Các phương pháp giải toán hóa học ( phần 3)

CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢI TOÁN HÓA HỌC

(Phần 3)

7/ PHƯƠNG PHÁP LẬP LUẬN KHẢ NĂNG.

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 M_xO_y 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: M_xO_y + 2yHNO₃ -----> xM(NO₃)_2y/x + yH₂O

Từ PTPƯ ta có tỉ lệ:

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 XO_n, M_A = X + 16n = 16n + 16n = 32n.

Đặt CTPT A là YO_m, M_B = Y + m = 3m + m = 4m.

Điều kiện thoả mãn: 0 < n, m < 4, đều nguyên và m phải là số chẵn.

Vậy m chỉ có thể là 2 hay 4.

Nếu m = 2 thì Y = 6 (loại, không có nguyên tố nào thoả)

Nếu m = 4 thì Y = 12 (là cacbon) ---> B là CH₄

và n = 2 thì X = 32 (là lưu huỳnh) ---> A là SO₂

8/ PHƯƠNG PHÁP GIỚI HẠN MỘT ĐẠI LƯỢNG.

a/ Nguyên tắc áp dụng:

Dựa vào các đại lượng có giới hạn, chẳng hạn:

Hiệu suất: 0(%) < H < 100(%)

Số mol chất tham gia: 0 < n(mol) < Số mol chất ban đầu,...

Để suy ra quan hệ với đại lượng cần tìm. Bằng cách:

Tìm sự thay đổi ở giá trị min và max của 1 đại lượng nào đó để dẫn đến giới hạn cần tìm.

Giả sử thành phần hỗn hợp (X,Y) chỉ chứa X hay Y để suy ra giá trị min và max của đại lượng cần tìm.

b/ Ví dụ:

Bài 1: Cho 6,2g hỗn hợp 2 kim loại kiềm thuộc 2 chu kỳ liên tiếp trong bảng tuần hoàn phản ứng với H₂O dư, thu được 2,24 lit khí (đktc) và dung dịch A.

a/ Tính thành phần % về khối lượng từng kim loại trong hỗn hợp ban đầu.

Hướng dẫn:

a/ Đặt R là KHHH chung cho 2 kim loại kiềm đã cho

M_R là khối lượng trung bình của 2 kim loại kiềm A và B, giả sử M_A < M_B

---.> M_A < M_R < M_B .

Viết PTHH xảy ra:

Theo phương trình phản ứng:

n_R = 2n_H= 0,2 mol. ----> M_R = 6,2 : 0,2 = 31

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 < 13,8 : 0,09 = 153,33 (I)

Mặt khác: Số mol M₂CO_{3 phản ứng}= 1/2 số mol HCl < 1/2. 0,11.2 = 0,11 mol

---> Khối lượng mol M₂CO₃ = 13,8 : 0,11 = 125,45 (II)

Từ (I, II) --> 125,45 < M₂CO₃ < 153,33 ---> 32,5 < M < 46,5 và M là kim loại kiềm

---> M là Kali (K)

Vậy số mol CO₂ = số mol K₂CO₃ = 13,8 : 138 = 0,1 mol ---> V_CO = 2,24 (lit)

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).