[r]
(1)bài tập điều kiện
họ tên: Đỗ Mai Luận- Lớp cao học K14 hoá học.
CHUYÊN NGANH: Lí luận phương pháp giảng dạy.
Đề bài: Tìm vấn đề soạn tập giải phương pháp qui đổi
Trong thực tiễn sống, thường xuyên dùng phép qui đổi để tốn tài Như vậy, dạy học sinh phương pháp qui đổi để tính nhanh đáp số toán sau nắm vững chất toán Phương pháp qui đổi đảm bảo tương đương thành phần nguyên tố khối lượng, không tương đương chất Ưu điểm bật phương pháp phép tính đơn giản, kết tốn nhanh xác
Các vấn đề toán hoá học dùng phương pháp qui đổi:
Vấn đề I: Các toán khử oxit sắt thành hỗn hợp chất rắn, hoặc oxi hoá sắt hỗn hợp chất rắn Khi qui hỗn hợp chất rắn về hai chất giải đơn giản cụ thể Một số ví dụ:
Bµi 1: Cho luång khÝ CO qua m gam Fe2O3 nung nóng thu 10 gam hỗn hợp gồm: Fe3O4, FeO, Fe, Fe2O3 (còn dư) Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp chất rắn thu dung dịch HNO3 loÃng thu 6,72 lít khí NO duy đktc tÝnh m?
Bµi lµm
Vì hỗn hợp rắn sau phản ứng có hai nguyên tố Fe O nên ta qui đổi công thức chất rắn chất đơn giản hn l cht
a)Coi hỗn hợp A gåm Fe vµ Fe2O3
Gọi x, y số mol Fe, Fe2O3 10 gam hỗn hợp rắn
Phương trình phản ứng hố học cho hỗn hợp rắn tác dụng dd HNO3 Fe2O3 + 6HNO3 > 2Fe(NO3)3 + H2O
Fe + HNO3 -> Fe(NO3)3 + NO + H2O Theo đề bài, theo ptpư ta có hệ phương trình:
56x + 160y = 10
x = 0,3 Giải hệ x = 0,3 ; y = - 0,0425 Cã sù bảo toàn nguyên tố Fe nên số mol Fe =x + 2y = 0,215
Sè mol Fe2O3 =0,215/2 =0,1075
m= 0,1075 x 160 = 17,2(gam)
(2)Ptpư: Fe + HNO3 -> Fe(NO3)3 + NO + H2O 3FeO + 10 HNO3 -> 3Fe(NO3)3 + NO + H2O Theo đề bài, theo ptpư ta có hệ phương trình: 56x + 72y = 10
x + y/3 = 0,3 Giải hệ x= 0,3425 ; y = -0,1275
sè mol Fe = x+y =0,215
sè mol Fe2O3 =0,1075 mol ==> m = 17,2 (gam) c) Coi hỗn hợp A gồm Fe: x mol Fe3O4: ymol
Ptp: Fe + HNO3 -> Fe(NO3)3 + NO + H2O
Fe3O4 + 28 HNO3 -> 9Fe(NO3)3 + NO + 14H2O Theo đề bài, theo ptpư ta có hệ phương trình: 56x + 232y = 10
x + y/3 = 0,3 Giải hệ x = 0,3 10625 ; y = - 0,031875 Cã sù b¶o toàn nguyên tố Fe nên số mol Fe =x + 3y = 0,215
Sè mol Fe2O3 =0,215/2 =0,1075
m= 0,1075 x 160 = 17,2(gam)
d) Coi hỗn hợp A gồm FeO: x mol Fe3O4:y mol
Ptp:3 FeO+ 10 HNO3 -> 3Fe(NO3)3 + NO + H2O Fe3O4 + 28 HNO3 -> 9Fe(NO3)3 + NO + 14H2O
Theo đề bài, theo ptpư ta có hệ phương trình: 72x + 232y = 10
x/3 + y/3 = 0,3 Giải hệ x = 1,2425 ; y = - 0,3425 Có bảo toàn nguyên tè Fe nªn sè mol Fe =x + 3y = 0,215
Sè mol Fe2O3 =0,215/2 =0,1075
m= 0,1075 x 160 = 17,2(gam)
e) Coi hỗn hợp A gồm FeO: x mol Fe2O3:y mol
Ptp:3 FeO+ 10 HNO3 -> 3Fe(NO3)3 + NO + H2O Fe2O3+ HNO3 -> 2Fe(NO3)3 + 3H2O
Theo đề bài, theo ptpư ta có hệ phương trình: 72x + 160y = 10
x/3 = 0,3 Giải hệ x = 0,9 ; y = - 0,3425 Cã bảo toàn nguyên tố Fe nên số mol Fe =x + 2y = 0,215
Sè mol Fe2O3 =0,215/2 =0,1075
m= 0,1075 x 160 = 17,2(gam)
f) Coi hỗn hợp A gồm Fe3O4: x mol vµ Fe2O3:y mol
Ptp:3 Fe3O4+ 28HNO3 -> 9Fe(NO3)3 + NO + 14 H2O Fe2O3+ HNO3 -> 2Fe(NO3)3 + 3H2O
Theo đề bài, theo ptpư ta có hệ phương trình: 232x + 160y = 10
(3) Sè mol Fe2O3 =0,215/2 =0,1075
m= 0,1075 x 160 = 17,2(gam)
Bài 2: Oxi hoá m gam bột Fe không khí thu 16 gam hỗn hợp rắn gồm Fe3O4, FeO, Fe, Fe2O3 Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp rắn dd HNO3 loÃng, dư thu 4,48 lít khÝ NO nhÊt ë ®ktc Tinh m?
Giải dùng phương pháp qui đổi: Vì hỗn hợp rắn có hai ngun tố Fe O nên ta qui hỗn hợp hai chất (trong số chất hỗn hợp) Ta có cách qui đổi (tương tự 1)
Ví dụ qui hỗn hợp rắn gồm hai chất: Fe: x mol; Fe2O3: y mol Phương trình phản ứng hoá học cho hỗn hợp rắn tác dụng dd HNO3
Fe2O3 + 6HNO3 > 2Fe(NO3)3 + H2O Fe + HNO3 -> Fe(NO3)3 + NO + H2O Theo đề bài, theo ptpư ta có hệ phương trình:
56x + 160y = 16
x = 0,2 Giải hệ x = 0,2 ; y = 0,03
Có bảo toàn nguyên tố Fe nªn sè mol Fe =x + 2y = 0,26(mol)
m= 0,26 56 = 14,56(gam)
Vấn đề II: Hỗn hợp nhiều chất loại, có phương trừnh phản ứng (hố trị khác nhau) Một số vớ d:
Bài 1:Cho 1,35 gam hỗn hợp kim loại tác dụng hết với dd HNO3 loÃng, dư
thu 1,12 lít (đktc) hỗn hợp khí NO NO2 có tỉ khối so với H2 là 21,4 Tính tổng khối lượng muối nitrat tạo ra.
Bµi lµm
Gọi số mol NO, NO2 x, y Theo đề ta có hệ phương trình: x+y = 0,05
30x + 46y =42.8 (x+ y) Giải hệ x= 0,01 ; y= 0,04
Qui kim lo¹i vỊ mét kim loai M, hóa trị n, số mol a (mol) Bảo toàn e ta có: M- ne > Mn+
a na(mol) N+5 +3e > N+2 N+5 +1e > N+4
na = 3x+ y =0,07
Mặt khác, khối lượng muối nitrat = khối lượng kim loại + khối lượng NO3 =1,35 + n.a.62
(4)Bµi 2:Hoµ tan hoàn toàn 1,7 gam hỗn hợp gồm Zn kim loại A hoá trị II dd HCl thu 0,672 lít khí đktc Mặt khác hoà tan 1,9 gam kim loại A dùng không hết 200 ml dd HCl 0,5 M Tìm kim loại A?
Bài làm
Xét phản ứng A với HCl:
A + HCl -> ACl2 + H2
Theo đề bài, theo ptpư ta có: 3,8/A < 0,1 ==> A> 38 (*) Qui hỗn hợp kim loại kim loại M
M+ HCl -> MCl2 + H2
Sè mol M = sè mol H2 = 0,03 (mol) ==> M =1,7 / 0,03 =56,7( ®vc ) Ta thÊy M = 56,7 < Fe = 56 ==> A < M =56,7(**)
Tõ * vµ ** cã: 38 < A < 56,7 ; A kim loại hoá trị II nên A Ca
Bài 3:Hoà tan 14,2 gam hỗn hợp hai muối cácbonat hai kim loại A, B ở hai chu kì thuộc phân nhóm nhóm II dd HCl dư thu được dd D 3,36 lít CO2 đktc
Tìm kim loại tính tổng khối lượng muối D ?
Bµi lµm
Qui kim loại kim loại M ==> muối MCO3 Ptp : MCO3+ HCl -> MCl2 + H2O + CO2
Sè mol MCO3 = sè mol CO2 = 3,36/ 22,4 =0,15 (mol)
M = 14,2/ 0,15 – 60 = 34,67 ( ®vc)
Hai kim loại : Mg Ca
Khối lượng muối D là: 0,15 (M + 71) =15,85 (gam)
Vấn đề III: Hỗn hợp oxit sắt qui FeO, Fe2O3 Fe3O4 qui Fe3O4về FeOvà Fe2O3 Một số ví dụ:
Bài 1: Cho4,64 gamhỗn hợp A gồm( FeO, Fe2O3, Fe3O4) số mol của FeO số mol Fe2O3 tan vừa đủ V lít dung dịch hỗn hợp gồm: H2SO4 0,2M HCL 0,6 M Tính V?
Bài làm
Vì số mol FeO số mol Fe2O3 nên ta qui hỗn hợp có Fe3O4 víi sè mol lµ 4,64/ 232 = 0,02 (mol)
Tỉng sè mol H+lµ : 0,4V + 0,6V = V (mol) Ptp: Fe3O4 + 8H+ > 2Fe3+ + Fe2+ + 4H
2O Sè mol H+ =8 0,02 = 0,16 ==> V= 0,16 (lít)
Với qui Fe3O4 hỗn hợp FeO Fe2O3
(5)- Phần cho tác dụng dd NaOH dư thu kết tủa nung khơng khí đến khối lượng không đổi 8,8 gam rắn.
- Phần làm mầu vừa đủ 100 ml dd KMnO4 0,1 M mơi trường H2SO4 lỗng dư
Tính m? Tính V, nồng độ dd H2SO4 0,5 M ?
Bµi lµm
Qui Fe3O4 FeO Fe2O3 Nên hỗn hợp đầu qui hỗn hợp FeO Fe2O3 Gọi số mol tương ứng x, y
Ptpư hỗn hợp với dd H2SO4 loÃng FeO + H2SO4 -> FeSO4 + H2
Fe2O3 +3 H2SO4 -> Fe2(SO4)3+ 3H2O
Mỗi phần cã : sè mol FeSO4 lµ x/2 (mol) ; sè mol Fe2(SO4)3 y/2(mol)
-Phần : Theo bảo toàn nguyên tố Fe ta có số mol Fe2O3 lµ: (x/ + y/2)
x/ +y/2 =8,8/ 160 =0,055( I ) - PhÇn 2:
10FeSO4 + 2KMnO4 + H2SO4 -> Fe2(SO4)3 +K2SO4 + MnSO4 + H2O
x/2 =5 0,01 ==> x = 0,1 Thay vµo (I ) ==> y = 0,06 VËy m = 0,1 72 + 0,06 160 = 16,8 ( gam )
Số mol H2SO4 đử phản ứng là: x + 3y = 0,28 (mol) V = 0,28/0,5 = 5,6 (lít)
Vấn đề IV: Các tập hiđrocacbon: Crackinh ankan tạo hỗn hợp khí, hiđrocacbon khơng no cộng H2 thu hỗn hợp khí Vì hỗn hợp sau phản ứng có nhiều chất có hai nguyên tố C và H nên đốt hỗn hợp sau phản ứng qui đốt hỗn hợp ban đầu hoặc đốt hỗn hợp hai chất C H2
Mét sè vÝ dô:
Bài 1:Nhiệt phân 8,8 gam C3H8thu hỗn hợp khí A theo phương trình phản ứng: C3H8 > CH4 + C2H4
C3H8 > C3H6+ H2
a) TÝnh MA biết có 90% C3H8 bị nhiệt phân?
b) Để đốt hoàn toàn A cần lít O2ở đktc Tính khối lượng CO2 và H2O tạo thnh?
Bài làm
Số mol C3H8 ban đầu là: 8,8/ 44 =0,2 (mol) Số mol C3H8 phản ứng lµ: 0,18 (mol)
(6)Theo ptp : Số mol hỗn hợp sau phản ứng tăng số mol C3H8 tham gia phản ứng==> Số mol hỗn hợp sau phản ứng là:
0,2 + 0,18 = 0,38 (mol)
Theo định luật bảo toàn khối lượng: khối lượng hỗn hợp A khối lượng C3H8 ban đầu 8,8 gam
MA = 8,8/ 0,38 = 23, 158 (®vc)
b)Vì hỗn hợp A có (C3H8 dư, CH4, C2H4,, C3H6, H2) Hỗn hợp A có hai nguyên tố C H, mặt khác có bảo tồn ngun tố nên đốt hỗn hợp A ta qui đốt C3H8 ban đầu
C3H8 + O2 -> 3CO2 + 4H2O 0,2 0,6 0,8 (mol) Vậy: Thể tích O2 (đktc) là: 22,4 lÝt
Khối lượng CO2 là: 0,6 44 =26,4 gam Khối lượng H2O là: 0,8 18 = 14,4 gam
Bài 5:Cho4,96 gam hỗn hợp Ca CaC2 tác dụng hết với H2O thu được 2,24 lít hỗn hợp khí X đktc Đun nóng hỗn hợp X có Ni xúc tác thời gian hỗn hợp Y Chia Y thành hai phần
- Phần cho lội từ từ qua dd Br2 dư thấy cịn lại 0,448 lít hỗn hợp khí Z đktc có tỉ khối so với H2 4,5 Hỏi khối lượng bình Br2 tăng bao nhiêu gam?
- PhÇn hai trén víi 1,68 lÝt khí O2ở đktc cho vào bình kín dung tích
4 lít Bật tia lử điện để phản ứng cháy xảy hồn tồn, giữ nhiệt độ bình ở 109,2oc Tính áp suất khí bình?
Bµi lµm
Gọi số mol Ca, CaC2 trng 4,96 gam hỗn hợp x, y Ptpư: Ca + H2O -> Ca(OH)2 + H2
Ca C2+ H2O -> Ca(OH)2 + C2H2 Theo đề bài, theo ptpư ta có hệ phương trình: 40x + 64y = 4,96
x + y = 0,1 Giải hệ x = 0,06 ; y = 0,04 Đun nóng hỗn hợp X, có Ni xóc t¸c:
Ptp: C2H2 + H2 -> C2H4 C2H2 +2 H2 -> C2H6
Hỗn hợp Y sau ph¶n øng cã thĨ cã: C2H4, C2H6, C2H2, H2 Chia Y làm phần
-Phn 1: Cho qua dd Br2 dư, có C2H4, C2H2 phản ứng bị giữ lại Hỗn hợp khí Z có số mol 0,02 (mol) có Mz = (đvc)==> khối lượng Z là: 0,02 = 0,18 (gam)
(7)Vậy khối lượng bình Br2 tăng : 0,58 – 0,18 = 0,4 (gam) - Phần 2: Trộn với O2 có số mol : 1,68/ 22,4 = 0,075 (mol)
Vì hỗn hợp sau phản ứng có nhiều chất có hai nguyên tố C H nên đốt hỗn hợp sau phản ứng qui đốt hỗn hợp đầu, qui hỗn hợp sau phản ứng chất C v H2
Có bảo toàn nguyên tố nên 1/2hỗn hợp Ycó số mol C vµ H2 b»ng sè mol C vµ H2 cã 1/2hỗn hợp X
Số mol C = 0,04/2= 0,04 (mol)
Số mol H2 = 0,06/2+ 0,04/2= 0,05 (mol) Xét phản ứng đốt C H2
C + O2 > CO2
0,04 0,04 0,04 (mol) H2 + 1/2O2 > H2O
0,05 0,025 0,05 (mol)
Sè mol O2 d : 0,075 – 0,065 = 0,01 (mol)
Sè mol hỗn hợp khí sau phản ứng : 0,01 + 0,04 + 0,05 = 0,1 (mol)