Sử dụng phương trình ion rút gọn giải nhanh bài tập hoá

Phương pháp sử dụng phương trình ion thu gọn

I. CƠ SƠ CỦA PHƯƠNG PHÁP

Phương trỡnh húa học thường được viết dưới hai dạng là phương trỡnh húa học ở dạng phõn tử và dạng ion thu gọn. Ngoài việc thể hiện được đúng bản chất của phản ứng hóa học, phương trỡnh ion thu gọn cũn giỳp giải nhanh rất nhiều dạng bài tập khú hoặc khụng thể giải theo cỏc phương trỡnh húa học ở dạng phõn tử.

II. CÁC DẠNG BÀI TẬP THƯỜNG GẶP

Dạng 1: Phản ứng axit, bazơ và pH của dung dịch

Vớ dụ 1 : Cho một mẫu hợp kim Na - Ba tác dụng với nước (dư), thu được dung dịch X và 3,36 lớt H₂ (ở đktc). Thể tích dung dịch axit H₂so₄ 2M cần dùng để trung hoà dung dịch X là

A. 150ml. B. 75ml. C. 60ml. D. 30ml.

Giải:

Na + H₂O → NaOH + \[\frac{\text{1}}{\text{2}}{{\text{H}}_{\text{2}}}\] (1)

Ba + 2H₂O → Ba(OH)₂ + H₂ (2)

Theo (1) và (2) \[{{\text{n}}_{\text{OH}{}^{-}\text{(dd X)}}}=\text{2}{{\text{n}}_{{{\text{H}}_{\text{2}}}}}=\text{0,3 mol}\text{.}\]

Phương trình ion rút gọn của dung dịch axit với dung dịch bazơ là

H⁺ + OH^- → H₂O

\[\Rightarrow {{\text{n}}_{{{\text{H}}^{+}}}}={{\text{n}}_{\text{O}{{\text{H}}^{-}}}}=\text{0,3 mol }\to \text{ }{{\text{n}}_{{{\text{H}}_{\text{2}}}\text{S}{{\text{O}}_{\text{4}}}}}=0,15\text{ mol}\]

\[\Rightarrow {{\text{V}}_{{{\text{H}}_{\text{2}}}\text{S}{{\text{O}}_{\text{4}}}}}=\frac{\text{0,15}}{\text{2}}=\text{0,075 l }\!\!\acute{\mathrm{i}}\!\!\text{ t }=\text{ 75 ml }\Rightarrow \text{ }\]

Đáp án B

Ví dụ 2: Trộn 100ml dung dịch (gồm Ba(OH)₂ 0,1M và NaOH 0,1M) với 400ml dung dịch (gồm H₂SO₄ 0,0375M và HCl 0,0125M), thu được dung dịch X. Giá trị pH của dung dịch X là

A. 1 B. 2 C. 3 D. 4

Giải:

Khi trộn hỗn hợp dung dịch bazơ với hỗn hợp dung dịch axit ta có phương trình ion rút gọn:

H⁺ + OH^- → H₂O

Ban đầu 0,035 0,03 mol

Phản ứng 0,03 ¬ 0,03

Sau phản ứng: \[{{\text{n}}_{{{\text{H}}^{+}}}}\] = 0,035 – 0,03 = 0,005 mol.

V_{dd(sau trộn)} = 100 + 400 = 500 ml =0,5 lít

\[\text{ }\!\![\!\!\text{ }{{\text{H}}^{+}}\text{ }\!\!]\!\!\text{ }=\frac{\text{0,005}}{\text{0,5}}=\text{0,01}-\text{1}{{\text{0}}^{-\text{2}}}\Rightarrow \] pH=2 \[\Rightarrow \] Đáp án B

Ví dụ 3: Cho m gam hỗn hợp Mg, Al vào 250ml dung dịch X chứa hỗn hợp axit HCl 1M và axit H₂SO₄ 0,5M, thu được 5,32 lít H₂ (ở đktc) và dung dịch Y (coi thể tích dung dịch không đổi). Dung dịch Y có pH là

A. 1 B. 2 C. 6 D. 7

Giải:

Dạng 2: CO₂, SO₂ tác dụng với dung dịch bazơ

Ví dụ 4 : Sục từ từ 7,84 lớt khớ CO₂ (đktc) vào 1 lớt dung dịch X chứa NaOH 0,2M và Ca(oh)₂ 0,1M thỡ lượng kết tủa thu được là

A. 0 gam. B. 5 gam. C. 10 gam. D. 15 gam.

Giải:

\[{{\text{n}}_{\text{C}{{\text{O}}_{\text{2}}}}}\]= 0,35 mol; n_NaOH= 0,2 mol; \[{{\text{n}}_{\text{Ca(OH}{{\text{)}}_{\text{2}}}}}=0,1\text{ mol}\]

\[\Rightarrow \] Tổng: n_OH^-= 0,2 + 0,1. 2 = 0,4 mol và n_Ca²⁺= 0,1 mol.

Phương trình ion rút gọn:

CO₂ + 2OH^- → CO₃^2- + H₂O

0,35 0,4

0,2 ¬ 0,4 → 0,2 mol

\[\Rightarrow \] \[{{\text{n}}_{\text{C}{{\text{O}}_{\text{2}}}}}\](dư) =0,35 – 0,2 = 0,15

Tiếp tục xảy ra phản ứng:

CO₃^2- + CO₂ + H₂O → 2HCO₃^-

Ban đầu : 0,2 0,15 mol

Phản ứng: 0,15 ¬ 0,15 mol

CO₃^2- + Ca²⁺ → CaCO₃↓

\[\Rightarrow \] \[{{\text{n}}_{\text{C}{{\text{O}}_{\text{3}}}^{2-}}}\](dư) = 0,05 mol < \[{{\text{n}}_{\text{C}{{\text{a}}^{\text{2}+}}}}\]

\[\Rightarrow \]\[{{\text{n}}_{\text{CaC}{{\text{O}}_{\text{3}}}\downarrow }}={{\text{n}}_{\text{C}{{\text{O}}_{\text{3}}}^{\text{2}-}}}\]_(dư)= 0,05 mol

\[\Rightarrow \] \[{{\text{m}}_{\text{CaC}{{\text{O}}_{\text{3}}}}}=\text{0,05}\text{. 100}=\text{5 gam}\]

\[\Rightarrow \] Đáp án B

Dạng 3: Bài toán liên quan đến oxit và hiđroxit lưỡng tính

Ví dụ 5 : Hoà tan hết hỗn hợp gồm một kim loại kiềm và một kim loại kiềm thổ trong nước được dung dịch A và có 1,12 lít H₂ bay ra (ở đktc). Cho dung dịch chứa 0,03 mol Alcl₃ vào dung dịch A. Khối lượng kết tủa thu được là

A. 0,78 gam. B. 0,81 gam. C. 1,56 gam. D. 2,34 gam.

Gọi cụng thức chung của 2 kim loại là M

M + nH₂O → M(OH)_n + \[\frac{\text{n}}{\text{2}}{{\text{H}}_{\text{2}}}\uparrow \]

\[\Rightarrow \] \[{{\text{n}}_{\text{O}{{\text{H}}^{\text{-}}}}}=\text{2}{{\text{n}}_{{{\text{H}}_{\text{2}}}}}=\text{0,1 mol}\]

Dung dịch A tác dụng với 0,03 mol dung dịch AlCl₃:

Al³⁺+ 3OH^- → Al(OH)₃↓

Ban đầu : 0,03 0,1 mol

Phản ứng: 0,03 → 0,09 → 0,03 mol

_{\[\Rightarrow {{\text{n}}_{\text{O}{{\text{H}}^{-}}}}\](dư)} = 0,01 mol

Kết tủa bị hoà tan (một phần hoặc hoàn toàn). Theo phương trình :

Al(OH)₃ + OH^- → AlO₂^- + 2H₂O

0,01 ¬ 0,01 mol

\[\Rightarrow \]\[{{\text{n}}_{\text{Al(OH}{{\text{)}}_{\text{3}}}}}=\text{0,03}-\text{0,01}=\text{0,02}\Rightarrow {{\text{m}}_{\text{Al(OH}{{\text{)}}_{\text{3}}}}}=78.0,02=1,56\text{ gam }\Rightarrow \] Đáp án C

Dạng 4: Chất khử tỏc dụng với dung dịch chứa H⁺ và NO₃^-

ví dụ 6 : Dung dịch A chứa 0,01 mol Fe(no₃)₃ và 0,15 mol HCl có khả năng hoà tan tối đa bao nhiêu gam Cu kim loại ? (Biết NO là sản phẩm khử duy nhất)

A. 2,88 gam. B. 3,2 gam. C. 3,92 gam. D. 5,12 gam.

Giải:

Phương trình ion:

3Cu + 8H⁺ + 2NO₃^- → 3Cu²⁺ + 2NO↑ + 4H₂O

Ban đầu: 0,15 0,03 mol

Phản ứng: 0,045 ¬ 0,12 ¬ 0,03 mol

Cu + 2Fe³⁺ → 2Fe²⁺ + Cu²⁺

0,005 ¬ 0,01 mol

\[\Rightarrow \] m_{Cu (tối đa)} = (0,045 + 0,005). 64 = 3,2 gam

\[\Rightarrow \] Đáp án B.

Ví dụ 7 : Hoà tan 0,1 mol Cu kim loại trong 120ml dung dịch X gồm HNO₃ 1m và H₂so₄ 0,5M. Sau khi phản ứng kết thúc thu được V lít khí NO duy nhất (đktc). Giỏ trị của V là

A. 1,344 lớt. B. 1,49 lớt C. 0,672 lớt. D. 1,12 lớt.

Giải

\[{{\text{n}}_{\text{HN}{{\text{O}}_{\text{3}}}}}=\text{0,12 mol ; }{{\text{n}}_{{{\text{H}}_{\text{2}}}\text{S}{{\text{O}}_{\text{4}}}}}=\text{ 0,06 mol}\]

\[\Rightarrow \] Tổng: n_H⁺ = 0,24 mol và \[{{\text{n}}_{\text{N}{{\text{O}}_{\text{3}}}^{-}}}=\text{0,12 mol}\]

Phương trình ion:

3Cu + 8H⁺ + 2NO₃^- → 3Cu²⁺ + 2NO↑ + 4H₂O

Ban đầu: 0,1 → 0,24 → 0,12 mol

Phản ứng: 0,09 ¬ 0,24 → 0,06 → 0,06 mol

Sau phản ứng: 0,01(dư) (hết) 0,06(dư)

⇒V_NO = 0,06. 22,4 =1,344 lít

⇒Đáp án A.

ví dụ 8 : Thực hiện hai thớ nghiệm :

- Thí nghiệm 1 : Cho 3,84 gam Cu phản ứng với 80ml dung dịch HNO₃ 1m thoát ra V_l lít NO

- Thí nghiệm 2 : Cho 3,84 gam Cu phản ứng với 80ml dung dịch chứa HNO₃ 1m và H₂so₄ 0,5M thoát ra V₂ lít NO

- Biết NO là sản phẩm khử duy nhất các thể tích khí đo ở cùng điều kiện. Quan hệ giữa V_l và V₂ là

A. v₂ = v₁B. V₂ = 2v_l. C. V₂ = 2,5v_lD. V₂ = l,5v_l.

Giải:

3Cu + 8H⁺ + 2NO₃^- → 3Cu²⁺ + 2NO↑ + 4H₂O (1)

Ban đầu: 0,06 0,08 0,08 mol

Phản ứng: 0,03 ¬ 0,08 → 0,02 → 0,02 mol

⇒V₁ tương ứng với 0,02 mol NO.

Thí nghiệm 2: n_Cu =0,06 mol; \[{{\text{n}}_{\text{HN}{{\text{O}}_{\text{3}}}}}=\text{0,08 mol ; }{{\text{n}}_{{{\text{H}}_{\text{2}}}\text{S}{{\text{O}}_{\text{4}}}}}=\text{0,04 mol}\]

\[\Rightarrow \]n_H⁺ = 0,16 mol ; \[{{\text{n}}_{\text{N}{{\text{O}}_{\text{3}}}^{-}}}=\text{0,08 mol }\]

3Cu + 8H⁺ + 2NO₃^- → 3Cu²⁺ + 2NO↑ + 4H₂O (2)

Ban đầu: 0,06 0,16 0,08 mol

Phản ứng: 0,06 ¬ 0,16 → 0,04 → 0,04 mol

Từ (1) và (2) suy ra: V₂ = 2V₁

\[\Rightarrow \] Đáp án B.

ví dụ 9 : Dung dịch X có chứa 5 ion : Mg²⁺, Ba²⁺, Ca²⁺, 0,1 mol Cl^- và 0,2 mol NO₃^- . Thêm dần V lít dung dịch K₂co₃ 1m vào X đến khi được lượng kết tủa lớn nhất thì giá trị V tối thiếu cần dựng là

A. 150ml. B. 300ml. C. 200ml. D. 250ml.

Giải:

Áp dụng định luật bảo toàn điện tích: (xem thêm phương pháp bảo toàn điện tích)

⇒n_cation . 2 = 0,1.1 +0,2.1 = 0,3 mol

⇒n_cation =0,15 mol

Mg²⁺ + CO₃^2- → MgCO₃ ↓

Ba²⁺ + CO₃^2- → BaCO₃ ↓

Ca²⁺ + CO₃^2- → CaCO₃ ↓

Hoặc có thể quy đổi 3 cation thành M²⁺(xem thêm phương pháp quy đổi)

M²⁺ + CO₃^2- → MCO₃ ↓

\[\Rightarrow \]\[{{\text{n}}_{{{\text{K}}_{\text{2}}}\text{C}{{\text{O}}_{\text{3}}}}}={{\text{n}}_{\text{C}{{\text{O}}_{\text{3}}}^{\text{2}-}}}={{\text{n}}_{\text{cation}}}=0,15\text{ mol}\]

\[\Rightarrow \]\[{{\text{V}}_{{{\text{K}}_{\text{2}}}\text{C}{{\text{O}}_{\text{3}}}}}=0,15\text{ l }\!\!\acute{\mathrm{i}}\!\!\text{ t }=\text{150 ml}\]

\[\Rightarrow \] Đáp án A.

Ví dụ 10 : Cho hỗn hợp gồm Nacl và NaBr tác đụng với dung dịch AgNO₃ dư thu được kết tủa có khối lượng đúng bằng khối lượng AgNO₃ đó phàn ứng . Tính phần trăm khối lượng Nacl trong hỗn hợp đầu.

A. 23,3% B. 27,84%. C. 43,23%. D. 31,3%.

Giải:

Phương trình ion:

Ag⁺ + Cl^- → AgCl↓

Ag⁺ + Br^- → AgBr↓

Đặt: n_NaCl = x mol ; n_NaBr = y mol

m_AgCl + m_AgBr = \[{{\text{m}}_{\text{AgNO}{}_{\text{3}}}}\]_(p.ứ)

\[\Rightarrow \]m_Cl^- + m_Br^- = \[{{\text{m}}_{\text{NO}{{{}_{\text{3}}}^{-}}}}\]

\[\Rightarrow \]35,5x + 80y = 62.(x+y)

\[\Rightarrow \]x : y = 36 : 53

Chọn x = 36, y = 53

\[\Rightarrow \text{ }\!\!%\!\!\text{ }{{\text{m}}_{\text{NaCl}}}=\frac{\text{58,5}\text{.36}\text{.100}}{\text{58,5}\text{.36}+\text{103}\text{.53}}=\text{27,84 }\!\!%\!\!\text{ }\Rightarrow \] Đáp án B.

Có thể giải bài toán bằng việc kết hợp với phương pháp tăng giảm khối lượng hoặc phương pháp đường chéo

III. BÀI TẬP TỰ LUYỆN

Câu 1 : Thể tích dung dịch HCl 0,3M cần để trung hoà 100ml dung dịch hỗn hợp: NaOH 0,1M và Ba(oh)₂ 0,1M là

A. 100ml. B. 150ml. C. 200ml. D. 250ml.

Câu 2 : Để trung hoà 150ml dung dịch X gồm NaOH 1m và Ba(oh)₂ 0,5M cần bao nhiờu ml dung dịch chứa HCl 0,3M và H₂so₄ 0,1M ?

A.180. B. 600. c. 450. D. 90.

Câu 3 : Dung dịch X chứa hỗn hợp KOH và Ba(oh)₂ có nồng độ tương ứng là 0,2M và 0,1M. Dung dịch Y chứa hỗn hợp H₂SO₄ và HCl có nồng độ lần lượt là 0,25M và 0,75M. Thể tính dung dịch X cần đề trung hoà vừa đủ 40ml dung dịch Y là

A. 0,063 lớt. B. 0,125 lớt. C. 0,15 lớt. D. 0,25 lớt

Câu 4 : Trộn 250ml dung dịch hỗn hợp HCl 0,08M và H₂so₄ 0,01 M với 250ml dung dịch NaOH x M được 500ml dung dịch có pH = 12. Giá trị của x là

A. 0,1. B. 0,12. C. 0,13. D. 0,14.

Câu 5 : Trộn 3 dung dịch HCl 0,3m ; H₂so₄ 0,2M và H₃po₄ 0,1M với những thể tích bằng nhau thu được dung dịch X. Dung dịch Y gồm NaOH 0,1M và Ba(oh)₂ 0,2M. Để trung hoà 300ml dung dịch X cần vừa đủ V ml dung dịch Y. Giá trị của V là

A. 200. B. 333,3. C. 600. D. 1000.

Câu 6 : Hấp thu hoàn toàn 4,48 lớt khớ CO₂ (ở đktc) vào 500ml dung dịch hỗn hợp gồm NaOH 0,1M và Ba(oh)₂ 0,2M, sinh ra m gồm kết tủa. Giỏ trị của m là

A. 19,7 B. 17,73. C. 9,85. D. 11,82.

Câu 7 : Hoà tan mẫu hợp kim Na - Ba (tỉ lệ 1 : l) vào nước được dung dịch X và 0,672 lít khí (đktc). Sục 1,008 lít CO₂ (đktc) vào dung dịch X được m (gam) kết tủa. Giá trị của m là

A. 3,94. B. 2,955. C. 1,97. D. 2,364.

Câu 8 : Cho V lớt dung dịch NaOH 2M vào dung dịch chứa 0,1 mol Al₂(so₄)₃;0,05 mol HCl và 0,025 mol H₂so₄ đến khi phản ứng hoàn toàn, thu được 7,8 gam kết tủa. Giá trị lớn nhất của V để thu được lượng kết tủa trên là

A. 0,4 B. 0,35. C. 0,25. D. 0,2.

Câu 9 : Thờm m gam Kali vào 300ml dung dịch chứa Ba(oh)₂ 0,1M và NaOH 0,1 M thu được dung dịch X. Cho từ từ dung dịch X vào 200ml dung dịch Al₂(so₄)₃0,1 M thu được kết tủa Y. Để lượng kết tủa Y lớn nhất thi giá trị của m là

A. 1,17. B. 1,71. C. 1,95. D. 1,59.

Câu 10 : Dung dịch X gồm cỏc chất Naalo₂ 0,16 mol; Na₂so₄ 0,56 mol; NaOH 0,66 mol. Thể tích của dung dịch HCl 2M cần cho vào dung dịch X để thu được 0,1 mol kết tủa là

A. 0,50 lớt hoặc 0,41 lớt. B. 0,41 lớt hoặc 0,38 lớt.

C. 0,38 lớt hoặc 0,50 lớt. D. 0,25 lớt hoặc 0,50 lớt.

Câu 11 : Cho 3,2 gam bột Cu tỏc dụng với 100ml dung dịch hỗn hợp gồm HNO₃0,8M và H₂SO₄ 0,2 m. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, sinh ra V lít khí NO (sản phản khử duy nhất ở đktc). Giá trị của V là

A. 0,746. B. 0,448. C. 1,792. D. 0,672.

Câu 12 : Hoà tan 9,6 gam bột Cu bằng 200ml dung dịch hỗn hợp HNO₃ 0,5M và H₂SO₄ 1,0m. sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được khí NO và dung dịch X. Cô cạn cẩn thận dung dịch X được khối lượng muối khan là

A. 28,2 gam B. 35,0 gam. C. 24,0 gam. D. 15,8 gam.

Câu 13 : Cho 5,8 gam FeCO₃ tác dụng vừa đủ với dung dịch HNO₃ được hỗn hợp khí CO₂, NO và dung dịch X. Khi thờm dung dịch H₂so₄ loóng dư vào X thỡ dung dịch thu được hoà tan tối đa m gam Cu (biết rằng có khí NO bay ra). Giá trị của m là

A. 16 B. 14,4 C. 1,6 D. 17,6

Câu 14 : Hoà tan 9,6 gam bột Cu bằng 200ml dung dịch hỗn hợp HNO₃ 0,5M và H₂SO₄ 1,0m. sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được khí NO và dung dịch X . Cô cạn cẩn thận dung dịch X được khối lượng muối khan là

A. 28,2 gam. B. 25,4 gam. C. 24 gam. D. 32 gam.

Câu 15 : Dung dịch X chứa cỏc ion : Fe³⁺, SO₄^2- , NH₄⁺, Cl^- . Chia dung dịch X thành hai phần bằng nhau:

- Phần 1: 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 2: 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 trỡnh cụ cạn chỉ cú nước bay hơi)

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

Câu 16 : Dung dịch X chứa 0,025 mol CO₃^2- ; 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)₂sau quỏ trỡnh phản ứng giảm đi là :

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

Câu 17 : Cho hỗn hợp X gồm 0,05 mol Cacl₂; 0,03 mol KHCO₃; 0,05 mol NaHCO₃; 0,04 mol Na₂o; 0,03 mol Ba(no₃)₂ vào 437,85 gam H₂o. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được a gam kết tủa và dung dịch Y có khối lượng là

A. 420 gam. B. 400 gam. C. 440gam. D. 450 gam

Câu 18 : Cho hỗn hợp gồm 0,15 mol Cufes₂ và 0,09 mol Cu₂fes₂ tỏc dụng với dung dịch HNO₃ dư thu được dung dịch X và hỗn hợp khớ Y gam NO và NO₂. Thờm Bacl₂ dư vào dung dịch X thu được m gam kết tủa. Mặt khác, nếu thêm Ba(oh)₂ dư vào dung dịch X, lấy kết tủa nung trong không khí đến khối lượng không đổi thu được x gam chất rắn. Giá trị của m và x lần lượt là :

A. 111,84 và 157,44. B. 111,84 và 167,44.

C. 112,84 và 157,44. D. 112,84 và 167,44.

ĐÁP ÁN

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

11D 12C 13D 14C 15C 16C 17D 18A