Các phương pháp giải toán hóa hoc (Phần 2)

CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢI TOÁN HÓA HỌC

(Phần 2)

4. PHƯƠNG PHÁP LÀM GIẢM ẨN SỐ.

Bài toán 1: (Xét lại bài toán đã nêu ở phương pháp thứ nhất)

Hoà tan hỗn hợp 20 gam hai muối cacbonnat kim loại hoá trị I và II bằng dung dịch HCl dư thu được dung dịch M và 4,48 lít CO₂ (ở đktc) tính khối lượng muốn tạo thành trong dung dịch M.

Bài giải

Gọi A và B lần lượt là kim loại hoá trị I và II. Ta có phương trình phản ứng sau:

A₂CO₃ + 2HCl -> 2ACl + H₂O + CO₂ (1)

BCO₃ + 2HCl -> BCl₂ + H₂O + CO₂ (2)

Số mol khí thu được ở phản ứng (1) và (2) là:

Gọi a và b lần lượt là số mol của A₂CO₃ 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:

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

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

5. PHƯƠNG PHÁP DÙNG 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

Đặt a = n_A , b = n_B

Giả sử M_A < M_B thì A là Na, B là K hoặc ngược lại.

m_A + m_B = 23a + 39b = 8,5 (II)

Từ (I, II) ta tính được: a = 0,2 mol, b = 0,1 mol.

Vậy m_Na = 0,2 * 23 = 4,6 g, m_K = 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 CO₂ (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:

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:

115,3 = m_B + m_{muối tan} - 7,2

Vậy m_B = 110,5 g

Theo phản ứng (2): từ B chuyển thành B₁, khối lượng giảm là:

m_CO = 0,5 * 44 = 22 g.

Vậy m_B = m_B - m_CO = 110,5 - 22 = 88,5 g

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:

Theo tỉ lệ phản ứng ta có:

Gọi A, B là KHHH của 2 kim loại thuộc phân nhóm chính nhóm II, M_A < M_B

Vậy hai kim loại thuộc phân nhóm chính nhóm II đó là: Mg và Ca.

Khối lượng muối khan thu được sau khi cô cạn là: m = (34,67 + 71)* 0,3 = 31,7 gam.

6/ PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN SỐ MOL NGUYÊN TỬ.

a/ Nguyên tắc áp dụng:

Trong mọi quá trình biến đổi hoá học: Số mol mỗi nguyên tố trong các chất được bảo toàn.

b/ Ví dụ: Cho 10,4g hỗn hợp bột Fe và Mg (có tỉ lệ số mol 1:2) hoà tan vừa hết trong 600ml dung dịch HNO₃ x(M), thu được 3,36 lit hỗn hợp 2 khí N₂O và NO. Biết hỗn hợp khí có tỉ khối d = 1,195. Xác định trị số x?

Hướng dẫn giải:

Theo bài ra ta có:

n_Fe : n_Mg = 1 : 2 (I) và 56n_Fe + 24n_Mg = 10,4 (II)

Giải phương trình ta được: n_Fe = 0,1 và n_Mg = 0,2

Sơ đồ phản ứng.

Fe, Mg + HNO₃ ------> 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: