Tải bản đầy đủ
A. Bảo toàn điện tích

A. Bảo toàn điện tích

Tải bản đầy đủ

Ví dụ 2: Một dd có chứa 2 cation là Fe2+: 0,1mol và Al3+: 0,2mol và 2anion là Cl-: x mol và SO42-: y mol. Tính
x và y, biết rằng khi cô cạn dd thu đợc 46,9 g chất rắn khan.
Giải:
Do bảo toàn khối lợng:
56.0,1 + 27.0,2 + 35,5x + 96y = 46,9 (1)
Do bảo toàn điện tích:
2.0,1 + 3.0,2 = 1.x + 2.y
(2)
Từ (1) và (2) giải ra x = 0,2; y = 0,3.
Ví dụ 3: Đun 132,8 g hỗn hợp 3 rợu no, đơn chức với H2SO4 đặc ở 1400C thu đợc 111,2g hỗn hợp các ete
trong đó các ete có số mol bằng nhau. Tính số mol mỗi ete.
3( 3 + 1)
Giải: Đun hỗn hợp 3 rợu đợc
= 6 ete.
2
Theo định luật bảo toàn khối lợng: mrợu = mete = mH 2O
mH 2O = mrợu - mete = 132,8 111,2 = 21,6 g.
Tổng số mol các ete = số mol H2O =

21,6
= 1,2
18

1,2
= 0,2 mol.
6
Ví dụ 4: Hoà tan hoàn toàn 23,8g hỗn hợp gồm một muối cacbonat của kim loại hoá trị I và một muối
cacbonat của kim loại hoá trị II vào dd HCl thu đợc 0,2mol khí CO2. Tính khối lợng muối mới tạo ra trong
dung dịch.
Giải: Đặt công thức của các muối là M2CO3 và RCO3
Số mol mỗi ete =

M2CO3 + RCO3 + 4HCl 2MCl + RCl2 + 2CO2 + 2H2O
0,4

0,2 mol 0,2

Theo định luật BTKL: 23,8 + 0,4.36,5 = mmuối + mCO2 + mH 2O
hay: 23,8 + 0,4.36,5 = mmuối + 0,2.44 + 0,2.18
mmuối = 26g
Ví dụ 5:Hỗn hợp A gồm 0,1 mol etilen glicol và 0,2 mol chất X. Để đốt cháy hỗn hợp A cần 21,28lít O2 (ở
đktc) và thu đợc 35,2g CO2 và 19,8g H2O. Tính khối lợng phân tử X.
Ví dụ 6: Hoà tan 10g hỗn hợp hai muối cacbonat kim loại hoá trị 2 và 3 bằng dd HCl ta thu đợc dd A và
0,672 lít khí bay ra (đó ở đktc). Hỏi cô cạn dd A thì thu đợc bao nhiêu gam muối khan?
Ví dụ 7:Đun dd chứa 10g xút và 20g chất béo. Sau khi kết thúc phản ứng xà phòng hoá, lấy 1/10 dd thu đợc
đem trung hoà bằng dd HCl 0,2M thấy tốn hết 90ml dd axit.
1. Tính lợng xút cần để xà phòng hoá 1 tấn chất béo.
2. Từ 1 tấn chất béo có thể điều chế đợc bao nhiêu glixerin và xà phòng nguyên chất?
3. Tính M của các axit trong thành phần chất béo.

C. Bảo toàn electron
- Nguyên tắc: Trong quá trình phản ứng thì:
Số e nhờng = số e thu
hoặc:
số mol e nhờng = số mol e thu
Khi giải không cần viết phơng trình phản ứng mà chỉ cần tìm xem trong quá trình phản ứng có bao
nhiêu mol e do chất khử nhờng ra và bao nhiêu mol e do chất oxi hoá thu vào.
- Các ví dụ:
Ví dụ 1: Trộn 60g bột Fe với 30g bột lu huỳnh rồi đun nóng (không có không khí) thu đợc chất rắn A. Hoà
tan A bằng dd axit HCl d đợc dd B và khí C. Đốt cháy C cần V lít O 2 (đktc). Tính V, biết các phản ứng xảy ra
hoàn toàn.
30
Giải: nFe > nS =
nên Fe d và S hết.
32

4

Khí C là hỗn hợp H2S và H2. Đốt C thu đợc SO2 và H2O. Kết quả cuối cùng của quá trình phản ứng là
Fe và S nhờng e, còn O2 thu e.
Nhờng e:
Fe
2e Fe2+
60
60
mol .2
50
56
S
- 4e S+4 (SO2)
20
30
mol .4
32
32
Thu e: Gọi số mol O2 là x mol.
O2
+ 4e 2O-2
2 mol 4x
60
30
.2 + .4 giải ra x = 1,47 mol.
56
32
VO2 = 22,4.1,47 = 32,928 lit

Ta có: 4 x =

Ví dụ 2: Hỗn hợp A gồm 2 kim loại R 1, R2 có hoá trị x, y không đổi (R1, R2 không tác dụng với nớc
và đứng trớc Cu trong dãy hoạt động hóa học của kim loại). Cho hỗn hợp A phản ứng hoàn toàn với dd HNO 3
d thu đợc 1,12 l khí NO duy nhất ở đktc.
Nếu cho lợng hỗn hợp A trên phản ứng hoàn toàn với dd HNO 3 thì thu đợc bao nhiêu lít N 2. Các thể
tích khí đo ở đktc.
Giải: Trong bài toán này có 2 thí nghiệm:
+5
ở thí nghiệm 1: R1 và R2 nhờng e cho Cu2+ để chuyển thành Cu sau đó Cu lại nhờng e cho N
để
+2
thành N
(NO). Số mol e do R1 và R2 nhờng ra là:
+5

N + 3e

+2

N

0,15

1,12
= 0,05
22,4

+5
ở thí nghiệm 1: R1 và R2 trực tiếp nhờng e cho N
để tạo ra N2. Gọi x là số mol N2, thì số mol e thu

vào là:
+5
2N
+ 10e N 20

10x x mol
Ta có: 10x = 0,15 x = 0,015
VN 2 = 22,4.0,015 = 0,336 lit
Ví dụ 3: Cho 1,35 g hỗn hợp gồm Cu, Mg, Al tác dụng hết với dd HNO 3 thu đợc hỗn hợp khí gồm
0,01 mol NO vào 0,04 mol NO2. Tính khối lợng muối tạo ra trong dung dịch.
Giải: Đặt x, y, z lần lợt là số mol Cu, Mg, Al.
Nhờng e:

2+
Cu 2e = Cu

x 2x x
2+

Mg 2e = Mg

5

y 2y y
3+
Al 3e = Al

z 3z z
+5
+2
Thu e: N
+ 3e = N
(NO)

0,03 0,01
+5
+4
N + 1e = N (NO2)

0,04 0,04
Ta có: 2x + 2y + 3z = 0,03 + 0,04 = 0,07 (1)
Nhng 0,07 cũng chính là số mol NO3Khối lợng muối nitrat là: 1,35 + 62.0,07 = 5,69g.

2. Phơng pháp đại số

a. Cách giải: Viết các phơng trình phản ứng. Đặt ẩn số cho các đại lợng cần tìm. Tính theo các phơng
trình phản ứng và các ẩn số đó để lập ra phơng trình đại số. Giải phơng trình đại số (hoặc hệ phơng trình) và
biện luận kết quả (nếu cần).
b. Ví dụ: Để m gam bột sắt (A) ngoài không khí, sau một thời gian biến thành hỗn hợp (B) có khối lợng
12 gam gồm Fe, FeO, Fe 3O4, Fe2O3. Cho B tác dụng hoàn toàn với dd HNO 3 thấy sinh ra 2,24l khí NO duy
nhất ở đktc. Tính m.
Giải: Trong không khí sắt tác dụng với oxi tạo ra các oxit
2Fe + O2 2FeO
4Fe + 3O2 2Fe3O4
3Fe + 2O2 Fe2O3
Hỗn hợp B tác dụng với dd HNO3:
Fe + 4HNO3 Fe(NO3)3 + NO + 2H2O
3FeO + 10HNO3 3Fe(NO3)3 + NO + 5H2O
3Fe3O4 + 28HNO3 9Fe(NO3)3 + NO + 14H2O
Fe2O3 + 6HNO3 2Fe(NO3)3 + 3H2O
Đặt số mol của Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3 lần lợt là x, y, z, t ta có:
Theo khối lợng hỗn hợp B: 56x + 72y + 232z + 160t = 12 (1)
m
Theo số mol nguyên tử Fe: x + y + 3z + 2t =
(2)
56
12 m
Theo số mol nguyên tử O trong oxit: y + 4z + 3t =
(3)
16
y z 2,24
= 0,1 (4)
Theo số mol NO: x + + =
3 3 22,4
Nhận xét trớc khi giải hệ phơng trình đại số trên:
- Có 5 ẩn số nhng chỉ có 4 phơng trình. Nh vậy không đủ số phơng trình để tìm ra các ẩn số, do đó
cần giải kết hợp với biện luận.
- Đầu bài chỉ yêu cầu tính khối lợng sắt ban đầu, nh vậy không cần phải đi tìm đầy đủ các ẩn x, y, z, t.
ở đây có 2 phơng trình, nếu biết giá trị của nó ta dễ dàng tính đợc khối lợng sắt ban đầu đó là phơng trình (2) và
(3).
+ Tìm đợc giá trị của (2), đó là số mol Fe. Nhân giá trị đó với nguyên tử khối của Fe là 56 ta đợc m.

6

+ Tìm đợc giá trị của (3), đó là số mol nguyên tử O trong oxit. Nhân giá trị đó với nguyên tử khối
của O là 16 ta đợc khối lợng của oxi trong các oxit sắt. Lấy khối lợng hỗn hợp B trừ đi khối lợng oxi ta đợc
khối lợng sắt ban đầu, tức m.
- Thực hiện các phép tính trên:
+ Tìm giá trị của phơng trình (2):
Chia (1) cho 8 đợc: 7x + 9y + 29z + 20t = 1,5
(5)
Nhân (4) với 3 đợc: 3x + y + z = 0,3
(6)
Cộng (5) với (6) đợc: 10x + 10y + 30z + 20t = 1,8 (7)
Chia (7) cho 10 đợc: x + y + 3z + 2t = 0,18
Vậy:
m = 56.0,18 = 10,08g
+ Tìm giá trị của phơng trình (3):
Nhân (5) với 3 đợc: 21x + 27y + 87z + 60t = 4,5 (8)
Nhân (6) với 7 đợc: 21x + 7y + 7z = 2,1
(9)
Lấy (8) trừ đi (9) đợc:20y + 80z + 60t = 2,4
(10)
Chia (10) cho 20 đợc: y + 4z + 3t = 0,12
m = 12 (0,12.16) = 10,08g
Qua việc giải bài toán trên bằng phơng pháp đại số ta thấy việc giải hệ phơng trình đại số nhiều khi
rất phức tạp, thông thờng HS chỉ lập đợc phơng trình đại số mà không giải đợc hệ phơng trình đó.
Về mặt hóa học, chỉ dừng lại ở chỗ HS viết xong các phơng trình phản ứng hóa học và đặt ẩn để tính
theo các phơng trình phản ứng đó (dựa vào mối tơng quan tỉ lệ thuận) còn lại đòi hỏi ở HS nhiều về kĩ năng
toán học. Tính chất toán học của bài toán lấn át tính chất hóa học, làm lu mờ bản chất hóa học. Trên thực tế,
HS chỉ quen giải bằng phơng pháp đại số, khi gặp một bài toán là chỉ tìm cách giải bằng phơng pháp đại số,
mặc dù thờng bế tắc. Ta hãy giải bài toán trên bằng những phơng pháp mang tính đặc trng của hóa học hơn,
đó là phơng pháp bảo toàn khối lợng và phơng pháp bảo toàn electron.
*) Phơng pháp bảo toàn khối lợng:
Theo định luật bảo toàn khối lợng ta có: (kí hiệu khối lợng là m)
mB + mHNO3 pu = mFe ( NO3 ) 3 + m NO + mH 2O
(1)
Tính các giá trị cha biết của (1):
m
m
+ n Fe ( NO3 ) = n Fe =
. Vậy mFe ( NO3 ) = 242.
3
3
56
56
+ Muốn tính mHNO3 cần tính n HNO3 . ở đây số mol HNO3 đợc dùng vào 2 việc là tạo ra NO và tạo ra
muối:
n HNO3 tạo NO = nNO =

2,24
= 0,1
22,4

n HNO3 tạo muối = 3.nFe = 3.
n HNO3 p = 0,1 +

m
56

3m
3m

. Vậy mHNO3 p = 63. 0,1 +

56
56


+ Tính n H 2O : ta có n H 2O =

3m
1
1
n HNO3 p = 0,1 +

56
2
2

1
3m
Vậy mH 2O = 18. 0,1 +

2
56
Thay các giá trị tìm đợc vào (1) đợc phơng trình bậc nhất, chỉ chứa ẩn m:
1
3m
3m
m

12 + 63. 0,1 +
+ 30.0,1 + 18. . 0,1 +

= 242.
56
2
56
56


7