Phương pháp tự chọn lượng chất

PHƯƠNG PHÁP CHỌN ĐẠI LƯỢNG THÍCH HỢP 

I. CƠ SƠ CỦA PHƯƠNG PHÁP

Trong một số câu hỏi và bài tập trắc nghiệm chúng ta có thể gặp một số trường hợp đặc biệt sau:

    - Có một số bài toán tưởng như thiếu dữ kiện gây bế tắc cho việc tính toán.

    - Có một số bài toán người ta cho ở dưới dạng giá trị tổng quát như a gam, V lít. N mol hoặc cho tỷ lệ thể tích hoặc tỷ lệ số mol các chất…..

Như vậy kết quả giải bài toán không phụ thuộc vào chất đã cho. Trong các trường hợp trên tốt nhất ta tự chọn một giá trị như thế nào để cho việc giải bài toán trở thành đơn giản nhất.

Cách 1: Chọn một mol nguyên tử hoặc phân tử chất tham gia phản ứng.

Cách 2: Chọn một mol hỗn hợp các chất tham gia phản ứng.

Cách 3: Chọn đúng tỷ lệ lượng chất trong đầu bài đã cho.

Cách 3: Chọn cho thong số một giá trị phù hợp để đơn giản phép tính.

II. CÁC DẠNG BÀI TẬP THƯỜNG GẶP

Dạng 1: Chọn một mol nguyên tử hoặc phân tử chất tham gia phản ứng

Ví dụ 1: Hoà tan một muối cacbonat kim loại M hoá trị n bằng một lượng vừa đủ dung dịch  H₂SO₄ 9,8%,

thu được dung dịch muối sunfat có nồng độ là 14,18%. Kim loại M là:

    A. Cu.                                  B. Fe.                                       C. Al.                                       D. Zn.

Giải:

Chọn 1 mol muối M₂(CO₃)_n

        M₂(CO₃)_n      +     nH₂SO₄               \[\to \]            M₂(SO₄)_n  + nCO₂ \[\uparrow \] + nH₂O

Cứ (2M + 60n) gam \[\to \text{98n}\] gam \[\to \] (2M+96n) gam

\[\Rightarrow \]\[{{\text{m}}_{\text{dd }{{\text{H}}_{\text{2}}}\text{S}{{\text{O}}_{\text{4}}}}}\]=\[\frac{\text{98n}\text{.100}}{\text{9,8}}\]=1000n gam

\[\Rightarrow \]m_{dd muối} = \[{{\text{m}}_{{{\text{M}}_{\text{2}}}{{\text{(C}{{\text{O}}_{\text{3}}}\text{)}}_{\text{n}}}}}\]+ \[{{\text{m}}_{\text{dd }{{\text{H}}_{\text{2}}}\text{S}{{\text{O}}_{\text{4}}}}}\] – \[{{\text{m}}_{\text{C}{{\text{O}}_{\text{2}}}}}\]

                  = 2M + 60n + 1000.n – 44.n = (2M+1016.n) gam.

C%_{dd  muối} = \[\frac{\text{(2M}+\text{96n)}}{\text{2M}+\text{1016n}}\]\[\times 100%\]=14,18%

\[\Rightarrow \]M = 28.n \[\to \]n = 2 ; M = 56 là phù hợp vậy M là Fe \[\Rightarrow \]Đáp án B          

Ví dụ 2: Cho dung dịch axit axetic có nồng độ x% tác dụng vừa đủ với dung dịch NaOH 10% thì thu được dung dịch muối có nồng độ 10,25%. Giá trị của x là:

    A. 20                                               B. 16                                       C. 15                                       D. 13

Giải:

Xét 1 mol  CH₃COOH:

                    CH₃COOH + NaOH    \[\to \]  CH₃COONa + H₂O

                       60 gam  \[\to \] 40 gam  \[\to \]    82 gam

\[{{\text{m}}_{\text{dd C}{{\text{H}}_{\text{3}}}\text{COOH}}}\]= \[\frac{\text{60}.\text{100}}{\text{x}}\text{gam}\]

m_{dd NaOH} =\[\frac{40.100}{10}\]= 400 gam

m_{dd muối} = \[\frac{\text{60}\text{.100}}{\text{x}}\]+400 =\[\frac{\text{82}\text{.100}}{\text{10,25}}\text{  gam}\text{.}\]

⇒x = 15% ⇒Đáp án C.

Câu 3: Khi hoà tan hiđroxit kim loại M(OH)₂ bằng một lượng vừa đủ dung dịch H₂SO₄ 20% thu được dung dịch muối trung hoà có nồng độ 27,21%. Kim loại M là:

    A. Cu.                                  B. Zn.                                     C. Fe.                                       D. Mg.

Giải:

Xét 1 mol (OH)₂ tham gia phản ứng

           M(OH)₂      +     H₂SO₄   \[\to \]    MSO₄     +      2H₂O

Cứ (M + 34)  gam \[\to \text{  98  gam}\to \text{  (M}+\text{96) gam}\]

\[\Rightarrow \]\[{{\text{m}}_{\text{dd }{{\text{H}}_{\text{2}}}\text{S}{{\text{O}}_{\text{4}}}}}\] =\[\frac{98.100}{20}\]= 490  gam

\[\Rightarrow \]\[{{\text{m}}_{\text{dd MS}{{\text{O}}_{\text{4}}}}}\]= (M + 34 + 490) = \[\frac{\text{(M}+\text{96}\times \text{100)}}{\text{27,21}}\]

\[\Rightarrow \]M= 64 \[\to \] M là Cu \[\Rightarrow \]Đáp án A.

Câu 4: Oxi hoá C₂H₅OH bằng CuO nung nóng, thu được hỗn hợp chất lỏng gồm CH_3­CHO, C₂H₅OH dư và H₂O có M_tb= 40 gam. Hiệu suất phản ứng oxi hoá là:               

    A. 25%.                               B. 35%            .                                   C. 45%.                                               D. 55%.

Xét 1 mol C₂H₅OH. Đặt a mol C₂H₅OH bị oxi hoá. Vậy a là hiệu suất của phản ứng oxi hoá ancol.

                        C₂H₅OH    +     CuO       \[\xrightarrow{{{\text{t}}^{\text{o}}}}\]          CH₃CHO   +   H₂O  +  Cu\[\downarrow \]

Ban đầu:            1 mol

Oxi hoá:             a mol                                                                  a mol    \[\to \]   a mol

Sau phản ứng: (1 – a )mol C₂H₅OH dư                                         a mol    \[\to \]   a mol

\[\Rightarrow \]a = 0,25 hay hiệu suất là 25% \[\Rightarrow \]Đáp án A         

\[\Rightarrow \]a = 0,25 hay hiệu suất là 25% \[\Rightarrow \]Đáp án A         

Câu 5: Hoà tan hoàn toàn một lượng kim loại R hoá trị n bằng dung dịch H₂SO₄ loãng rồi cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được một lượng muối khan có khối lượng gấp 5 lần khối lượng kim loại R ban đầu đem hoà tan. Kim loại R đó là:          

    A. Al.                             B. Ba.                                            C. Zn.                                      D. Mg

Giải:

Xét 1 mol kim loại ứng với R gam tham gia phản ứng.

  2R  +  nH₂SO₄  \[\to \]  R₂(SO₄)_n  +  nH₂

     Cứ     R gam        \[\to \]    \[\left( \frac{\text{2R}+\text{96n}}{\text{2}} \right)\]gam muối

\[\Rightarrow \]\[\frac{\left( \text{2R}+\text{96} \right)}{\text{2}}\]= 5R   \[\to \]   R = 12n thỏa mãn với n = 2

Vậy R = 24 (Mg)  \[\Rightarrow \] Đáp án D

Dạng 2: Chọn một mol hỗn hợp các chất tham gia phản ứng

Câu 6: Hỗn hợp X gồm N₂ và có H₂ có tỉ khối hơi so với H­₂ bằng 3,6. Sau khi tiến hành phản ứng tổng hợp được hỗn hợp Y có tỉ khối hơi so với H₂ bằng 4. Hiện suất phản tổng hợp là:                                             

    A. 10%.                              B. 18,75%.                              C. 20%.                                           D. 25%.  

Giải:

Xét 1 mol hỗn hợp X, ta có: m_X = M_tb =  7,2 gam.

Đặt \[{{\text{n}}_{{{\text{N}}_{\text{2}}}}}\]= a mol, ta có: 28a + 2(1 – a)  =  7,2.

\[\Rightarrow \]a = 0,2 \[\Rightarrow \]\[{{\text{n}}_{{{\text{N}}_{\text{2}}}}}\] = 0,2 mol và \[{{\text{n}}_{{{\text{H}}_{\text{2}}}}}\] = 0,8 mol \[\to \]H₂ dư.

                        N₂    +     3H₂  \[\xrightarrow{\text{xt,}{{\text{t}}^{\text{o}}}}\] 2NH₃

Ban đầu:          0,2         0,8

Phản ứng:            x         3x                        2x 

Sau phản ứng: (0,2-x)  (0,8-3x)                 2x

                        n_Y = (1 – 2x) mol

Áp dụng ĐLBTKL, ta có m_X = m_Y

\[\Rightarrow \]n_Y  = \[\frac{{{\text{m}}_{\text{Y}}}}{{{\text{M}}_{\text{Y}}}}\]\[\Rightarrow \](1 – 2x) =\[\frac{7,2}{8}\]\[\to \] x = 0,05.

Hiệu suất phản ứng xác định theo N₂ là\[\frac{0,05}{0,2}\]\[\times 100%\] = 25% \[\Rightarrow \]Đáp án D.

Câu 7: Hỗn hợp A gồm anken và hiđro có tỉ khối so với H₂ bằng 6,4. Cho A đi qua niken nung nóng được hỗn hợp B có tỉ khối so với H₂ bằng 8 (giả thiết hiệu suất phản ứng xảy ra là 100%). Công thức phân tử của anken là:                                      

    A. C₂H₄                                B. C₃H_6.                                   C. C₄H₈                                    D. C₅H₁₀

Giải:

 Xét 1 mol hỗn hợp A gồm (a mol C­_nH_2n và (1 – a) mol H₂ )

 Ta có 14.n.a + 2(1– a) = 12,8  (*)

 Hỗn hợp B có M_tb=16 < 14n (với n\[\ge \]2) \[\to \] trong hỗn hợp B có H₂ dư

                            C_nH_2n  + H₂   \[\xrightarrow{\text{Ni,}{{\text{t}}^{\text{o}}}}\] C_nH_2n+2

Ban đầu:               a mol    (1-a) mol

Phản ứng               a    \[\to \]     a         \[\to \]      a mol

Sau phản ứng hỗn hợp B gồm (1-2a) mol H₂ (dư) và a mol C_nH_2n+2

\[\to \] tổng n_B = 1 – a

Áp dụng ĐLBTKL, ta có m_A = m_B

\[\Rightarrow \]n_B =\[\frac{{{\text{m}}_{\text{B}}}}{{{\text{M}}_{\text{B}}}}\]\[\to \text{(1}-\text{a)}\] = \[\frac{\text{12,8}}{\text{16}}\to \text{a}\]= 0,2 mol

Thay a = 0,2 vào (*) ta có: 14.0,2.n + 2.(1 – 0,2) = 12,8

\[\Rightarrow \]n = 4 \[\to \]anken là C₄H₈  \[\Rightarrow \] Đáp án C. 

Câu 8: Hỗn hợp X gồm N₂ và H₂ có M_tbX= 12,4. Dẫn X đi qua bình đựng bột Fe rồi nung nóng biết rằng hiệu suất tổng hợp NH₃ đạt 40% thì thu được hỗn hợp Y. M_tbY­ có trị số là:

    A. 15,12.                             B. 18,23.                                  C. 14,76.                      D. 13,48.        

Giải:

Xét 1 mol hỗn hợp X \[\to \]m_X = 12,4 gam gồm a mol N₂ và (1 – a)  mol H₂.

                        28a  +  2(1 – a) = 12,4   \[\to \] a = 0,4 mol   \[\to \]   H₂= 0,6 mol

                        N₂    +    3H₂  \[\xrightarrow{\text{xt,}{{\text{t}}^{\text{o}}}}\]     2NH₃ (với hiệu suất 40%)

Ban đầu:          0,4       0,6

Phản ứng:         0,08 \[\leftarrow \] 0,6.0,4  \[\xrightarrow{\text{      }}\] 0,16 mol

Sau phản ứng:    0,32     0,36                   0,16 mol

Tổng:               n_Y = 0,32 + 0,36 + 0,16 = 0,84 mol;

Theo ĐLBTKL, ta có: m_X = m_Y

M_tbY = \[\frac{12,4}{0,84}\]= 14,76 gam \[\Rightarrow \] Đáp án C.

Câu 9: Phóng điện qua O₂ được hỗn hợp khí O₂, O₃ có \[\bar{M}\]=33 gam. Hiệu suất phản ứng là:             

    A. 7,09%.                            B. 9,09%.                                C. 11,09%.                         D.13,09%.          

Giải:

3O_{2 \[\xrightarrow{\text{TL}}\]}  2O₃

Chọn 1 mol hỗn hợp O₂, O₃, ta có:

\[{{\text{n}}_{{{\text{O}}_{\text{2}}}}}=\text{a mol   }\Rightarrow \text{   }{{\text{n}}_{{{\text{O}}_{\text{2}}}}}=\text{(1}-\text{a) mol}\text{.}\]

32.a+48.(1 – a) = 33 \[\Rightarrow \]a = \[\frac{15}{16}\] mol O₂

\[\Rightarrow \]\[{{\text{n}}_{{{\text{O}}_{\text{3}}}}}=\text{1- }\frac{\text{15}}{\text{16}}=\text{ }\frac{\text{1}}{\text{16}}\text{  }\]\[\Rightarrow \]\[\text{ }{{\text{n}}_{{{\text{O}}_{\text{2}}}}}\]_{bị oxi hoá}  =\[\frac{1}{16}\].\[\frac{3}{2}\]=\[\frac{3}{32}\]mol

Hiệu suất phản ứng là :\[\frac{\frac{3}{32}}{\frac{3}{32}+\frac{15}{16}}\text{  x }100%\] = 9,09% \[\Rightarrow \]Đáp án B \[\]

Câu 10: X là hợp kim gồm (Fe, C, Fe₃C), trong đó hàm lượng tổng cộng của Fe là 96%, hàm lượng C đơn chất là 3,1%,  hàm lượng C đơn chất là 3,1%, hàm lượng Fe₃C là a%. Giá trị a là:                

    A. 10,5.                               B. 13,5                                     C. 14,5                                    D. 16. 

Giải:

Xét 100 gam hỗn hợp X, ta có m_C  = 3,1 gam , m _Fe3C = a gam và số gam Fe tổng cộng là 96 gam

\[\Rightarrow \]\[{{\text{m}}_{\text{C (trong F}{{\text{e}}_{\text{3}}}\text{C)}}}\]= 100 – 96 – 3,1 = \[\frac{\text{12a}}{\text{180}}\]\[\Rightarrow \]a = 13,5\[\Rightarrow \]Đáp án B.

Dạng 3: Chọn đúng tỉ lệ lượng chất theo đầu bài

Câu 11: Hỗn hợp gồm hiđrocacbon X và oxi có tỉ lệ số mol tương ứng là 1:10. Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp trên thu được hỗn hợp khí Y. Cho Y qua dung dịch H₂SO₄ đặc, thu được hỗn hợp khí Z có tỉ khối đối với hiđro bằng 19. Công thức phân tử của X là:                                                                         

    A. C₃H₈                                B. C₃H₆                                                                C. C₄H₈                                                                D. C₃H₄ Giải:

Đốt hỗn hợp gồm hiđrocacbon X gồm C_xH_y (1 mol) và O₂ (10 mol).

C_xH_y  +    \[\left( \text{x}+\frac{\text{y}}{\text{4}} \right)\]O₂    \[\to \]   xCO₂ + \[\frac{\text{y}}{\text{2}}\]H₂O

            1 mol \[\to \]  \[\left( \text{x}+\frac{\text{y}}{\text{4}} \right)\]mol  \[\to \]   x mol    \[\frac{\text{y}}{\text{2}}\] mol

\[\Rightarrow \] Hỗn hợp khí Z gồm x mol CO₂ và \[\left[ \text{10}-\left( \text{x}+\frac{\text{y}}{\text{4}} \right) \right]\]mol O₂ dư

M_tbZ = 19.2 = 38

Dạng 4: Chọn cho thông số một giá trị phù hợp để đơn giản phép tính

Câu 12: Trộn a gam hỗn hợp X gồm 2 hiđrocacbon C₆H₁₄ và C₆H₆ theo tỉ lệ số mol (1 :1) với m gam một hiđrocacbon D rồi đốt cháy hoàn toàn thì thu được \[\frac{\text{275a}}{\text{82}}\] gam CO₂ và \[\frac{\text{94,5a}}{\text{82}}\] gam H₂O.                    

      a) D thuộc loại hiđrocacbon nào?                                                                                       

    A. C_nH_2n+2.                           B. C_nH_2n-2                                 C. C_nH_2n                       D. C_nH_n           

       b) Giá trị của m là:                                                                                                                                         

    A. 2,75                                B. 3,75                                     C. 5                              D. 3,5

Giải:

1. Chọn a = 82 gam

Đốt X và m gam D (C_XH_Y), ta có:

C₆H₁₄ + \[\frac{19}{2}\]O₂  \[\to \] 6 CO­₂ + 7 H₂O

  C₆H₆  +  \[\frac{15}{2}\]O₂ \[\to \] 6 CO₂  +  3 H₂O

Đốt D: C_xH_{y + \[\left( \text{x}+\frac{\text{y}}{\text{4}} \right)\]}O₂ \[\to \] xCO₂ +  \[\frac{\text{y}}{\text{2}}\]H₂O

Đặt \[{{\text{n}}_{{{\text{C}}_{\text{6}}}{{\text{H}}_{\text{14}}}}}\] = \[{{\text{n}}_{{{\text{C}}_{\text{6}}}{{\text{H}}_{\text{6}}}}}\] = b mol, ta có 86b + 78b = 82 \[\Rightarrow \] b = 0,5 mol

Đốt 82 gam hỗn hợp X thu được:

                                    n_co2 = 0,5.(6+6) = 6 mol

                                    n_h2o= 0,5.(7+3) = 5 mol

\[\Rightarrow \] Đốt cháy m gam D thu được:

                                    n_co2= 6,25 – 6 = 0,25 mol

                                    n_h2o= 5,25 – 5 = 0,25 mol

Do \[{{\text{n}}_{\text{C}{{\text{O}}_{\text{2}}}}}\] = \[{{\text{n}}_{{{\text{H}}_{\text{2}}}\text{O}}}\]\[\to \] D thuộc C_nH_2n\[\] \[\Rightarrow \] Đáp án C.

b) m_D = m_C + m_H  = 0,25.(12 + 2) =  3,5 gam \[\Rightarrow \] Đáp án D.

​​​​​​​BÀI TẬP TỰ LUYỆN                                           

Câu 1: Cho hiđrocacbon X và oxi (oxi được lấy gấp đôi lượng cần thiết để đốt cháy hoàn toàn X) vào bình dung tích 1 lít ở 406,5K và áp suất l atm. Sau khi đốt áp suất trong bình (đo cùng nhiệt độ) tăng 5%, lượng nước thu được là 0,162 gam. Công thức phân tử của X là:                                                          

    A. C₂H₆                               B. C₃H₆                                                C. C₄H₈                                             D. C₄H₁₀

Câu 2: Hỗn hợp X gồm 2 olefin. Đốt cháy 7 thể tích X cần 31 thể tích O₂ (đktc). Biết rằng olefin chứa nhiều cacbon hơn chiếm khoảng 4050 thể tích của X. Công thức phân tử 2 olefin là:                  

     A. C₂H₄, C₄H₈.                    B. C₂H₄, C₃H₆                          C. C₃H₆, C₄H₈.             D. C₂H₄, C₅H₁₀.

Câu 3: Cho natri dư dung dịch cồn (C₂H₅OH + H₂O), thấy khối lượng hiđro bay ra bằng 3% khối lượng cồn đã dùng. Dung dịch cồn có nồng độ phần trăm là:                        

    A. 75,57%.                          B. 72,57%.                              C. 70,57%.                  D. 68,57%.

Câu 4: Hỗn hợp khí  X gồm hiđro và 2 anken (kế tiếp trong dãy đồng đẳng), có tỉ khối hơi so với hiđro bằng 8,26. Đun nóng hỗn hợp X với bột Ni làm xúc tác thì thu được hỗn hợp khí Y không làm mất màu dung dịch nước brom và có tỉ khối hơi đối với hiđro bằng 11,8. Công thức phân tử của các anken trong X là:                                   

    A. C₂H₄ và C₃H₆.                                                                             B. C₃H₆ và C₄H₈.                            

    C. C₄H₈ và C­₅H₁₀.                                                                            D. C₅H₁₀ và C₆H₁₂       

Câu 5: Một hỗn hợp khí X gồm một ankin và H₂ có tỉ khối hơi so với CH₄ là 0,6. Nung nóng hỗn hợp khí X có xúc tác Ni để phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối hơi so với CH₄ là 1. Công thức phân tử của akin là:                                                 

    A. C₂H₂                                B. C₃H₄                                                C. C₄H₆                                          D. C₅H₈.     

Câu 6: Hỗn hợp khí X gồm etan và propan. Đốt cháy một ít hỗn hợp X thu được khí CO₂ và hơi nước theo tỉ lệ tích       V_Co2:V_H2O= 11: 15. Thành phần trăm theo khối lượng của hỗn hợp X lần lượt là:

    A. 45% và 55%.                                                                              B. 18,52% và 81,48%.

    C. 25% và 75%.                                                                              D. 28,13% và 71,87 %

Câu 7: Cho hỗn hợp X gồm N₂, H₂ và NH₃ có tỉ khối hơi so với H₂ bằng 8. Dẫn hỗn hợp X qua dung dịch H₂SO₄ đặc dư thấy thể tích khí còn lại một nửa. Phần trăm thể tích mỗi khí lần lượt trong hỗn hợp X lần lượt là:

    A. 11,11%, 22,22%, 66,67%.                                                                      B. 20%, 20%, 40%.

    C. 30%, 30%, 40%.                                                                                            D. 25%, 25%, 50%.

Câu 8: Một hỗn hợp X gồm N₂ và H₂. Tiến hành phản ứng tổng hợp NH₃  từ hỗn hợp X thu được hỗn hợp Y. Biết khối lượng trung bình của X và Y lần lượt là 7,2 và 9,0. Hiệu suất phản ứng tổng hợp NH₃ là:

    A. 70%                                B. 60%                                                C. 50%                                           D. 30%

Câu 9: Cracking C₅H₁₂  thu được hỗn hợp khí có tỉ khối hơi so với H₂ là 20. Hiệu suất của phản ứng cracking là:

    A. 70%                                B. 50%                                                C. 80%                                           D. 30%.

Câu 10: Sau khi tách H₂  hoàn toàn khỏi hỗn hợp X gồm etan và propan thu được hỗn hợp Y gồm etilen và propilen. Khối lượng phân tử trung bình của Y bằng 93,45% khối lượng phân tử trung bình của X. Thành phần trăm về thể tích của hai chất trong X lần lượt là:

    A. 50% và 50%.                                                                                          B. 60% và 40%          

    C. 96,2% và 3,8%.                                                                                                          D. 46,4% và  53,6%

 

 

ĐÁP ÁN

 

1B        2A       3A       4B        5B        6C        7D       8C        9C        10C

 

 

Bài viết gợi ý: