Chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi Hóa học 9 - Trường THCS Hương Bình

147 trang thaodu 5472

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi Hóa học 9 - Trường THCS Hương Bình", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

chuyen_de_boi_duong_hoc_sinh_gioi_hoa_hoc_9_truong_thcs_huon.doc

Nội dung text: Chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi Hóa học 9 - Trường THCS Hương Bình

Tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi môn hoá học kế hoạch bồi dưỡng hsg môn: Hoá Học 9 Stt Tên chuyên đề Số tiết I Rèn luyện kĩ năng viết CTHH, PTHH và các phương pháp giải toán hoá học thông dụng. 1 Viết, hoàn thành các phương trình hoá học và hướng dẫn 1 số 12 phương pháp giảI toán hoá học thông dụng. II Vận dụng các công thức tính toán hoá học 1 Bài tập về độ tan, nồng độ dung dịch 04 2 Bài tập pha trộn dung dịch các chất 08 III Tính theo PTHH: Xác định công thức - Tính khối lượng, thể tích, nồng độ và thành phần % của các chất. 1 Xác định công thức của các chất vô cơ 04 a/ Bài tập Oxit tác dụng với dung dịch axít 04 2 b/ Bài tập Oxít tác dụng với dung dịch bazơ 04 c/ Bài tập hỗn hợp Oxít 08 3 Bài tập dung dịch axit tác dụng với kim loại 04 4 Bài tập dung dịch axít tác dụng với bazơ 12 (hỗn hợp axit tác dụng với hỗn hợp bazơ) 5 Bài tập dung dịch axít tác dụng với muối 04 6 Bài tập dung dịch bazơ tác dụng với dung dịch muối 04 7 Bài tập hỗn hợp kim loại 08 8 Bài tập hỗn hợp muối 08 9 Bài tập tổng hợp của chủ đề tính theo PTHH. 08 IV Nhận biết – phân biệt, tách – tinh chế, điều chế các chất vô cơ theo yêu cầu. Viết PTHH để thực hiện sơ đồ chuyển hoá. 1 Bài tập nhận biết – phân biệt các hợp chất vô cơ 04 2 Bài tập tách – tinh chế các chất vô cơ 04 3 Điều chế các chất vô cơ 04 4 Viết và hoàn thành các phương trình hoá học để thực hiện sơ đồ 04 chuyển hoá - chuỗi phản ứng V Hiđrocacbon – Dẫn xuất của hiđrôcacbon 1 Viết công thức cấu tạo 03 2 Nhận biết, tinh chế và điều chế chất hữu cơ 04 3 Viết phương trình hoá học – sơ đồ chuyển hoá - chuỗi phản 04 ứng 4 Xác định công thức phân tử hợp chất hữu cơ 04 5 Tính theo PTHH: Tính độ rượu, nồng độ và thành phần % về khối lượng, thể tích của các chất hữu cơ trong hỗn hợp. a Bài tập hỗn hợp hiđrôcacbon 04 b Bài tập hỗn hợp rượu 04 c Bài tập hỗn hợp axit hữu cơ 04 d Bài tập tổng hợp 08 Trường THCS Hưng Bình 1
Tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi môn hoá học Chuyên đề 1: Viết phương trình hoá học I/ Phản ứng vừa có sự thay đổi số oxi hoá, vừa không có sự thay đổi số oxi hoá. 1/ Phản ứng hoá hợp. - Đặc điểm của phản ứng: Có thể xảy ra sự thay đổi số oxi hoá hoặc không. Ví dụ: Phản ứng có sự thay đổi số oxi hoá. 4Al (r) + 3O2 (k) > 2Al2O3 (r) Phản ứng không có sự thay đổi số oxi hoá. BaO (r) + H2O (l) > Ba(OH)2 (dd) 2/ Phản ứng phân huỷ. - Đặc điểm của phản ứng: Có thể xảy ra sự thay đổi số oxi hoá hoặc không. Ví dụ: Phản ứng có sự thay đổi số oxi hoá. 2KClO3 (r) > 2KCl (r) + 3O2 (k) Phản ứng không có sự thay đổi số oxi hoá. CaCO3 (r) > CaO (r) + CO2 (k) II/ Phản ứng có sự thay đổi số oxi hoá. 1/ Phản ứng thế. - Đặc điểm của phản ứng: Nguyên tử của đơn chất thay thế một hay nhiều nguyên tử của một nguyên tố trong hợp chất. Ví dụ: Zn (r) + 2HCl (dd) > ZnCl2 (dd) + H2 (k) 2/ Phản ứng oxi hoá - khử. - Đặc điểm của phản ứng: Xảy ra đồng thời sự oxi hoá và sự khử. hay xảy ra đồng thời sự nhường electron và sự nhận electron. Ví dụ: CuO (r) + H2 (k) > Cu (r) + H2O (h) Trong đó: -H2 là chất khử (Chất nhường e cho chất khác) - CuO là chất oxi hoá (Chất nhận e của chất khác) - Từ H2 > H2O được gọi là sự oxi hoá. (Sự chiếm oxi của chất khác) - Từ CuO > Cu được gọi là sự khử. (Sự nhường oxi cho chất khác) III/ Phản ứng không có thay đổi số oxi hoá. 1/ Phản ứng giữa axit và bazơ. - Đặc điểm của phản ứng: Sản phẩm thu được là muối và nước. Ví dụ: Trường THCS Hưng Bình 2
Tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi môn hoá học 2NaOH (dd) + H2SO4 (dd) > Na2SO4 (dd) + 2H2O (l) NaOH (dd) + H2SO4 (dd) > NaHSO4 (dd) + H2O (l) Cu(OH)2 (r) + 2HCl (dd) > CuCl2 (dd) + 2H2O (l) Trong đó: Phản ứng trung hoà (2 chất tham gia ở trạng thái dung dịch). - Đặc điểm của phản ứng: là sự tác dụng giữa axit và bazơ với lượng vừa đủ. - Sản phẩm của phản ứng là muối trung hoà và nước. Ví dụ: NaOH (dd) + HCl (dd) > NaCl (dd) + H2O (l) 2/ Phản ứng gữa axit và muối. - Đặc điểm của phản ứng: Sản phẩm thu được phải có ít nhất một chất không tan hoặc một chất khí hoặc một chất điện li yếu. Ví dụ: Na2CO3 (r) + 2HCl (dd) > 2NaCl (dd) + H2O (l) + CO2 (k) BaCl2 (dd) + H2SO4 (dd) > BaSO4 (r) + 2HCl (dd) Lưu ý: BaSO4 là chất không tan kể cả trong môi trường axit. 3/ Phản ứng giữa bazơ và muối. - Đặc điểm của phản ứng: + Chất tham gia phải ở trạng thái dung dịch (tan được trong nước) + Chất tạo thành (Sản phẩm thu được) phải có ít nhất một chất không tan hoặc một chất khí hoặc một chất điện li yếu. + Chú ý các muối kim loại mà oxit hay hiđroxit có tính chất lưỡng tính phản ứng với dung dịch bazơ mạnh. Ví dụ: 2NaOH (dd) + CuCl2 (dd) > 2NaCl (dd) + Cu(OH)2 (r) Ba(OH)2 (dd) + Na2SO4 (dd) > BaSO4 (r) + 2NaOH (dd) NH4Cl (dd) + NaOH (dd) > NaCl (dd) + NH3 (k) + H2O (l) AlCl3 (dd) + 3NaOH (dd) > 3NaCl (dd) + Al(OH)3 (r) Al(OH)3 (r) + NaOH (dd) > NaAlO2 (dd) + H2O (l) 4/ Phản ứng giữa 2 muối với nhau. - Đặc điểm của phản ứng: + Chất tham gia phải ở trạng thái dung dịch (tan được trong nước) + Chất tạo thành (Sản phẩm thu được) phải có ít nhất một chất không tan hoặc một chất khí hoặc một chất điện li yếu. Ví dụ: NaCl (dd) + AgNO3 (dd) > AgCl (r) + NaNO3 (dd) BaCl2 (dd) + Na2SO4 (dd) > BaSO4 (r) + 2NaCl (dd) 2FeCl3 (dd) + 3H2O (l) + 3Na2CO3 (dd) > 2Fe(OH)3 (r) + 3CO2 (k) + 6NaCl (dd) Các phương pháp cân bằng một phương trình phản ứng. 1/ Cân bằng phương trình theo phương pháp đại số. Trường THCS Hưng Bình 3
Tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi môn hoá học Ví dụ: Cân bằng phương trình phản ứng P2O5 + H2O -> H3PO4 Đưa các hệ số x, y, z vào phương trình ta có: - Căn cứ vào số nguyên tử P ta có: 2x = z (1) - Căn cứ vào số nguyên tử O ta có: 5x + y = z (2) - Căn cứ vào số nguyên tử H ta có: 2y = 3z (3) 6x Thay (1) vào (3) ta có: 2y = 3z = 6x => y = = 3x 2 Nếu x = 1 thì y = 3 và z = 2x = 2.1 = 2 => Phương trình ở dạng cân bằng như sau: P2O5 + 3H2O -> 2H3PO4 Ví dụ: Cân bằng phương trình phản ứng. Al + HNO3 (loãng) > Al(NO3)3 + NO + H2O Bước 1: Đặt hệ số bằng các ẩn số a, b, c, d trước các chất tham gia và chất tạo thành (Nếu 2 chất mà trùng nhau thì dùng 1 ẩn) Ta có. a Al + b HNO3 > a Al(NO3)3 + c NO + b/2 H2O. Bước 2: Lập phương trình toán học với từng loại nguyên tố có sự thay đổi về số nguyên tử ở 2 vế. Ta nhận thấy chỉ có N và O là có sự thay đổi. N: b = 3a + c (I) O: 3b = 9a + c + b/2 (II) Bước 3: Giải phương trình toán học để tìm hệ số Thay (I) vào (II) ta được. 3(3a + c) = 9a + c + b/2 2c = b/2 > b = 4c > b = 4 và c = 1. Thay vào (I) > a = 1. Bước 4: Thay hệ số vừa tìm được vào phương trình và hoàn thành phương trình. Al + 4 HNO3 > Al(NO3)3 + NO + 2 H2O Bước 5: Kiểm tra lại phương trình vừa hoàn thành. 2/ Cân bằng theo phương pháp electron. Ví dụ: Cu + HNO3 (đặc) > Cu(NO3)2 + NO2 + H2O Bước 1: Viết PTPƯ để xác định sự thay đổi số oxi hoá của nguyên tố. 0 + 2 Ban đầu: Cu > Cu Trong chất sau phản ứng Cu(NO3)2 + 5 + 4 Ban đầu: N (HNO3) > N Trong chất sau phản ứng NO2 Bước 2: Xác định số oxi hoá của các nguyên tố thay đổi. Cu0 > Cu+ 2 + 5 + 4 N > N Bước 3: Viết các quá trình oxi hoá và quá trình khử. Cu0 – 2e > Cu+ 2 + 5 + 4 N + 1e > N Bước 4: Tìm bội chung để cân bằng số oxi hoá. 1 Cu0 – 2e > Cu+ 2 + 5 + 4 2 N + 1e > N Trường THCS Hưng Bình 4
Tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi môn hoá học Bước 5: Đưa hệ số vào phương trình, kiểm tra, cân bằng phần không oxi hoá - khử và hoàn thành PTHH. Cu + 2HNO3 (đặc) > Cu(NO3)2 + 2NO2 + H2O + 2HNO3 (đặc) > Cu + 4HNO3 (đặc) > Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O 3/ Cân bằng theo phương pháp bán phản ứng ( Hay ion – electron) Theo phương pháp này thì các bước 1 và 2 giống như phương pháp electron. Bước 3: Viết các bán phản ứng oxi hoá và bán phản ứng khử theo nguyên tắc: + Các dạng oxi hoá và dạng khử của các chất oxi hoá, chất khử nếu thuộc chất điện li mạnh thì viết dưới dạng ion. Còn chất điện li yếu, không điện li, chất rắn, chất khí thì viết dưới dạng phân tử (hoặc nguyên tử). Đối với bán phản ứng oxi hoá thì viết số e nhận bên trái còn bán phản ứng thì viết số e cho bên phải. Bước 4: Cân bằng số e cho – nhận và cộng hai bán phản ứng ta được phương trình phản ứng dạng ion. Muốn chuyển phương trình phản ứng dạng ion thành dạng phân tử ta cộng 2 vế những lượng tương đương như nhau ion trái dấu (Cation và anion) để bù trừ điện tích. Chú ý: cân bằng khối lượng của nửa phản ứng. Môi trường axit hoặc trung tính thì lấy oxi trong H2O. Bước 5: Hoàn thành phương trình. Một số phản ứng hoá học thông dụng. Cần nắm vững điều kiện để xảy ra phản ứng trao đổi trong dung dịch. Gồm các phản ứng: 1/ Axit + Bazơ  Muối + H2O 2/ Axit + Muối  Muối mới + Axít mới 3/ Dung dịch Muối + Dung dịch Bazơ  Muối mới + Bazơ mới 4/ 2 Dung dịch Muối tác dụng với nhau  2 Muối mới Điều kiện để xảy ra phản ứng trao đổi là: Sản phẩm thu được phải có ít nhất một chất không tan hoặc một chất khí hoặc phải có H2O và các chất tham gia phải theo yêu cầu của từng phản ứng. Tính tan của một số muối và bazơ. - Hầu hết các muối clo rua đều tan ( trừ muối AgCl , PbCl2 ) - Tất cả các muối nit rat đều tan. - Tất cả các muối của kim loại kiềm đều tan. - Hầu hết các bazơ không tan ( trừ các bazơ của kim loại kiềm, Ba(OH)2 và Ca(OH)2 tan ít. * Na2CO3 , NaHCO3 ( K2CO3 , KHCO3 ) và các muối cacbonat của Ca, Mg, Ba đều tác dụng được với a xít. NaHCO3 + NaHSO4  Na2SO4 + H2O + CO2 Na2CO3 + NaHSO4  Không xảy ra NaHCO3 + NaOH  Na2CO3 + H2O Na2CO3 + NaOH  Không xảy ra Trường THCS Hưng Bình 5
Tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi môn hoá học 2NaHCO3  Na2CO3 + H2O + CO2 NaHCO3 + Ba(OH)2  BaCO3 + NaOH + H2O 2NaHCO3 + 2KOH  Na2CO3 + K2CO3 + 2H2O Na2CO3 + Ba(OH)2  BaCO3 + 2NaOH Ba(HCO3)2 + Ba(OH)2  2BaCO3 + 2H2O Ca(HCO3)2 + Ba(OH)2  BaCO3 + CaCO3 + 2H2O NaHCO3 + BaCl2  không xảy ra Na2CO3 + BaCl2  BaCO3 + 2NaCl Ba(HCO3)2 + BaCl2  không xảy ra Ca(HCO3)2 + CaCl2  không xảy ra NaHSO3 + NaHSO4  Na2SO4 + H2O + SO2 Na2SO3 + H2SO4  Na2SO4 + H2O + SO2 2NaHSO3 + H2SO4  Na2SO4 + 2H2O + 2SO2 Na2SO3 + 2NaHSO4  2Na2SO4 + H2O + SO2 2KOH + 2NaHSO4  Na2SO4 + K2SO4 + H2O (NH4)2CO3 + 2NaHSO4  Na2SO4 + (NH4)2SO4 + H2O + CO2 Fe + CuSO4  FeSO4 + Cu Cu + Fe SO4  không xảy ra Cu + Fe2(SO4)3  2FeSO4 + CuSO4 Fe + Fe2(SO4)3  3FeSO4 t 0 2FeCl2 + Cl2  2FeCl3 Một số PTHH cần lưu ý: Ví dụ: Hoà tan m( gam ) MxOy vào dung dịch axit (HCl, H2SO4, HNO3) Ta có PTHH cân bằng như sau: lưu ý 2y/x là hoá trị của kim loại M MxOy + 2yHCl  xMCl2y/x + yH2O 2MxOy + 2yH2SO4  xM2(SO4)2y/x + 2yH2O MxOy + 2yHNO3  xM(NO3)2y/x + yH2O VD: Hoà tan m( gam ) kim loại M vào dung dịch a xit (HCl, H2SO4) Ta có PTHH cân bằng như sau: lưu ý x là hoá trị của kim loại M 2M + 2xHCl  2MClx + xH2 áp dụng: Fe + 2HCl  FeCl2 + H2 2Al + 2*3 HCl  2AlCl3 + 3H2 6 2M + xH2SO4  M2(SO4)x + xH2 áp dụng: Fe + H2SO4  FeSO4 + H2 2Al + 3H2SO4  Al2(SO4)3 + 3H2 Các phản ứng điều chế một số kim loại: Đối với một số kim loại như Na, K, Ca, Mg thì dùng phương pháp điện phân nóng chảy các muối Clorua. Trường THCS Hưng Bình 6
Tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi môn hoá học dpnc PTHH chung: 2MClx (r )  2M(r ) + Cl2( k ) (đối với các kim loại hoá trị II thì nhớ đơn giản phần hệ số) Đối với nhôm thì dùng phương pháp điện phân nóng chảy Al2O3, khi có chất dpnc xúc tác Criolit(3NaF.AlF3) , PTHH: 2Al2O3 (r )  4Al ( r ) + 3 O2 (k ) Đối với các kim loại như Fe , Pb , Cu thì có thể dùng các phương pháp sau: t 0 - Dùng H2: FexOy + yH2  xFe + yH2O ( h ) t 0 - Dùng C: 2FexOy + yC(r )  2xFe + yCO2 ( k ) t 0 - Dùng CO: FexOy + yCO (k )  xFe + yCO2 ( k ) t 0 - Dùng Al( nhiệt nhôm ): 3FexOy + 2yAl (r )  3xFe + yAl2O3 ( k ) - PTPƯ nhiệt phân sắt hiđrô xit: t 0 4xFe(OH)2y/x + (3x – 2y) O2  2xFe2O3 + 4y H2O Một số phản ứng nhiệt phân của một số muối 1/ Muối nitrat Nếu M là kim loại đứng trước Mg (Theo dãy hoạt động hoá học) 2M(NO3)x  2M(NO2)x + xO2 (Với những kim loại hoá trị II thì nhớ đơn giản phần hệ số ) Nếu M là kim loại kể từ Mg đến Cu (Theo dãy hoạt động hoá học) t 0 4M(NO3)x  2M2Ox + 4xNO2 + xO2 (Với những kim loại hoá trị II thì nhớ đơn giản phần hệ số ) Nếu M là kim loại đứng sau Cu (Theo dãy hoạt động hoá học) t 0 2M(NO3)x  2M + 2NO2 + xO2 (Với những kim loại hoá trị II thì nhớ đơn giản phần hệ số) 2/ Muối cacbonat t 0 - Muối trung hoà: M2(CO3)x (r)  M2Ox (r) + xCO2(k) (Với những kim loại hoá trị II thì nhớ đơn giản phần hệ số) t 0 - Muối cacbonat axit: 2M(HCO3)x(r)  M2(CO3)x(r) + xH2O( h ) + xCO2(k) (Với những kim loại hoá trị II thì nhớ đơn giản phần hệ số) 3/ Muối amoni t 0 NH4Cl  NH3 (k) + HCl ( k ) t 0 NH4HCO3  NH3 (k) + H2O ( h ) + CO2(k) t 0 NH4NO3  N2O (k) + H2O ( h ) t 0 NH4NO2  N2 (k) + 2H2O ( h ) t 0 (NH4)2CO3  2NH3 (k) + H2O ( h ) + CO2(k) t 0 2(NH4)2SO4  4NH3 (k) + 2H2O ( h ) + 2SO2 ( k ) + O2(k) Bài 1: Viết các phương trình hoá học biểu diễn các phản ứng hoá học ở các thí nghiệm sau: a) Nhỏ vài giọt axit clohiđric vào đá vôi. b) Hoà tan canxi oxit vào nước. c) Cho một ít bột điphotpho pentaoxit vào dung dịch kali hiđrôxit. d) Nhúng một thanh sắt vào dung dịch đồng(II) sunfat. e) Cho một mẫu nhôm vào dung dịch axit sunfuric loãng. Trường THCS Hưng Bình 7
Tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi môn hoá học f) Nung một ít sắt(III) hiđrôxit trong ống nghiệm. g) Dẫn khí cacbonic vào dung dịch nước vôi trong đến dư. h) Cho một ít natri kim loại vào nước. Bài 2: Có những bazơ sau: Fe(OH)3, Ca(OH)2, KOH, Mg(OH)2. Hãy cho biết những bazơ nào: a) Bị nhiệt phân huỷ? b) Tác dụng được với dung dịch H2SO4? c) Đổi màu dung dịch phenolphtalein từ không màu thành màu hồng? Bài 3: Cho các chất sau: canxi oxit, khí sunfurơ, axit clohiđric, bari hiđrôxit, magiê cacbonat, bari clorua, điphotpho penta oxit. Chất nào tác dụng được với nhau từng đôi một. Hãy viết các phương trình hoá học của phản ứng. Hướng dẫn: Lập bảng để thấy được các cặp chất tác dụng được với nhau rõ hơn. Bài 4: Cho các oxit sau: K2O, SO2, BaO, Fe3O4, N2O5. Viết phương trình hoá học(nếu có) của các oxit này lần lượt tác dụng với nước, axit sunfuric, dung dịch kali hiđroxit. Bài 5: Cho một lượng khí CO dư đi vào ống thuỷ tinh đốt nóng có chứa hỗn hợp bột gồm: CuO, K2O, Fe2O3 (đầu ống thuỷ tinh còn lại bị hàn kín). Viết tất cả các phương trình hoá học xảy ra. Bài 6: Nêu hiện tượng và viết PTHH minh hoạ a/ Cho Na vào dung dịch Al2(SO4)3 b/ Cho K vào dung dịch FeSO4 c/ Hoà tan Fe3O4 vào dung dịch H2SO4 loãng. d/ Nung nóng Al với Fe2O3 tạo ra hỗn hợp Al2O3 và FexOy. PTHH tổng quát: t 0 3x Fe2O3 + ( 6x – 4y ) Al  6 FexOy + ( 3x – 2y ) Al2O3 Bài 7: Cho thí nghiệm MnO2 + HClđ  Khí A Na2SO3 + H2SO4 ( l )  Khí B FeS + HCl  Khí C NH4HCO3 + NaOHdư  Khí D Na2CO3 + H2SO4 ( l )  Khí E a. Hoàn thành các PTHH và xác định các khí A, B, C, D, E. b. Cho A tác dụng C, B tác dụng với dung dịch A, B tác dung với C, A tác dung dịch NaOH ở điều kiện thường, E tác dụng dung dịch NaOH. Viết các PTHH xảy ra. Bài 8: Nêu hiện tượng xảy ra, giải thích và viết PTHH minh hoạ khi: 1/ Sục từ từ đến dư CO2 vào dung dịch nước vôi trong; dung dịch NaAlO2. 2/ Cho từ từ dung dịch axit HCl vào dung dịch Na2CO3. 3/ Cho Na vào dung dịch MgCl2, NH4Cl. 4/ Cho Na vào dung dịch CuSO4, Cu(NO3)2. 5/ Cho Ba vào dung dịch Na2CO3, (NH4)2CO3, Na2SO4. Trường THCS Hưng Bình 8
Tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi môn hoá học 6/ Cho Fe vào dung dịch AgNO3 dư 7/ Cho từ từ đến dư dung dịch NaOH vào dung dịch AlCl3, Al2(SO4)3. 8/ Cho Cu ( hoặc Fe ) vào dung dịch FeCl3. 9/ Cho từ từ đến dư bột Fe vào hỗn hợp dung dịch gồm AgNO3 và Cu(NO3)2. 10/ Sục từ từ NH3 vào dung dịch AlCl3 Một số phương pháp giải toán hoá học thông dụng. 1. Phương pháp số học Giải các phép tính Hoá học ở cấp II phổ thông, thông thường sử dụng phương pháp số học: Đó là các phép tính dựa vào sự phụ thuộc tỷ lệ giữa các đại lượng và các phép tính phần trăm. Cơ sở của các tính toán Hoá học là định luật thành phần không đổi được áp dụng cho các phép tính theo CTHH và định luật bảo toàn khối lượng các chất áp dụng cho cá phép tính theo PTHH. Trong phương pháp số học người ta phân biệt một số phương pháp tính sau đây: a. Phương pháp tỉ lệ. Điểm chủ yếu của phương pháp này là lập được tỉ lệ thức và sau đó là áp dụng cách tính toán theo tính chất của tỉ lệ thức tức là tính các trung tỉ bằng tích các ngoại tỉ. Thí dụ: Tính khối lượng cácbon điôxit CO2 trong đó có 3 g cacbon. Bài giải  12 (16.2) 44 CO2 1mol CO2 = 44g Lập tỉ lệ thức: 44g CO2 có 12g C xg 3g C 44 : x = 12 : 3 44.3 => x = 11 12 Vậy, khối lượng cacbon điôxit là 11g Thí dụ 2: Có bao nhiêu gam đồng điều chế được khi cho tương tác 16g đồng sunfat với một lượng sắt cần thiết. Bài giải Phương trình Hoá học: CuSO4 + Fe - > FeSO4 + Cu 160g 64g 16g xg 16.64 => x = 6,4g 160 Trường THCS Hưng Bình 9
Tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi môn hoá học Vậy điều chế được 6,4g đồng. b. Phương pháp tính theo tỉ số hợp thức. Dạng cơ bản của phép tính này tính theo PTHH tức là tìm khối lượng của một trong những chất tham gia hoặc tạo thành phản ứng theo khối lượng của một trong những chất khác nhau. Phương pháp tìm tỉ số hợp thức giữa khối lượng các chất trong phản ứng được phát biểu như sau: “Tỉ số khối lượng các chất trong mỗi phản ứng Hoá học thì bằng tỉ số của tích các khối lượng mol các chất đó với các hệ số trong phương trình phản ứng”. Có thể biểu thị dưới dạng toán học như sau: m m n 1 1 1 m2 m2 n2 Trong đó: m1 và m2 là khối lượng các chất, M1, M2 là khối lượng mol các chất còn n1, n2 là hệ số của PTHH. Vậy khi tính khối lượng của một chất tham gia phản ứng Hoá học theo khối lượng của một chất khác cần sử dụng những tỉ số hợp thức đã tìm được theo PTHH như thế nào ? Để minh hoạ ta xét một số thí dụ sau: Thí dụ 1: Cần bao nhiêu gam Pôtat ăn da cho phản ứng với 10g sắt III clorua ? Bài giải PTHH FeCL3 + 3KOH -> Fe(OH)3  + 3KCL 10g ? Tính tỉ số hợp thức giữa khối lượng Kali hiđrôxit và sắt II clorua MKOH = (39 + 16 + 1) = 56g M (56 35,5.3) 162,5g FeCL3 m 56.3 168 KOH mFecl3 162,5 162,5 160 * Tìm khối lượng KOH: m 10g. 10,3g KOH 162,5 Thí dụ 2: Cần bao nhiêu gam sắt III chorua cho tương tác với kalihiđrôxit để thu được 2,5g Kaliclorua? Bài giải PTHH FeCl3 + 3 KOH - > Fe(OH)3  + 3KCl Tính tỉ số hợp thức giữa khối lượng FeCl3 và Kaliclorua M 162,5g ; M 74,5g FeCL3 KCL mFeCl 162,5 162,5 4 mKCl 74,5.3 223,5 162,5 * Tính khối lượng FeCl3: M 2,5. 1,86g FeCL3 223,5 c. Phương pháp tính theo thừa số hợp thức. Trường THCS Hưng Bình 10
Tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi môn hoá học Hằng số được tính ra từ tỉ lệ hợp thức gọi là thừa số hợp thức và biểu thị bằng chữ cái f. Thừa số hợp thức đã được tính sẵn và có trong bảng tra cứu chuyên môn. Việc tính theo thừa số hợp thức cũng cho cùng kết quả như phép tính theo tỉ số hợp thức nhưng được tính đơn giản hơn nhờ các bảng tra cứu có sẵn. Thí dụ: Theo thí dụ 2 ở trên thì thừa số hợp thức là: 162,5 f = 0,727 223,5 => M 2,5. f 2,5.0,727 1,86 FeCL3 Vậy, khối lượng FeCl3 là 1,86g 2. Phương pháp đại số Trong các phương pháp giải các bài toán Hoá học phương pháp đại số cũng thường được sử dụng. Phương pháp này có ưu điểm tiết kiệm được thời gian, khi giải các bài toán tổng hợp, tương đối khó giải bằng các phương pháp khác. Phương pháp đại số được dùng để giải các bài toán Hoá học sau: a. Giải bài toán lập CTHH bằng phương pháp đại số. Thí dụ: Đốt cháy một hỗn hợp 300ml hiđrocacbon và amoniac trong oxi có dư. Sau khi cháy hoàn toàn, thể tích khí thu được là 1250ml. Sau khi làm ngưng tụ hơi nước, thể tích giảm còn 550ml. Sau khi cho tác dụng với dung dịch kiềm còn 250ml trong đó có 100ml nitơ. Thể tích của tất cả các khí đo trong điều kiện như nhau. Lập công thức của hiđrocacbon Bài giải Khi đốt cháy hỗn hợp hiđrocacbon và amoniac trong oxi phản ứng xảy ra theo phương trình sau: 4NH3 + 3O2 -> 2N2 + 6H2O (1) y y CxHy + (x + ) O2 -> xCO2 + H2O (2) 4 2 Theo dữ kiện bài toán, sau khi đốt cháy amoniac thì tạo thành 100ml nitơ. Theo PTHH (1) sau khi đốt cháy hoàn toàn amoniac ta thu được thể tích nitơ nhỏ hơn 2 lần thể tích amoniac trong hỗn hợp ban đầu, vậy thể tích amonac khi chưa có phản ứng là 100. 2 = 200ml. Do đó thể tích hiđro cácbon khi chưa có phản ứng là 300 - 200 = 100ml. Sau khi đốt cháy hỗn hợp tạo thành (550 - 250) = 300ml, cacbonnic và (1250 - 550 - 300) = 400ml hơi nước. Từ đó ta có sơ đồ phản ứng: y y CxHy + (x + ) O2 -> xCO2 + H2O 4 2 100ml 300ml 400ml Theo định luật Avogađro, có thể thay thế tỉ lệ thể tích các chất khí tham gia và tạo thành trong phản ứng bằng tỉ lệ số phân tử hay số mol của chúng. CxHy + 5O2 -> 3CO2 + 4 H2O => x = 3; y = 8 Trường THCS Hưng Bình 11
Tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi môn hoá học Vậy CTHH của hydrocacbon là C3H8 b. Giải bài toán tìm thành phần của hỗn hợp bằng phương pháp đại số. Thí dụ: Hoà tan trong nước 0,325g một hỗn hợp gồm 2 muối Natriclorua và Kaliclorua. Thêm vào dung dịch này một dung dịch bạc Nitrat lấy dư - Kết tủa bạc clorua thu được có khối lượng là 0,717g. Tính thành phần phần trăm của mỗi chất trong hỗn hợp. Bài giải Gọi mNaCl là x và mKcl là y ta có phương trình đại số: x + y = 0,325 (1) PTHH: NaCl + AgNO3 -> AgCl  + NaNO3 KCl + AgNO3 -> AgCl  + KNO3 Dựa vào 2 PTHH ta tìm được khối lượng của AgCl trong mỗi phản ứng: M AgCl 143 m’AgCl = x . = x . = x . 2,444 M NaCl 58,5 M AgCl 143 mAgCl = y . = y . = y . 1,919 M kcl 74,5 => mAgCl = 2,444x + 1,919y = 0,717 (2) x y 0,325 Từ (1) và (2) => hệ phương trình 2,444x 1,919y 0,717 Giải hệ phương trình ta được: x = 0,178 y = 0,147 0,178 => % NaCl = .100% = 54,76% 0,325 % KCl = 100% - % NaCl = 100% - 54,76% = 45,24%. Vậy trong hỗn hợp: NaCl chiếm 54,76%, KCl chiếm 45,24% 3. Phương pháp áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố và khối lượng. a/ Nguyên tắc: Trong phản ứng hoá học, các nguyên tố và khối lượng của chúng được bảo toàn. Từ đó suy ra: + Tổng khối lượng các chất tham gia phản ứng bằng tổng khối lượng các chất tạo thành. + Tổng khối lượng các chất trước phản ứng bằng tổng khối lượng các chất sau phản ứng. b/ Phạm vi áp dụng: Trong các bài toán xảy ra nhiều phản ứng, lúc này đôi khi không cần thiết phải viết các phương trình phản ứng và chỉ cần lập sơ đồ phản ứng để thấy mối quan hệ tỉ lệ mol giữa các chất cần xác định và những chất mà đề cho. Bài 1. Cho một luồng khí clo dư tác dụng với 9,2g kim loại sinh ra 23,4g muối kim loại hoá trị I. Hãy xác định kim loại hoá trị I và muối kim loại đó. Hướng dẫn giải: Trường THCS Hưng Bình 12
Tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi môn hoá học Đặt M là KHHH của kim loại hoá trị I. PTHH: 2M + Cl2  2MCl 2M(g) (2M + 71)g 9,2g 23,4g ta có: 23,4 x 2M = 9,2(2M + 71) suy ra: M = 23. Kim loại có khối lượng nguyên tử bằng 23 là Na. Vậy muối thu được là: NaCl Bài 2: Hoà tan hoàn toàn 3,22g hỗn hợp X gồm Fe, Mg và Zn bằng một lượng vừa đủ dung dịch H2SO4 loãng, thu được 1,344 lit hiđro (ở đktc) và dung dịch chứa m gam muối. Tính m? Hướng dẫn giải: PTHH chung: M + H2SO4  MSO4 + H2 1,344 nH SO = nH = = 0,06 mol 2 4 2 22,4 áp dụng định luật BTKL ta có: m = m + m - m = 3,22 + 98 * 0,06 - 2 * 0,06 = 8,98g Muối X H2 SO 4 H 2 Bài 3: Có 2 lá sắt khối lượng bằng nhau và bằng 11,2g. Một lá cho tác dụng hết với khí clo, một lá ngâm trong dung dịch HCl dư. Tính khối lượng sắt clorua thu được. Hướng dẫn giải: PTHH: 2Fe + 3Cl2  2FeCl3 (1) Fe + 2HCl  FeCl2 + H2 (2) Theo phương trình (1,2) ta có: 11,2 11,2 nFeCl = nFe = = 0,2mol nFeCl = nFe = = 0,2mol 3 56 2 56 Số mol muối thu được ở hai phản ứng trên bằng nhau nhưng khối lượng mol phân tử của FeCl3 lớn hơn nên khối lượng lớn hơn. m = 127 * 0,2 = 25,4g m = 162,5 * 0,2 = 32,5g FeCl 2 FeCl 3 Bài 4: Hoà tan hỗn hợp 2 muối Cacbonnat kim loại hoá trị 2 và 3 bằng dung dịch HCl dư thu được dung dịch A và 0,672 lít khí (đktc). Hỏi cô cạn dung dịch A thu được bao nhiêu gam muối khác nhau? Bài giải: Bài 1: Gọi 2 kim loại hoá trị II và III lần lượt là X và Y ta có phương trình phản ứng: XCO3 + 2HCl -> XCl2 + CO2 + H2O (1) Y2(CO3)3 + 6HCl -> 2YCl3 + 3CO2 + 3H2O (2). Số mol CO2 thoát ra (đktc) ở phương trình 1 và 2 là: Trường THCS Hưng Bình 13
Tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi môn hoá học 0,672 n 0,03mol CO2 22,4 Theo phương trình phản ứng 1 và 2 ta thấy số mol CO2 bằng số mol H2O. n n 0,03mol H 2O CO2 và nHCl 0,03.2 0,006mol Như vậy khối lượng HCl đã phản ứng là: mHCl = 0,06 . 36,5 = 2,19 gam m m Gọi x là khối lượng muối khan (XCl2 YCl3 ) Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có: 10 + 2,19 = x + 44 . 0,03 + 18. 0,03 => x = 10,33 gam Bài toán 2: Cho 7,8 gam hỗn hợp kim loại Al và Mg tác dụng với HCl thu được 8,96 lít H2 (ở đktc). Hỏi khi cô cạn dung dịch thu được bao nhiêu gam muối khan. Bài giải: Ta có phương trình phản ứng như sau: Mg + 2HCl -> MgCl2 + H2 2Al + 6HCl -> 2AlCl3 + 3H2 Số mol H2 thu được là: 8,96 n 0,4mol H 2 22,4 Theo (1, 2) ta thấy số mol HCL gấp 2 lần số mol H2 Nên: Số mol tham gia phản ứng là: n HCl = 2 . 0,4 = 0,8 mol Số mol (số mol nguyên tử) tạo ra muối cũng chính bằng số mol HCl bằng 0,8 mol. Vậy khối lượng Clo tham gia phản ứng: mCl = 35,5 . 0,8 = 28,4 gam Vậy khối lượng muối khan thu được là: 7,8 + 28,4 = 36,2 gam 4. Phương pháp dựa vào sự tăng, giảm khối lượng. a/ Nguyên tắc: So sánh khối lượng của chất cần xác định với chất mà giả thiết cho biết lượng của nó, để từ khối lượng tăng hay giảm này, kết hợp với quan hệ tỉ lệ mol giữa 2 chất này mà giải quyết yêu cầu đặt ra. b/ Phạm vị sử dụng: Đối với các bài toán phản ứng xảy ra thuộc phản ứng phân huỷ, phản ứng giữa kim loại mạnh, không tan trong nước đẩy kim loại yếu ra khỏi dung sịch muối phản ứng, Trường THCS Hưng Bình 14
Tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi môn hoá học Đặc biệt khi chưa biết rõ phản ứng xảy ra là hoàn toàn hay không thì việc sử dụng phương pháp này càng đơn giản hoá các bài toán hơn. Bài 1: Nhúng một thanh sắt và một thanh kẽm vào cùng một cốc chứa 500 ml dung dịch CuSO4. Sau một thời gian lấy hai thanh kim loại ra khỏi cốc thì mỗi thanh có thêm Cu bám vào, khối lượng dung dịch trong cốc bị giảm mất 0,22g. Trong dung dịch sau phản ứng, nồng độ mol của ZnSO4 gấp 2,5 lần nồng độ mol của FeSO4. Thêm dung dịch NaOH dư vào cốc, lọc lấy kết tủa rồi nung ngoài không khí đến khối lượng không đổi , thu được 14,5g chất rắn. Số gam Cu bám trên mỗi thanh kim loại và nồng độ mol của dung dịch CuSO4 ban đầu là bao nhiêu? Hướng dẫn giải: PTHH ( 1 ) Fe + CuSO4  FeSO4 + Cu ( 2 ) Zn + CuSO4  ZnSO4 + Cu Gọi a là số mol của FeSO4 Vì thể tích dung dịch xem như không thay đổi. Do đó tỉ lệ về nồng độ mol của các chất trong dung dịch cũng chính là tỉ lệ về số mol. Theo bài ra: C = 2,5 C Nên ta có: n = 2,5 n M ZnSO 4 M FeSO 4 ZnSO 4 FeSO 4 Khối lượng thanh sắt tăng: (64 - 56)a = 8a (g) Khối lượng thanh kẽm giảm: (65 - 64)2,5a = 2,5a (g) Khối lượng của hai thanh kim loại tăng: 8a - 2,5a = 5,5a (g) Mà thực tế bài cho là: 0,22g Ta có: 5,5a = 0,22 a = 0,04 (mol) Vậy khối lượng Cu bám trên thanh sắt là: 64 * 0,04 = 2,56 (g) và khối lượng Cu bám trên thanh kẽm là: 64 * 2,5 * 0,04 = 6,4 (g) Dung dịch sau phản ứng 1 và 2 có: FeSO4, ZnSO4 và CuSO4 (nếu có) Ta có sơ đồ phản ứng: 0 NaOH dư t , kk 1 FeSO4  Fe(OH)2  Fe2O3 2 a a a (mol) 2 a mFe O = 160 x 0,04 x = 3,2 (g) 2 3 2 0 NaOH dư t CuSO4  Cu(OH)2  CuO b b b (mol) mCuO = 80b = 14,5 - 3,2 = 11,3 (g) b = 0,14125 (mol) Vậy n = a + 2,5a + b = 0,28125 (mol)  CuSO4 ban đầu 0,28125 CM CuSO = = 0,5625 M 4 0,5 Trường THCS Hưng Bình 15
Tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi môn hoá học Bài 2: Nhúng một thanh sắt nặng 8 gam vào 500 ml dung dịch CuSO4 2M. Sau một thời gian lấy lá sắt ra cân lại thấy nặng 8,8 gam. Xem thể tích dung dịch không thay đổi thì nồng độ mol/lit của CuSO4 trong dung dịch sau phản ứng là bao nhiêu? Hướng dẫn giải: Số mol CuSO4 ban đầu là: 0,5 x 2 = 1 (mol) PTHH ( 1 ) Fe + CuSO4  FeSO4 + Cu 1 mol 1 mol 56g 64g làm thanh sắt tăng thêm 64 - 56 = 8 gam Mà theo bài cho, ta thấy khối lượng thanh sắt tăng là: 8,8 - 8 = 0,8 gam 0,8 Vậy có = 0,1 mol Fe tham gia phản ứng, thì cũng có 0,1 mol CuSO4 tham gia 8 phản ứng. Số mol CuSO4 còn dư : 1 - 0,1 = 0,9 mol 0,9 Ta có CM CuSO = = 1,8 M 4 0,5 Bài 3: Dẫn V lit CO2 (đktc) vào dung dịch chứa 3,7 gam Ca(OH)2. Sau phản ứng thu được 4 gam kết tủa. Tính V? Hướng dẫn giải: Theo bài ra ta có: 3,7 Số mol của Ca(OH)2 = = 0,05 mol 74 4 Số mol của CaCO3 = = 0,04 mol 100 PTHH CO2 + Ca(OH)2  CaCO3 + H2O - Nếu CO2 không dư: Ta có số mol CO2 = số mol CaCO3 = 0,04 mol Vậy V(đktc) = 0,04 * 22,4 = 0,896 lít - Nếu CO2 dư: CO2 + Ca(OH)2  CaCO3 + H2O 0,05  0,05 mol  0,05 CO2 + CaCO3 + H2O  Ca(HCO3)2 0,01 (0,05 - 0,04) mol Vậy tổng số mol CO2 đã tham gia phản ứng là: 0,05 + 0,01 = 0,06 mol V(đktc) = 22,4 * 0,06 = 1,344 lít Bài 4: Hoà tan 20gam hỗn hợp hai muối cacbonat kim loại hoá trị 1 và 2 bằng dung dịch HCl dư thu được dung dịch X và 4,48 lít khí (ở đktc) tính khối lượng muối khan thu được ở dung dịch X. Bài giải: Gọi kim loại hoá trị 1 và 2 lần lượt là A và B ta có phương trình phản ứng sau: A2CO3 + 2HCl -> 2ACl + CO2 + H2O (1) Trường THCS Hưng Bình 16
Tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi môn hoá học BCO3 + 2HCl -> BCl2 + CO2 + H2O (2) Số mol khí CO2 (ở đktc) thu được ở 1 và 2 là: 4,48 n 0,2mol CO2 22,4 Theo (1) và (2) ta nhận thấy cứ 1 mol CO2 bay ra tức là có 1 mol muối cacbonnat chuyển thành muối Clorua và khối lượng tăng thêm 11 gam (gốc CO3 là 60g chuyển thành gốc Cl2 có khối lượng 71 gam). Vậy có 0,2 mol khí bay ra thì khối lượng muối tăng là: 0,2 . 11 = 2,2 gam Vậy tổng khối lượng muối Clorua khan thu được là: M(Muối khan) = 20 + 2,2 = 22,2 (gam) Bài 5: Hoà tan 10gam hỗn hợp 2 muối Cacbonnat kim loại hoá trị 2 và 3 bằng dung dịch HCl dư thu được dung dịch A và 0,672 lít khí (đktc). Hỏi cô cạn dung dịch A thu được bao nhiêu gam muối khác nhau? Bài giải Một bài toán hoá học thường là phải có phản ứng hoá học xảy ra mà có phản ứng hoá học thì phải viết phương trình hoá học là điều không thể thiếu. Vậy ta gọi hai kim loại có hoá trị 2 và 3 lần lượt là X và Y, ta có phản ứng: XCO3 + 2HCl -> XCl2 + CO2 + H2O (1) Y2(CO3)3 + 6HCl -> 2YCl3 + 3CO2 + 3H2O (2). Số mol chất khí tạo ra ở chương trình (1) và (2) là: 0,672 n = 0,03 mol CO2 22,4 Theo phản ứng (1, 2) ta thấy cứ 1 mol CO2 bay ra tức là có 1 mol muối Cacbonnat chuyển thành muối clorua và khối lượng tăng 71 - 60 = 11 (gam) ( m 60g; m 71g CO3 Cl ). Số mol khí CO2 bay ra là 0,03 mol do đó khối lượng muối khan tăng lên: 11 . 0,03 = 0,33 (gam). Vậy khối lượng muối khan thu được sau khi cô cạn dung dịch. m (muối khan) = 10 + 0,33 = 10,33 (gam). Bài 6: Hoà tan 20gam hỗn hợp hai muối cacbonat kim loại hoá trị 1 và 2 bằng dung dịch HCl dư thu được dung dịch X và 4,48 lít khí (ở đktc) tính khối lượng muối khan thu được ở dung dịch X. Trường THCS Hưng Bình 17
Tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi môn hoá học Bài giải: Gọi kim loại hoá trị 1 và 2 lần lượt là A và B ta có phương trình phản ứng sau: A2CO3 + 2HCl -> 2ACl + CO2 + H2O (1) BCO3 + 2HCl -> BCl2 + CO2 + H2O (2) Số mol khí CO2 (ở đktc) thu được ở 1 và 2 là: 4,48 n 0,2mol CO2 22,4 Theo (1) và (2) ta nhận thấy cứ 1 mol CO2 bay ra tức là có 1 mol muối cacbonnat chuyển thành muối Clorua và khối lượng tăng thêm 11 gam (gốc CO3 là 60g chuyển thành gốc Cl2 có khối lượng 71 gam). Vậy có 0,2 mol khí bay ra thì khối lượng muối tăng là: 0,2 . 11 = 2,2 gam Vậy tổng khối lượng muối Clorua khan thu được là: M(Muối khan) = 20 + 2,2 = 22,2 (gam) Bài 1: Nhúng một thanh kim loại M hoá trị II vào 0,5 lit dd CuSO4 0,2M. Sau một thời gian phản ứng, khối lượng thanh M tăng lên 0,40g trong khi nồng độ CuSO4 còn lại là 0,1M. a/ Xác định kim loại M. b/ Lấy m(g) kim loại M cho vào 1 lit dd chứa AgNO3 và Cu(NO3)2 , nồng độ mỗi muối là 0,1M. Sau phản ứng ta thu được chất rắn A khối lượng 15,28g và dd B. Tính m(g)? Hướng dẫn giải: a/ theo bài ra ta có PTHH . M + CuSO4  MSO4 + Cu (1) Số mol CuSO4 tham gia phản ứng (1) là: 0,5 ( 0,2 – 0,1 ) = 0,05 mol Độ tăng khối lượng của M là: mtăng = mkl gp - mkl tan = 0,05 (64 – M) = 0,40 giải ra: M = 56 , vậy M là Fe b/ ta chỉ biết số mol của AgNO3 và số mol của Cu(NO3)2. Nhưng không biết số mol của Fe (chất khử Fe Cu2+ Ag+ (chất oxh mạnh) 0,1 0,1 ( mol ) + 2+ Ag Có Tính oxi hoá mạnh hơn Cu nên muối AgNO3 tham gia phản ứng với Fe trước. PTHH: Fe + 2AgNO3  Fe(NO3)2 + 2Ag (1) Fe + Cu(NO3)2  Fe(NO3)2 + Cu (2) Ta có 2 mốc để so sánh: - Nếu vừa xong phản ứng (1): Ag kết tủa hết, Fe tan hết, Cu(NO3)2 chưa phản ứng. Chất rắn A là Ag thì ta có: mA = 0,1 x 108 = 10,8 g Trường THCS Hưng Bình 18
Tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi môn hoá học - Nếu vừa xong cả phản ứng (1) và (2) thì khi đó chất rắn A gồm: 0,1 mol Ag và 0,1 mol Cu mA = 0,1 ( 108 + 64 ) = 17,2 g theo đề cho mA = 15,28 g ta có: 10,8 2ACl + H2O + CO2 (1) BCO3 + 2HCl -> BCl2 + H2O + CO2 (2) Số mol khí thu được ở phản ứng (1) và (2) là: 4,48 n 0,2mol CO3 22,4 Gọi a và b lần lượt là số mol của A 2CO3 và BCO3 ta được phương trình đại số sau: (2A + 60)a + (B + 60)b = 20 (3) Theo phương trình phản ứng (1) số mol ACl thu được 2a (mol) Theo phương trình phản ứng (2) số mol BCl2 thu được là b (mol) Nếu gọi số muối khan thu được là x ta có phương trình: (A + 35.5) 2a + (B + 71)b = x (4) Cũng theo phản ứng (1, 2) ta có: a + b = n 0,2(mol) (5) CO2 Từ phương trình (3, 4) (Lấy phương trình (4) trừ (5)) ta được: 11 (a + b) = x - 20 (6) Thay a + b từ (5) vào (6) ta được: 11 . 0,2 = x - 20 => x = 22,2 gam Trường THCS Hưng Bình 19
Tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi môn hoá học Bài toán 2: Hoà tan hoàn toàn 5 gam hỗn hợp 2 kim loại bằng dung dịch HCl thu được dung dịch A và khí B, cô cạn dung dịch A thu được 5,71 gam muối khan tính thể tích khí B ở đktc. Bài giải: Gọi X, Y là các kim loại; m, n là hoá trị, x, y là số mol tương ứng, số nguyên tử khối là P, Q ta có: 2X + 2n HCl => 2XCln = nH2 (I) 2Y + 2m HCl -> 2YClm + mH2 (II). Ta có: xP + y Q = 5 (1) x(P + 35,5n) + y(Q + 35,5m) = 5,71 (2) Lấy phương trình (2) trừ phương trình (1) ta có: x(P + 35,5n) + y(Q + 35,5m)- xP - yQ = 0,71 => 35,5 (nx + my) = 0,71 1 Theo I và II: n (xn my) H 2 2 0,71 => thể tích: V = nx + my = .22,4 0,224 (lít) 355.2 6. Phương pháp chuyển bài toán hỗn hợp thành bài toán chất tương đương. a/ Nguyên tắc: Khi trong bài toán xảy ra nhiều phản ứng nhưng các phản ứng cùng loại và cùng hiệu suất thì ta thay hỗn hợp nhiều chất thành 1 chất tương đương. Lúc đó lượng (số mol, khối lượng hay thể tích) của chất tương đương bằng lượng của hỗn hợp. b/ Phạm vi sử dụng: Trong vô cơ, phương pháp này áp dụng khi hỗn hợp nhiều kim loại hoạt động hay nhiều oxit kim loại, hỗn hợp muối cacbonat, hoặc khi hỗn hợp kim loại phản ứng với nước. Bài 1: Một hỗn hợp 2 kim loại kiềm A, B thuộc 2 chu kì kế tiếp nhau trong bảng hệ thống tuần hoàn có khối lượng là 8,5 gam. Hỗn hợp này tan hết trong nước dư cho ra 3,36 lit khí H2 (đktc). Tìm hai kim loại A, B và khối lượng của mỗi kim loại. Hướng dẫn giải: PTHH 2A + 2H2O  2AOH + H2 (1) 2B + 2H2O  2BOH + H2 (2) Đặt a = nA , b = nB 3,36 ta có: a + b = 2 = 0,3 (mol) (I) 22,4 8,5 M trung bình: M = = 28,33 0,3 Ta thấy 23 < M = 28,33 < 39 Giả sử MA < MB thì A là Na, B là K hoặc ngược lại. Trường THCS Hưng Bình 20
Tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi môn hoá học mA + mB = 23a + 39b = 8,5 (II) Từ (I, II) ta tính được: a = 0,2 mol, b = 0,1 mol. Vậy mNa = 0,2 * 23 = 4,6 g, mK = 0,1 * 39 = 3,9 g. Bài 2: Hoà tan 115,3 g hỗn hợp gồm MgCO3 và RCO3 bằng 500ml dung dịch H2SO4 loãng ta thu được dung dịch A, chất rắn B và 4,48 lít CO2 (đktc). Cô cạn dung dịch A thì thu được 12g muối khan. Mặt khác đem nung chất rắn B tới khối lượng không đổi thì thu được 11,2 lít CO 2 (đktc) và chất rắn B1. Tính nồng độ mol/lit của dung dịch H2SO4 loãng đã dùng, khối lượng của B, B1 và khối lượng nguyên tử của R. Biết trong hỗn hợp đầu số mol của RCO3 gấp 2,5 lần số mol của MgCO3. Hướng dẫn giải: Thay hỗn hợp MgCO3 và RCO3 bằng chất tương đương M CO3 PTHH M CO3 + H2SO4  M SO4 + CO2 + H2O (1) 0,2 0,2 0,2 0,2 4,48 Số mol CO2 thu được là: nCO = = 0,2 (mol) 2 22,4 Vậy n = n = 0,2 (mol) H2 SO4 CO 2 0,2 CM H SO = = 0,4 M 2 4 0,5 Rắn B là M CO3 dư: M CO3  M O + CO2 (2) 0,5 0,5 0,5 Theo phản ứng (1): từ 1 mol M CO3 tạo ra 1 mol M SO4 khối lượng tăng 36 gam. áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: 115,3 = mB + mmuối tan - 7,2 Vậy mB = 110,5 g Theo phản ứng (2): từ B chuyển thành B1, khối lượng giảm là: m = 0,5 * 44 = 22 g. CO 2 Vậy m = m - m = 110,5 - 22 = 88,5 g B 1 B CO 2 Tổng số mol M CO3 là: 0,2 + 0,5 = 0,7 mol 115,3 Ta có M + 60 = 164,71 M = 104,71 0,7 Vì trong hỗn hợp đầu số mol của RCO3 gấp 2,5 lần số mol của MgCO3. 24*1 R * 2,5 Nên 104,71 = R = 137 3,5 Vậy R là Ba. Bài 3: Để hoà tan hoàn toàn 28,4 gam hỗn hợp 2 muối cacbonat của 2 kim loại thuộc phân nhóm chính nhóm II cần dùng 300ml dung dịch HCl aM và tạo ra 6,72 lit khí (đktc). Sau phản ứng, cô cạn dung dịch thu được m(g) muối khan. Tính giá trị a, m và xác định 2 kim loại trên. Hướng dẫn giải: Trường THCS Hưng Bình 21
Tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi môn hoá học 6,72 nCO = = 0,3 (mol) 2 22,4 Thay hỗn hợp bằng M CO3 M CO3 + 2HCl  M Cl2 + CO2 + H2O (1) 0,3 0,6 0,3 0,3 Theo tỉ lệ phản ứng ta có: n = 2 n = 2 * 0,3 = 0,6 mol HCl CO 2 0,6 CM HCl = = 2M 0,3 Số mol của M CO = n = 0,3 (mol) 3 CO 2 28,4 Nên M + 60 = = 94,67 0,3 M = 34,67 Gọi A, B là KHHH của 2 kim loại thuộc phân nhóm chính nhóm II, MA Fe(NO3)3 , Mg(NO3)2 + N2O, NO + H2O 0,1 và 0,2 x 0,1 0,2 a và b (mol) Ta có: 3,36 44a 30b a + b = = 0,15 và = 1,195 > a = 0,05 mol và b = 0,1 mol 22,4 (a b)29 Số mol HNO3 phản ứng bằng: n = n = 3n + 2n + 2n + n HNO 3 N Fe(NO3 )3 Mg(NO3 ) 2 NO2 NO = 3.0,1 + 2.0,2 + 2.0,05 + 0,1 = 0,9 mol Nồng độ mol/lit của dung dịch HNO3: 0,9 x(M) = .1000 = 1,5M 600 Trường THCS Hưng Bình 22
Tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi môn hoá học 8/ Phương pháp biện luận theo ẩn số. a/ Nguyên tắc áp dụng: Khi giải các bài toán hoá học theo phương pháp đại số, nếu số phương trình toán học thiết lập được ít hơn số ẩn số chưa biết cần tìm thì phải biện luận > Bằng cách: Chọn 1 ẩn số làm chuẩn rồi tách các ẩn số còn lại. Nên đưa về phương trình toán học 2 ẩn, trong đó có 1 ẩn có giới hạn (tất nhiên nếu cả 2 ẩn có giới hạn thì càng tốt). Sau đó có thể thiết lập bảng biến thiên hay dự vào các điều kiện khác để chọn các giá trị hợp lí. b/ Ví dụ: Bài 1: Hoà tan 3,06g oxit MxOy bằng dung dich HNO3 dư sau đó cô cạn thì thu được 5,22g muối khan. Hãy xác định kim loại M biết nó chỉ có một hoá trị duy nhất. Hướng dẫn giải: PTHH: MxOy + 2yHNO3 > xM(NO3)2y/x + yH2O Từ PTPƯ ta có tỉ lệ: 3,06 5,22 = > M = 68,5.2y/x M x 16y M x 124y Trong đó: Đặt 2y/x = n là hoá trị của kim loại. Vậy M = 68,5.n (*) Cho n các giá trị 1, 2, 3, 4. Từ (*) > M = 137 và n =2 là phù hợp. Do đó M là Ba, hoá trị II. Bài 2: A, B là 2 chất khí ở điều kiện thường, A là hợp chất của nguyên tố X với oxi (trong đó oxi chiếm 50% khối lượng), còn B là hợp chất của nguyên tố Y với hiđrô (trong đó hiđro chiếm 25% khối lượng). Tỉ khối của A so với B bằng 4. Xác định công thức phân tử A, B. Biết trong 1 phân tử A chỉ có một nguyên tử X, 1 phân tử B chỉ có một nguyên tử Y. Hướng dẫn giải: Đặt CTPT A là XOn, MA = X + 16n = 16n + 16n = 32n. Đặt CTPT A là YOm, MB = Y + m = 3m + m = 4m. M 32n d = A = = 4 > m = 2n. M B 4m Điều kiện thoả mãn: 0 B là CH4 và n = 2 thì X = 32 (là lưu huỳnh) > A là SO2 9/ Phương pháp dựa vào các đại lượng có giới hạn để tìm giới hạn của một đại lượng khác. a/ Nguyên tắc áp dụng: Dựa vào các đại lượng có giới hạn, chẳng hạn: KLPTTB (M ), hoá trị trung bình, số nguyên tử trung bình, Trường THCS Hưng Bình 23
Tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi môn hoá học Hiệu suất: 0(%) MA M = 6,2 : 0,2 = 31 R H 2 R Theo đề ra: 2 kim loại này thuộc 2 chu kì liên tiếp, nên 2 kim loại đó là: A là Na(23) và B là K(39) Bài 2: a/ Cho 13,8 gam (A) là muối cacbonat của kim loại kiềm vào 110ml dung dịch HCl 2M. Sau phản ứng thấy còn axit trong dung dịch thu được và thể tích khí thoát ra V1 vượt quá 2016ml. Viết phương trình phản ứng, tìm (A) và tính V1 (đktc). b/ Hoà tan 13,8g (A) ở trên vào nước. Vừa khuấy vừa thêm từng giọt dung dịch HCl 1M cho tới đủ 180ml dung dịch axit, thu được V2 lit khí. Viết phương trình phản ứng xảy ra và tính V2 (đktc). Hướng dẫn: a/ M2CO3 + 2HCl > 2MCl + H2O + CO2 Theo PTHH ta có: Số mol M2CO3 = số mol CO2 > 2,016 : 22,4 = 0,09 mol > Khối lượng mol M2CO3 Khối lượng mol M2CO3 = 13,8 : 0,11 = 125,45 (II) Từ (I, II) > 125,45 32,5 M là Kali (K) Vậy số mol CO = số mol K CO = 13,8 : 138 = 0,1 mol > V = 2,24 (lit) 2 2 3 CO 2 b/ Giải tương tự: > V2 = 1,792 (lit) Bài 3: Cho 28,1g quặng đôlômít gồm MgCO3; BaCO3 (%MgCO3 = a%) vào dung dịch HCl dư thu được V (lít) CO2 (ở đktc). a/ Xác định V (lít). Hướng dẫn: a/ Theo bài ra ta có PTHH: Trường THCS Hưng Bình 24
Tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi môn hoá học MgCO3 + 2HCl  MgCl2 + H2O + CO2 (1) x(mol) x(mol) BaCO3 + 2HCl  BaCl2 + H2O + CO2 (2) y(mol) y(mol) CO2 + Ca(OH)2  CaCO3  + H2O (3) 0,2(mol) 0,2(mol) 0,2(mol) CO2 + CaCO3 + H2O  Ca(HCO3)2 (4) m Giả sử hỗn hợp chỉ có MgCO3.Vậy BaCO3 = 0 n 28,1 Số mol: MgCO3 = = 0,3345 (mol) 84 m Nếu hỗn hợp chỉ toàn là BaCO3 thì MgCO3 = 0 n 28,1 Số mol: BaCO3 = = 0,143 (mol) 197 Theo PT (1) và (2) ta có số mol CO2 giải phóng là: n 0,143 (mol) CO2 0,3345 (mol) Vậy thể tích khí CO thu được ở đktc là: 3,2 (lít) V 7,49 (lít) 2 CO 2 Chuyên đề 2: Độ tan – nồng độ dung dịch Một số công thức tính cần nhớ: 0C t mct Công thức tính độ tan: S chất = . 100 mdm m Công thức tính nồng độ %: C% = ct . 100% mdd mdd = mdm + mct Hoặc mdd = Vdd (ml) . D(g/ml) * Mối liên hệ giữa độ tan của một chất và nồng độ phần trăm dung dịch bão hoà của chất đó ở một nhiệt độ xác định. Cứ 100g dm hoà tan được Sg chất tan để tạo thành (100+S)g dung dịch bão hoà. Vậy: x(g) // y(g) // 100g // 100S 100.C% Công thức liên hệ: C% = Hoặc S = 100 S 100 C% n(mol) 1000.n(mol) Công thức tính nồng độ mol/lit: CM = = V (lit) V (ml) * Mối liên hệ giữa nồng độ % và nồng độ mol/lit. CM .M 10D.C% Công thức liên hệ: C% = Hoặc CM = 10D M Trong đó: - mct là khối lượng chất tan( đơn vị: gam) - mdm là khối lượng dung môi( đơn vị: gam) - mdd là khối lượng dung dịch( đơn vị: gam) - V là thể tích dung dịch( đơn vị: lit hoặc mililit) - D là khối lượng riêng của dung dịch( đơn vị: gam/mililit) - M là khối lượng mol của chất( đơn vị: gam) - S là độ tan của 1 chất ở một nhiệt độ xác định( đơn vị: gam) Trường THCS Hưng Bình 25
Tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi môn hoá học - C% là nồng độ % của 1 chất trong dung dịch( đơn vị: %) -CM là nồng độ mol/lit của 1 chất trong dung dịch( đơn vị: mol/lit hay M) Dạng 1: Toán độ tan Loại 1: Bài toán liên quan giữa độ tan của một chất và nồng độ phần trăm dung dịch bão hoà của chất đó. 0 Bài 1: ở 40 C, độ tan của K2SO4 là 15. Hãy tính nồng độ phần trăm của dung dịch K2SO4 bão hoà ở nhiệt độ này? Đáp số: C% = 13,04% 0 Bài 2: Tính độ tan của Na2SO4 ở 10 C và nồng độ phần trăm của dung dịch bão hoà 0 Na2SO4 ở nhiệt độ này. Biết rằng ở 10 C khi hoà tan 7,2g Na2SO4 vào 80g H2O thì được dung dịch bão hoà Na2SO4. Đáp số: S = 9g và C% = 8,257% Loại 2: Bài toán tính lượng tinh thể ngậm nước cần cho thêm vào dung dịch cho sẵn. Cách làm: Dùng định luật bảo toàn khối lượng để tính: * Khối lượng dung dịch tạo thành = khối lượng tinh thể + khối lượng dung dịch ban đầu. * Khối lượng chất tan trong dung dịch tạo thành = khối lượng chất tan trong tinh thể + khối lượng chất tan trong dung dịch ban đầu. * Các bài toán loại này thường cho tinh thể cần lấy và dung dịch cho sẵn có chứa cùng loại chất tan. Bài tập áp dụng: Bài 1: Tính lượng tinh thể CuSO4.5H2O cần dùng để điều chế 500ml dung dịch CuSO4 8%(D = 1,1g/ml). Đáp số: Khối lượng tinh thể CuSO4.5H2O cần lấy là: 68,75g Bài 2: Để điều chế 560g dung dịch CuSO4 16% cần phải lấy bao nhiêu gam dung dịch CuSO4 8% và bao nhiêu gam tinh thể CuSO4.5H2O. Hướng dẫn * Cách 1: Trong 560g dung dịch CuSO4 16% có chứa. m 560.16 2240 ct CuSO4(có trong dd CuSO4 16%) = = = 89,6(g) 100 25 m Đặt CuSO4.5H2O = x(g) 1mol(hay 250g) CuSO4.5H2O chứa 160g CuSO4 160x 16x Vậy x(g) // chứa = (g) 250 25 m dd CuSO4 8% có trong dung dịch CuSO4 16% là (560 – x) g Trường THCS Hưng Bình 26
Tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi môn hoá học m (560 x).8 (560 x).2 ct CuSO4(có trong dd CuSO4 8%) là = (g) 100 25 (560 x).2 16x Ta có phương trình: + = 89,6 25 25 Giải phương trình được: x = 80. Vậy cần lấy 80g tinh thể CuSO4.5H2O và 480g dd CuSO4 8% để pha chế thành 560g dd CuSO4 16%. * Cách 2: Giải hệ phương trình bậc nhất 2 ẩn. * Cách 3: Tính toán theo sơ đồ đường chéo. Lưu ý: Lượng CuSO 4 có thể coi như dd CuSO 4 64%(vì cứ 250g CuSO4.5H2O thì có 160 chứa 160g CuSO4). Vậy C%(CuSO4) = .100% = 64%. 250 Loại 3: bài toán tính lượng chất tan tách ra hay thêm vào khi thay đổi nhiệt độ một dung dịch bão hoà cho sẵn. Cách làm: - Bước 1: Tính khối lượng chất tan và khối lượng dung môi có trong dung 0 dịch bão hoà ở t1( c) - Bước 2: Đặt a(g) là khối lượng chất tan A cần thêm hay đã tách ra khỏi 0 0 0 dung dịch ban đầu, sau khi thay đổi nhiệt độ từ t1( c) sang t2( c) với t1( c) 0 khác t2( c). - Bước 3: Tính khối lượng chất tan và khối lượng dung môi có trong dung 0 dịch bão hoà ở t2( c). - Bước 4: áp dụng công thức tính độ tan hay nồng độ % dung dịch bão hoà(C% ddbh) để tìm a. Lưu ý: Nếu đề yêu cầu tính lượng tinh thể ngậm nước tách ra hay cần thêm vào do thay đổi nhiệt độ dung dịch bão hoà cho sẵn, ở bước 2 ta phải đặt ẩn số là số mol(n) 0 0 Bài 1: ở 12 C có 1335g dung dịch CuSO4 bão hoà. Đun nóng dung dịch lên đến 90 C. Hỏi phải thêm vào dung dịch bao nhiêu gam CuSO4 để được dung dịch bão hoà ở nhiệt độ này. 0 0 Biết ở 12 C, độ tan của CuSO4 là 33,5 và ở 90 C là 80. Đáp số: Khối lượng CuSO4 cần thêm vào dung dịch là 465g. 0 Bài 2: ở 85 C có 1877g dung dịch bão hoà CuSO4. Làm lạnh dung dịch xuống còn 0 25 C. Hỏi có bao nhiêu gam CuSO4.5H2O tách khỏi dung dịch. Biết độ tan của CuSO4 ở 850C là 87,7 và ở 250C là 40. Đáp số: Lượng CuSO4.5H2O tách khỏi dung dịch là: 961,75g Bài 3: Cho 0,2 mol CuO tan trong H2SO4 20% đun nóng, sau đó làm nguội dung dịch 0 đến 10 C. Tính khối lượng tinh thể CuSO4.5H2O đã tách khỏi dung dịch, biết rằng độ 0 tan của CuSO4 ở 10 C là 17,4g/100g H2O. Đáp số: Lượng CuSO4.5H2O tách khỏi dung dịch là: 30,7g Dạng 2: Toán nồng độ dung dịch Trường THCS Hưng Bình 27
Tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi môn hoá học Bài 1: Cho 50ml dung dịch HNO3 40% có khối lượng riêng là 1,25g/ml. Hãy: a/ Tìm khối lượng dung dịch HNO3 40%? b/ Tìm khối lượng HNO3? c/ Tìm nồng độ mol/l của dung dịch HNO3 40%? Đáp số: a/ mdd = 62,5g b/ m = 25g HNO 3 c/ C = 7,94M M(HNO3 ) Bài 2: Hãy tính nồng độ mol/l của dung dịch thu được trong mỗi trường hợp sau: a/ Hoà tan 20g NaOH vào 250g nước. Cho biết D = 1g/ml, coi như thể tích dung HO2 dịch không đổi. b/ Hoà tan 26,88 lít khí hiđro clorua HCl (đktc) vào 500ml nước thành dung dịch axit HCl. Coi như thể dung dịch không đổi. c/ Hoà tan 28,6g Na2CO3.10H2O vào một lượng nước vừa đủ để thành 200ml dung dịch Na2CO3. Đáp số: a/ CM( NaOH ) = 2M b/ CM( HCl ) = 2,4M c/ CM(Na2CO3) = 0,5M Bài 3: Cho 2,3g Na tan hết trong 47,8ml nước thu được dung dịch NaOH và có khí H2 thoát ra . Tính nồng độ % của dung dịch NaOH? Đáp số: C%(NaOH) = 8% chuyên đề 3: pha trộn dung dịch Loại 1: Bài toán pha loãng hay cô dặc một dung dịch. a) Đặc điểm của bài toán: - Khi pha loãng, nồng độ dung dịch giảm. Còn cô dặc, nồng độ dung dịch tăng. - Dù pha loãng hay cô đặc, khối lượng chất tan luôn luôn không thay đổi. b) Cách làm: Có thể áp dụng công thức pha loãng hay cô đặc TH1: Vì khối lượng chất tan không đổi dù pha loãng hay cô đặc nên. mdd(1).C%(1) = mdd(2).C%(2) TH2: Vì số mol chất tan không đổi dù pha loãng hay cô dặc nên. Vdd(1). CM (1) = Vdd(2). CM (2) Nếu gặp bài toán bài toán: Cho thêm H2O hay chất tan nguyên chất (A) vào 1 dung dịch (A) có nồng độ % cho trước, có thể áp dụng quy tắc đường chéo để giải. Khi đó có thể xem: - H2O là dung dịch có nồng độ O% - Chất tan (A) nguyên chất cho thêm là dung dịch nồng độ 100% Trường THCS Hưng Bình 28
Tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi môn hoá học + TH1: Thêm H2O Dung dịch đầu C1(%) C2(%) - O mdd.dau C2(%) = mH 2O H2O O(%) C1(%) – C2(%) + TH1: Thêm chất tan (A) nguyên chất Dung dịch đầu C1(%) 100 - C2(%) mdd.dau C2(%) = mctA Chất tan (A) 100(%) C1(%) – C2(%) Lưu ý: Tỉ lệ hiệu số nồng độ nhận được đúng bằng số phần khối lượng dung dịch đầu( hay H2O, hoặc chất tan A nguyên chất) cần lấy đặt cùng hàng ngang. Bài toán áp dụng: Bài 1: Phải thêm bao nhiêu gam H2O vào 200g dung dịch KOH 20% để được dung dịch KOH 16%. m Đáp số: H2O(cần thêm) = 50g Bài 2: Có 30g dung dịch NaCl 20%. Tính nồng độ % dung dịch thu được khi: - Pha thêm 20g H2O - Cô đặc dung dịch để chỉ còn 25g. Đáp số: 12% và 24% Bài 3: Tính số ml H2O cần thêm vào 2 lit dung dịch NaOH 1M để thu được dung dịch mới có nồng độ 0,1M. Đáp số: 18 lit Bài 4: Tính số ml H2O cần thêm vào 250ml dung dịch NaOH1,25M để tạo thành dung dịch 0,5M. Giả sử sự hoà tan không làm thay đổi đáng kể thể tích dung dịch. Đáp số: 375ml Bài 5: Tính số ml dung dịch NaOH 2,5%(D = 1,03g/ml) điều chế được từ 80ml dung dịch NaOH 35%(D = 1,38g/ml). Đáp số: 1500ml Bài 6: Làm bay hơi 500ml dung dịch HNO3 20%(D = 1,20g/ml) để chỉ còn 300g dung dịch. Tính nồng độ % của dung dịch này. Đáp số: C% = 40% Loại 2:Bài toán hoà tan một hoá chất vào nước hay vào một dung dịch cho sẵn. Trường THCS Hưng Bình 29
Tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi môn hoá học a/ Đặc điểm bài toán: - Hoá chất đem hoà tan có thể là chất khí, chất lỏng hay chất rắn. - Sự hoà tan có thể gây ra hay không gây ra phản ứng hoá học giữa chất đem hoà tan với H2O hoặc chất tan trong dung dịch cho sẵn. b/ Cách làm: - Bước 1: Xác định dung dịch sau cùng (sau khi hoà tan hoá chất) có chứa chất nào: Cần lưu ý xem có phản ứng giữa chất đem hoà tan với H 2O hay chất tan trong dung dịch cho sẵn không? Sản phẩm phản ứng(nếu có) gồm những chất tan nào? Nhớ rằng: có bao nhiêu loại chất tan trong dung dịch thì có bấy nhiêu nồng độ. . Nếu chất tan có phản ứng hoá học với dung môi, ta phải tính nồng độ của sản phẩm phản ứng chứ không được tính nồng độ của chất tan đó. - Bước 2: Xác định lượng chất tan(khối lượng hay số mol) có chứa trong dung dịch sau cùng. . Lượng chất tan(sau phản ứng nếu có) gồm: sản phẩm phản ứng và các chất tác dụng còn dư. . Lượng sản phẩm phản ứng(nếu có) tính theo pttư phải dựa vào chất tác dụng hết(lượng cho đủ), tuyệt đối không được dựa vào lượng chất tác dụng cho dư (còn thừa sau phản ứng) - Bước 3: Xác định lượng dung dịch mới (khối lượng hay thể tích) . Để tính thể tích dung dịch mới có 2 trường hợp (tuỳ theo đề bài) Nếu đề không cho biết khối lượng riêng dung dịch mới(Dddm) + Khi hoà tan 1 chất khí hay 1 chất rắn vào 1 chất lỏng có thể coi: Thể tích dung dịch mới = Thể tích chất lỏng + Khi hoà tan 1 chất lỏng vào 1 chất lỏng khác, phải giả sử sự pha trộn không làm thây đổi đáng kể thể tích chất lỏng, để tính: Thể tích dung dịch mới = Tổng thể tích các chất lỏng ban đầu. Nếu đề cho biết khối lượng riêng dung dịch mới(Dddm) mddm Thể tích dung dịch mới: Vddm = Dddm mddm: là khối lượng dung dịch mới + Để tính khối lượng dung dịch mới mddm = Tổng khối lượng(trước phản ứng) – khối lượng kết tủa(hoặc khí bay lên) nếu có. Bài tập áp dụng: Bài 1: Cho 14,84g tinh thể Na2CO3 vào bình chứa 500ml dung dịch HCl 0,4M được dung dịch B. Tính nồng độ mol/lit các chất trong dung dịch B. Đáp số: Nồng độ của NaCl là: CM = 0,4M Nồng độ của Na2CO3 còn dư là: CM = 0,08M Bài 2: Hoà tan 5,6lit khí HCl (ở đktc) vào 0,1lit H2O để tạo thành dung dịch HCl. Tính nồng độ mol/lit và nồng độ % của dung dịch thu được. Đáp số: Trường THCS Hưng Bình 30
Tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi môn hoá học -CM = 2,5M - C% = 8,36% Bài 3: Cho 200g SO3 vào 1 lít dung dịch H2SO4 17%(D = 1,12g/ml) được dung dịch A. Tính nồng độ % dung dịch A. Đáp số: C% = 32,985% Bài 4: xác định lượng SO3 và lượng dung dịch H2SO4 49% cần lấy để pha thành 450g dung dịch H2SO4 83,3%. Đáp số: Khối lượng SO3 cần lấy là: 210g Khối lượng dung dịch H2SO4 49% cần lấy là 240g Bài 5: Xác định khối lượng dung dịch KOH 7,93% cần lấy để khi hoà tan vào đó 47g K2O thì thu được dung dịch 21%. Đáp số: Khối lượng dung dịch KOH 7,93% cần lấy là 352,94g Bài 6: Cho 6,9g Na và 9,3g Na2O vào nước, được dung dịch A(NaOH 8%). Hỏi phải lấy thêm bao nhiêu gam NaOH có độ tinh khiết 80%(tan hoàn toàn) cho vào để được dung dịch 15%? Đáp số: - Khối lượng NaOH có độ tinh khiết 80% cần lấy là 32,3g Loại 3: Bài toán pha trộn hai hay nhiều dung dịch. a/ Đặc điểm bài toán. Khi pha trộn 2 hay nhiều dung dịch với nhau có thể xảy ra hay không xảy ra phản ứng hoá học giữa chất tan của các dung dịch ban đầu. b/ Cách làm: TH 1: Khi trộn không xảy ra phản ứng hoá học(thường gặp bài toán pha trộn các dung dịch chứa cùng loại hoá chất) Nguyên tắc chung để giải là theo phương pháp đại số, lập hệ 2 phương trình toán học (1 theo chất tan và 1 theo dung dịch) Các bước giải: - Bước 1: Xác định dung dịch sau trộn có chứa chất tan nào. - Bước 2: Xác định lượng chất tan(mct) có trong dung dịch mới(ddm) - Bước 3: Xác định khối lượng(mddm) hay thể tích(Vddm) dung dịch mới. mddm = Tổng khối lượng( các dung dịch đem trộn ) + Nếu biết khối lượng riêng dung dịch mới(Dddm) mddm Vddm = Dddm + Nếu không biết khối lượng riêng dung dịch mới: Phải giả sử sự hao hụt thể tích do sự pha trộn dung dịch là không đáng kể, để có. Vddm = Tổng thể tích các chất lỏng ban đầu đem trộn Trường THCS Hưng Bình 31
Tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi môn hoá học + Nếu pha trộn các dung dịch cùng loại chất tan, cùng loại nồng độ, có thể giải bằng quy tắc đường chéo. m1(g) dd C1(%) C2 – C3 C3(%) m2(g) dd C2(%) C3 – C1 ( Giả sử: C1< C3 < C2 ) và sự hao hụt thể tích do sự pha trộn các dd là không đáng kể. m C C 1 = 2 3 m2 C3 C1 + Nếu không biết nồng độ % mà lại biết nồng độ mol/lit (CM) thì áp dụng sơ đồ: V1(l) dd C1(M) C2 – C3 C3(M) V2(g) dd C2(M) C3 – C1 ( Giả sử: C1< C3 < C2 ) V C C 1 = 2 3 V2 C3 C1 + Nếu không biết nồng độ % và nồng độ mol/lit mà lại biết khối lượng riêng (D) thì áp dụng sơ đồ: V1(l) dd D1(g/ml) D2 – D3 D3(g/ml) V2(l) dd D2(g/ml) D3 – D1 (Giả sử: D1< D3 < D2) và sự hao hụt thể tích do sự pha trộn các dd là không đáng kể. V D D 1 = 2 3 V2 D3 D1 TH 2: Khi trộn có xảy ra phản ứng hoá học cũng giải qua 3 bước tương tự bài toán loại 2 (Hoà tan một chất vào một dung dịch cho sẵn). Tuy nhiên, cần lưu ý. Trường THCS Hưng Bình 32
Tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi môn hoá học - ở bước 1: Phải xác định công thức chất tan mới, số lượng chất tan mới. Cần chú ý khả năng có chất dư(do chất tan ban đầu không tác dụng hết) khi tính toán. - ở bước 3: Khi xác định lượng dung dịch mới (mddm hay Vddm) Tacó: mddm = Tổng khối lượng các chất đem trộng – khối lượng chất kết tủa hoặc chất khí xuất hiện trong phản ứng. - Thể tích dung dịch mới tính như trường hợp 1 loại bài toán này. Thí dụ: áp dụng phương pháp đường chéo. Một bài toán thường có nhiều cách giải nhưng nếu bài toán nào có thể sử dụng được phương pháp đường chéo để giải thì sẽ làm bài toán đơn giản hơn rất nhiều. Bài toán 1: Cần bao nhiêu gam tinh thể CuSO4 . 5H2O hoà vào bao nhiêu gam dung dịch CuSO4 4% để điều chế được 500 gam dung dịch CuSO4 8%. Bài giải: Giải Bằng phương pháp thông thường: Khối lượng CuSO4 có trong 500g dung dịch bằng: 500.8 m 40gam (1) CuúO4 100 Gọi x là khối lượng tinh thể CuSO4 . 5 H2O cần lấy thì: (500 - x) là khối lượng dung dịch CuSO4 4% cần lấy: Khối lượng CuSO4 có trong tinh thể CuSO4 . 5H2O bằng: x.160 m (2) CuSO4 250 Khối lượng CuSO4 có trong tinh thể CuSO4 4% là: (500 x).4 m (3) CuSO4 100 Từ (1), (2) và (3) ta có: (x.160) (500 x).4 40 250 100 => 0,64x + 20 - 0,04x = 40. Giải ra ta được: X = 33,33g tinh thể Vậy khối lượng dung dịch CuSO4 4% cần lấy là: 500 - 33,33 gam = 466,67 gam. + Giải theo phương pháp đường chéo Gọi x là số gam tinh thể CuSO4 . 5 H2O cần lấy và (500 - x) là số gam dung dịch cần lấy ta có sơ đồ đường chéo như sau: Trường THCS Hưng Bình 33
Tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi môn hoá học x 69 4 - 8 x 4 1 8 => 500 x 500 x 56 14 4 64 - 8 Giải ra ta tìm được: x = 33,33 gam. Bài toán 2: Trộn 500gam dung dịch NaOH 3% với 300 gam dung dịch NaOH 10% thì thu được dung dịch có nồng độ bao nhiêu%. Bài giải: Ta có sơ đồ đường chéo: 500: 3 10 - C% 500 10 C C% => 300 C 3 300: 10 C% - 3% Giải ra ta được: C = 5,625% Vậy dung dịch thu được có nồng độ 5,625%. Bài toán 3: Cần trộn 2 dung dịch NaOH 3% và dung dịch NaOH 10% theo tỷ lệ khối lượng bao nhiêu để thu được dung dịch NaOH 8%. Bài giải: Gọi m1; m2 lần lượt là khối lượng của các dung dịch cần lấy. Ta có sơ đồ đường chéo sau: m1 3 10 - 8 m1 10 8 8 => m2 8 3 m2 10 8 - 3 Vậy tỷ lệ khối lượng cần lấy là: m 2  1 m2 5 Bài toán áp dụng: Bài 1: Cần pha chế theo tỉ lệ nào về khối lượng giữa 2 dung dịch KNO3 có nồng độ % tương ứng là 45% và 15% để được một dung dịch KNO3 có nồng độ 20%. Đáp số: Phải lấy 1 phần khối lượng dung dịch có nồng dộ 45% và 5 phần khối lượng dung dịch có nồng độ 15% để trộn với nhau. Bài 2: Trộn V1(l) dung dịch A(chứa 9,125g HCl) với V2(l) dung dịch B(chứa 5,475g HCl) được 2(l) dung dịch D. Coi thể tích dung dịch D = Tổng thể tích dung dịch A và dung dịch B. a) Tính nồng độ mol/lit của dung dịch D. b) Tính nồng độ mol/lit của dung dịch A, dung dịch B (Biết hiệu nồng độ mol/lit của dung dịch A trừ nồng độ mol/lit dung dịch B là 0,4mol/l) Trường THCS Hưng Bình 34
Tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi môn hoá học Đáp số: a) CM(dd D) = 0,2M b) Đặt nồng độ mol/l của dung dịch A là x, dung dịch B là y ta có: x – y = 0,4 (I) 0,25 0,15 Vì thể tích: Vdd D = Vdd A + Vdd B = + = 2 (II) x y Giải hệ phương trình ta được: x = 0,5M, y = 0,1M Vậy nồng độ mol/l của dung dịch A là 0,5M và của dung dịch B là 0,1M. Bài 3: Hỏi phải lấy 2 dung dịch NaOH 15% và 27,5% mỗi dung dịch bao nhiêu gam trộn vào nhau để được 500ml dung dịch NaOH 21,5%, D = 1,23g/ml? Đáp số: Dung dịch NaOH 27,5% cần lấy là 319,8g và dung dịch NaOH 15% cần lấy là 295,2g Bài 4: Trộn lẫn 150ml dung dịch H2SO4 2M vào 200g dung dịch H2SO4 5M( D = 1,29g/ml ). Tính nồng độ mol/l của dung dịch H2SO4 nhận được. Đáp số: Nồng độ H2SO4 sau khi trộn là 3,5M Bài 5: Trộn 1/3 (l) dung dịch HCl (dd A) với 2/3 (l) dung dịch HCl (dd B) được 1(l) dung dịch HCl mới (dd C). Lấy 1/10 (l) dd C tác dụng với dung dịch AgNO3 dư thì thu được 8,61g kết tủa. a) Tính nồng độ mol/l của dd C. b) Tính nồng độ mol/l của dd A và dd B. Biết nồng độ mol/l dd A = 4 nồng dộ mol/l dd B. Đáp số: Nồng độ mol/l của dd B là 0,3M và của dd A là 1,2M. Bài 6: Trộn 200ml dung dịch HNO3 (dd X) với 300ml dung dịch HNO3 (dd Y) được dung dịch (Z). Biết rằng dung dịch (Z) tác dụng vừa đủ với 7g CaCO3. a) Tính nồng độ mol/l của dung dịch (Z). b) Người ta có thể điều chế dung dịch (X) từ dung dịch (Y) bằng cách thêm H2O vào dung dịch (Y) theo tỉ lệ thể tích: V : V = 3:1. HO2 dd(Y) Tính nồng độ mol/l dung dịch (X) và dung dịch (Y)? Biết sự pha trộn không làm thay đổi đáng kể thể tích dung dịch. Đáp số: a) CMdd(Z) = 0,28M b) Nồng độ mol/l của dung dịch (X) là 0,1M và của dung dịch (Y) là 0,4M. Bài 7: Để trung hoà 50ml dung dịch NaOH 1,2M cần V(ml) dung dịch H2SO4 30% (D = 1,222g/ml). Tính V? Đáp số: Thể tích dung dịch H2SO4 30% cần lấy là 8,02 ml. Bài 8: Cho 25g dung dịch NaOH 4% tác dụng với 51g dung dịch H2SO4 0,2M, có khối lượng riêng D = 1,02 g/ml. Tính nồng độ % các chất sau phản ứng. Đáp số: - Nồng độ % của dung dịch Na2SO4 là 1,87% - Nồng độ % của dung dịch NaOH (dư) là 0,26% Trường THCS Hưng Bình 35
Tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi môn hoá học Bài 9:Trộn lẫn 100ml dung dịch NaHSO4 1M với 100ml dung dịch NaOH 2M được dung dịch A. a) Viết phương trình hoá học xảy ra. b) Cô cạn dung dịch A thì thu được hỗn hợp những chất nào? Tính khối lượng của mỗi chất. Đáp số: b) Khối lượng các chất sau khi cô cạn. - Khối lượng muối Na2SO4 là 14,2g - Khối lượng NaOH(còn dư) là 4 g Bài 10: Khi trung hoà 100ml dung dịch của 2 axit H2SO4 và HCl bằng dung dịch NaOH, rồi cô cạn thì thu được 13,2g muối khan. Biết rằng cứ trung hoà 10 ml dung dịch 2 axit này thì cần vừa đủ 40ml dung dịch NaOH 0,5M. Tính nồng độ mol/l của mỗi axit trong dung dịch ban đầu. Đáp số: Nồng độ mol/l của axit H2SO4 là 0,6M và của axit HCl là 0,8M Bài 11: Tính nồng độ mol/l của dung dịch H2SO4 và dung dịch NaOH biết rằng: Cứ 30ml dung dịch H2SO4 được trung hoà hết bởi 20ml dung dịch NaOH và 10ml dung dịch KOH 2M. Ngược lại: 30ml dung dịch NaOH được trung hoà hết bởi 20ml dung dịch H2SO4 và 5ml dung dịch HCl 1M. Đáp số: Nồng độ mol/l của dd H2SO4 là 0,7M và của dd NaOH là 1,1M. Hướng dẫn giải bài toán nồng độ bằng phương pháp đại số: Thí dụ: Tính nồng độ ban đầu của dung dịch H2SO4 và dung dịch NaOH biết rằng: - Nếu đổ 3 lít dung dịch NaOH vào 2 lít dung dịch H2SO4 thì sau phản ứng dung dịch có tính kiềm với nồng độ 0,1M. - Nếu đổ 2 lít dung dịch NaOH vào 3 lít dung dịch H2SO4 thì sau phản ứng dung dịch có tính axit với nồng độ 0,2M. Bài giải PTHH: 2NaOH + H2SO4 -> Na2SO4 + 2H2O Gọi nồng độ dung dịch xút là x và nồng độ dung dịch axit là y thì: * Trong trường hợp thứ nhất lượng kiềm còn lại trong dung dịch là 0,1 . 5 = 0,5mol. Lượng kiềm đã tham gia phản ứng là: 3x - 0,5 (mol) Lượng axít bị trung hoà là: 2y (mol) Theo PTPƯ số mol xút lớn hơn 2 lần H2SO4 Vậy 3x - 0,5 = 2y.2 = 4y hay 3x - 4y = 0,5 (1) * Trong trường hợp thứ 2 thì lượng a xít dư là 0,2.5 = 1mol Lượng a xít bị trung hoà là 3y - 1 (mol) Lượng xút tham gia phản ứng là 2x (mol). Cũng lập luận như trên ta được: 1 3y - 1 = . 2x = x hay 3y - x = 1 (2) 2 Từ (1) và (2) ta có hệ phương trình bậc nhất: Trường THCS Hưng Bình 36
Tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi môn hoá học 3x 4y 0,5 3y x 1 Giải hệ phương trình này ta được x = 1,1 và y = 0,7. Vậy, nồng độ ban đầu của dung dịch H2SO4 là 0,7M của dung dịch NaOH là 1,1M. Bài 12: Tính nồng độ mol/l của dung dịch NaOH và dung dịch H2SO4. Biết nếu lấy 60ml dung dịch NaOH thì trung hoà hoàn toàn 20ml dung dịch H2SO4. Nếu lấy 20ml dung dịch H2SO4 tác dụng với 2,5g CaCO3 thì muốn trung hoà lượng axit còn dư phải dùng hết 10ml dung dịch NaOH ở trên. Đáp số: Nồng độ mol/l của dd H2SO4 là 1,5M và của dd NaOH là 1,0M. Bài 13: Tính nồng độ mol/l của dung dịch HNO3 và dung dịch KOH. Biết - 20ml dung dịch HNO3 được trung hoà hết bởi 60ml dung dịch KOH. - 20ml dung dịch HNO3 sau khi tác dụng hết với 2g CuO thì được trung hoà hết bởi 10ml dung dịch KOH. Đáp số: Nồng độ của dung dịch HNO3 là 3M và của dung dịch KOH là 1M. Bài 14: Có 2 dung dịch H2SO4 là A và B. a) Nếu 2 dung dịch A và B được trộn lẫn theo tỉ lệ khối lượng 7:3 thì thu được dung dịch C có nồng độ 29%. Tính nồng độ % của dd A và dd B. Biết nồng độ dd B bằng 2,5 lần nồng độ dd A. b) Lấy 50ml dd C (D = 1,27g/ml) cho phản ứng với 200ml dd BaCl2 1M. Tính khối lượng kết tủa và nồng độ mol/l của dd E còn lại sau khi đã tách hết kết tủa, giả sử thể tích dd thay đổi không đáng kể. Hướng dẫn: a/ Giả sử có 100g dd C. Để có 100g dd C này cần đem trộn 70g dd A nồng độ x% và 30g dd B nồng độ y%. Vì nồng độ % dd C là 29% nên ta có phương trình: m 70x 30y H2SO4(trong dd C) = + = 29 (I) 100 100 Theo bài ra thì: y = 2,5x (II) Giải hệ (I, II) được: x% = 20% và y% = 50% n C%.mdd 29(50.1,27) b/ H2SO4( trong 50ml dd C ) = = = 0,1879 mol 100M 100.98 n n BaCl2 = 0,2 mol > H2SO4. Vậy axit phản ứng hết m BaSO4 = 0,1879 . 233 = 43,78g Dung dịch còn lại sau khi tách hết kết tủa có chứa 0,3758 mol HCl và 0,2 – 0,1879 = 0,0121 mol BaCl2 còn dư. Vậy nồng độ của dd HCl là 1,5M và của dd BaCl2 là 0,0484M Bài 15: Trộn dd A chứa NaOH và dd B chứa Ba(OH)2 theo thể tích bằng nhau được dd C. Trung hoà 100ml dd C cần hết 35ml dd H2SO4 2M và thu được 9,32g kết tủa. Tính nồng độ mol/l của các dd A và B. Cần trộn bao nhiêu ml dd B với 20ml dd A để hoà tan vừa hết 1,08g bột Al. n n n Đáp số: H2SO4 = 0,07 mol; NaOH = 0,06 mol; Ba(OH)2 = 0,04 mol. C = 1,2M; C = 0,8M. M(NaOH) M(Ba(OH)2 ) Cần trộn 20ml dd NaOH và 10ml dd Ba(OH)2 để hoà tan hết 1,08g bột nhôm. Trường THCS Hưng Bình 37
Tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi môn hoá học Chuyên đề 4: Xác định công thức hoá học Phương pháp 1: Xác định công thức hoá học dựa trên biểu thức đại số. * Cách giải: - Bước 1: Đặt công thức tổng quát. - Bước 2: Lập phương trình(Từ biểu thức đại số) - Bước 3: Giải phương trình -> Kết luận Các biểu thức đại số thường gặp. - Cho biết % của một nguyên tố. - Cho biết tỉ lệ khối lượng hoặc tỉ lệ %(theo khối lượng các nguyên tố). Các công thức biến đổi. - Công thức tính % của nguyên tố trong hợp chất. CTTQ AxBy AxBy M .x %A M .x %A = A .100% > = A M AxBy %B M B .y - Công thức tính khối lượng của nguyên tố trong hợp chất. CTTQ AxBy AxBy m M .x m = n .M .x > A = A A ABx y A mB M B .y Lưu ý: - Để xác định nguyên tố kim loại hoặc phi kim trong hợp chất có thể phải lập bảng xét hoá trị ứng với nguyên tử khối của kim loại hoặc phi kim đó. - Hoá trị của kim loại (n): 1 n 4, với n nguyên. Riêng kim loại Fe phải xét thêm hoá trị 8/3. - Hoá trị của phi kim (n): 1 n 7, với n nguyên. - Trong oxit của phi kim thì số nguyên tử phi kim trong oxit không quá 2 nguyên tử. Bài tập áp dụng: Bài 1: Một oxit nitơ(A) có công thức NOx và có %N = 30,43%. Tìm công thức của (A). Đáp số: NO2 Bài 2: Một oxit sắt có %Fe = 72,41%. Tìm công thức của oxit. Đáp số: Fe3O4 Bài 3: Một oxit của kim loại M có %M = 63,218. Tìm công thức oxit. Đáp số: MnO2 Bài 4: Một quặng sắt có chứa 46,67% Fe, còn lại là S. a) Tìm công thức quặng. b) Từ quặng trên hãy điều chế 2 khí có tính khử. Đáp số: Trường THCS Hưng Bình 38
Tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi môn hoá học a) FeS2 b) H2S và SO2. Bài 5: Oxit đồng có công thức CuxOy và có mCu : mO = 4 : 1. Tìm công thức oxit. Đáp số: CuO Bài 6: Oxit của kim loại M. Tìm công thức của oxit trong 2 trường hợp sau: a) mM : mO = 9 : 8 b) %M : %O = 7 : 3 Đáp số: a) Al2O3 b) Fe2O3 Bài 7: Một oxit (A) của nitơ có tỉ khối hơi của A so với không khí là 1,59. Tìm công thức oxit A. Đáp số: NO2 Bài 8: Một oxit của phi kim (X) có tỉ khối hơi của (X) so với hiđro bằng 22. Tìm công thức (X). Đáp số: TH1: CO2 TH2: N2O Phương pháp 2: Xác định công thức dựa trên phản ứng. Cách giải: - Bước 1: Đặt CTTQ - Bước 2: Viết PTHH. - Bước 3: Lập phương trình toán học dựa vào các ẩn số theo cách đặt. - Bước 4: Giải phương trình toán học. Một số gợi ý: - Với các bài toán có một phản ứng, khi lập phương trình ta nên áp dụng định luật tỉ lệ. - Tổng quát: Có PTHH: aA + bB > qC + pD (1) Chuẩn bị: a b.MB q.22,4 Đề cho: nA pư nB pư VC (l ) ở đktc Theo(1) ta có: a b.M q.22,4 = B = nA. pu mB. pu VC Bài tập áp dụng: Bài 1: Đốt cháy hoàn toàn 1gam nguyên tố R. Cần 0,7 lit oxi(đktc), thu được hợp chất X. Tìm công thức R, X. Đáp số: R là S và X là SO2 Trường THCS Hưng Bình 39
Tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi môn hoá học Bài 2: Khử hết 3,48 gam một oxit của kim loại R cần 1,344 lit H2 (đktc). Tìm công thức oxit. - Đây là phản ứng nhiệt luyện. - Tổng quát: Oxit kim loại A + (H2, CO, Al, C) > Kim loại A + (H2O, CO2, Al2O3, CO hoặc CO2) - Điều kiện: Kim loại A là kim loại đứng sau nhôm. Đáp số: Fe3O4 Bài 3: Nung hết 9,4 gam M(NO3)n thu được 4 gam M2On. Tìm công thức muối nitrat Hướng dẫn: - Phản ứng nhiệt phân muối nitrat. - Công thức chung: M: đứng trước Mg > M(NO2)n (r) + O2(k) 0 t M: ( từ Mg > Cu) M(NO3)3(r) > M2On (r) + O2(k) + NO2(k) M: đứng sau Cu > M(r) + O2(k) + NO2(k) Đáp số: Cu(NO3)2. Bài 4: Nung hết 3,6 gam M(NO3)n thu được 1,6 gam chất rắn không tan trong nước. Tìm công thức muối nitrat đem nung. Hướng dẫn: Theo đề ra, chất rắn có thể là kim loại hoặc oxit kim loại. Giải bài toán theo 2 trường hợp. Chú ý: TH: Rắn là oxit kim loại. t 2n m Phản ứng: 2M(NO3)n (r) > M2Om (r) + 2nO2(k) + O2(k) 2 t Hoặc 4M(NO3)n (r) > 2M2Om (r) + 4nO2(k) + (2n – m)O2(k) Điều kiện: 1 n m 3, với n, m nguyên dương.(n, m là hoá trị của M ) Đáp số: Fe(NO3)2 Bài 5: Đốt cháy hoàn toàn 6,8 gam một hợp chất vô cơ A chỉ thu được 4,48 lít SO2(đktc) và 3,6 gam H2O. Tìm công thức của chất A. Đáp số: H2S Bài 6: Hoà tan hoàn toàn 7,2g một kim loại (A) hoá trị II bằng dung dịch HCl, thu được 6,72 lit H2 (đktc). Tìm kim loại A. Đáp số: A là Mg Bài 7: Cho 12,8g một kim loại R hoá trị II tác dụng với clo vừa đủ thì thu được 27g muối clorua. Tìm kim loại R. Đáp số: R là Cu Bài 8: Cho 10g sắt clorua(chưa biết hoá trị của sắt ) tác dụng với dung dịch AgNO3 thì thu được 22,6g AgCl(r) (không tan). Hãy xác định công thức của muối sắt clorua. Đáp số: FeCl2 Trường THCS Hưng Bình 40
Tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi môn hoá học Bài 9: Hoà tan hoàn toàn 7,56g một kim loại R chưa rõ hoá trị vào dung dịch axit HCl, thì thu được 9,408 lit H2 (đktc). Tìm kim loại R. Đáp số: R là Al Bài 10: Hoà tan hoàn toàn 8,9g hỗn hợp 2 kim loại A và B có cùng hoá trị II và có tỉ lệ mol là 1 : 1 bằng dung dịch HCl dùng dư thu được 4,48 lit H 2(đktc). Hỏi A, B là các kim loại nào trong số các kim loại sau đây: ( Mg, Ca, Ba, Fe, Zn, Be ) Đáp số:A và B là Mg và Zn. Bài 11: Hoà tan hoàn toàn 5,6g một kim loại hoá trị II bằng dd HCl thu được 2,24 lit H2(đktc). Tìm kim loại trên. Đáp số: Fe Bài 12: Cho 4,48g một oxit của kim loại hoá trị tác dụng hết 7,84g axit H2SO4. Xác định công thức của oxit trên. Đáp số: CaO Bài 13: Để hoà tan 9,6g một hỗn hợp đồng mol (cùng số mol) của 2 oxit kim loại có hoá trị II cần 14,6g axit HCl. Xác định công thức của 2 oxit trên. Biết kim loại hoá trị II có thể là Be, Mg, Ca, Fe, Zn, Ba. Đáp số: MgO và CaO Bài 14: Hoà tan hoàn toàn 6,5g một kim loại A chưa rõ hoá trị vào dung dịch HCl thì thu được 2,24 lit H2(đktc). Tìm kim loại A. Đáp số: A là Zn Bài 15: Có một oxit sắt chưa rõ công thức, chia oxit này làm 2 phần bằng nhau. a/ Để hoà tan hết phần 1 cần dùng 150ml dung dịch HCl 1,5M. b/ Cho luồng khí H2 dư đi qua phần 2 nung nóng, phản ứng xong thu được 4,2g sắt. Tìm công thức của oxit sắt nói trên. Đáp số: Fe2O3 Bài 16: Khử hoàn toàn 4,06g một oxit kim loại bằng CO ở nhiệt độ cao thành kim loại. Dẫn toàn bộ khí sinh ra vào bình đựng nước vôi trong dư, thấy tạo thành 7g kết tủa. Nếu lấy lượng kim loại sinh ra hoà tan hết vào dung dịch HCl dư thì thu được 1,176 lit khí H2 (đktc). Xác định công thức oxit kim loại. Hướng dẫn: Gọi công thức oxit là MxOy = amol. Ta có a(Mx +16y) = 4,06 MxOy + yCO > xM + yCO2 a ay ax ay (mol) CO2 + Ca(OH)2 > CaCO3 + H2O ay ay ay (mol) Ta có ay = số mol CaCO3 = 0,07 mol. > Khối lượng kim loại = M.ax = 2,94g. 2M + 2nHCl > 2MCln + nH2 ax 0,5nax (molTa có: 0,5nax = 1,176 Trường THCS Hưng Bình 41
Tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi môn hoá học Max 2,94 :22,4=0,0525molhaynax=0,105Lậptỉlệ: =28.Vậy M = 28n > Chỉ có giá nax 0,0525 trị n = 2 và M = 56 là phù hợp. Vậy M là Fe. Thay n = 2 > ax = 0,0525. ax 0,0525 3 x Ta có: = = = > x = 3 và y = 4. Vậy công thức oxit là Fe3O4. ay 0,07 4 y Trường THCS Hưng Bình 42
Tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi môn hoá học Chuyên đề 5: Bài toán về oxit và hỗn hợp oxit Tính chất: - Oxit bazơ tác dụng với dung dịch axit. - Oxit axit tác dụng với dung dịch bazơ. - Oxit lưỡng tính vừa tác dụng với dung dịch axit, vừa tác dụng dung dịch bazơ. - Oxit trung tính: Không tác dụng được với dung dịch axit và dung dịch bazơ. Cách làm: - Bước 1: Đặt CTTQ - Bước 2: Viết PTHH. - Bước 3: Lập phương trình toán học dựa vào các ẩn số theo cách đặt. - Bước 4: Giải phương trình toán học. - Bước 5: Tính toán theo yêu cầu của đề bài. - A - Toán oxit bazơ Bài tập áp dụng: Bài 1: Cho 4,48g một oxit của kim loại hoá trị tác dụng hết 7,84g axit H2SO4. Xác định công thức của oxit trên. Đáp số: CaO Bài 2: Hoà tan hoàn toàn 1 gam oxit của kim loại R cần dùng 25ml dung dịch hỗn hợp gồm axit H2SO4 0,25M và axit HCl 1M. Tìm công thức của oxit trên. Đáp số: Fe2O3 Bài 3: Có một oxit sắt chưa rõ công thức, chia oxit này làm 2 phần bằng nhau. a/ Để hoà tan hết phần 1 cần dùng150ml dung dịch HCl 1,5M. b/ Cho luồng khí H2 dư đi qua phần 2 nung nóng, phản ứng xong thu được 4,2g sắt. Tìm công thức của oxit sắt nói trên. Đáp số: Fe2O3 Bài 4: Hoà tan hoàn toàn 20,4g oxit kim loại A, hoá trị III trong 300ml dung dịch axit H2SO4 thì thu được 68,4g muối khan. Tìm công thức của oxit trên. Đáp số: Bài 5: Để hoà tan hoàn toàn 64g oxit của kim loại hoá trị III cần vừa đủ 800ml dung dịch axit HNO3 3M. Tìm công thức của oxit trên. Đáp số: Bài 6: Khi hoà tan một lượng của một oxit kim loại hoá trị II vào một lượng vừa đủ dung dịch axit H2SO4 4,9%, người ta thu được một dung dịch muối có nồng độ 5,78%. Xác định công thức của oxit trên. Hướng dẫn: Đặt công thức của oxit là RO Trường THCS Hưng Bình 43
Tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi môn hoá học PTHH: RO + H2SO4 > RSO4 + H2O (MR + 16) 98g (MR + 96)g Giả sử hoà tan 1 mol (hay MR + 16)g RO Khối lượng dd RSO4(5,87%) = (MR + 16) + (98 : 4,9).100 = MR + 2016 M 96 C% = R .100% = 5,87% M R 2016 Giải phương trình ta được: MR = 24, kim loại hoá trị II là Mg. Đáp số: MgO Bài 7: Hoà tan hoàn toàn một oxit kim loại hoá trị II bằng dung dịch H2SO4 14% vừa đủ thì thu được một dung dịch muối có nồng độ 16,2%. Xác định công thức của oxit trên. Đáp số: MgO B - Toán oxit axit Bài tập 1: Cho từ từ khí CO2 (SO2) vào dung dịch NaOH(hoặc KOH) thì có các PTHH xảy ra: ( 1 ) CO2 + 2NaOH  Na2CO3 + H2O Sau đó khi số mol CO2 = số mol NaOH thì có phản ứng. ( 2 ) CO2 + NaOH  NaHCO3 Hướng giải: xét tỷ lệ số mol để viết PTHH xảy ra. n NaOH Đặt T = n CO2 - Nếu T 1 thì chỉ có phản ứng ( 2 ) và có thể dư CO2. - Nếu T 2 thì chỉ có phản ứng ( 1 ) và có thể dư NaOH. - Nếu 1 < T < 2 thì có cả 2 phản ứng ( 1 ) và ( 2 ) ở trên hoặc có thể viết như sau: ( 1 ) / CO2 + NaOH  NaHCO3 tính theo số mol của CO2. ( 2 ) / Và sau đó: NaOH dư + NaHCO3  Na2CO3 + H2O Hoặc dựa vào số mol CO2 và số mol NaOH hoặc số mol Na2CO3 và NaHCO3 tạo thành sau phản ứng để lập các phương trình toán học và giải. Đặt ẩn x,y lần lượt là số mol của Na2CO3 và NaHCO3 tạo thành sau phản ứng. Bài tập áp dụng: 1/ Cho 1,68 lit CO2 (đktc) sục vào bình đựng dd KOH dư. Tính nồng độ mol/lit của muối thu được sau phản ứng. Biết rằng thể tích dd là 250 ml. 2/ Cho 11,2 lit CO2 vào 500ml dd NaOH 25% (d = 1,3g/ml). Tính nồng độ mol/lit của dd muối tạo thành. 3/ Dẫn 448 ml CO2 (đktc) sục vào bình chứa 100ml dd KOH 0,25M. Tính khối lượng muối tạo thành. Trường THCS Hưng Bình 44
Tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi môn hoá học Bài tập 2: Cho từ từ khí CO2 (SO2) vào dung dịch Ca(OH)2 (hoặc Ba(OH)2) thì có các phản ứng xảy ra: Phản ứng ưu tiên tạo ra muối trung hoà trước. ( 1 ) CO2 + Ca(OH)2  CaCO3 + H2O Sau đó khi số mol CO2 = 2 lần số mol của Ca(OH)2 thì có phản ứng ( 2 ) 2CO2 + Ca(OH)2  Ca(HCO3)2 Hướng giải : xét tỷ lệ số mol để viết PTHH xảy ra: n CO2 Đặt T = n Ca(OH ) 2 - Nếu T 1 thì chỉ có phản ứng ( 1 ) và có thể dư Ca(OH)2. - Nếu T 2 thì chỉ có phản ứng ( 2 ) và có thể dư CO2. - Nếu 1 V = 0,224 lit 1 2 2 CO 2 TH : CO dư và Ca(OH) hết > V = 2,016 lit 2 2 2 CO 2 Bài 2:Dẫn 10 lít hỗn hợp khí gồm N2 và CO2 (đktc) sục vào 2 lit dung dịch Ca(OH)2 0,02M, thu được 1g kết tủa. Hãy xác định % theo thể tích của khí CO2 trong hỗn hợp. Đáp số: TH : CO hết và Ca(OH) dư. > V = 0,224 lit và % V = 2,24% 1 2 2 CO 2 CO 2 TH : CO dư và Ca(OH) hết > V = 1,568 lit và % V = 15,68% 2 2 2 CO 2 CO 2 Bài 3: Dẫn V lit CO2(đktc) vào 200ml dung dịch Ca(OH)2 1M, thu được 10g kết tủa. Tính v. Đáp số: TH : CO hết và Ca(OH) dư. > V = 2,24 lit. 1 2 2 CO 2 TH : CO dư và Ca(OH) hết > V = 6,72 lit. 2 2 2 CO 2 Bài 4: Cho m(g) khí CO2 sục vào 100ml dung dịch Ca(OH)2 0,05M, thu được 0,1g chất không tan. Tính m. Trường THCS Hưng Bình 45
Tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi môn hoá học Đáp số: m TH1: CO2 hết và Ca(OH)2 dư. > CO2 = 0,044g m TH2: CO2 dư và Ca(OH)2 hết > CO2 = 0,396g Bài 5: Phải đốt bao nhiêu gam cacbon để khi cho khí CO2 tạo ra trong phản ứng trên tác dụng với 3,4 lit dung dịch NaOH 0,5M ta được 2 muối với muối hiđro cacbonat có nồng độ mol bằng 1,4 lần nồng độ mol của muối trung hoà. Đáp số: Vì thể tích dung dịch không thay đổi nên tỉ lệ về nồng độ cũng chính là tỉ lệ về số mol. > mC = 14,4g. Bài 6: Cho 4,48 lit CO2(đktc) đi qua 190,48ml dung dịch NaOH 0,02% có khối lượng riêng là 1,05g/ml. Hãy cho biết muối nào được tạo thành và khối lượng lf bao nhiêu gam. Đáp số: Khối lượng NaHCO3 tạo thành là: 0,001.84 = 0,084g Bài 7: Thổi 2,464 lit khí CO2 vào một dung dịch NaOH thì được 9,46g hỗn hợp 2 muối Na2CO3 và NaHCO3. Hãy xác định thành phần khối lượng của hỗn hợp 2 muối đó. Nếu muốn chỉ thu được muối NaHCO 3 thì cần thêm bao nhiêu lít khí cacbonic nữa. Đáp số: 8,4g NaHCO3 và 1,06g Na2CO3. Cần thêm 0,224 lit CO2. Bài 8: Đốt cháy 12g C và cho toàn bộ khí CO2 tạo ra tác dụng với một dung dịch NaOH 0,5M. Với thể tích nào của dung dịch NaOH 0,5M thì xảy ra các trường hợp sau: a/ Chỉ thu được muối NaHCO3(không dư CO2)? b/ Chỉ thu được muối Na2CO3(không dư NaOH)? c/ Thu được cả 2 muối với nồng độ mol của NaHCO3 bằng 1,5 lần nồng độ mol của Na2CO3? Trong trường hợp này phải tiếp tục thêm bao nhiêu lit dung dịch NaOH 0,5M nữa để được 2 muối có cùng nồng độ mol. Đáp số: n n a/ NaOH = CO2 = 1mol > Vdd NaOH 0,5M = 2 lit. b/ n = 2n = 2mol > V = 4 lit. NaOH CO 2 dd NaOH 0,5M c/ Đặt a, b lần lượt là số mol của muối NaHCO3 và Na2CO3. Theo PTHH ta có: n CO2 = a + b = 1mol (I) Vì nồng độ mol NaHCO3 bằng 1,5 lần nồng độ mol Na2CO3 nên. a b = 1,5 > a = 1,5b (II) V V Giải hệ phương trình (I, II) ta được: a = 0,6 mol, b = 0,4 mol nNaOH = a + 2b = 0,6 + 2 x 0,4 = 1,4 mol > Vdd NaOH 0,5M = 2,8 lit. Gọi x là số mol NaOH cần thêm và khi đó chỉ xảy ra phản ứng. NaHCO3 + NaOH > Na2CO3 + H2O x(mol) x(mol) x(mol) Trường THCS Hưng Bình 46
Tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi môn hoá học n NaHCO3 (còn lại) = (0,6 – x) mol n Na2CO3 (sau cùng) = (0,4 + x) mol Vì bài cho nồng độ mol 2 muối bằng nhau nên số mol 2 muối phải bằng nhau. (0,6 – x) = (0,4 + x) > x = 0,1 mol NaOH Vậy số lit dung dịch NaOH cần thêm là: Vdd NaOH 0,5M = 0,2 lit. Bài 9: Sục x(lit) CO2 (đktc) vào 400ml dung dịch Ba(OH)2 0,5M thì thu được 4,925g kết tủa. Tính x. Đáp số: TH : CO hết và Ca(OH) dư. > V = 0,56 lit. 1 2 2 CO 2 TH : CO dư và Ca(OH) hết > V = 8,4 lit. 2 2 2 CO 2 C - Toán hỗn hợp oxit. Các bài toán vận dụng số mol trung bình và xác định khoảng số mol của chất. 1/ Đối với chất khí. (hỗn hợp gồm có 2 khí) Khối lượng trung bình của 1 lit hỗn hợp khí ở đktc: M1V M 21V2 MTB = 22,4V Khối lượng trung bình của 1 mol hỗn hợp khí ở đktc: M1V1 M 2V2 MTB = V M1n1 M 2 (n n1 ) Hoặc: MTB = n (n là tổng số mol khí trong hỗn hợp) M1x1 M 2 (1 x1 ) Hoặc: MTB = 1 (x1là % của khí thứ nhất) Hoặc: MTB = dhh/khí x . Mx 2/ Đối với chất rắn, lỏng. M = mhh TB của hh nhh Tính chất 1: MTB của hh có giá trị phụ thuộc vào thành phần về lượng các chất thành phần trong hỗn hợp. Tính chất 2: MTB của hh luôn nằm trong khoảng khối lượng mol phân tử của các chất thành phần nhỏ nhất và lớn nhất. Mmin < nhh < Mmax Tính chất 3: Hỗn hợp 2 chất A, B có MA < MB và có thành phần % theo số mol là a(%) và b(%) Thì khoảng xác định số mol của hỗn hợp là. mB mA M < nhh < M B A Giả sử A hoặc B có % = 100% và chất kia có % = 0 hoặc ngược lại. Trường THCS Hưng Bình 47
Tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi môn hoá học Lưu ý: - Với bài toán hỗn hợp 2 chất A, B (chưa biết số mol) cùng tác dụng với 1 hoặc cả 2 chất X, Y (đã biết số mol). Để biết sau phản ứng đã hết A, B hay X, Y chưa. Có thể giả thiết hỗn hợp A, B chỉ chứa 1 chất A hoặc B - Với MA n = mhh A M A hh M hh Như vậy nếu X, Y tác dụng với A mà còn dư, thì X, Y sẽ có dư để tác dụng hết với hỗn hợp A, B - Với MA < MB, nếu hỗn hợp chỉ chứa B thì: n = mhh < n = mhh B M B hh M hh Như vậy nếu X, Y tác dụng chưa đủ với B thì cũng không đủ để tác dụng hết với hỗn hợp A, B. Nghĩa là sau phản ứng X, Y hết, còn A, B dư. 3/ Khối lượng mol trung bình của một hỗn hợp (M ) Khối lượng mol trung bình (KLMTB) của một hỗn hợp là khối lượng của 1 mol hỗn hợp đó. m M .n M .n M .n M = hh = 1 1 2 2 i i (*) nhh n1 n2 ni Trong đó: - mhh là tổng số gam của hỗn hợp. - nhh là tổng số mol của hỗn hợp. -M1, M2, , Mi là khối lượng mol của các chất trong hỗn hợp. - n1, n2, , ni là số mol tương ứng của các chất. Tính chất: Mmin < M < Mmax Đối với chất khí vì thể tích tỉ lệ với số mol nên (*) được viết lại như sau: M V M V M V M =1 1 2 2 i i ( ) V1 V2 Vi Từ (*) và ( ) dễ dàng suy ra: M = M1x1 + M2x2 + + Mixi ( ) Trong đó: x1, x2, , xi là thành phần phần trăm (%) số mol hoặc thể tích (nếu hỗn hợp khí) tương ứng của các chất và được lấy theo số thập phân, nghĩa là: 100% ứng với x = 1. 50% ứng với x = 0,5. Chú ý: Nếu hỗn hợp chỉ gồm có hai chất có khối lượng mol tương ứng M1 và M2 thì các công thức (*), ( ) và ( ) được viết dưới dạng: M .n M .(n n ) (*) M = 1 1 2 1 (*)/ n M .V M .(V V ) ( ) M = 1 1 2 1 ( )/ V / ( ) M = M1x + M2(1 - x) ( ) Trường THCS Hưng Bình 48
Tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi môn hoá học Trong đó: n1, V1, x là số mol, thể tích, thành phần % về số mol hoặc thể tích (hỗn hợp khí) của chất thứ nhất M1. Để đơn giản trong tính toán thông thường người ta chọn M1 > M2. M M Nhận xét: Nếu số mol (hoặc thể tích) hai chất bằng nhau thì M = 1 2 và ngược 2 lại. Bài tập áp dụng: Bài 1: Hoà tan 4,88g hỗn hợp A gồm MgO và FeO trong 200ml dung dịch H2SO4 0,45M(loãng) thì phản ứng vừa đủ, thu được dung dịch B. a/ Tính khối lượng mỗi oxit có trong hỗn hợp A. b/ Để tác dụng vừa đủ với 2 muối trong dung dịch B cần dùng V(lit) dung dịch NaOH 0,2M, thu được kết tủa gồm 2 hiđrôxit kim loại. Lọc lấy kết tủa, đem nung trong không khí đến khối lượng không đổi thu được m gam chất rắn khan(phản ứng hoàn toàn). Tính V và m. Đáp số: a/ mMgO = 2g và mFeO = 2,88g b/ Vdd NaOH 0,2M = 0,9 lit và mrắn = 5,2g. Bài 2: Để hoà tan 9,6g một hỗn hợp đồng mol (cùng số mol) của 2 oxit kim loại có hoá trị II cần 14,6g axit HCl. Xác định công thức của 2 oxit trên. Biết kim loại hoá trị II có thể là Be, Mg, Ca, Fe, Zn, Ba. Đáp số: MgO và CaO Bài 3: Khử 9,6g một hỗn hợp gồm Fe2O3 và FeO bằng H2 ở nhiệt độ cao, người ta thu được Fe và 2,88g H2O. a/ Viết các PTHH xảy ra. b/ Xác định thành phần % của 2 oxit trong hỗn hợp. c/ Tính thể tích H2(đktc) cần dùng để khử hết lượng oxit trên. Đáp số: b/ % Fe2O3 = 57,14% và % FeO = 42,86% c/ V = 3,584 lit H 2 Bài 4: Cho X và Y là 2 oxit của cùng một kim loại M. Biết khi hoà tan cùng một lượng oxit X như nhau đến hoàn toàn trong HNO3 và HCl rồi cô cạn dung dịch thì thu được những lượng muối nitrat và clorua của kim loại M có cùng hoá trị. Ngoài ra, khối lượng muối nitrat khan lớn hơn khối lượng muối clorua khan một lượng bằng 99,38% khối lượng oxit đem hoà tan trong mỗi axit. Phân tử khối của oxit Y bằng 45% phân tử khối của oxit X. Xác định các oxit X, Y. Đáp số: Bài 5: Khử 2,4g hỗn hợp gồm CuO và Fe2O3 bằng H2 ở nhiệt độ cao thì thu được 1,76g hỗn hợp 2 kim loại. Đem hỗn hợp 2 kim loại hoà tan bằng dd axit HCl thì thu được V(lit) khí H2. a/ Xác định % về khối lượng của mỗi oxit trong hỗn hợp. Trường THCS Hưng Bình 49
Tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi môn hoá học b/ Tính V (ở đktc). Đáp số: a/ % CuO = 33,33% ; % Fe2O3 = 66,67% b/ V = 0,896 lit. H 2 Bài 6: Hoà tan 26,2g hỗn hợp Al2O3 và CuO thì cần phải dùng vừa đủ 250ml dung dịch H2SO4 2M. Xác định % khối lượng mỗi chất trong hỗn hợp. Đáp số: % Al2O3 = 38,93% và % CuO = 61,07%. Bài 7: Cho hỗn hợp A gồm 16g Fe2O3 và 6,4g CuO vào 160ml dung dịch H2SO4 2M. Sau phản ứng thấy còn m gam rắn không tan. a/ Tính m. b/ Tính thể tích dung dịch hỗn hợp gồm axit HCl 1M và axit H2SO4 0,5M cần dùng để phản ứng hết hỗn hợp A. Đáp số: a/ 3,2 < m < 4,8 b/ Vdd hh axit = 0,06 lit. Trường THCS Hưng Bình 50
Tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi môn hoá học Chuyên đề 6: Axit tác dụng với kim loại Cách làm: 1/ Phân loại axit: Axit loại 1: Tất cả các axit trên( HCl, H2SO4loãng, HBr, ), trừ HNO3 và H2SO4 đặc. Axit loại 2: HNO3 và H2SO4 đặc. 2/ Công thức phản ứng: gồm 2 công thức. Công thức 1: Kim loại phản ứng với axit loại 1. Kim loại + Axit loại 1 > Muối + H2 Điều kiện: - Kim loại là kim loại đứng trước H trong dãy hoạt động hoá học Bêkêtôp. - Dãy hoạt động hoá học Bêkêtôp. K, Na, Ba, Ca, Mg, Al, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb, H, Cu, Hg, Ag, Pt, Au. Đặc điểm: - Muối thu được có hoá trị thấp(đối với kim loại có nhiều hoá trị) Thí dụ: Fe + 2HCl > FeCl2 + H2 Cu + HCl > Không phản ứng. Công thức 2: Kim loại phản ứng với axit loại 2: Kim loại + Axit loại 2 > Muối + H2O + Sản phẩm khử. Đặc điểm: - Phản ứng xảy ra với tất cả các kim loại (trừ Au, Pt). - Muối có hoá trị cao nhất(đối với kim loại đa hoá trị) Bài tập áp dụng: Bài 1: Hoà tan hết 25,2g kim loại R trong dung dịch axit HCl, sau phản ứng thu được 1,008 lit H2 (đktc). Xác định kim loại R. Đáp số: Bài 2: Hoà tan hoàn toàn 6,5g một kim loại A chưa rõ hoá trị vào dung dịch axit HCl, thì thu được 2,24 lit H2 (đktc). Xác định kim loại A. Đáp số: A là Zn. Bài 3: Cho 10g một hỗn hợp gồm Fe và Cu tác dụng với dung dịch axit HCl, thì thu được 3,36 lit khí H2 (đktc). Xác định thành phần % về khối lượng của mỗi kim loại trong hỗn hợp đầu. Đáp số: % Fe = 84%, % Cu = 16%. Bài 4: Cho 1 hỗn hợp gồm Al và Ag phản ứng với dung dịch axit H2SO4 thu được 5,6 lít H2 (đktc). Sau phản ứng thì còn 3g một chất rắn không tan. Xác định thành phần % theo khối lượng cuả mỗi kim loại trong hỗn hợp ban đầu. Đáp số: % Al = 60% và % Ag = 40%. Bài 5: Cho 5,6g Fe tác dụng với 500ml dung dịch HNO3 0,8M. Sau phản ứng thu được V(lit) hỗn hợp khí A gồm N2O và NO2 có tỷ khối so với H2 là 22,25 và dd B. a/ Tính V (đktc)? Trường THCS Hưng Bình 51
Tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi môn hoá học b/ Tính nồng độ mol/l của các chất có trong dung dịch B. Hướng dẫn: Theo bài ra ta có: nFe = 5,6 : 56 = 0,1 mol n HNO3 = 0,5 . 0,8 = 0,4 mol Mhh khí = 22,25 . 2 = 44,5 Đặt x, y lần lượt là số mol của khí N2O và NO2. PTHH xảy ra: (1) 8Fe + 30HNO3 > 8Fe(NO3)3 + 3N2O + 15H2O 8mol 3mol 8x/3 x (2) Fe + 6HNO3 > Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O 1mol 3mol y/3 y Tỉ lệ thể tích các khí trên là: Gọi a là thành phần % theo thể tích của khí N2O. Vậy (1 – a) là thành phần % của khí NO2. Ta có: 44a + 46(1 – a) = 44,5 a = 0,75 hay % của khí N2O là 75% và của khí NO2 là 25% Từ phương trình phản ứng kết hợp với tỉ lệ thể tích ta có: x = 3y (I) > y = 0,012 và x = 0,036 8x/3 + y/3 = 0,1 (II) Vậy thể tích của các khí thu được ở đktc là: V = 0,81(lit) và V = 0,27(lit) NO2 NO 2 Theo phương trình thì: Số mol HNO = 10n + 2n = 10.0,036 + 2.0,012 = 0,384 mol 3 (phản ứng) NO2 NO 2 Số mol HNO3 (còn dư) = 0,4 – 0,384 = 0,016 mol Số mol Fe(NO3)3 = nFe = 0,1 mol Vậy nồng độ các chất trong dung dịch là: CM(Fe(NO3)3) = 0,2M CM(HNO3)dư = 0,032M Bài 6: Để hoà tan 4,48g Fe phải dùng bao nhiêu ml dung dịch hỗn hợp HCl 0,5M và H2SO4 0,75M. Hướng dẫn: Giả sử phải dùng V(lit) dung dịch hỗn hợp gồm HCl 0,5M và H2SO4 0,75M Số mol HCl = 0,5V (mol) Số mol H2SO4 = 0,75V (mol) Số mol Fe = 0,08 mol PTHH xảy ra: Fe + 2HCl > FeCl2 + H2 Fe + H2SO4 > FeSO4 + H2 Theo phương trình ta có: 0,25V + 0,75V = 0,08 Trường THCS Hưng Bình 52
Tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi môn hoá học > V = 0,08 : 1 = 0,08 (lit) Bài 7: Để hoà tan 4,8g Mg phải dùng bao nhiêu ml dung dịch hỗn hợp HCl 1,5M và H2SO4 0,5M. a/ Tính thể tích dung dịch hỗn hợp axit trên cần dùng. b/ Tính thể tích H2 thu được sau phản ứng ở đktc. Đáp số: a/ Vhh dd axit = 160ml. b/ Thể tích khí H2 là 4,48 lit. Bài 8: Hoà tan 2,8g một kim loại hoá trị (II) bằng một hỗn hợp gồm 80ml dung dịch axit H2SO4 0,5M và 200ml dung dịch axit HCl 0,2M. Dung dịch thu được có tính axit và muốn trung hoà phải dùng 1ml dung dịch NaOH 0,2M. Xác định kim loại hoá trị II đem phản ứng. Hướng dẫn: Theo bài ra ta có: Số mol của H2SO4 là 0,04 mol Số mol của HCl là 0,04 mol Sô mol của NaOH là 0,02 mol Đặt R là KHHH của kim loại hoá trị II a, b là số mol của kim loại R tác dụng với axit H2SO4 và HCl. Viết các PTHH xảy ra. Sau khi kim loại tác dụng với kim loại R. Số mol của các axit còn lại là: Số mol của H2SO4 = 0,04 – a (mol) Số mol của HCl = 0,04 – 2b (mol) Viết các PTHH trung hoà: Từ PTPƯ ta có: Số mol NaOH phản ứng là: (0,04 – 2b) + 2(0,04 – a) = 0,02 > (a + b) = 0,1 : 2 = 0,05 Vậy số mol kim loại R = (a + b) = 0,05 mol > MR = 2,8 : 0,05 = 56 và R có hoá trị II > R là Fe. Bài 9: Chia 7,22g hỗn hợp A gồm Fe và R (R là kim loại có hoá trị không đổi) thành 2 phần bằng nhau: - Phần 1: Phản ứng với dung dịch HCl dư, thu được 2,128 lit H2(đktc) - Phần 2: Phản ứng với HNO3, thu được 1,972 lit NO(đktc) a/ Xác định kim loại R. b/ Tính thành phần % theo khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp A. Hướng dẫn: a/ Gọi 2x, 2y (mol) là số mol Fe, R có trong hỗn hợp A > Số mol Fe, R trong 1/2 hỗn hợp A là x, y. Viết các PTHH xảy ra: Lập các phương trình toán học; mhh A = 56.2x + 2y.MR (I) n = x + ny/2 = 0,095 (II) H 2 nNO = x + ny/3 = 0,08 (III) Trường THCS Hưng Bình 53
Tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi môn hoá học Giải hệ phương trình ta được: MR = 9n (với n là hoá trị của R) Lập bảng: Với n = 3 thì MR = 27 là phù hợp. Vậy R là nhôm(Al) b/ %Fe = 46,54% và %Al = 53,46%. Chuyên đề 7: axit tác dụng với bazơ (Bài toán hỗn hợp axit tác dụng với hỗn hợp bazơ) * Axit đơn: HCl, HBr, HI, HNO3. Ta có nH = nA xit * Axit đa: H2SO4, H3PO4, H2SO3. Ta có nH = 2nA xit hoặc nH = 3nA xit * Bazơ đơn: KOH, NaOH, LiOH. Ta có nOH = 2nBaZơ * Bazơ đa: Ba(OH)2, Ca(OH)2. Ta có nOH = 2nBaZơ + - PTHH của phản ứng trung hoà: H + OH  H2O *Lưu ý: trong một hỗn hợp mà có nhiều phản ứng xảy ra thì phản ứng trung hoà được ưu tiên xảy ra trước. Cách làm: - Viết các PTHH xảy ra. - Đặt ẩn số nếu bài toán là hỗn hợp. - Lập phương trình toán học - Giải phương trình toán học, tìm ẩn. - Tính toán theo yêu cầu của bài. Lưu ý: - Khi gặp dung dịch hỗn hợp các axit tác dụng với hỗn hợp các bazơ thì dùng phương pháp đặt công thức tương đương cho axit và bazơ. - Đặt thể tích dung dịch cần tìm là V(lit) - Tìm V cần nhớ: nHX = nMOH. Bài tập: Cho từ từ dung dịch H2SO4 vào dung dịch NaOH thì có các phản ứng xảy ra: Phản ứng ưu tiên tạo ra muối trung hoà trước. ( 1 ) H2SO4 + 2NaOH  Na2SO4 + H2O Sau đó khi số mol H2SO4 = số mol NaOH thì có phản ứng ( 2 ) H2SO4 + NaOH  NaHSO4 + H2O Hướng giải: xét tỷ lệ số mol để viết PTHH xảy ra. n NaOH Đặt T = n H 2 SO4 - Nếu T 1 thì chỉ có phản ứng (2) và có thể dư H2SO4. - Nếu T 2 thì chỉ có phản ứng (1) và có thể dư NaOH. - Nếu 1 < T < 2 thì có cả 2 phản ứng (1) và (2) ở trên. Ngược lại: Cho từ từ dung dịch NaOH vào dung dịch H2SO4 thì có các phản ứng xảy ra: Phản ứng ưu tiên tạo ra muối axit trước. ( 1 ) ! H2SO4 + NaOH  NaHSO4 + H2O Trường THCS Hưng Bình 54
Tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi môn hoá học ( 2 ) ! Và sau đó NaOH dư + NaHSO4  Na2SO4 + H2O Hoặc dựa vào số mol H2SO4 và số mol NaOH hoặc số mol Na2SO4 và NaHSO4 tạo thành sau phản ứng để lập các phương trình toán học và giải. Đặt ẩn x, y lần lượt là số mol của Na2SO4 và NaHSO4 tạo thành sau phản ứng. Bài tập áp dụng: Bài 1: Cần dùng bao nhiêu ml dung dịch KOH 1,5M để trung hoà 300ml dung dịch A chứa H2SO4 0,75M và HCl 1,5M. Đáp số: Vdd KOH 1,5M = 0,6(lit) Bài 2: Để trung hoà 10ml dung dịch hỗn hợp axit gồm H2SO4 và HCl cần dùng 40ml dung dịch NaOH 0,5M. Mặt khác lấy 100ml dung dịch axit đem trung hoà một lượng xút vừa đủ rồi cô cạn thì thu được 13,2g muối khan. Tính nồng độ mol/l của mỗi axít trong dung dịch ban đầu. Hướng dẫn: Đặt x, y lần lượt là nồng độ mol/lit của axit H2SO4 và axit HCl Viết PTHH. Lập hệ phương trình: 2x + y = 0,02 (I) 142x + 58,5y = 1,32 (II) Giải phương trình ta được: Nồng độ của axit HCl là 0,8M và nồng độ của axit H2SO4 là 0,6M. Bài 3: Cần bao nhiêu ml dung dịch NaOH 0,75M để trung hoà 400ml hỗn hợp dung dịch axit gồm H2SO4 0,5M và HCl 1M. Đáp số: VNaOH = 1,07 lit Bài 4: Để trung hoà 50ml dung dịch hỗn hợp axit gồm H2SO4 và HCl cần dùng 200ml dung dịch NaOH 1M. Mặt khác lấy 100ml dung dịch hỗn hợp axit trên đem trung hoà với một lượng dung dịch NaOH vừa đủ rồi cô cạn thì thu được 24,65g muối khan. Tính nồng độ mol/l của mỗi axit trong dung dịch ban đầu. Đáp số: Nồng độ của axit HCl là 3M và nồng độ của axit H2SO4 là 0,5M Bài 5: Một dung dịch A chứa HCl và H2SO4 theo tỉ lệ số mol 3:1, biết 100ml dung dịch A được trung hoà bởi 50ml dung dịch NaOH có chứa 20g NaOH/lit. a/ Tính nồng độ mol của mỗi axit trong A. b/ 200ml dung dịch A phản ứng vừa đủ với bao nhiêu ml dung dịch bazơ B chứa NaOH 0,2M và Ba(OH)2 0,1M. c/ Tính tổng khối lượng muối thu được sau phản ứng giữa 2 dung dịch A và B. Hướng dẫn: a/ Theo bài ra ta có: n n HCl : H2SO4 = 3:1 Đặt x là số mol của H2SO4 (A1), thì 3x là số mol của HCl (A2) Số mol NaOH có trong 1 lít dung dịch là: nNaOH = 20 : 40 = 0,5 ( mol ) Trường THCS Hưng Bình 55
Tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi môn hoá học Nồng độ mol/lit của dung dịch NaOH là: CM ( NaOH ) = 0,5 : 1 = 0,5M Số mol NaOH đã dung trong phản ứng trung hoà là: nNaOH = 0,05 * 0,5 = 0,025 mol PTHH xảy ra : HCl + NaOH  NaCl + H2O (1) 3x 3x H2SO4 + 2NaOH  Na2SO4 + 2H2O (2) x 2x Từ PTHH 1 và 2 ta có : 3x + 2x = 0,025 5x = 0,025 x = 0,005 n Vậy H2SO4 = x = 0,005 mol nHCl = 3x = 3*0,005 = 0,015 mol Nồng độ của các chất có dung dịch A là: CM ( A1 ) = 0,005 : 0,1 = 0,05M và CM ( A2 ) = 0,015 : 0,1 = 0,15M b/ Đặt HA là axit đại diện cho 2 axit đã cho. Trong 200 ml dung dịch A có: n n 2n HA = HCl + H2SO4 = 0,015*0,2 + 0,05*0,2*2 = 0,05 mol Đặt MOH là bazơ đại diện và V(lit) là thể tích của dung dịch B chứa 2 bazơ đã cho: n n 2n MOH = NaOH + Ba(OH)2 = 0,2 V + 2 * 0,1 V = 0,4 V PTPƯ trung hoà: HA + MOH  MA + H2O (3) Theo PTPƯ ta có nMOH = nHA = 0,05 mol Vậy: 0,4V = 0,05 V = 0,125 lit = 125 ml c/ Theo kết quả của câu b ta có: n n NaOH = 0,125 * 0,2 = 0,025 mol và Ba(OH)2 = 0,125 * 0,1 = 0,0125 mol n n HCl = 0,2 * 0,015 = 0,03 mol và H2SO4 = 0,2 * 0,05 = 0,01 mol Vì PƯ trên là phản ứng trung hoà nên các chất tham gia phản ứng đều tác dụng hết nên dù phản ứng nào xảy ra trước thì khối lượng muối thu được sau cùng vẫn không thay đổi hay nó được bảo toàn. m = m + m + m + m hh muối SO 4 Na Ba Cl = 0,01*96 + 0,025*23 + 0,0125*137 + 0,03*35,5 = 0,96 + 1,065 + 0,575 + 1,7125 = 4,3125 gam Hoặc từ: n NaOH = 0,125 * 0,2 = 0,025 mol mNaOH = 0,025 * 40 = 1g n Ba(OH) = 0,125 * 0,1 = 0,0125 mol m = 0,0125 * 171 = 2,1375g 2 Ba (OH) 2 n HCl = 0,2 * 0,015 = 0,03 mol mHCl = 0,03 * 36,5 = 1,095g n H SO = 0,2 * 0,05 = 0,01 mol m = 0,01 * 98 = 0,98g 2 4 H2 SO 4 áp dụng đl BTKL ta có: m = m + m + m + m - m hh muối NaOH Ba (OH) 2 HCl H2 SO 4 HO2 Vì số mol: nH O = nMOH = nHA = 0,05 mol. m = 0,05 *18 = 0,9g 2 H2 O Vậy ta có: mhh muối = 1 + 2,1375 + 1,095 + 0,98 – 0,9 = 4,3125 gam. Bài 6: Tính nồng độ mol/l của dung dịch H2SO4 và NaOH biết rằng: - 30ml dung dịch NaOH được trung hoà hết bởi 200ml dung dịch NaOH và 10ml dung dịch KOH 2M. - 30ml dung dịch NaOH được trung hoà hết bởi 20ml dung dịch H2SO4 và 5ml dung dịch HCl 1M. Trường THCS Hưng Bình 56
Tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi môn hoá học Đáp số: Nồng độ của axit H2SO4 là 0,7M và nồng độ của dung dịch NaOH là 1,1M. Bài 7: Tính nồng độ mol/l của dung dịch HNO3 và dung dịch KOH biết: - 20ml dung dịch HNO3 được trung hoà hết bởi 60ml dung dịch KOH. - 20ml dung dịch HNO3 sau khi tác dụng hết với 2g CuO thì được trung hoà hết bởi 10ml dung dịch KOH. Đáp số: Nồng độ dung dịch HNO3 là 3M và nồng độ dung dịch KOH là 1M. Bài 8: Một dd A chứa HNO3 và HCl theo tỉ lệ 2 : 1 (mol). a/ Biết rằng khi cho 200ml dd A tác dụng với 100ml dd NaOH 1M, thì lượng axit dư trong A tác dụng vừa đủ với 50ml đ Ba(OH)2 0,2M. Tính nồng độ mol/lit của mỗi axit trong dd A. b/ Nếu trộn 500ml dd A với 100ml dd B chứa NaOH 1M và Ba(OH)2 0,5M. Hỏi dd thu được có tính axit hay bazơ ? c/ Phải thêm vào dd C bao nhiêu lit dd A hoặc B để có được dd D trung hoà. Đ/S: a/ C = 0,2M ; C = 0,4M M [ HCl ] M [ H2 SO4 ] b/ dd C có tính axit, số mol axit dư là 0,1 mol. c/ Phải thêm vào dd C với thể tích là 50 ml dd B. Bài 9: Hoà tan 8g hỗn hợp 2 hiđroxit kim loại kiềm nguyên chất thành 100ml dung dịch X. a/ 100ml dung dịch X được trung hoà vừa đủ bởi 800ml dung dịch axit axêtic CH3COOH, cho 14,72g hỗn hợp muối. Tìm tổng số mol hai hiđroxit kim loại kiềm có trong 8g hỗn hợp. Tìm nồng độ mol/l của dung dịch CH3COOH. b/ Xác định tên hai kim loại kiềm biết chúng thuộc 2 chu kì kế tiếp trong bảng tuần hoàn. Tìm khối lượng từng hiđroxit trong 8g hỗn hợp. Hướng dẫn: Gọi A, B là kí hiệu của 2 kim loại kiềm ( cũng chính là kí hiệu KLNT ). Giả sử MA MA MA = 23(Na) và MB = 39(K) mNaOH = 2,4g và mKOH = 5,6g. Chuyên đề 8: axit tác dụng với muối 1/ Phân loại axit Gồm 3 loại axit tác dụng với muối. a/ Axit loại 1: - Thường gặp là HCl, H2SO4loãng, HBr, - Phản ứng xảy ra theo cơ chế trao đổi. b/ Axit loại 2: - Là các axit có tính oxi hoá mạnh: HNO3, H2SO4đặc. - Phản ứng xảy ra theo cơ chế phản ứng oxi hoá khử. Trường THCS Hưng Bình 57