Chìa khóa vàng 11: Phương pháp định luật bảo toàn điện tích - Nguyễn Văn Phú

Nội dung text: Chìa khóa vàng 11: Phương pháp định luật bảo toàn điện tích - Nguyễn Văn Phú

1. - Download tài liệu học tập tại, xem Video bài giảng tại : . BẠN HÃY SỞ HỮU 30 CHèA KHểA VÀNG GIẢI NHANH Vễ CƠ VÀ HỮU CƠ NHẫ, NẾU BẠN CềN THIẾU THè HÃY GỌI CHO TễI, NẾU BAN CẦN TễI THI HÃY GỌI CHO TễI, NẾU BẠN THẤY HAY THI HÃY NHẮN TIN CHO TễI, NẾU BẠN THẤY KHễNG HAY THI HÃY NHẮN TIN GểP í NHẫ: QUANG PHONG PHÚ XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN. NẾU BẠN MUỐN HỌC MỘT KHểA ễN THI CẤP TỐC VỀ “THỦ THUẬT DỰA VÀO DỮ KIỆN BÀI TOÁN ĐỂ CHỌN ĐÁP ÁN ĐÚNG” Ở NGHỆ AN THè HÃY GỌI CHO TễI NHẫ: như vậy trong vòng 10 ngày tôi đã gữi lên violet 10 cKV trong tổng số 30 ckv, hi vọng nó sẽ giúp phần nào yên tâm hơn trước khi bước vào kỳ thi cđ-đh năm 2011. ( gồm CKV1,2,3,4,5,9,11,12,13, 20). Chìa khóa vàng 11. Phương pháp định luật bảo toàn điện tích. I. Nội dung phương pháp . 1. Trong phản ứng trao đổi ion của dung dịch chất điện li trên cơ sở của định luật bảo toàn điện tích ta thấy có bao nhiêu điện tích tích dương hoặc điện tích âm của các ion chuyển vào trong kết tủa hoặc khi tách ra khỏi dung dịch thì phải trả lại cho dung dịch bấy nhiêu điện tích âm hoặc điện tích dương. 2.Tổng điện tích dương bằng tổng điện tích âm. Hay tổng số mol điện tích dương bằng tổng số mol điện tích âm. 3. Trong các phản ứng oxi hóa khử thì tổng số mol e do các chất khử nhường bằng tổng số mol e do các chất oxi hóa nhận. 4. Một hỗn hợp nhiều kim loại có hóa trị không đổi và có khối lượng cho trước sẽ phải nhường một số e không đổi cho bất kỳ tác nhân oxi hóa nào. II. Phạm vi sử dụng. Định luật bảo toàn điện tích được áp dụng trong các trường nguyên tử, phân tử dung dịch trung hoà điện. Xác định khối lượng chất rắn sau khi cô cạn một dung dịch khi biết số mol của các ion trong dung dịch, xác định lượng mol, nồng độ của ion nào đó khi biết lượng của ion khác. III. Bài toán áp dụng. Bài toán 1. ( Trích đề thi tuyển sinh ĐH CĐ- Khối A- 2008). Cho 11.36 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4 phản ứng hết với dd HNO3 loãng dư thu được 1.344 lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất ở đktc) và dung dịch X. Cô cạn dung dịch X sau phản ứng được m gam muối khan. Giá trị m là: A. 34.36 gam. B. 35.50 gam. C. 49.09 gam D. 38.72 gam. Bài giải. 1,344 n 0,06mol; nFe = m/56 mol NO 22, 4 Thạc sỹ: Nguyễn Văn Phú: ĐT 098 921 92 117. Email: phueuro@gmail.com
2. - Download tài liệu học tập tại, xem Video bài giảng tại : . 11,36 m Dựa vào ĐLBTKL ta có: m 11,36 m n mol O O 16 Fe Fe3 3e m 3m mol; 56 56 O 2e O2 11,36 m 2(11,36 m) 16 16 5 2 N 3e N 0,18  0,06mol áp dụng ĐLBTĐT 3m 2(11,36 m) 0,18 m 8,96gam 56 16 mmuoi mFe m 8,96 62.3.nFe NO3 8.96 8,96 62.3. 38,72 gam D dung 56 Cách 2: áp dụng công thức giải nhanh. 7.m 56.n 7.11,36 56.0,06.3 m hh e 8,96gam Fe 10 10 8,96 n n 0,16mol m 0,16.242 38,72gam Fe(NO3 )3 Fe 56 , Fe(NO3 )3 => D đúng Cách 3. Lấy các đáp án đem chia cho khối lượng mol của muối là 242 thì các số đều lẽ nhưng chỉ có đáp án D là số không lẽ là 0,16 Chúng ta có thể giải nhiều cách khác nhau, song tác giả chỉ giải minh họa theo phương pháp đó. Bài toán 2. (Trích đề thi tuyển sinh ĐH CĐ Khối B- 2007) Nung m gam bột Fe trong oxi thu được 3 gam chất rắn X. hào btan hết hỗn hợp X trong dung dịch HNO3 dư thu được 5,6 lít NO ( đktc) (là sản phẩm khử duy nhất). Giá trị của m là: A. 2,52 gam B. 2,22 gam C. 2,62 gam D. 2,32 gam. Bài giải. 0,56 56 n 0,025mol; n mol nFe = m/56 mol NO 22,4 Fe m 3 m Dựa vào ĐLBTKL ta có: m 3 m n mol O O 16 Thạc sỹ: Nguyễn Văn Phú: ĐT 098 922 92 117. Email: phueuro@gmail.com
3. - Download tài liệu học tập tại, xem Video bài giảng tại : . Fe Fe3 3e m 3m mol; 56 56 O 2e O2 3 m 2(3 m) 16 16 5 2 N 3e N 0,075  0,025mol áp dụng ĐLBTĐT 3m 2(3 m) 0,075 m 2,52gam =>A đúng. 56 16 Cách 2: áp dụng công thức giải nhanh. 7.m 56.n 7.3 56.0,025.3 m hh e 2,52gam => A đúng Fe 10 10 Bài toán 3. Lấy 7,88 gam hỗn hợp gồm 2 kim loại hoạt động X, Y có hóa trị không đổi chia thành 2 phần bằng nhau: - Phần 1 nung trong ôxi dư để ôxi hóa hoàn toàn thu được 4,74 hỗn hợp 2 ôxít. - Phần 2 hòa tan hoàn toàn trong dung dịch chứa 2 axit HCl và H2SO4 loãng thu được V lít khí (đktc). Giá trị V là: A. 1,12 lít B. 2,24 lít C. 1,68 lít D. 3,36 lít. Bài giải. Khối lượng mỗi phần: 7,88:2=3,94 gam. Số mol O kết hợp với 3,94 gam hỗn hợp kim loại: 4,74 3,94 0,05mol 16 Quá trình tạo ôxit: O 2e O2 0,05 0,1mol Theo ĐLBTĐT thì ở phần 2: 2H 2e H2 0,1mol 0,05mol Vậy V 0,05.22,4 1,12 A dung H2 2+ 2+ 2+ - - Bài toán 4. Dung dịch X có chứa 5 ion: Mg , Ba , Ca , 0.1 mol Cl . và 0.2 mol NO3 , thêm dần V ml dung dịch Na2CO3 1 M vào X đến khi được lượng kết tủa lớn nhất. Giá trị V ml là: A. 450 ml B. 600 ml C. 300 ml D. 150 ml Bài giải. Phương trình ion rút gọn xẫy ra: Thạc sỹ: Nguyễn Văn Phú: ĐT 098 923 92 117. Email: phueuro@gmail.com
4. - Download tài liệu học tập tại, xem Video bài giảng tại : . 2+ 2- Mg + CO3 = MgCO3. 2+ 2- Ba + CO3 = BaCO3. 2+ 2- Ca + CO3 = CaCO3. Khi phản ứng kết thúc các kết tủa tách khỏi dung dịch, phần dung dịch chứa Na+, Cl- và - NO 3 . Để trung hoà về điện tích thì n n n 0,3mol Na Cl NO3 n 0,3 V Na 0,15lit 150ml => D đúng. ddNa2CO3 2 2. Na Chú ý: n + Na CO 2.Na CO2 n Na 0.15mol 2 3 3 Na2CO3 2 n 0,3 + Nếu V Na 0,3lit 300ml C sai Na2CO3 1 Na 2n 0,3.2 + Nếu V Na 0,6lit 600ml B sai Na2CO3 1 Na Bài toán 5. Chia hỗn hợp hai kim loại X và Y có hoá trị không đổi thành hai phần bằng nhau: + Phần một tan hết trong dung dịch HCl tạo ra 1.792 lít H2 (đktc) + Phần hai nung trong không khí đến khối lượng không đổi thu được 2.84 gam chất rắn. Khối lượng gam hỗn hợp hai kim loại ban đầu là: A. 3.12 gam B. 1.56 gam C. 0.56 gam D. 4.4 gam Bài giải: Ta có: điện tích của hai kim loại X và Y trong hai phần là không đổi, nên điện tích âm trong hai phần cũng bằng nhau, do vậy số mol điện tích hai phần cũng như nhau. n 1,792 n Cl (muoi) n 0,08mol O(oxit) 2 H2 22,4 2- - Do O 2Cl nên: moxit mkimloai mO mkimloai 2,84 16.0,04 1,56gam mhonhop 1,56.2 3,12gam A dung Chú ý: + Nếu mhonhop 1,56 B sai . Do chỉ có muối một phần +Nếu m 2,84 32.0,08 0,28gam mhonhop 0,56gam C sai + Nếu m 2,84 16.0,04 2,2gam mhonhop 4,4gam D sai 2- 2- 2- - + Bài toán 6. Dung dịch X chứa các ion: CO 3 , SO3 , SO4 và 0,1 mol HCO3 , 0,3 mol Na . Thêm V lít dung dịch Ba(OH)2 1 M vào dung dịch A thu được lượng khối lượng kết tủa lớn nhất. Giá trị của V lít là: A. 0,4 lít B. 0,2 lít C. 0,1 lít D. 0,15 lít Bài giải: Thạc sỹ: Nguyễn Văn Phú: ĐT 098 924 92 117. Email: phueuro@gmail.com
5. - Download tài liệu học tập tại, xem Video bài giảng tại : . 2 Ta có: Ba 1M, OH 2M . để thu được lượng kết tủa lớn nhất thì cần 0,1 mol - - 2 OH để tác dụng hết HCO3 . HCO3 OH CO3 H2O Mặt khác cần 0,3 mol OH- để trung hòa Na+, như vậy cần tổng số mol 0,4 OH- =0,4 mol=>V 0,2lit D dung . Ba(OH)2 2 0,4 Chú ý: + Nếu V 0,4lit A sai Ba(OH)2 1 0,2 + Nếu V 0,1 lit C sai Ba(OH)2 2 0,3 + Nếu V 0,15 lit D sai . Ba(OH)2 2 + 3+ - 2- Bài toán 7. Một dung dịch có chứa x mol K , y mol Fe , z mol Cl và t mol SO4 . Biểu thức C liên hệ giữa x, y, z, t là: A. x+3y= z+2t B. x+y= z+t C. x+z= 3y+2t D. 3y+z = x+2t Bài giải áp dụng phương pháp định luật bảo toàn điện tích : tổng số mol điện tích dương bằng tổng số mol điện tích âm. Ta có 1.n 3.n 3 1.n 2.n 2 => x + 3y = z + 2t A (Đúng). K Fe Cl SO4 Bài toán 8. Cho tan hoàn toàn 15,6 gam hỗn hợp Al và Al2O3 trong 500 ml dung dịch NaOH 1M thu được 6,72 lít H2 (đktc) và dung dịch X . Thể tích HCl 2 M cần cho vào X để thu được kết tủa lớn nhất là : A. 0,25 lít. B. 0,35 lít. C. 0,5 lít. D. 0,244 lít. Bài giải: - - Trong dung dịch X chứa AlO2 và OH (nếu dư). Dung dịch X trung hòa về điện tích nên. n n n 0,5mol khi cho axit HCl vào dung dịch X ta có ptpư sau: AlO2 OH Na + - H + OH H2O + - H + AlO2 + H2O Al(OH)3  Để thu được kết quả lớn nhất thì 0,5 n n n 0,5mol VHCl 0,25lit A dung H AlO2 OH 2 Chú ý : Nếu sử dụng phương pháp này thì sẽ thừa dữ kiện và ta có thể sử dụng nhiều phương pháp khác để kiểm tra kết quả. Bài toán 9. Cho tan hoàn toàn 10 gam hỗn hợp Mg và Fe trong dung dịch HCl 4M thu được 5,6 lít H2 ( đktc) và dung dịch X. Để kết tủa hoàn toàn các ion trong X cần 300 ml dung dịch NaOH 2M. Thể tích HCl đã dùng là: A. 0,168 B. 0,224 C. 0,112 D. 0,15 lít. Bài giải Khi cho 0,6 mol NaOH vào dung dịch X chứ Mg2+ , Fe3+, H+( nếu dư) tách ra khỏi dung dịch X. Dung dịch tạo thành chứa Cl- phải trung hòa với 0,6 mol Na+ 0,6 n n 0,6mol V 0,15lit D dung Cl Na HCl 4 Thạc sỹ: Nguyễn Văn Phú: ĐT 098 925 92 117. Email: phueuro@gmail.com
6. - Download tài liệu học tập tại, xem Video bài giảng tại : . Bài toán 10. (Trích đề thi tuyển sinh ĐH CĐ Khối A- 2007) Một dung dịch chứa 0,02 mol Cu2+, + - 2- 0,03 mol K , x mol Cl và y mol SO4 . Tổng khối lượng các muối tan có trong dung dịch là 5,435 gam . Giá trị của x , y lần lượt là: A. 0,03 và 0,02. B. 0,05 và 0,01 C. 0,01 và 0,03 D. 0,02 và 0,0,5 Bài giải áp dụng ĐLBTĐT : x + 2y = 0,02 . 2 + 0,03 = 0,07 (1) Mặt khác khối lượng muối bằng tổng khối lượng các ion . => 64 . 0,2 + 0,03 . 39 + 35,5.x + 96.y = 5,435 (2) 35,5x + 96y = 2,085 (3) , Từ (1) và (3) x = 0,03 , y = 0,02 A đúng. Bài toán 11. Một dung dịch chứa 0,1 mol Fe2+, 0,2 mol Al3+ cùng 2 loại anion x mol Cl- và y 2- mol SO4 . Tổng khối lượng các muối tan có trong dung dịch là 46,9 gam . Giá trị của x , y lần lượt là: A. 0,4 và 0,2. B. 0,2 và 0,3 C. 0,3 và 0,25 D. 0,1 và 0,35 Bài giải áp dụng ĐLBTĐT : x + 2y = 0,1.2 + 0,2.3 = 0,8 (1) Mặt khác khối lượng muối bằng tổng khối lượng các ion . => 0,1.56 + 0,2 .27+ 35,5.x + 96.y = 46,9 (2) 35,5x + 96y = 35,9 (3) , Từ (1) và (3) x = 0,2 , y = 0,3 B đúng. + 3+ 2- Bài toán 12. Một dung dịch chứa 0,39 gam K , 0,54gam Al cùng 2 loại anion 1,92 gam SO4 - và ion NO3 . Nếu cô cạn dung dịch thì sẽ thu được khối lượng muối khan là: A. 4,71 gam B. 3,47 gam C. 4,09 gam D. 5,95 gam Bài giải n 0,01mol, n 3 0,02mol , n 2 0,02mol K Al SO4 - - áp dụng ĐLBTĐT : 0,01 + 0,02.3 = 0,02 + nNO3 => nNO3 =0,03 mol mà mmuoi m m 3 m 2 m K Al SO4 NO3 0,39 0,54 1,92 62.0,03 4,71gam A dung Chú ý: - Nếu n 0,01 0,02 0,02 0,01mol mmuoi 3,47gam B sai NO3 - Nếu n 0,02mol mmuoi 4,09gam C sai NO3 - Nếu n 0,01 0,02 0,02 0,05mol mmuoi 5,95gam D sai . NO3 + - 2- 2- Bài toán 13. Một dung dịch X chứa a mol Na , b mol HCO3 , c mol CO 3 , d mol SO4 . Để thu được kết tủa lớn nhất cần dùng V lít dung dịch Ba(OH) 2 nồng độ y mol/lít. Giá trị của y mol/lít theo các giá trị a, b, c, d là: Bài giải a b a b A. y B. y V 2V b c d b c d C. y D. y V 2V Phương trình phản ứng xẫy ra: Thạc sỹ: Nguyễn Văn Phú: ĐT 098 926 92 117. Email: phueuro@gmail.com
7. - Download tài liệu học tập tại, xem Video bài giảng tại : . - - 2- OH + HCO3 = H2O+CO3 .(1) 2+ 2- Ba + CO3 = BaCO3.(2) 2+ 2- Ba + SO4 = BaSO4.(3) Sau khi các phản ứng xẫy ra thì trong dung dịch A chỉ còn lại a mol Na+. áp dụng ĐLBTĐT thì số mol OH- củng phải bằng a mol. Mặt khác số mol OH- ở phương trình (1) cũng phải bắng b mol, nên số mol OH- ban đầu là (a+b) mol 2+ - Ba(OH)2 =Ba +2OH (4) y.Vmol 2y.Vmol a b =>2y.V=a b y B dung 2V Chú ý: + Từ (1) n - =b mol, tu(2) n 2- =c mol, tu(3) n 2- =d mol NO3 CO3 SO4 b+c+d =>y.V=b+c+d=>y= C sai V b+c+d + Nếu 2y.V=b+c+d=>y= D sai 2V a+b + Nếu từ (4) y.V=a+b=>y= A sai V IV. Bài tập tự giải. Bài 1. Cho 20 gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3 tan vừa hết trong 700 ml dung dịch HCl 1 M thu đ−ợc 3,36 lít H2 (đktc) và dung dịch D. Cho dung dịch D tác dụng với NaOH d−, lọc kết tủa và nung trong không khí đến khối l−ợng không đổi thu đ−ợc chất rắn Y. Khối l−ợng Y là: A. 22 gam B. 28 gam C. 30 gam D. 24 gam Bài 2. Trộn 100 ml dung dịch AlCl3 1 M với 200 ml dung dịch NaOH 1,8 M thu đ−ợc kết tủa A và dung dịch D. 1. Khối l−ợng kết tủa A là A.3,9 gam B. 3,12 gam C. 4,68 gam D. 2,34 gam 2. Nồng độ mol của các chất trong dung dịch D là A. NaCl 0,1 M và NaAlO2 0,2 M B. NaCl 1 M và NaAlO2 0,2 M C. NaCl 1M và NaAlO2 2 M D. NaCl 1,8 M và NaAlO2 1 M Bài 3: (Trích đề thi tuyển sinh ĐH- CĐ - KB - 2007). Cho 200ml dung dịch AlCl3 1,5M tác dụng với V lít dung dịch NaOH 0,5M, lượng kết tủa thu được là 15,6 gam, giá trị lớn nhất của V lít là: A: 1,2 B: 1,8 C: 2 D: 2,4 Bài 4: Hòa tan hoàn toàn một ôxit sắt FexOy bằng dung dịch H2SO4 đặc nóng thu được 2,24 lít khí SO2 duy nhất (đktc) và dung dịch muối Y, cô cạn dung dịch muối Y cân nặng 120 gam chất rắn khan. Công thức phân tử của ôxit sắt là: A. FeO B. Fe2O3 C. Fe3O4 D. Không xác định được Thạc sỹ: Nguyễn Văn Phú: ĐT 098 927 92 117. Email: phueuro@gmail.com
8. - Download tài liệu học tập tại, xem Video bài giảng tại : . Bài 5: Nung y mol Fe trong không khí một thời gian thu được 16,08 gam hỗn hợp A gồm 4 chất rắn gồm Fe và các ôxit sắt. hòa tan hết lượng hỗn hợp A trên bằng dung dịch HNO3 loãng dư thu được 672 ml khí NO duy nhất(đktc) và dung dịch muối. Giá trị của là y: A. 0.291 mol B. 0,232 mol. C. 0,426 mo l D. 36,8 mol Bài 6: Hòa tan m gam hỗn hợp A gồm 4 chất rắn gồm Fe và các ôxit sắt bằng dung dịch HNO3 dư thu được 4,48 lit khí NO2 duy nhất(đktc) và 145,2 gam muối khan. Giá trị của là m gam: A. 44 gam B. 32 gam. C. 58 gam D. 22 gam Bài 7: (Trích đề thi tuyển sinh ĐH-CĐ - KA – 2008). Cho V lít dung dịch NaOH 2M vào dung dịch chứa 0,1mol Al2(SO4)3 và 0,1mol H2SO4 đến khi phản ứng hoàn toàn, thu được 7,8 gam kết tủa. Giá trị lớn nhất của V để thu được lượng kết tủa trên là: A: 0,05 B: 0,25 C: 0,35 D: 0,45 Bài 8: Cho 3,42 gam Al2(SO4)3 vào 50ml dung dịch NaOH, thu được 1,56gam kết tủa và dung dịch X. Nồng độ M của dung dịch NaOH là: A: 0,6 B: 1,2 C: 2,4 D: 3,6 Bài 9: Hoà tan hết m gam hỗn hợp X gồm FeO, Fe2O3 và Fe3O4 bằng HNO3 thu được 2.24 lít khí màu nâu duy nhất (đktc). Cô cạn dung dịch sau phản ứng được 96.8 gam muối khan. Giá trị m là: A. 55.2 gam. B. 31.2 gam. C. 23.2 gam D. 46.4 gam. Bài 10: Hoà tan 52.2 gam hh X gồm FeO, Fe2O3 và Fe3O4 bằng HNO3 đặc, nóng thu được 3.36 lít khí NO2 (đktc). Cô cạn dd sau phản ứng được m gam muối khan. Giá trị m là: A. 36.3 gam. B. 161.535 gam. C. 46.4 gam D. 72.6 gam. Bài 11: (Trích đề thi tuyển sinh ĐH CĐ- Khối A-2008). Nung nóng m gam hỗn hợp Al và Fe2O3 (trong môi trường không có không khí) đến phản ứng xẫy ra hoàn toàn thu được hỗn hợp rắn Y, chia Y thành hai phần bằng nhần bằng nhau: - Phần 1 tác dụng với H2SO4 loãng dư sinh ra 3.08 lít khí hiđrô (đktc). - Phần 2 tác dụng NaOH dư sinh ra 0.84 lít khí hiđrô (đktc). Giá trị m gam là: A. 22.75 B. 21.40 C. 29.40 D. 29.43 . Bài 12. (Trích đề thi tuyển sinh ĐH CĐ- Khối A-2007). Hoà tan hoàn toàn 12 gam hỗn hợp Fe và Cu ( tỉ lệ mol 1:1) bằng HNO3 thu được V lít hỗn hợp khí X gồm NO và NO2 (đktc) và dung dịch Y ( chỉ chứa 2 muối và axit dư ). Tỉ khối của X so với H2 bằng 19. Giá trị V lít là: A. 2.24 B. 3.36. C. 4.48 D. 5.60. Thạc sỹ: Nguyễn Văn Phú: ĐT 098 928 92 117. Email: phueuro@gmail.com