Chương 2: Một số kĩ thuật phân tích và giải nhanh BTTN hóa học vô cơ ở trường
2.2. Một số kĩ thuật chung giải cho nhiều loại bài toán trắc nghiệm hóa học
2.2.2. Bảo toàn mol nguyên tử (bảo toàn nguyên tố)
Trong các phương trình phản ứng hóa học, các nguyên tố luôn được bảo toàn, do đó tổng số mol nguyên tử của một nguyên tố bất kì trước và sau phản ứng luôn luôn bằng nhau; số nguyên tử của một nguyên tố chứa trong phân tử luôn là một số dương, với một hợp chất cho trước thì tỉ lệ giữa các số nguyên tử của các nguyên tố tương ứng luôn không đổi.
b) Kĩ thuật giải
Với bài toán xảy ra nhiều phản ứng, đôi khi không cần thiết phải viết hết các phương trình phản ứng mà chỉ cần lập sơ đồ phản ứng để thấy mối quan hệ tương quan giữa các chất, sự bảo toàn của 1 hay vài nguyên tố liên quan đến câu hỏi của đề bài, từ đó giải quyết vấn đề.
c) Bài tập áp dụng
Bài tập 1: Dùng khí CO để khử hỗn hợp A gồm a mol FeO và b mol Fe2O3 thu được hỗn hợp rắn B gồm x mol Fe2O3, y mol Fe3O4, z mol FeO và t mol Fe. Biểu thức liên hệ giữa a, b, x, y, z, t là
A. a - 2b = 2x + 3y + z + t B. a + 2b = 2x + 3y - z – t C. a + 2b = 3x + 2y + z + t D. a + 2b = 2x + 3y + z + t Tóm tắt đề dạng sơ đồ:
0
2 3
CO,t 3 4
2 3
Fe O x(mol)
FeO a(mol) Fe O y(mol)
Hỗn hợp(A) hỗn hợp(B)
Fe O b(mol) FeO z(mol)
Fe t(mol)
→
39 Phân tích và giải
- Theo sơ đồ, nhận thấy tất cả các giá trị a, b, x, y, z, t đều liên quan đến Fe.
- Bảo toàn Fe ta có ngay kết quả.
Fe(A) Fe(B)
n =n ⇒ +a 2b 2x 3y z t= + + +
⇒ chọn D là đáp án.
* Nhận xét cách giải:
Nếu viết phản ứng và tính toán theo phương trình thì bài toán trên có khá nhiều phản ứng, việc tính toán bắt đầu từ phương trình nào là rất khó khăn nên việc nhận xét để phát hiện các yếu tố liên quan trong đề và vận dụng kĩ thuật bảo toàn nguyên tố để giải là cách giải nhanh nhất và hiệu quả nhất, qua đó nhắc nhở cho học sinh khi giải bài toán trắc nghiệm phải đọc kĩ đề, tìm mối liên quan giữa các yếu tố trong đề từ đó lựa chọn kĩ thuật giải phù hợp, không nên làm theo thói quen viết các phản ứng xảy ra, đặt ẩn số, tính toán theo phương trình phản ứng...
Bài tập 2: Hoà tan hỗn hợp X gồm 0,2 mol Fe và 0,1 mol Fe2O3 vào dung dịch HCl dư được dung dịch D. Cho dung dịch D tác dụng với dung dịch NaOH dư thu được kết tủa. Lọc lấy kết tủa, rửa sạch đem nung trong không khí đến khối lượng không đổi thu được m gam chất rắn Y. Giá trị của m là
A. 16,0 B. 30,4 C. 32,0 D. 48,0
Tóm tắt đề dạng sơ đồ:
→ →
2 3 HCl dử 32 2)t khoõng khớ1)NaOH dử0 = 2 3 Fe 0,2(mol) FeCl
(X) dd(D) (Y) : Fe O
Fe O 0,1(mol) FeCl
m ? Phân tích và giải
- Theo đề bài rắn Y là Fe2O3. Chỉ quan tâm đến hỗn hợp đầu và rắn Y lúc sau, theo sơ đồ, vận dụng bảo toàn Fe ta có ngay kết quả.
2 3 2 3
Fe
Fe O (Y) Fe O (trong X)
n 0, 2
n n 0,1 0, 2(mol)
2 2
= + = + =
⇒ m(Y) = 0,2×160 = 32 gam
⇒ chọn C là đáp án.
40
* Nhận xét cách giải:
Nếu viết phản ứng thì cách giải rất dài vì có tất cả 7 phản ứng xảy ra, đặt số mol 2 chất đã biết theo phương trình, giải ra kết quả mất khá nhiều thời gian và dễ bị nhầm lẫn do hệ số cân bằng của các phản ứng dễ bị sai sót. Tuy nhiên nếu học sinh đọc kĩ đề sẽ phát hiện số mol 2 chất ban đầu liên quan đến Fe, thì số mol Fe2O3
lúc sau tính được dễ dàng, không quan tâm đến các giai đoạn trung gian.
Bài tập 3: (Đại học khối A-2007). Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp gồm 0,12 mol FeS2 và a mol Cu2S vào axit HNO3 (vừa đủ), thu được dung dịch X (chỉ chứa hai muối sunfat) và khí duy nhất NO. Giá trị của a là
A. 0,04 B. 0,075 C. 0,12 D. 0,06
Tóm tắt đề dạng sơ đồ:
2 HNO (vừađủ)3 2 4 3
2 4
FeS 0,12(mol) Fe (SO )
Hỗn hợp Cu S a(mol) dungdịch(X) CuSO
?
→
Phân tích và giải
- Vì cả 4 chất trong sơ đồ đều liên quan đến S nên bảo toàn Fe, Cu sau đó là S ta tính được giá trị a .
Bảo toàn Fe, Cu 2 4 3 2
4
Fe (SO ) FeS
CuSO C S
1 0,12
n n 0, 06 (mol)
2 2
n 2n 2a (mol)
= = =
⇒
= =
u2
Bảo toàn lưu huỳnh ta có:
0,12 2× + × =a 1 0, 06 3× +2a ⇒ =a 0, 06(mol)⇒ chọn D là đáp án.
* Nhận xét cách giải:
Nếu giải thông thường phải viết và cân bằng 2 phản ứng oxi hóa khử, thì ngay cả học sinh khá giỏi cũng gặp trở ngại và mất ít nhất 5 phút mới giải được.
Thực tế cho thấy giải theo cách thông thường học sinh thường bế tắc do viết sản phẩm không được, cân bằng phản ứng oxi hóa khử chậm. Tuy nhiên nếu đọc kĩ đề, học sinh sẽ phát hiện ngay có 4 chất đề bài cho đều chứa S, nên chỉ cần dùng bảo toàn nguyên tố cho Fe và Cu sau đó là S thì sẽ giải quyết được bài toán.
41
Bài tập 4: Hòa tan hoàn toàn 4,68 gam hỗn hợp muối cacbonat của hai kim loại A và B kế tiếp nhau trong nhóm IIA vào dung dịch HCl thu được 1,12 lít CO2(đktc).
Kim loại A và B là
A. Be và Mg B. Mg và Ca C. Ca và Sr D. Sr và Ba Tóm tắt đề dạng sơ đồ:
HCl dử
3 2
3
4,68g ACO 0,05(mol)CO BCO
A ? ; B ?
→ ↑
= =
Phân tích và giải
- Bảo toàn cacbon ⇒ nhh =
CO2
n ⇒ M ⇒ chọn đáp án.
nhh =
CO2
n = 0,05 mol ⇒Mhh m 4,68 93,6 MKim loại 93,6 60 33,6 n 0,05
= = = ⇒ = − =
vì 2 kim loại kế tiếp nhau trong nhóm IIA nên 2 kim loại A, B là Mg và Ca ⇒ chọn B là đáp án.