Bài tập đồ thị trong môn Hóa học Lớp 12 - Phần 1

Nội dung text: Bài tập đồ thị trong môn Hóa học Lớp 12 - Phần 1

1. Toán có đồ thị Câu 1 : Khi nhỏ từ từ đến dư dd HCl vào dd hỗn hợp gồm x mol Ba(OH) 2 và y mol Ba[Al(OH)4]2 (hoặc Ba(AlO2)2), kết quả thí nghiệm được biểu diễn trên đồ thị sau: Soá mol Al(OH) 3 0,2 0 0,1 0,3 0,7 Soá mol HCl Giá trị của x và y lần lượt là A. 0,10 và 0,30. B. 0,10 và 0,15. C. 0,05 và 0,15. D. 0,05 và 0,30 HD: Cho từ tử HCl vào thì Ba(OH)2 phản ứng trước, sau đó Ba(AlO2)2 phản ứng tạo kết tủa 2HCl + Ba(OH)2 → BaCl2 + 2H2O ; 2 HCl + Ba(AlO2)2 + 2H2O→2Al(OH)3↓ + BaCl2 0,1 → 0,05 → x = 0,05 mol Theo đồ thị, tại thời điểm 0,3 mol HCl thì chưa xảy ra sự hòa tan kết tủa n (Al(OH)3 = n(HCl) (2) = 0,3 – n(HCl) (1) = 0,3 – 0,1 = 0,2 mol tại thời điểm 0,7 mol HCl thì xảy ra sự hòa tan Al(OH)3: 3HCl + Al(OH)3 → AlCl3 + 3H2O + − 3+ áp dụng công thức tính nhanh: n (H ) = n(OH ) + 4 n(Al ) – 3n (Al(OH)3) 0,7 = 0,1 + 4.2y – 3.0,2 → y = 0,15mol Câu 2 : Nhỏ từ từ dung dịch Ba(OH) 2 đến dư vào dung dịch hỗn hợp Na 2SO4 và Al2(SO4)3 ta có đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc khối lượng kết tủa theo số mol Ba(OH)2 như sau Dựa vào đồ thị hãy xác định giá trị của x là A. 0,28 (mol) B. 0,3 (mol) C. 0,2 (mol) D. 0,25 (mol) HD: Ba(OH)2 + Na2SO4 → BaSO4 + 2NaOH ; 3Ba(OH)2 + Al2(SO4)3→3BaSO4 + 2Al(OH)3 a ← a → a 3b ← b → 3b → 2b khi Al(OH)3 tan hết : Ba(OH)2 + 2Al(OH)3 → Ba(AlO2)2 + 4H2O b ← 2b → b Ta có : số mol BaSO4= a + 3b, số mol Al(OH)3 = 2b ; số mol Ba(AlO2)2 = b Hệ phương trình: nBaSO4 = a + 3b = 69,9 : 233 = 0,3 (1) Khi Al(OH)3 tan hết: → giải (1) và (2) : Bảo toàn Ba: a + 3b + b = n (Ba(OH)2) = 0,32 (2) a = 0,24 ; b = 0,02 Vậy : x = 0,32 − b = 0,3mol ( theo đồ thị) Câu 3: Khi sục từ từ đến dư CO 2 vào dung dịch hỗn hợp gồm a mol NaOH và b mol Ca(OH) 2, kết quả thí nghiệm được biểu diễn trên đồ thị sau n  C aC O3 0,5 0 0,5 1,4 n C O 2 Trang 1
2. Tỉ lệ a : b là A. 4 : 3. B. 2 : 3. C. 5 : 4. D. 4 : 5. HD. Phương trình hóa học: CO2 + 2NaOH → Na2CO3 + H2O : CO2 + Na2CO3 + H2O→ 2 NaHCO3 a/2 ← a → a/2 a/2 ← a/2 CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3↓ + H2O; CO2 + CaCO3 + H2O → Ca(HCO3)2 b ← b → b b ← b theo đồ thị : n ( Ca(OH)2 ) = n (CaCO3 max) = b = 0,5 khi CaCO3 tan hết thi dung dịch chứa NaHCO3 và Ca(HCO3)2 , ta có n (CO2) = a/2 + b + a/2 + b = a + 2b = 1,4 → a = 0,4 → tỉ lệ a:b = 0,4 : 0,5 = 4 : 5 Câu 4 : Nhỏ từ từ dung dịch đến dư Ba(OH) 2 0,2M vào 100 ml dung dịch A chứa Al 2(SO4)3 xM. Mối quan hệ giữa khối lượng kết tủa và số mol OH- được biểu diễn bằng đồ thị sau: Nếu cho 100ml dung dịch hỗn hợp Ba(OH)2 0,2M và NaOH 0,3M vào 100ml dung dịch A thì khối lượng kết tủa thu được là bao nhiêu? A. 5,44 gam B. 4,66 gam C. 5,70 gam D. 6,22 gam HD: pt hóa học: Al2(SO4)3 + 3Ba(OH)2 → 3BaSO4↓ + 2Al(OH)3↓ 0,1x → 0,3x → 0,3x → 0,2x Khi Al(OH)3 tan hết , kết tủa chỉ có BaSO4: 0,3x = 6,99 : 233 = 0,03 → x = 0,03 : 0,3 = 0,1 Nếu cho: Ba(OH)2 = 0,02 ; NaOH = 0,03 vào dung dịch A có 0,01 mol Al2(SO4)3 ta có: − 3+ 3 < n (OH ) : n (Al ) = ( 0,04+0,03) : 0,02 = 3,5 < 4 → phản ứng tạo Al(OH)3 và tan một phần − 3+ − tạo muối AlO2 . Al + 3 OH → Al(OH)3 số mol Al(OH)3 = 0,02 – 0,01 0,02 → 0,06 → 0,02 = 0,01 − 2+ Số mol OH còn lại hòa tan kết tủa¨: 0,07 – 0,06 = 0,01 số mol BaSO4= số mol Ba − − Al(OH)3 + OH → AlO2 + H2O = 0,02 0,01 ← 0,01 Khối lượng kết tủa : 0,01x78 + 0,02x 233 = 5,44g Câu 5: Cho m gam Al2O3 tác dụng với dung dịch HCl dư thu dung dịch Z chứa 2 chất tan có cùng nồng độ mol. Rót từ từ dung dịch NaOH vào dung dịch Z ta có đồ thị sau: Giá trị của a là: A. 0,48B. 0,36C. 0,42D. 0,40 HD. Dung dịch Z có AlCl3 = HCl dư = a mol . Áp dụng công thức tính nhanh: − + 3+ OH = n (H ) + 4 n (Al ) – n (Al(OH)3 ) 4,25a = a + 4a – (a – 0,09) → a = 0,36. Cách 2: HCl + NaOH → NaCl + H2O Al(OH)3 + NaOH → NaAlO2 + H2O a → a a−(a−0,09) → 0,09 AlCl3 + 3 NaOH → Al(OH)3 + 3 NaCl →4a + 0,09 = 4,25a → a = 0,36 a → 3a a Trang 2
3. Câu 6: Dung dịch chứa a mol Ba(OH)2. Thêm m gam NaOH vào A sau đó sục CO2 dư vào ta thấy lượng kết tủa biến đổi theo đồ thị (hình bên). Giá trị của (a+m) là : A. 20,5 B. 20,6 C. 20,4 D. 20,8 HD. Số mol OH− = 2a + m/40. Khi kết tủa tan hết, dung dịch chỉ có muối hidrocacbonat tức là số mol − − − CO2 cũng chính là số mol OH → 2a + m/40 = 1,3 ( CO2 + OH → HCO3 ) − Khi lượng kết tủa bắt đầu giảm tức là lúc CO 2 phản ứng với OH tạo ra a mol BaCO3↓và còn lại là muối hidrocacbonat. → n(CO2) = n (BaCO3) + n (NaHCO3) a + 0,5 = a + m/40 → m = 20 và a = 0,4 Vậy a + m = 20,4. Câu 7. Khi nhỏ từ từ đến dư dung dịch NaOH vào dung dịch hỗn hợp gồm a mol HCl và b mol AlCl 3, kết quả thí nghiệm được biểu diễn trên đồ thị sau Tỉ lệ a: b là A. 4: 3.B. 2: 3.C. 1: 1.D. 2: 1. + − HD. Lúc đầu, chưa có kết tủa do xảy ra phản ứng trung hòa: H + OH → H2O Lúc đó : n H+ = a = n OH− = 0,8 Khi số mol NaOH = 2,8 thì kết tủa bị hòa tan một phần, còn lại 0,4 mol nên: n OH− = n H+ + 4n Al3+ − n ↓ → 2,8 = 0,8 + 4b – 0,4 → b = 0,6 Vậy: a : b = 0,8 : 0,6 = 4 : 3 Câu 8: Cho từ từ đến dư dung dịch NaOH 0,1M vào 300 ml dung dịch hổn hợp gồm H 2SO4 a mol/lít và Al2(SO4)3 b mol/lít. Đồ thị dưới đây mô tả sự phụ thuộc của số mol kết tủa Al(OH)3 vào số mol NaOH đã dùng. Tỉ số a/b gần với giá trị nào sau đây A. 1,7 B. 2,3 C. 2,7 D. 3,3 HD: theo đề: nH+ = 2.0,3a = 0,6a mol → nOH− = nH+ = 0,6a mol nAl3+ = 2. 0,3b = 0,6b mol − − + tại trị số nOH = 2,4b thì nOH = nH + 3nAl(OH)3 → 2,4b = 0,6a + 3y → y = ( 2,4b – 0,6a ) : 3 (1) Tại trị số nOH− = 1,4a thì nOH− tác dụng với Al3+= 4nAl3+ − n↓ → 1,4a – 0,6a = 4.0,6b – y → y = 2,4b – 0,8a (2) Từ (1) và (2) → 0,8b – 0,2a = 2,4b – 0,8a → a/b = 2,667 Trang 3
4. Câu 9. Khi nhúng thanh Mg có khối lượng m gam vào dung dịch hỗn hợp X chứa a mol Cu(NO 3)2 và b mol HCl ta có đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của khối lượng Mg vào thời gian phản ứng được biểu diễn như hình vẽ dưới đây: Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn rút thanh Mg ra, thu được NO là sản phẩm khử duy nhất của N +5. Tỉ lệ a : b là A. 1 : 10. B. 1 : 12. C. 1 : 8. D. 1 : 6. HD. Tại m-18: Mg đã phản ứng 18 gam( 18:24 = 0,75 mol) + − 2+ 3Mg + 8H + 2NO3 → 3Mg + 2NO + 4H2O 0,75 → 2 Tại m-8: khối lượng Mg tăng 18 – 8 = 10 gam do Mg khử Cu2+ Mg + Cu2+ → Mg2+ + Cu a → a a : ∆m = 64a – 24a = 40a = 10 → a = 0,25 Tại m-14: khối lượng Mg giảm: 14 – 8 = 6 gam ( 6:24= 0,25 mol) + 2+ Mg + 2H → Mg + H2 0,25 → 0,5 → số mol H+ = b = 2 + 0,5 = 2,5 Vậy: tỉ lệ a:b = 0,25 : 2,5 = 1 : 10 Câu 10: Sục từ từ khí CO2 đến dư vào dung dịch chứa Ca(OH)2 và NaAlO2. Khối lượng kết tủa thu sau phản ứng được biểu diễn trên đồ thị như hình vẽ. Giá trị của m và x lần lượt là mkt (gam) m 27,3 số mol CO2 0 0,74 x A. 39 gam và 1,013 molB. 66,3 gam và 1,13 molC. 39 gam và 1,13 molD. 66,3 gam và 1,013 mol HD. Đặt số mol của Ca(OH)2 = a và NaAlO2 = b , các phản ứng: CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3↓ + H2O khi CO2 dư: CaCO3+CO2+H2O → Ca(HCO3)2 a ← a → a a → a CO2 +H2O + NaAlO2 → Al(OH)3 ↓ + NaHCO3 b ← b → b nAl(OH)3 = b = 27,3 : 78 = 0,35 mol → nCa(OH)2 = a = 0,74 – 0,35 = 0,39 mol Vậy m = 0,39x 100 + 27,3 = 66,3 g và x = 0,39 + 0,35 + 0,39 = 1,13 mol → B Câu 11: Cho từ từ dung dịch Ba(OH)2 vào dung dịch chứa Al2(SO4)3 và AlCl3 thì khối lượng kết tủa sinh ra được biểu diễn bằng đồ thị sau. Giá trị của x gần với giá trị nào nhất sau đây? Trang 4
5. mkt (gam) 8,55 m số mol Ba(OH)2 x y 0,08 A. 0,029B. 0,025 C. 0,019D. 0,015 HD: Đoạn 1: ứng với 2 kết tủa sinh ra cùng lúc. Al2(SO4)3 + 3Ba(OH)2 → 3BaSO4↓+ 2Al(OH)3↓ a → 3a → 3a → 2a x → x → 2x/3 Tổng lượng 2 kết tủa : 233.3a + 78.2a = 8,55 → a= 0,01 mol Khi Al(OH)3 tan hết thì chỉ còn lại BaSO4 với m = mBaSO4 = 233.3.0,01 = 6,99 gam Theo đồ thị, m là lượng kết tủa thu được tại thời điểm n Ba(OH)2 = x → 233x + 78.2x/3 = 6,99 → x = 0,0245 → B Câu 12: Điện phân 400 ml dung dịch gồm NaCl, HCl và CuSO4 0,02M với điện cực trơ và màn ngăn xốp. Cường độ đòng điện là 1,93 A. Coi thể tích dung dịch không thay đổi trong quá trình điện phân. Chỉ số pH theo thời gian được biểu diễn bằng đồ thị sau đây. Giá trị của x trong hình vẽ là pH 13 7 2 t (s) x A. 3600B. 1200C. 3000D. 1800 + HD : Ban đầu: Ph = 2→ [H ] = 0,01 → nHCl = 0,01x 0,4 = 0,004 mol * Đoạn 1: pH không đổi trong khoản thời gian catot khử Cu2+ và anot oxi hóa Cl− : n e ( đoạn 1) = 2 nCu2+ = 2x 0,02x0,4 = 0,016 mol * Đoạn 2: pH tăng nhanh chóng do H+ bị khử cho tới khi hết tại catot: + ne (đoạn 2) = nH = 0,004 mol − *Đoạn 3: pH tiếp tục tăng dd chuyển sang mội trường kiềm do H2O bị khử tại catot tạo OH : − − pH = 13 → [OH ] = 0,1 → nOH = 0,1x0,4 = 0,04 mol − 2H2O + 2e → 2OH + H2 0,04 ← 0,04 → ne (đoạn 3) = 0,04 mol 푡 1,93푡 Tổng mol e của 3 đoạn : 0,016 + 0,004 + 0,04 = 0,06 mol → áp dụng: ne = 퐹 = 96500 = 0,06 0,06.96500 → t = 1,93 = s Câu 13: Đồ thị sau đây biểu diễn sự phụ thuộc của khối lượng kết tủa khi cho từ từ đến dư dung dịch NaOH vào 100 ml dung dịch chứa HCl và AlCl3. Nồng độ mol của HCl và AlCl3 ban đầu lần lượt là mkt (gam) x 2,34 số mol NaOH y 0,16 0,24 z NaOH A. 0,8M và 0,5MB. 0,7M và 0,6MC. 0,4M và 0,6MD. 0,7M và 0,5M Trang 5
6. HD: tại số mol NaOH = y, chỉ xảy ra phản ứng trung hòa : NaOH + HCl → NaCl + H2O y → y Tại n = 0,16, có kết tủa xuất hiện : do phản ứng 3NaOH + AlCl3 → Al(OH)3↓ + 3NaCl 0,09 ← 0,03 ← 0,03 (2,34:78) − + Ta có: nOH = nH + 3n Al(OH)3 → y + 0,09 = 0,16 → y = 0,07 mol Vậy nồng độ mol HCl = 0,07 : 0,1 = 0,7M − + 3+ Tại n = 0,24, kết tủa Al(OH)3 tan môt phần, áp dụng : nOH = nH + 4nAl - n Al(OH)3 3+ 3+ 0,24 = 0,07 + 4nAl - 0,03 → nAl = 0,05 Vậy nồng độ mol AlCl3 = 0,05 : 0,1 = 0,5M Câu 14: Cho từ từ dung dịch H2SO4 vào dung dịch có chứa đồng thời b mol KAlO2 và 2b mol KOH, kết quả thí nghiệm được mô tả bằng đồ thị sau: Giá trị của a là A. 0,325. B. 0,375. C. 0,350. D. 0,400. HD : tại vị trí nH2SO4 = 0,2 → nKOH = 2b = 0,4 → b = 0,2 Áp dụng : + − − nH = nOH + 4nAlO2 - 3 n↓ 2a = 0,4 + 4. 0,2 – 3.0,15 → a = 0,375 Câu 15 : Nhỏ từ từ đến dư dung dịch NaOH vào dung dịch X chứa FeCl 3 và AlCl3 thu được đồ thị sau. Giá trị n gần nhất với giá trị nào sau đây? A. 84 gam B. 81 gam. C. 83 gam D. 82 gam. HD: Từ trị số 3,1 đến 3,2 , số mol OH− tăng thêm : 3,2 – 3,1 = 0,1 mol − − Al(OH)3 tan thêm : 0,1 mol ( Al(OH)3 + OH → AlO2 + 2H2O ) Giá trị của n = 88,47 – 78.0,1 = 80,67 gam Câu 16: Hỗn hợp X gồm Cu và Al 2O3 có tỷ lệ mol tương ứng là 4 : 3. Cho m gam hỗn hợp X tác dụng với dung dịch HCl dư thu được chất rắn Y và dung dịch Z chứa 2 chất tan có cùng nồng độ mol. Rót từ từ dung dịch NaOH vào dung dịch Z ta có đồ thị sau: Cho chất rắn Y tác dụng với dung dịch Giá trị của x là: HNO dư thu được x 3 A. 0,36 B. 0,40 mol khí NO (sản 2 C. 0,42 D. 0,48 phẩm khử duy nhất). Trang 6
7. Cho chất rắn Y tác dụng với dung dịch HNO 3 dư thu được x mol khí NO 2 (sản phẩm khử duy nhất). Giá trị của x là: A. 0,36 B. 0,40 C. 0,42 D. 0,48 HD. khi cho NaOH vào thì NaOH phản ứng với HCl trước, sau đó mới phản ứng với AlCl3 + Khi kết tủa bắt đầu xuất hiện thì số mol NaOH đã dùng là: a mol → nH dư = a mol Cu : 4t HCl : 6t = a mol ( có cùng nồng độ với AlCl3) X HCl Y ( Cu) + ddZ Al2O3 : 3t AlCl3: 6t mol Tại thời điểm 4,25a xày ra sự hòa tan kêt tủa Al(OH)3, tạo ra (a – 0,09) mol Al(OH)3= − + 3+ Áp dụng : nOH = nH + 4nAl - nAl(OH)3 → 4,25a = a + 4.a – (a – 0,09) → a= 0,36 → t = 0,06 Vậy số mol Cu = 4t = 4x0,06 = 0,24 mol Từ phản ứng: Cu + 4HNO3 → Cu(NO3)2 2NO2 + 2H2O 0,24 → 0,48 Câu 17: Sục từ từ CO2 vào V lít dung dịch Ba(OH)2 0,5M, kết quả thí nghiệm biểu diễn trên đồ thị sau : Giá trị của V là: A. 0,1. B. 0,05. C. 0,2. D. 0,8. HD : Tại trị số nCO2 = b → b = 0,06 Tại trị số 2b, kết tủa chỉ có 0,08 mol → kết tủa tan một phần.( tạo muối Ba(HCO3)2 tan ) 2− − − − Áp dụng : nCO3 = nOH - nCÒ2 → 0,08 = nOH - 0,12 → nOH = 0,2 → n Ba(OH)2 = 0,1 Vậy : V = 0,1 : 0,5 = 0,2 lít Câu 18 : Khi nhỏ từ từ đến dư dung dịch HCl vào dung dịch hỗn hợp gồm a mol NaOH và b mol KHCO3 kết quả thí nghiệm được biểu diễn trên đồ thị sau: Tỉ lệ a:b là: A. 3:1 B. 2:1 C. 1:3 D. 2:5 HD : Từ đồ thị ta có : a = 0,6 mol HCl + NaOH → NaCl + H2O Số mol KHCO3 = 0,8 – 0,6 = 0,2 mol HCl + KHCO3 → KCl + CO2 + H2O → b = 0,2 mol → tỉ lệ a : b = 0,6 : 0,2 = 3 : 1 Câu 19 : x mol CO2 vào dd a mol Ba(OH)2 và b mol NaOH sinh ra c mol kết tủa. kết quả ta được đồ thị sau. Giá trị của a là. A.0,1 B. 0,15 C.0,2 D.0,25 Trang 7
8. Trang 8