶n øng; 1. §Þnh luËt b¶o toµn ®èi víi tÊt c¶ c¸c lo¹i ph¶n øng. 2. Sù b¶o toµn sè nguyªn tö cña c¸c chÊt tham gia ph¶n øng VÝ dô: a) Trong tÊt c¶ c¸c ph¶n øng ®èt ch¸y c¸c chÊt h÷u c¬ t¹o thµnh CO2 vµ H2O th× sè mol nguyªn tö [O] trong CO2 vµ trong H2O lu«n b»ng sè mol nguyªn tö [O] trong O2 tham gia ph¶n øng vµ sè mol nguyªn tö [O] trong chÊt bÞ ®èt. b) Trong ph¶n øng hîp hi®ro vµo c¸c chÊt h÷u c¬ kh«ng no nh− ankin, anken, anka®ien, v.v...Sè mol c¸c chÊt gi¶m ®i chÝnh lµ sè mol H2 ®· tham gia ph¶n øng mÆc dï ph¶n øng ®ã x¶y ra hoµn toµn hay kh«ng. c) Sù b¶o toµn ®iÖn tÝch ®−îc biÓu thÞ b»ng sù trung hoµ ®iÖn: Qui luËt nµy ®−îc ¸p dông cho tÊt c¶ c¸c ph¶n øng x¶y ra trong dung dÞch chÊt ®iÖn li. “Tæng ®iÖn tÝch d−¬ng trong dung dÞch lu«n b»ng tæng sè ®iÖn tÝch ©m”. d) Sù b¶o toµn proton: Trong c¸c ph¶n øng gi÷a c¸c axit víi c¸c baz¬ sè mol proton cña n−íc vµ c¸c axit cho lu«n b»ng sè mol proton ®−îc n−íc vµ c¸c baz¬ nhËn. Qui luËt nµy th−êng ®−îc biÓu thÞ b»ng ph−¬ng tr×nh b¶o toµn proton. Dùa vµo ph−¬ng tr×nh nµy vµ ®Þnh luËt t¸c dông khèi l−îng cïng víi biÓu thøc h»ng sè axit- baz¬ ta gi¶i ®−îc c¸c bµi to¸n phøc t¹p cña c¸c ph¶n øng axit – baz¬. e) Sù b¶o toµn electron: Trong c¸c ph¶n øng oxi ho¸- khö, tæng sè mol electron do c¸c chÊt oxi ho¸ nhËn lu«n b»ng tæng sè mol electron do c¸c chÊt khö nh−êng. 4 PhÇn 2: VÝ dô vËn dông 1. Ph−¬ng ph¸p b¶o toμn nguyªn tè VD1. Hçn hîp chÊt r¾n (X) gåm 0,1 mol FeO, 0,2 mol Fe2O3 vµ 0,1 mol Fe3O4. Hoµ tan hoµn toµn hçn hîp (X) trong dung dÞch HCl d−, thu ®−îc dung dÞch (Y). Cho dung dÞch NaOH d− vµo dung dÞch (Y) thu ®−îc dung dÞch (T) vµ kÕt tña (Z). Läc lÊy kÕt tña (Z), röa s¹ch cÈn thËn råi nung trong kh«ng khÝ ®Õn khèi l−îng kh«ng ®æi thu ®−îc chÊt r¾n (E) cã khèi l−îng lµ A. 40 g. B. 80 g. C. 64 g. D. 32 g. H−íng dÉn gi¶i: ™ Ph©n tÝch : Th«ng th−êng khi lµm bµi tËp nµy, c¸c em häc sinh th−êng viÕt ®Çy ®ñ c¸c ph−¬ng tr×nh ho¸ häc (cã 8 ph−¬ng tr×nh), sau ®ã tÝnh sè mol cña Fe2O3 ®−îc t¹o thµnh. Tuy nhiªn, nÕu c¸c em nhanh ý ph¸t hiÖn ë ®©y tæng sè mol nguyªn tö Fe ®−îc b¶o toµn th× viÖc gi¶i bµi to¸n trë nªn ®¬n gi¶n h¬n nhiÒu. ™ Bμi gi¶i : S¬ ®å ph¶n øng : ⎧FeO ⎪ HCl ⎧ FeCl2 NaOH ⎧ Fe(OH)2 nung nãng trong kh«ng khÝ →⎨ ⎯⎯⎯⎯ →⎨ ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯→ Fe2 O3 ChÊt r¾n (E) lµ ⎨Fe2 O3 ⎯⎯⎯ ⎩FeCl3 ⎩Fe(OH)3 ⎪Fe O ⎩ 3 4 Fe2O3. Theo ph−¬ng ph¸p b¶o toµn nguyªn tè, ta cã : nFe trong hçn hîp (X) = nFe trong (E). ⇒ nFe trong (E) = 0,1 + 2×0,2 + 3×0,1 = 0,8 (mol). Hay n Fe2O3 = 0,8 = 0, 4 (mol). 2 VËy m(E) = 0,4×160 = 64 (g). §¸p ¸n C ®óng. VD2. TiÕn hµnh cr¨ckinh 21,6 g C5H12 thu ®−îc hçn hîp khÝ (X) gåm C2H4, C3H8, CH4, C4H8, C2H6, C3H6, H2, C5H10 vµ mét Ýt C5H12 ch−a ph¶n øng. §èt ch¸y hoµn toµn hçn hîp (X) råi cho toµn bé s¶n phÈm ch¸y vµo b×nh (A) ®ùng n−íc v«i trong d−. Khèi l−îng cña b×nh (A) t¨ng A. 21,6 g. B. 98,4 g. C. 49,2 g. D. 65,6 g. H−íng dÉn gi¶i: 5 nC H = 21,6 = 0,3 (mol). 5 12 72 §èt ch¸y hçn hîp (X) thu ®−îc l−îng s¶n phÈm hoµn toµn gièng khi ®èt ch¸y 21,6 g C5H12 ban ®Çu. C5H12 + 8O2 → 5CO2 + 6H2O 0,3 mb×nh t¨ng = m CO2 5×0,3 6×0,3 (mol) vµ H 2 O bÞ hÊp thô = ms¶n phÈm sinh ra khi ®èt ch¸y 21,6 g C5 H12 = (1,5×44 + 1,8×18) = 98,4 (g). §¸p ¸n B ®óng. Vd3. Cho hçn hîp A khèi l−îng 53,4 gam gåm phoi bµo Fe vµ Cu. ®èt nãng A trong kh«ng khÝ thu ®−îc hçn hîp r¾n A1 khèi l−îng 72,6 gam gåm Cu(II) oxit vµ 3 oxit cña Fe ( FeO, Fe3O4, Fe2O3).§Ó hoµ tan A1 cÇn Ýt nhÊt bao nhiªu ml dung dÞch hçn hîp 2 axit HCl 2M vµ H2SO4 1M.Sau khi hoµ tan, ®em c« c¹n cÈn thËn dung dÞch thu ®−îc bao nhiªu gam muèi khan? H−íng dÉn gi¶i: 76,2 − 53,4 = 1,2( mol ) 16 [O ] + 2 H + ⎯⎯→ H 2O ⇒ n H + = 2.1,2 = 2,4( mol ) n[O ] = ⇒ V2 axit = 2,4 = 0,6(lit ) 2 + 1 .2 2. Ph−¬ng ph¸p b¶o toμn electron VD1. Cho hçn hîp A khèi l−îng 17,43 gam gåm Fe vµ kim lo¹i M (ho¸ trÞ kh«ng ®æi n) víi sè mol b»ng nhau t¸c dông hÕt võa ®ñ lµ 410 ml dung dÞch HNO3 lo·ng ®un nãng, thu ®−îc dung dÞch A1 vµ 7,168 lÝt hçn hîp khÝ B gåm NO vµ N2O cã tæng khèi l−îng lµ 10,44 gam. C« c¹n cÈn thËn A1 th× thu ®−îc m1 gam muèi khan. a) X¸c ®Þnh kim lo¹i M. b) TÝnh m1 vµ nång ®é mol dung dÞch HNO3. H−íng dÉn gi¶i: §Æt: ⎧M : x(mol ) ⎪ Fe : x(mol ) ⎪ ⎨ ⎪ NO : a (mol ) ⎪⎩ N 2 O : b(mol ) Ta cã: 6 Fe ⎯ ⎯→ Fe 3+ + 3e M⎯ ⎯→ M n + + ne 4 HNO3 + 3e ⎯ ⎯→ NO + H 2 O + 3 NO3− 10 HNO + 8e ⎯ ⎯→ N 2 O + 5H 2 O + 8 NO3− ⎧a + b = 0,32 Theo ®Çu bµi ⇒ ⎨ ⎩30a + 44b = 10,44 ⎧a = 0,26 ⇒⎨ ⎩b = 0,06 ¸p dông ®Þnh luËt b¶o toµn e- vµ bt klg ta cã: ⎧Mx + 56 x = 17,43 ⎨ ⎩nx + 3x = 0,26.3 + 0,06.8 = 1,26 ⎧n = 3 ⇒⎨ ⎩M = 27 VËy: Kim lo¹i lµ Al mmu «i = 17,43 + (3.0,26 + 8.0,06).62 = 95,55( gam) naxit = 4a + 10b = 1,64(mol ) ⇒ C M = 1,64 = 4M 0,41 VD2 §un nãng 28 gam vôn s¾t trong kh«ng khÝ. Sau mét thêi gian thu ®−îc hçn hîp r¾n A khèi l−îng a gam gåm Fe vµ 3 oxit cña nã. Hoµ tan hÕt l−îng A trong l−îng d− dung dÞch HNO3 ®un nãng, thu ®−îc dung dÞch A1 vµ 2,24 lÝt khÝ NO duy nhÊt (®ktc). a) TÝnh a. b) C« bít dung dÞch A1 råi lµm l¹nh ®Õn 00C thu ®−îc 63 gam tinh thÓ hi®rat víi hiÖu suÊt kÕt tinh lµ 90%. H·y x¸c ®Þnh c«ng thøc ptö cña tinh thÓ hi®rat. H−íng dÉn gi¶i: Ta cã: 28 = 0.5(mol ) 56 2,24 = = 0,1( mol ) 22,4 n Fe = n NO ¸p dông ®Þnh luËt b¶o toµn khèi l−îng vµ b¶o toµn e- ta cã: 3.0,5 = a − 28 .4 + 0,1.3 32 ⇒ a=37,6 (gam) §Æt c«ng thøc ph©n tö cña tinh thÓ hi®rat lµ Fe(NO3)3.nH2O ta cã: -Sè mol Fe(NO3)3 trong dung dÞch A1 lµ: 0,2 (mol) -Sè mol tinh thÓ hi®rat lµ: 0,2.0,8=0,18 (mol) 7 -Khèi l−îng mol ph©n tö cña tinh thÓ ngËm n−íc=63/0,18=350(g/mol) -Khèi l−îng mol cña Fe(NO3)3 lµ: 242 (g/mol) -Sè mol H2O kÕt tinh lµ: n= 350 − 242 =6 18 VËy, c«ng thøc pttt hi®rat: Fe(NO3)3.6H2O VD3 Cho hçn hîp A khèi l−îng 16,64 gam gåm oxit s¾t tõ vµ oxit s¾t (III) vµo mét èng sø trßn ®−îc nung nãng. Cho mét dßng khÝ CO ®i chËm qua èng sø ®ã ®Ó CO ph¶n øng hÕt, khÝ CO2 ®i chËm qua èng sø ®−îc hÊp thô vµo b×nh ®ùng l−îng d− dung dÞch Ba(OH)2, t¹o thµnh m1 gam kÕt tña tr¾ng. ChÊt r¾n A1 thu ®−îc trong èng sø sau ph¶n øng cã khèi l−îng 14,64 gam gåm Fe, FeO vµ Fe3O4 ®−îc hoµ tan hÕt trong dung dÞch HNO3 ®un nãng, sau ph¶n øng thu ®−îc dung dÞch A2 vµ 2,016 lÝt khÝ duy nhÊt NO (®ktc). X¸c ®Þnh thµnh phÇn % khèi l−îng cña mçi oxit trong A vµ tÝnh m1. H−íng dÉn gi¶i: ⎧ Fe2 O3 : y (mol ) §Æt: ⎪⎨Fe3O4 : x(mol ) ⎪CO : a (mol ) ⎩ ¸p dông ®Þnh luËt b¶o toµn khèi l−îng ta cã: 16,64+28a=14,64+44a ⇒ a=0,125(mol) CO2 → CaCO3 0,125 → 0,125: mol ⇒ mCaCO =0,125.197=24,625 (gam) 3 *ChÊt khö: CO Fe3O4 *ChÊt oxi ho¸: HNO3 *¸p dông ®Þnh luËt b¶o toµn e-, ta cã: 2,016 .3 = 0,27 22,4 ⇒ x=0,02(mol) ⇒ y=0,75 (mol) ⎧% Fe3O4 = 27,88% ⇒⎨ ⎩% Fe2 O3 = 72,12% x+0,125.2= VD4. Cho 2,64 gam mét sun fua kim lo¹i t¸c dông hoµn toµn víi dung dÞch H2SO4 ®un nãng, thu ®−îc dung dÞch A1, 3,36 lÝt hçn hîp khÝ B gåm NO2 vµ NO cã tØ khèi so víi H2 b»ng 19,8. Thªm vµo A1 l−îng d− dung dÞch BaCl2 thÊy t¹o thµnh m1 gam kÕt tña tr¾ng thùc tÕ kh«ng tan trong dung dÞch axit d−. X¸c ®Þnh c«ng thøc ph©n tö cña sunfua kim lo¹i vµ tÝnh m1. H−íng dÉn gi¶i: 8 M 2 S m + 4mH 2 O ⎯ ⎯→ 2M n + + mSO42− + 8mH + + (2n + 6m)e − NO3 + 1e + 2 H + ⎯ ⎯→ NO2 + 2 H 2 O NO3− + 3e + 4 H + ⎯ ⎯→ NO + 2 H 2 O §Æt: ⎧ NO2 : a(mol ) ⎨ ⎩ NO : b(mol ) ⎧a + b = 5 ⎪ ⇒ ⎨ 46a + 30b ⎪ 0,15 = 19,8.2 ⎩ ⎧a = 0,09 ⇒⎨ ⎩b = 0,06 ¸p dông ®Þnh luËt b¶o toµn e-, ta cã: 2M + 32n 2n + 6m ⇒ M = 9,778n + 13,333m = 2,64 0,27 ⇒ 2 nghiÖm ⎧n = 1 ⎧n = 3 ⎪ HoÆc: ⎨m = 1 hoÆc: ⎪⎨m = 2 ⎪ M = 23 ⎪ M = 56 ⎩ ⎩ VËy : Sunfua kim lo¹i lµ: Na2S hay FeS Gäi sè mol SO42- lµ t (mol) -NÕu M2Sm lµ Na2S. VËn dông ®Þnh luËt b¶o toµn e- ta cã: 8t=0,09+0,03.0,06=0,0918 ⇒ t=0,011475(mol) ⇒ m1 =2,673675 (g) -NÕu M2Sm lµ FeS. VËn dông ®Þnh luËt b¶o toµn e- ta cã: 9t=0,09+0,03.0,06=0,0918 ⇒ t=0,0102 (mol) ⇒ m1 =2,3766 (g) VD5 Cho Fe ph¶n øng võa hÕt víi H2SO4, thu ®−îc khÝ A vµ 8,28 gam muèi. BiÕt sè mol Fe b»ng 37,5% sè mol H2SO4. TÝnh khèi l−îng Fe ®· ph¶n øng? H−íng dÉn gi¶i C¸ch 1 n Fe : n H SO ≠ 1 : 1 ⇒ KhÝ A lµ SO2 Pt : 2Fe + 6H2SO4 ⎯ ⎯→ Fe2(SO4)3 + 3SO2 +6H2O mol: x 3x 0,5x Fe + Fe2(SO4)3 ⎯ ⎯→ 3FeSO4 mol : y y 3y 2 4 ⎧( x + y ) = 0,375.3x ⇒⎨ ⎩(0,5 x − y ).400 + 152.3 y = 8,28 9 ⎧ x = 0,04(mol ) ⇒⎨ ⎩ y = 0,005(mol ) ⇒ m Fe = (0,04 + 0,005).56 = 2,52( gam ) C¸ch 2 n Fe : n H 2 SO4 ≠ 1 : 1 ⇒ KhÝ A lµ SO2 Ta cã: 2H2SO4+2e → SO2+SO42-+2H2O x mol 0,5x mol ⇒ 0,375x.56+0,5x.96=8,28 ⇒ x=0,12 ⇒ mFe=0,12.0,375.56=2,52 gam VD6 Hoµ tan 46,4 gam MxOy trong H2SO4 ®Æc, nãng thu ®−îc dung dÞch chøa 120 gam muèi vµ 2,24 lÝt khÝ SO2 (®ktc). X¸c ®Þnh c«ng thøc cña oxit kim lo¹i? H−íng dÉn gi¶i (nx-y).a 2 M x O y + 2( nx − y ) H 2 SO4 → xM 2 ( SO4 ) n + ( nx − 2 y ) SO2 + 2( nx − y ) H 2 O mol:a a x 2 (nx − 2 y ).a 2 (nx-y).a 2,24 ⎧ ⎪46,4 + 98a (nx − y ) = 120 + 22,4 .64 + 18a(nx − y ) ⎪⎪ ⇒ ⎨Max + 16ay = 46,4 ⎪ 2,24 ⎪nax − 2ay = 2. ⎪⎩ 22,4 ⎧nax = 1,8 ⎧nax − ay = 1 ⎪ ⎪ ⇒ ⎨Max + 16ay = 46,4 ⇒ ⎨ay = 0,8 ⎪Max = 33,6 ⎪nax − 2ay = 0,2 ⎩ ⎩ ⇒ n=3, M=56, x 3 = ⇒ MxOy lµ : Fe3O4 y 4 3. Ph−¬ng ph¸p b¶o toμn khèi l−îng VD1. Cho m gam hçn hîp ba kim lo¹i Fe, Cu vµ Al vµo mét b×nh kÝn cã chøa 1 mol oxi. Nung nãng b×nh mét thêi gian cho ®Õn khi thÓ tÝch oxi gi¶m ®i 3,5% th× thu ®−îc 2,12 g chÊt r¾n. TÝnh m. H−íng dÉn gi¶i ™ Ph©n tÝch : Cã rÊt nhiÒu em häc sinh khi gi¶i bµi tËp nµy ®· viÕt ®Çy ®ñ 3 ph−¬ng tr×nh ho¸ häc råi ®Æt Èn vµ gi¶i. Thùc tÕ lµ ta kh«ng biÕt ®−îc cã bao nhiªu % mçi kim lo¹i ®· ph¶n øng víi oxi nªn viÖc gi¶i hÖ ph−¬ng tr×nh lµ kh«ng thÓ thùc hiÖn ®−îc. DÔ dµng nhËn thÊy tæng khèi l−îng cña hçn hîp sau ph¶n øng b»ng khèi l−îng kim lo¹i ban ®Çu céng víi khèi l−îng oxi ®· ph¶n øng. Cho nªn chØ viÖc tÝnh khèi l−îng oxi ®· ph¶n øng lµ bao nhiªu, sau ®ã lÊy khèi l−îng 10 chÊt r¾n thu ®−îc sau ph¶n øng trõ ®i khèi l−îng oxi ®· ph¶n øng ta sÏ tÝnh ®−îc khèi l−îng c¸c kim lo¹i ban ®Çu. ™ Bμi gi¶i : noxi ph¶n øng = 3,5 = 0, 035 (mol) . 100 ⇒ m oxi ®· ph¶n øng = 0,035×32 = 1,12 (g). Khèi l−îng c¸c kim lo¹i b»ng khèi l−îng chÊt r¾n sau ph¶n øng trõ ®i khèi l−îng oxi ®· ph¶n øng ⇒ m = (2,12 – 1,12) = 1 (g). VD2. Cho m gam hçn hîp gåm c¸c kim lo¹i ho¹t ®éng t¸c dông víi dung dÞch HCl d− thu ®−îc dung dÞch (X) vµ n mol khÝ (®ktc). C« c¹n dung dÞch (X) thu ®−îc p gam muèi khan. BiÓu thøc liªn hÖ gi÷a m, n vµ p lµ A. p = m + 71n. B. p = 2m + 71. C. p = m + 35,5n. D. p = 2m + 35,5n. H−íng dÉn gi¶i Ta cã : mmuèi = mkim lo¹i + mHCl ph¶n øng – mhi®ro bay lªn ⇔ p = m + 73n – 2n = m + 71n. §¸p ¸n A ®óng. VD3 : Hoà tan hoàn toàn 2,81 g hçn hîp gåm Fe2O3, MgO vµ ZnO trong 500 ml dung dÞch H2SO4 0,1M (võa ®ñ). C« c¹n dung dÞch sau ph¶n øng th× khèi l−îng muèi khan thu ®−îc lµ A. 6,81 g. B. 4,81 g. C. 3,81 g. D. 5,81 g. (TrÝch đề thi tuyển sinh v o Đại học khối A năm 2007) H−íng dÉn gi¶i Fe2O3 + 3H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3H2O MgO + H2SO4 → MgSO4 + H2O ZnO + H2SO4 → ZnSO4 + H2O Ta thÊy : nn−íc sinh ra = n H 2 SO 4 ph¶n øng = 0,05 mol. Theo ®Þnh luËt b¶o toµn khèi l−îng, ta cã : 2,81 + 0,05×98 = mhçn hîp muèi sunfat khan + 18×0,05 ⇒ mhçn hîp muèi sunfat khan = 6,81 g. §¸p ¸n A ®óng. VD4. Cho 2,48 g hçn hîp hai ancol no, ®¬n chøc (hçn hîp X) t¸c dông võa ®ñ víi kim 11 lo¹i Na thu ®−îc 672 ml khÝ hi®ro (®ktc) vµ hçn hîp hai ancolat natri (hçn hîp Y). Khèi l−îng hçn hîp (Y) lµ A. 3,80 g. B. 3,14 g. C. 3,17 g. D. 3,86 g. H−íng dÉn gi¶i Gäi c«ng thøc chung cña hai ancol lµ ROH. 2ROH + 2Na → 2RONa + H2 n H = 0,672 = 0, 03 (mol) ⇒ nNa ph¶n øng = 0,06 mol. 2 22, 4 ⇒ mNa ph¶n øng = 0,06×23 = 1,38 (g). Theo ®Þnh luËt b¶o toµn khèi l−îng, ta cã : m(Y) = m(X) + mNa – m H 2 = 2,48 + 1,38 – 0,06 = 3,80 (g). §¸p ¸n A ®óng. 4. Ph−¬ng ph¸p b¶o toμn ®iÖn tÝch VD1 . Cã hai dung dÞch (A) vµ (B). Mçi dung dÞch chØ chøa hai lo¹i cation vµ hai lo¹i anion trong sè c¸c ion sau : K+ (0,15 mol), Mg2+ (0,1 mol), NH +4 (0,25 mol), H+ (0,2 mol), Cl− (0,1 mol), SO24− (0,075 mol), NO3− (0,25 mol) vµ CO32− (0,15 mol). Cho biÕt dung dÞch (A) vµ dung dÞch (B) chøa nh÷ng ion nµo ? H−íng dÉn gi¶i C¸c ion trong cïng mét dung dÞch ph¶i kh«ng cã kh¶ n¨ng ph¶n øng víi nhau. NghÜa lµ c¸c ion Mg2+ vµ CO32 − , H+ vµ CO32 − kh«ng thÓ ë trong cïng mét dung dÞch. Nh− vËy, chóng ta cã thÓ x¸c ®Þnh c¸c ion trong hai dung dÞch nh− sau : Tr−êng hîp (1) : Dung dÞch (A) chøa : H+, Mg2+, NO3− , SO24− . Dung dÞch (B) chøa 4 ion cßn l¹i. Tr−êng hîp (2) : Dung dÞch (A) chøa : H+, Mg2+, NO3− , Cl−. Dung dÞch (B) chøa 4 ion cßn l¹i. Tr−êng hîp (3) : Dung dÞch (A) chøa : H+, Mg2+, SO24− , Cl−. Dung dÞch (B) chøa 4 ion cßn l¹i. Tuy nhiªn, chØ cã tr−êng hîp (1) tho¶ m·n ®Þnh luËt b¶o toµn ®iÖn tÝch : Dung dÞch (A) : Tæng ®iÖn tÝch d−¬ng = 0,20 + 0,1×2 = 0,4. Tæng ®iÖn tÝch ©m = 0,075×2 + 0,25 = 0,4. 12 Dung dÞch (B) : Tæng ®iÖn tÝch d−¬ng = 0,25 + 0,15 = 0,4. Tæng ®iÖn tÝch ©m = 0,15×2 + 0,1 = 0,4. VD2 . Dung dÞch muèi (X) chøa c¸c ion : Na+ (a mol), HCO3− (b mol), CO32 − (c mol), SO2− 4 (d mol). §Ó thu ®−îc l−îng kÕt tña lín nhÊt ng−êi ta dïng 200 ml dung dÞch Ba(OH)2 cã nång ®é x mol/lÝt. BiÓu thøc tÝnh x theo a vµ b lµ : A. x = 5 (a + b). 2 B. x = 5(a + b). C. x = 10(a + b). D. x = (5a + 3b). H−íng dÉn gi¶i Khi cho dung dÞch Ba(OH)2 vµo dung dÞch muèi (X) cã thÓ x¶y ra c¸c ph¶n øng : HCO3− + OH– → CO32 − + H2O (1) CO32 − + Ba2+ → BaCO3↓ (2) SO24 − + Ba2+ → BaSO4↓ (3) §Ó thu ®−îc l−îng kÕt tña cùc ®¹i th× l−îng ion Ba2+ ph¶i ®ñ ®Ó kÕt tña hÕt c¸c ion CO32 − vµ ion SO24− . n CO32− + nSO2− = (b + c + d) mol ; n Ba 2+ = 0,2x mol 4 Theo (2) vµ (3), ta cã : 0,2x = (b + c + d) ⇔ 2x = 10b + 10c + 10d (*) MÆt kh¸c, theo ®Þnh luËt b¶o toµn ®iÖn tÝch, ta cã : a = b + 2c + 2d (**) LÊy (**) nh©n víi 5 ta ®−îc ph−¬ng tr×nh : 5a = 5b + 10c + 10d (***) LÊy (*) trõ ®i (***) ta ®−îc : (2x – 5a) = 5b ⇔ 2x = 5(a + b) ⇔ x = 5 (a + b). §¸p ¸n A ®óng. 2 13 PhÇn 3: C¸c bμi tËp ¸p dông (tù gi¶i) Bμi tËp tù luËn Bμi 1. Cho 2,4 gam Mg vµo 200ml dung dÞch FeCl3 0,4M. TÝnh nång ®é mol/ lÝt cña chÊt cã trong dung dÞch? Bμi 2. Cho m gam hçn hîp ba kim lo¹i A, B vµ C vµo mét b×nh kÝn cã dung tÝch 10 lÝt chøa ®Çy oxi ë 136,5oC, 2,24 atm. Nung nãng b×nh mét thêi gian råi ®−a vÒ nhiÖt ®é ban ®Çu thÊy ¸p suÊt gi¶m 3,6% so víi ¸p suÊt ban ®Çu vµ trong b×nh cã 2,5 g chÊt r¾n. TÝnh m vµ khèi l−îng khÝ trong b×nh sau khi nung. §¸p ¸n : m = 1,732 g ; khèi l−îng khÝ sau khi nung lμ 20,565 g Bμi 3. Hoµ tan 18,4 g hçn hîp hai kim lo¹i hãa trÞ II vµ III b»ng dung dÞch HCl d− thu ®−îc dung dÞch (A) vµ khÝ (B). Chia khÝ (B) thµnh hai phÇn b»ng nhau. PhÇn (1) ®em ®èt ch¸y hoµn toµn thu ®−îc 4,5 g n−íc. Hái ®em c« c¹n dung dÞch th× sÏ thu ®−îc bao nhiªu gam muèi khan ? PhÇn (2) cho t¸c dông víi khÝ clo. LÊy toµn bé khÝ HCl thu ®−îc hÊp thô vµo 200 ml dung dÞch NaOH 20% (D = 1,2 g/ml). X¸c ®Þnh nång ®é % cña c¸c chÊt trong dung dÞch sau ph¶n øng (biÕt c¸c ph¶n øng x¶y ra hoµn toµn). §¸p ¸n : Khèi l−îng muèi khan thu ®−îc lμ 53,9 g C%NaCl = 11,3%, C%NaOH d− = 10,84% Bμi 4. Cho 200 g muèi M2CO3, M’2CO3 vµ RCO3 t¸c dông víi 4 lÝt dung dÞch H2SO4 thu ®−îc 4,48 lÝt khÝ, chÊt r¾n (A) vµ dung dÞch (B). C« c¹n dung dÞch (B) thu ®−îc 25 g muèi khan. Nung chÊt r¾n (A) ®Õn khèi l−îng kh«ng ®æi thu ®−îc 11,2 lÝt khÝ vµ chÊt r¾n (D). TÝnh nång ®é mol cña axit, khèi l−îng cña chÊt r¾n (A) vµ (D), biÕt c¸c khÝ ®Òu ®−îc ®o ë ®ktc. §¸p ¸n : [H2SO4] = 0,05M ; m(A) = 182,2 g ; m(D) = 160,2 g Bμi 5. §èt m gam Fe trong kh«ng khÝ mét thêi gian thu ®−îc 12 g hçn hîp chÊt r¾n gåm Fe, Fe2O3, FeO vµ Fe3O4. Cho hçn hîp nµy t¸c dông víi dung dÞch HNO3 d− thu ®−îc 2,24 lÝt NO lµ s¶n phÈm khö duy nhÊt (®ktc). TÝnh m. (TrÝch ®Ò thi tuyÓn sinh vμo tr−êng §HQG Hμ Néi 1998) §¸p ¸n : m = 10,08 g Bμi 6. Cho a gam FeSO4.7H2O hoµ tan trong n−íc thu ®−îc 300 ml dung dÞch X. Thªm axit sunfuric lo·ng d− vµo 20 ml dung dÞch X, dung dÞch hçn hîp nµy lµm mÊt mµu 30 ml dung dÞch KMnO4 0,1M. TÝnh a? 14 Bμi 7. Cho bét s¾t ®Õn d− vµo 200 ml dung dÞch HNO3 4M (ph¶n øng gi¶i phãng khÝ NO), läc bá phÇn r¾n kh«ng tan thu ®−îc dung dÞch X. Cho dung dÞch NaOH d− vµo dung dÞch X thu ®−îc kÕt tña, läc lÊy kÕt tña ®em nung ngoµi kh«ng khÝ ë nhiÖt ®é cao ®Õn khèi l−îng kh«ng ®æi, thu ®−îc bao nhiªu gam chÊt r¾n? Bμi 8. Trong mét b×nh kÝn dung tÝch 1 lÝt chøa oxi (®ktc) vµ 1,6 gam kim lo¹i M(cã thÓ tÝch kh«ng ®¸ng kÓ). Nung b×nh ë nhiÖt ®é cao råi d−a b×nh vÒ 27,30C, ¸p suÊt 1,0384 atm. LÊy chÊt r¾n trong b×nh cho t¸c dông hÕt víi dung dÞch H2SO4 ®Æc, nãng thu ®−îc 0,448 lÝt khÝ SO2 (®ktc). X¸c ®Þnh M? Bμi 9. Hoµ tan a mol kim lo¹i M cã ho¸ trÞ kh«ng ®æi cÇn dïng a mol H2SO4 ®Æc nãng th× thu ®−îc khÝ X vµ dung dÞch Y. HÊp thô hoµn toµn khÝ X vµo 45 ml dung dÞch NaOH 0,2M th× thu ®−îc 0,608 gam muèi natri. C« c¹n dung dÞch Y thu ®−îc 1,56 gam muèi khan. Hoµ tan hoµn toµn muèi khan vµo n−íc råi thªm vµo ®ã 0,387 gam hçn hîp a gåm Zn vµ Cu. KhuÊy cho ®Õn khi ph¶n øng x¶y ra hoµn toµn th× thu ®−îc 1,144 gam chÊt r¾n B. 1.TÝnh khèi l−îng kim lo¹i M ®· dïng 2.TÝnh khèi l−îng tõng kim lo¹i trong hçn hîp A,B Bμi 10. Trong mét b×nh kÝn dung tÝch 9,09 lÝt chøa O2 vµ N2 víi tØ lÖ mol lµ 1:4 ë 00C vµ 721 mmHg. trong b×nh cã s½n m gam S vµ V2O5 r¾n cã thÓ tÝch kh«ng ®¸ng kÓ. B¬m thªm O2 vµo b×nh cho ®Õn khi ¸p suÊt ®¹t 916,75 mmHg ë nhiÖt ®é trong b×nh lµ 27,30C. Nung b×nh ë 5000C cho ®Õn khi ph¶n øng ®¹t c©n b»ng th× thu ®−îc hçn hîp khÝ A. Cho hçn hîp khÝ A léi tõ tõ qua dung dÞch NaOH d− thÊy khèi l−îng cña b×nh ®ùng dung dÞch NaOH t¨ng mét gi¸ trÞ b»ng 2,25 lÇn khèi l−îng S ®· dïng vµ khèi l−îng hçn hîp khÝ ra khái b×nh(hçn hîp B) cã tØ khèi so víi H2 b»ng 14,07. a) TÝnh % thÓ tÝch hçn hîp khÝ trong b×nh b) X¸c ®Þnh khèi l−îng S ®· dïng c) Hçn hîp khÝ A cßn chøa bao nhiªu % O2 vÒ khèi l−îng Bμi 11. Cho 2 b×nh kÝn A vµ B cã cïng dung tÝch 9,96 lÝt ®Òu chøa 21 % O2 vµ 79%N2 ë ®iÒu kiÖn 27,30C vµ 752,4 mmHg. Cho cïng mét l−îng hçn hîp X gåm ZnS vµ FeS2 vµo mçi b×nh. B×nh B cã cho thªm 1 Ýt S (kh«ng d−). Nung c¶ 2 b×nh ë nhiÖt ®é cao råi ®−a c¶ 2 b×nh vÒ nhiÖt ®é 136,50C. Lóc nµy b×nh A cã ¸p suÊt PA vµ chøa 3,68%O2 (vÒ thÓ tÝch), b×nh B cã ¸p suÊt PB vµ chøa 83,16% N2 (vÒ thÓ tÝch) a) TÝnh % vÒ thÓ tÝch c¸c khÝ trong b×nh A sau khi nung b) Khi khèi l−îng S trong b×nh B thay ®æi tõ 0 ®Õn l−îng võa ®ñ ®Ó ®èt ch¸y th× % thÓ tÝch khÝ SO2 trong b×nh B sÏ thay ®æi trong kho¶ng nµo? c) TÝnh PA vµ PB. d) TÝnh khèi l−îng ZnS vµ FeS2 ®· dïng B B 15 Bμi 12. Hoµ tan hoµn toµn 4,64 gam hçn hîp A gåm cã Mg, Al, Zn cïng sè mol vµo mét l−îng dung dÞch H2SO4 ®Æc nãng d− thu ®−îc 0,035 mol s¶n phÈm khö chøa S. H·y x¸c ®Þnh c«ng thøc ph©n tö cña s¶n phÈm nµy. Bμi 13. Cho 2 b×nh A vµ B cïng dung tÝch vµ cïng nhiÖt ®é 00C. B×nh A chøa 1 mol O2 vµ b×nh B chøa 1 mol Cl2 . mçi b×nh ®Òu chøa 1,08 gam kim lo¹i M cã ho¸ trÞ n duy nhÊt. Nung b×nh ë nhiÖt ®é thÝch hîp cho ®Õn khi c¸c ph¶n øng x¶y ra hoµn toµn. Lµm l¹nh hçn hîp vÒ 00C thÊy tØ lÖ ¸p suÊt trong c¸c b×nh b»ng 7:4 cho r»ng thÓ tÝch chÊt r¾n lµ kh«ng ®¸ng kÓ. X¸c ®Þnh kim lo¹i m ®· dïng. Bμi 14. Cho hçn hîp khÝ X gåm 1 anken vµ H2 cã tØ khãi so víi H2 lµ 9. DÉn hçn hîp X ®i qua èng sø ®ùng Ni nung nãng cho ®Õn khi ph¶n øng x¶y ra hoµn toµn thu ®−îc hçn hîp khÝ Y cã tØ khèi so víi H2 b»ng 15. X¸c ®Þnh c«ng thøc ph©n tö cña anken? Bμi tËp tr¾c nghiÖm Bμi 1. Dung dÞch (X) chøa 0,1 mol ion Ba2+, 0,2 mol ion Mg2+, 0,4 mol ion Cl–vµ a mol ion HCO3− . C« c¹n dung dÞch (X) thu ®−îc m gam muèi khan. Gi¸ trÞ cña m lµ A. 44,9. B. 38,7. §¸p ¸n : B C. 49,4. D. 37,8. Bμi 2. Mét dung dÞch (X) chøa 0,02 mol Cu2+, 0,03 mol K+, x mol Cl–, y mol SO24− . Tæng khèi l−îng c¸c muèi tan trong dung dÞch (X) lµ 5,435 g. Gi¸ trÞ cña x vµ y lÇn l−ît lµ A. 0,01 vµ 0,03. B. 0,02 vµ 0,05. C. 0,05 vµ 0,01. D. 0,03 vµ 0,02. (TrÝch ®Ò thi tuyÓn sinh vμo Cao ®¼ng khèi A n¨m 2007) §¸p ¸n : D Bμi 3. Dung dÞch (X) chøa hçn hîp c¸c muèi Na2SO4 0,05M, NaCl 0,05M vµ KCl 0,1M. Dung dÞch (X) ®−îc pha chÕ tõ hai muèi B. NaCl vµ KHSO4. A. KCl vµ Na2SO4. C. KCl vµ NaHSO4. D. NaCl vµ K2SO4. §¸p ¸n : D Bμi 4. Cho x mol Al vµ y mol Zn vµo dung dÞch chøa z mol ion Fe2+ vµ t mol ion Cu2+. Cho biÕt 2t < x, ®Ó dung dÞch thu ®−îc cã chøa ba ion kim lo¹i th× ®iÒu kiÖn cña 3 y theo x, z, t lµ 16 A. y < z + t – 3x . 2 C. y < 2z + 3x + t. §¸p ¸n : A B. y < z – 3x + t. D. y < 2z – 3x + 2t. Bμi 5. Dung dÞch (Z) cã chøa 0,46 g ion Na+, 0,36 g ion Mg2+, 0,02 mol ion Cl– vµ a gam ion SO2− 4 . Khèi l−îng muèi khan thu ®−îc khi c« c¹n dung dÞch (Z) lµ A. 2,97 g. B. 4,41 g. §¸p ¸n : A C. 2,79 g. D. 4,14 g. Bμi 6. Cho dung dÞch (X) chøa 4,6 g ion Na+, 0,48 g ion Mg2+, 4,8 g ion SO24− vµ x gam ion NO3− . Chän ph¸t biÓu sai trong c¸c ph¸t biÓu sau : A. Gi¸ trÞ cña x b»ng 8,68. B. Khi c« c¹n dung dÞch (X) thu ®−îc 18,65 g muèi khan. C. Dung dÞch (X) ®−îc t¹o thµnh tõ ba muèi natri sunfat, natri nitrat vµ magie nitrat hoÆc tõ ba muèi natri sunfat, natri nitrat vµ magie sunfat. D. Sè mol ion NO3− b»ng 0,14 mol. §¸p ¸n : B Bμi 7. Mét dung dÞch (X) cã chøa c¸c ion : Mg2+ (0,2 mol), Cu2+ (0,15 mol), SO24− (0,5 mol), NO3− (0,45 mol) vµ a mol M3+. C« c¹n dung dÞch (X) thu ®−îc 103,3 g muèi khan. Kim lo¹i M lµ A. s¾t. B. nh«m. C. crom. D. gali. §¸p ¸n : C Bμi 8. Kh«ng thÓ tån t¹i dung dÞch chøa c¸c ion víi sè mol nh− sau : A. 0,2 mol K+, 0,2 mol NH+4 , 0,1 mol SO24− , 0,1 mol PO34− . B. 0,1 mol Pb2+, 0,1 mol Al3+, 0,3 mol Cl–, 0,2 mol CH3COO–. C. 0,1 mol Fe3+, 0,1 mol Mg2+, 0,1 mol NO3− , 0,15 mol SO24− . D. TÊt c¶ ®Òu ®óng. §¸p ¸n : C Bμi 9. §èt ch¸y hoµn toµn 0,1 mol mét axit cacboxylic ®¬n chøc cÇn võa ®ñ V lÝt khÝ oxi (®ktc). Sau ph¶n øng thu ®−îc 0,3 mol CO2 vµ 0,2 mol n−íc. Gi¸ trÞ cña V lµ A. 11,2. B. 4,48. C. 6,72. D. 8,96. 17 (TrÝch ®Ò thi tuyÓn sinh vμo §¹i häc khèi B n¨m 2007) §¸p ¸n : C Bμi 10. §èt ch¸y hoµn toµn 4,04 g hçn hîp (Y) gåm ba kim lo¹i Al, Fe vµ Cu trong oxi thu ®−îc 5,96 g hçn hîp ba oxit (E). Hoµ tan hoµn toµn hçn hîp (E) trong dung dÞch HCl 1M. ThÓ tÝch dung dÞch HCl 1M cÇn dïng lµ A. 0,12 lÝt. B. 0,15 lÝt. C. 0,20 lÝt. D. 0,24 lÝt. §¸p ¸n : D Bμi 11. §Ó khö hoµn toµn 3,04 g hçn hîp (X) gåm FeO, Fe3O4 vµ Fe2O3 cÇn 0,05 mol H2. MÆt kh¸c, hoµ tan hoµn toµn 3,04 g hçn hîp (X) trong dung dÞch H2SO4 ®Æc, nãng thu ®−îc V lÝt khÝ SO2 (lµ s¶n phÈm khö duy nhÊt ë ®ktc). Gi¸ trÞ cña V lµ A. 0,11. B. 0,224. C. 0,336. D. 0,448. §¸p ¸n : B Bμi 12. Thæi tõ tõ V lÝt (®ktc) hçn hîp khÝ (T) gåm CO vµ H2 ®i qua mét èng sø ®ùng 16,8 g hçn hîp 3 oxit Fe3O4, CuO, Al2O3. Sau ph¶n øng thu ®−îc chÊt r¾n (E), hçn hîp khÝ vµ h¬i (F). Hçn hîp (F) cã khèi l−îng lín h¬n hçn hîp (T) lµ 0,32 g. Gi¸ trÞ cña V lµ A. 0,112. B. 0,224. C. 0,56. D. 0,3. §¸p ¸n : D 18