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
2.2.1. Bảo toàn khối lượng
a) Cơ sở lý thuyết
- Trong một phản ứng hóa học: tổng khối lượng các chất trong sản phẩm bằng tổng khối lượng các chất tham gia phản ứng.
- Trong hợp chất hóa học: khối lượng hợp chất = tổng khối lượng các nguyên tố có mặt trong hợp chất.
- Khối lượng dung dịch = khối lượng chất tan + khối lượng dung môi
- Khi cô cạn dung dịch thì khối lượng muối thu được bằng tổng khối lượng cation kim loại và anion gốc axit.
35 b) Kĩ thuật giải
- Với bài toán xảy ra nhiều phản ứng, lúc này 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
- Nếu có n đại lượng trong phương trình hóa học mà biết được (n – 1) đại lượng thì đại lượng thứ n sẽ tìm được nhờ bảo toàn khối lượng.
c) Bài tập áp dụng
Bài tập 1: Hoà tan hoàn toàn 2,81 gam hỗn hợp(X) gồm Fe2O3, MgO, ZnO trong 500 ml axit H2SO4 0,1M (vừa đủ). Sau phản ứng, hỗn hợp muối sunfat khan thu được khi cô cạn dung dịch có khối lượng là
A. 6,81 gam B. 4,81 gam C. 3,81 gam D. 5,81 gam Tóm tắt đề dạng sơ đồ:
2,81(g) hh(X)
Fe2O3 MgO ZnO
+H2SO4vừa đủ
muoái khan
dd muối cô cạn m = ?
0,05 (mol)
Phân tích và giải
- Ta có: oxit kim loại + axit → muối + nước, vì axit H2SO4 vừa đủ nên
2 2 4
H O H SO
1,344
n n 0, 06 (mol)
22, 4
= = = {bảo toàn hydro}
- Biết được (n-1) đại lượng ⇒ đại lượng thứ n nhờ bảo toàn khối lượng
2 4 2O
hh H SO muoái H
m + m = m + m
⇒mmuoái = m + mhh H SO2 4 − mH2O 2,81 0, 05 98 0, 05 18 6,81(g)
muoái
m
⇒ = + × − × = ⇒ chọn A là đáp án.
* Nhận xét: cách giải trên không phụ thuộc vào số lượng oxit ban đầu và axit tham gia phản ứng nên cách giải có tính tổng quát.
Bài tập 2: Hoà tan hoàn toàn 23,8g hỗn hợp gồm một muối cacbonat của kim loại hoá trị I và một muối cacbonat của kim loại hoá trị II vào dung dịch HCl thu được 0,2 mol khí CO2. Cô cạn dung dịch sau phản ứng số gam muối khan thu được là
A. 26 B. 28 C. 62 D. 32
36 Tóm tắt đề dạng sơ đồ:
muoái
m = ?
hh(X) M2CO3
NCO3 + HCl MCl
NCl2 + CO2 + H2O 23,8(g)
0,2 (mol)
0,4 (mol) 0,2 (mol)
Bảo toàn H
Phân tích và giải
- Khí CO2 sinh ra là do sản phẩm không bền H2CO3 . Vì vậy :
2 2
CO H O
n =n =0, 2 mol và
HCl H O2
n =2n =0, 4 mol
Ta có muối cacbonat + axit(loãng) muối + CO2 + H2O
- Biết được (n-1) đại lượng ⇒ đại lượng thứ n nhờ bảo toàn khối lượng
2 2
hh HCl muoái CO H O
m + m = m + m + m ⇒
− 2 − 2
hh HCl CO H O
muoái
m = m + m m m
× − × − ×
muoái
m = 23,8 + 0,4 36,5 0,2 44 0,2 18 = 26(g)⇒ chọn A là đáp án.
* Nhận xét :
- Cách giải trên không phụ thuộc vào hóa trị kim loại trong muối, không phụ thuộc vào số lượng muối cacbonat.
- Bài toán có thể mở rộng thêm khi yêu cầu xác định công thức của muối (nếu đề cho 1 muối) hoặc xác định công thức của 2 muối (nếu đề cho 2 kim loại trong 2 muối cùng phân nhóm chính và ở 2 chu kì liên tiếp nhau... ).
Bài tập 3: 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 thu được m gam muối clorua. Giá trị m là
A. 2,66 B. 22,6 C. 26,6 D. 6,26
Tóm tắt đề dạng sơ đồ:
muoái
m = ?
hh(X) Na2CO3
K2CO3 + BaCl2 NaCl
KCl +
24,4(g)
0,2 (mol)
Bảo toàn Ba
39,4(g) BaCO3
0,2 (mol)
37 Phân tích và giải
Bảo toàn Ba, theo sơ đồ ta có:
39, 4
n n 0, 2 (mol)
2 3 197
BaCl = BaCO = =
- Biết được (n-1) đại lượng ⇒ tìm được đại lượng thứ n nhờ bảo toàn khối lượng mhh+mBaCl2 =mBaCO3↓+m
⇒ m = 24,4 + 0,2×208 – 39,4 = 26,6 (g).
⇒ chọn C là đáp án.
* Nhận xét cách giải:
- Học sinh thường giải bài toán trên bằng cách viết các phương trình phản ứng, đặt ẩn số và lập hệ phương trình để giải, tuy nhiên cách giải đó sẽ gặp khó khăn khi đề toán thay hỗn hợp 2 muối cacbonat thành 3 hay nhiều muối cacbonat. Trong trường hợp này nên giải theo bảo toàn khối lượng.
- Cách giải trên không phụ thuộc vào hóa trị kim loại trong muối, không phụ thuộc vào số lượng muối cacbonat, là cách giải tổng quát, nhanh và gần gũi với học sinh.
Bài tập 4: Khử hoàn toàn a gam hỗn hợp (Fe và các oxit sắt) bằng khí CO ở nhiệt độ cao thu được 0,84 gam Fe và 0,88 gam khí CO2. Giá trị của a là
A. 1,72 B. 1,84 C. 1,48 D. 1,16
Tóm tắt đề dạng sơ đồ:
a(g) hh saét
cỏc oxit saột + CO dử Fe + CO2 0,02 mol 0,84 (g) 0,88 (g) 0,02 mol
a = ?
t0 bảo toàn C
Phân tích và giải
Khí CO khử ion sắt trong oxit ở nhiệt độ cao tạo ra Fe nên số mol CO phản ứng luôn bằng số mol CO2 tạo thành sau phản ứng. Ta có:
CO + [O] CO2 nCO= nCO2= 0,88 = 0,02mol
44
Áp dụng bảo toàn khối lượng: m + mhh CO= m + mFe CO2
38
⇒ a= m = m + mhh Fe CO2- mCO= 1,16(g) ⇒ chọn D là đáp án.
* Nhận xét cách giải:
- Cách giải trên không phụ thuộc vào số lượng oxit sắt và công thức của oxit sắt.
- Nên vận dụng cách giải trên vào các bài toán điều chế kim loại theo phương pháp nhiệt luyện khi dùng chất khử là CO, H2 hay hỗn hợp khí (CO, H2) vì luôn có phản ứng CO + [O] CO2; H2 + [O] H2O.