Phương pháp bảo toàn điện tích

Phương pháp bảo toàn điện tích

I. Cơ sở phương pháp

Cơ sở: Nguyên tử, phân tử, dung dịch luôn luôn trung hòa về điện

Trong nguyên tử: số proton = số electron
Trong dung dịch:

∑ số mol ´ điện tích ion dương = ½ ∑ số mol ´ điện tích ion âm½

Áp dụng và một số chú ý

a, Khối lượng dung dịch muối (trong dung dịch) = ∑ khối lượng các ion tạo muối

b, Quá trình áp dụng định luật bảo toàn điện tích thường kết hợp:

Các phương pháp bảo toàn khác: Bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố
Viết phương trình hóa học ở dạng ion thu gọn

1. CÁC DẠNG BÀI TOÁN THƯỜNG GẶP Dạng 1: Áp dụng đơn thuần định luật bảo toàn điện tích

Ví dụ 1 : Một dung dịch có chứa 4 ion với thành phần : 0,01 mol Na⁺, 0,02 mol Mg²⁺, 0,015 mol

SO₄^2-. , x mol Cl- . Giá trị của x là

A. 0,015. B. 0,035. C. 0,02. D. 0,01.

Giải:

Áp dụng định luật bảo toàn điện tích ta có:

0,01.1 + 0,02.2 = 0.015.2 + x.1 ⇒ x = 0,02 ⇒ Đáp án C

Dạng 2: Kết hợp với định luật bảo toàn khối lượng

Ví dụ 2 : Dung dịch A chứa hai cation là Fe²⁺: 0,1 mol và Al³⁺: 0,2 mol và hai anion là

Cl- mol và SO₄^2- : y mol. Đem cô cạn dung dịch A thu được 46,9 gam hỗn hợp muối khan. Giá trị của x và y lần lượt là:

A. 0,6 và 0,1 B. 0,3 và 0,2 C. 0,5 và 0,15 D. 0,2 và 0,3

Giải:

Áp dụng định luật bảo toàn điện tích ta có:

0,01.2 + 0,2.3 = x.1 +y.2 ⇒ x + 2y = 0,8 (*)

Khi cô cạn dung dịch khối lượng muối = S khối lượng các ion tạo muối 0,1.56 + 0,2.27 + x.35,5 + y.96 = 46,9 ⇒ 35,5x + 96y = 35,9 (**)

Từ (*) và (**) ⇒ x = 0,2; y = 0,3 ⇒ Đáp án D.

toàn bằng dung dịch HCl dư thu được 1,792 lít H₂ (đktc).

Phần 2 : Nung trong không khí dư thu được 2,84 gam hỗn hợp rắn chỉ gồm các oxit. Khối lượng hỗn hợp X là

A. 1,56 gam. B. 1,8 gam. C. 2,4 gam. D. 3,12 gam.

Giải:

Nhận xét: Tổng số mol ´ điện tích ion dương (của hai kim loại) trong hai phần là bằng nhau ⇒

Tổng số mol ´ điện tích ion âm trong hai phần cũng bằng nhau

O^2- ⇔2Cl-

Mặt khác: nH+ = nCl- = 2 n_H2 = 0,08mol

⇒ nO(trong oxit) = 0,04(mol)

⇒ Trong một phần: m_kim _loại= m_oxit – m_oxi = 2,84 – 0,08.16 = 1,56 gam

⇒ khối lượng hỗn hợp X = 2.1,56 = 3,12gam ⇒ Đáp án D

Dạng 3: Kết hợp với bảo toàn nguyên tố

Ví dụ 4 : Cho hỗn hợp X gồm x mol FeS₂ và 0,045 mol Cu₂S tác dụng vừa đủ với HNO₃ loãng, đun nóng thu được dung dịch chỉ chứa muối sunfat của các kim loại và giải phóng khí NO duy chất. Giá trị của x là:

A. 0,045 B. 0,09. C. 0,135. D. 0,18.

Giải:

Áp dụng bảo toàn nguyên tố

Fe³⁺: x mol; Cu²⁺: 0,09 mol; SO₄^2- : (x + 0,045) mol

Áp dụng định luật bảo toàn điện tích (trong dung dịch chỉ chứa các muối sunfat) ta có: 3x + 2.0,09 = 2(x + 0,045) ⇒ x = 0,09 ⇒ Đáp án B

Dạng 4: Kết hợp với việc viết phương trình ở dạng ion thu gọn

Ví dụ 6 : Cho tan hoàn toàn 15,6 gam hỗn hợp gồm Al và Al₂O₃ trong 500ml dung dịch NaOH 1M thu được 6,72 lít H₂ (đktc) và dung dịch X. Thể tích HCl 2M tối thiểu cần cho vào X để thu được lượng kết tủa lớn nhất là

Giải:

A. 0,175 lít. B. 0,25 lít. C. 0,125 lít. D. 0,52 lít.

Dung dịch X chứa các ion Na⁺; AlO₂^- ; OH- dư (có thể).

Áp dụng định luật bảo toàn điện tích n_AlO2-+n_OH-=n_Na+=0,5

Khi cho HCl vào dung dịch X :

H⁺ + OH^-→ H₂O (1)

H⁺ + AlO₂^- + H₂O → Al(OH)₃ (2)

3H⁺ + Al(OH)₃ → Al³⁺ + 3H₂O (3)

Để kết tủa là lớn nhất ⇒ không xảy ra (3) và n_H+ = n_AlO2- - + n_OH- = 0,5

⇒ VHCl = 0,5/2= 0,25 (lít) ⇒ Đáp án B

Dạng 5: Bài toán tổng hợp

Ví dụ 7: Hoàn toàn 10 gam hỗn hợp X gồm Mg và Fe bằng dung dịch HCl 2M. Kết thúc thí nghiệm thu được dung dịch Y và 5,6 lít H₂ (đktc). Để kết tủa hoàn toàn các cation có trong Y cần vừa đủ 300ml dung dịch NaOH 2M. Thể tích dung dịch HCl đã dùng là

A. 0,2 lít. B. 0,24 lít. C. 0,3 lít. D. 0,4 lít

Giải

nNa+= n Cl-= n NaOH= 0,6 ( mol)

Khi cho NaOH vào dung dịch Y (chứa các ion: Mg²⁺; Fe²⁺; H⁺ dư; Cl- ) các ion dương sẽ tác dụng vớiOH- để tạo thành kết tủa. Như vậy dung dịch thu được sau phản ứng chỉ chứa Na⁺ và Cl-

⇒ n H+ = 0,6 ⇒ V_Hcl= 0,6/2 = 0,3

⇒ Đáp án C

BÀI TẬP TỰ LUYỆN

Câu 1: Dung dịch X có chứa a mol Na⁺ ; b mol Mg²⁺ ; c mol Cl- và d mol SO42- . Biểu thức liên

hệ giữa a, b, c, d là

1. a + 2b = c + 2d B. a+ 2b = c + d.

C. a + b = c + d D. 2a + b = 2c + d

Câu 3 : Dung dịch Y chứa Ca²⁺ 0,1 mol, Mg²⁺ 0,3 mol, Cl-

dung dịch Y thì lượng muối khan thu được là0,4 mol, HCO3--y mol. Khi cô cạn dung dịch Y thì lượng muối khan thu được là

A. 37,4 gam B. 49,8 gam. C. 25,4 gam. D. 30,5 gam.

Câu 4 : Một dung dịch chứa 0,02 mol Cu²⁺, 0,03 mol K⁺, x mol Cl- và y mol SO2- . Tổng khối lượng các muối tan có trong dung dịch là 5,435 gam. Giá trị của x và y lần lượt là :

A. 0,03 và 0,02. B. 0,05 và 0,01 C. 0,01 và 0,03 D. 0,02 và 0,05

Câu 5 : Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp gồm 0,12 mol FeS₂ và x mol Cu₂S vào dung dịch HNO₃ vừa đủ, thu được dung dịch X chỉ chứa 2 muối sunfat của các kim loại và giải phóng khí NO duy nhất. Giá trị X là

A. 0,03 B. 0,045 C. 0,06. D. 0,09.

Câu 6 : Cho m gam hỗn hợp Cu, Zn, Mg tác dụng hoàn toàn với dung dịch HNO₃ loãng, dư. Cô cạn cẩn thận dung dịch thu được sau phản ứng thu được (m + 62) gam muối khan. Nung hỗn hợp muối khan trên đến khối lượng không đổi thu được chất rắn có khối lượng là

A. (m + 4) gam. B. (m + 8) gam. C. (m + 16) gam. D. (m + 32) gam.

Câu 7 : Cho 24,4 gam hỗn hợp Na₂CO₃, K₂CO₃ tác dụng vừa đủ với dung dịch BaCl₂ sau phản ứng thu được 39,4 gam kết tủa. Lọc tách kết tủa, cô cạn dung dịch thì thu dược bao nhiêu gam muối clorua khan

A. 2,66 gam B. 22,6 gam C. 26,6 gam D. 6,26 gam

Câu 8 : Trộn dung dịch chứa Ba²⁺; OH- 0,06 mol và Na⁺ 0,02 mol với dung dịch chứa 0,04 mol; CO2- 0,03 mol và Na⁺. Khối lượng kết tủa thu được sau khi trên là

A. 3,94 gam. B. 5,91 gam. C. 7,88 gam. D. 1,71 gam

Câu 9 : Hoà tan hoàn toàn 5,94 gam hỗn hợp hai muối clorua của 2 kim loại nhóm IIA vào nước được 100ml dung dịch X. Để làm kết tủa hết ion Cl- có trong dung dịch X ở trên ta cho toàn bộ lượng dung dịch X ở trên tác dụng vừa đủ với dung dịch AgNO₃. Kết thúc thí nghiệm, thu được dung dịch Y và 17,22 gam kết tủa. Khối lượng muối khan thu được khi cô cạn dung dịch Y là

A. 4,86 gam. B. 5,4 gam. C. 7,53 gam. D. 9,12 gam

Câu 10 : Dung dịch X chứa 0,025 mol CO2- ; 0,1 mol Na⁺ ; 0,25 mol NH₄⁺ và 0,3 mol Cl- .Cho

270ml dung dịch Ba(OH)₂ 0,2M vào và đun nóng nhẹ (giả sử H₂O bay hơi không đáng kể). Tổng khối lượng dung dịch X và dung dịch Ba(OH)₂ sau quá trình phản ứng giảm đi là.

A. 4,215 gam. B. 5,296 gam. C. 6,761 gam. D. 7,015 gam.

Câu 11 : Trộn 100ml dung dịch AlCl₃ 1M với 200ml dung dịch NaOH l,8M đến phản ứng hoàn toàn thì lượng kết tủa thu được là

A. 3,12 gam. B. 6,24 gam. C. 1,06 gam. D. 2,08 gam.

Câu 12 : Dung dịch B chứa ba ion K⁺ ; Na⁺ ; PO3- . 1 lít dung dịch B tác dụng với CaCl₂ dư thu được 31 gam kết tủa. Mặt khác, nếu cô cạn một lít dung dịch B thu được 37,6 gam chất rắn khan. Nồng độ của hai ba ion K⁺ ; Na⁺ ; PO3- lần lượt là .

C. 0,3M ; 0,3M và 0,2M D. 0,3M ; 0,2M và 0,2M

A. 0,3M ; 0,3M và 0,6M B. 0,1M ; 0,1M và 0,2M

Câu 13 : Cho dung dịnh Ba(OH)₂ đến dư vào 100ml dung dịch X gồm các ion : NH₄⁺ , SO 2- ,NO

rồi tiến hành đun nóng thì thu được 23,3 gam kết tủa và 6,72 lít (đktc) một chất khí duy

nhất. Nồng độ kết tủa (NH₄)₂SO₄ và NH₄NO₃ trong dung dịch X lần lượt là:

1M và 1M. B. 2M và 2M. C. 1M và 2M. D. 2M và 1M
Câu 14 : Dung dịch X chứa các ion : Fe³⁺, SO₄²^- , NH₄⁺ , Cl- . Chia dung dịch X thành hai phần bằng nhau -

Phần một tác dụng với lượng dư dung dịch NaOH, đun nóng thu được 0,672 lít khí (ở đktc) và 1,07 gam kết tủa.
Phần hai tác dụng với lượng dư dung dịch BaCl₂ thu được 4,66 gam kết tủa.
Tổng khối lượng các muối khan thu được khi cô cạn dung dịch X là (quá trình cô cạn chỉ có nước bay hơi)

A. 3,73 gam. B. 7,04 gam. C. 7,46 gam. D. 3,52 gam.

ĐÁP ÁN