Hóa học và ứng dụng - Phương pháp giải nhanh bài toán hỗn hợp kim loại Al/Zn và Na/Ba tác dụng với nước

Nội dung text: Hóa học và ứng dụng - Phương pháp giải nhanh bài toán hỗn hợp kim loại Al/Zn và Na/Ba tác dụng với nước

1. Tạp chí Hóa học & Ứng dụng SỐ 12 (96) 2009 Biên soạn: HĨA HỌC MỖI NGÀY Website: www.hoahocmoingay.com FB Fanpage & Youtube: Hĩa Học Mỗi Ngày Email: hoahocmoingay.com@gmail.com
2. Tạp chí Hóa học & Ứng dụng SỐ 12 (96) 2009 Biên soạn: HĨA HỌC MỖI NGÀY Website: www.hoahocmoingay.com FB Fanpage & Youtube: Hĩa Học Mỗi Ngày Email: hoahocmoingay.com@gmail.com
3. Tạp chí Hóa học & Ứng dụng SỐ 12 (96) 2009 PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH BÀI TỐN HỖN HỢP KIM LOẠI Al/Zn VÀ Na/Ba TÁC DỤNG VỚI NƯỚC Tác giả: Hĩa Học Mỗi Ngày I- CƠ SỞ LÝ THUYẾT Bài tốn hỗn hợp Al/Zn và Na/Ba tác dụng với nước dư sinh ra khí thì chúng ta cần lưu ý: + Kim loại Na/Ba + H2O → dung dịch bazơ NaOH/Ba(OH)2 + H2 + Kim loại Al/Zn + dung dịch bazơ sinh ra → muối + H2 Ta thấy khí H2 thốt ra do 2 quá trình tạo nên. Cụ thể: a/ Hỗn hợp Na và Al tác dụng với H2O 1 Na + H2O → NaOH + H2 2 3 Al + NaOH + H2O → NaAlO2 + H2 2 Ta cĩ: nNa = nNaOH = nAl(pư) b/ Hỗn hợp Ba và Al tác dụng với H2O Ba + 2H2O → Ba(OH)2 + H2 2Al + Ba(OH)2 + 2H2O → Ba(AlO2)2 + 3H2 1 Ta cĩ: nBa = nBa(OH)2 = nAl(pư) 2 Nhận xét: Dựa vào đặc điểm và dữ kiện bài tốn ta cĩ thể viết hai phương trình phản ứng rồi tính tốn. Tuy nhiên với dạng bài tập này ta thấy là cả 2 ptpư trên đều là phản ứng oxi hĩa khử nên cĩ thể làm nhanh bằng phương pháp bảo tồn electron.Trường hợp Zn làm tương tự. II- MỘT SỐ VÍ DỤ Ví dụ 1: Hỗn hợp X gồm Na và Al. Cho m gam hỗn hợp X vào một lượng dư nước thốt ra V lit khí (đktc). Nếu cũng cho m gam X vào dung dịch NaOH dư thì thu được 1,75V lit khí (đktc). Phần trăm khối lượng của Na trong X là: A. 39,87% B. 77,31% C. 59,87% D. 29,87% Hướng dẫn giải Cách 1: Giải bình thường (Đa số HS thường làm) 1 TN1: Na + H2O → NaOH + H2 2 x(mol) x 0,5x 3 Al + NaOH + H2O → NaAlO2 + H2 2 x ← x 1,5x 1 TN2: Na + H2O → NaOH + H2 2 x(mol) x 0,5x Biên soạn: HĨA HỌC MỖI NGÀY Website: www.hoahocmoingay.com FB Fanpage & Youtube: Hĩa Học Mỗi Ngày Email: hoahocmoingay.com@gmail.com
4. Tạp chí Hóa học & Ứng dụng SỐ 12 (96) 2009 3 Al + NaOH + H2O → NaAlO2 + H2 2 y(mol) → 1,5y So sánh thể tích ở 2 TN → ở TN1 Al cịn dư và ở TN2 Al tan hết. Ta cĩ: 0,5x + 1,5y = 1,75(0,5x + 1,5x) → y = 2x Xét 3 mol hỗn hợp X thì mNa = 23g và mAl = 54g 23 %Na = *100% 29,87% → Chọn D 23 54 Cách 2: Theo phương pháp bảo tồn electron TN1: Chất khử là Na và Al nên: Na → Na+ + 1e x(mol) x Do Al dư và tỷ lệ Na : Al là 1:1 nên: Al → Al3+ + 3e x 3x + H2O là chất oxi hĩa nên: 2H + 2e → H2 V*2 V ← ()mol 22,4 22,4 V*2 Bảo tồn electron: x + 3x = (1) 22,4 TN2: Na → Na+ + 1e x(mol) x Do Al pư hết nên: Al → Al3+ + 3e y(mol) 3y + Và: 2H + 2e → H2 1,75V*2 1,75V ← ()mol 22,4 22,4 1,75V*2 Bảo tồn electron: x + 3y = (2) 22,4 Từ (1) và (2) → y = 2x Giải tương tự Cách 1 Ví dụ 2: Cho hỗn hợp X gồm 0,1 mol Na và 0,05 mol Al tác dụng với lượng nước dư thì thu được thể tích khí ở đktc là bao nhiêu ? A. 2,8 lit B. 1,12lit C. 1,67 lit D. 2,24lit Hướng dẫn giải 0,1 Nhận xét: Tỷ lệ Na : Al là 2 nên Al pư hết nên: 0,05 Biên soạn: HĨA HỌC MỖI NGÀY Website: www.hoahocmoingay.com FB Fanpage & Youtube: Hĩa Học Mỗi Ngày Email: hoahocmoingay.com@gmail.com
5. Tạp chí Hóa học & Ứng dụng SỐ 12 (96) 2009 0,1 Na → Na+ + 1e 0,05 Al → Al3+ + 3e + x 2H + 2e → H2 Bảo tồn electron: 0,1 + 0,05.3 = 2x → x = 0,125 → V = 0,125.22,4 = 2,8 (lit) → Chọn A Ví dụ 3(TSĐH A 2008): Cho hỗn hợp gồm Na và Al cĩ tỷ lệ số mol tương ứng là 1:2 vào nước dư. Sau khi các phản ứng xảy ra hồn tồn thu được 8,96 lit H2(đktc) và m gam chất rắn khơng tan. Giá trị của m là: A. 43,2g B. 5,4g C. 7,8g D. 10,8g Hướng dẫn giải 1 Tỷ lệ Na : Al là nên Al dư 2 Ta cĩ: x Na → Na+ + 1e 3+ x Al(pư) → Al + 3e + 0,4 2H + 2e → H2 Bảo tồn electron: x + 3x = 0,4.2 → x = 0,2. Do đĩ: nAl = 2nNa = 0,2.2 = 0,4 (mol) → mAl = 0,4 . 27 = 10,8 (g) → Chọn D Ví dụ 4: Cho m gam hỗn hợp Na và Al vào nước dư, thu được 4,48 lit khí. Mặt khác m gam hỗn hợp trên tác dụng với dung dịch Ba(OH)2 dư thu được 7,84 lit khí (các khí đều đo ở đktc). Trị số của m là: A. 5g B. 7,7g C. 6,55g D. 12,5g Hướng dẫn giải Gọi số mol Na là x Gọi số mol Al là y TN1: Nhơm dư nên nNa = nAl(pư) = x x Na → Na+ + 1e x Al → Al3+ + 3e + 0,2 2H + 2e → H2 Bảo tồn electron: x + 3x = 2.0,2 → x = 0,1 → mNa = 0,1.23 = 2,3 (g) TN 2: Nhơm pư hết nên: 0,1 Na → Na+ + 1e y Al → Al3+ + 3e + 0,35 2H + 2e → H2 Bảo tồn electron: 0,1 + 3y = 0,35.2 → y = 0,2 → mAl = 0,2.27 = 5,4 (g) Vậy m = 2,3 + 5,4 = 7,7 (g) → Chọn B Ví dụ 5: Chia hỗn hợp X gồm kim loại Al và Ba thành 2 phần bằng nhau: Biên soạn: HĨA HỌC MỖI NGÀY Website: www.hoahocmoingay.com FB Fanpage & Youtube: Hĩa Học Mỗi Ngày Email: hoahocmoingay.com@gmail.com
6. Tạp chí Hóa học & Ứng dụng SỐ 12 (96) 2009 Phần 1: Cho vào nước dư thì thu được 448 ml khí (đktc) Phần 2: Cho vào dung dịch NaOH dư thì thu được 784 ml khí (đktc) Khối lượng hỗn hợp trong mỗi phần là: A. 0,685g B. 2,45g C. 1,225g D. 2,45g Hướng dẫn giải Gọi số mol Ba là x Gọi số mol Al là y 1 TN1: Nhơm dư nên nBa = nAl(pư) = x 2 x Ba → Ba2+ + 2e 2x Al → Al3+ + 3e + 0,02 2H + 2e → H2 Bảo tồn electron: 2x + 3.2x = 2.0,02 → x = 0,005 → mBa = 0,005.137= 0,685 (g) TN 2: Nhơm pư hết nên: 0,005 Ba → Ba2+ + 2e y Al → Al3+ + 3e + 0,035 2H + 2e → H2 Bảo tồn electron: 0,005.2 + 3y = 0,035.2 → y = 0,02 → mAl = 0,02.27 = 0,54 (g) Vậy m = 0,685 + 0,54 = 1,225 (g) → Chọn C Mọi thắc mắc và trao đổi liên quan đến vấn đề Hĩa học, các bạn vui lịng liên hệ theo : Website: www.hoahocmoingay.com Email: hoahocmoingay.com@gmail.com FB Fanpage & Youtube: Hĩa Học Mỗi Ngày Biên soạn: HĨA HỌC MỖI NGÀY Website: www.hoahocmoingay.com FB Fanpage & Youtube: Hĩa Học Mỗi Ngày Email: hoahocmoingay.com@gmail.com