Các phương pháp hóa học

II. C¸c vÝ dô VÝ dô 1: Cho 10 lÝt (®ktc) hçn hîp A gåm N2 vµ CO2 ë ®ktc vµo 2 lÝt dung dÞch Ca(OH)2 0,02 M th× thu ®­îc 1 gam kÕt tña. TÝnh % CO2 trong hçn hîp A theo thÓ tÝch.. * Ph­¬ng ph¸p tù luËn: Ph­¬ng tr×nh ho¸ häc cña nh÷ng ph¶n øng lÇn l­ît x¶y ra nh­ sau: CO2 + Ca(OH)2 ® CaCO3 + H2O (1) CO2 + H2O + CaCO3 ® Ca(HCO3)2 (2) Ta cã: Sè mol Ca(OH)2 = 2. 0,02 = 0,04 (mol) Sè mol CaCO3 = 1 : 100 = 0,01 (mol) Tr­êng hîp 1: ChØ cã ph¶n øng (1) « Ca(OH)2 d­. Theo ph­¬ng tr×nh ta cã: Sè mol CO2 = Sè mol CaCO3 = 0,01 (mol) = Sè mol Ca(OH)2 < 0,04 (mol). VËy, A cã % CO2 = Tr­êng hîp 2: C¶ ph¶n øng (1) vµ (2) ®Òu x¶y ra « Ca(OH)2 hÕt. Theo ph­¬ng tr×nh (1): Sè mol CaCO3 (1) = Sè mol Ca(OH)2 = 0,04 (mol). ® Sè mol CaCO3 (2) = 0,04 - 0,01 = 0,03 (mol). Theo ph­¬ng tr×nh (1) vµ (2): Sè mol CO2 = 0,04 + 0,03 = 0,07 (mol) VËy, A cã % CO2 = * Ph­¬ng ph¸p ®å thÞ: Dùa vµo tû lÖ ph¶n øng ë ph­¬ng tr×nh (1) vµ (2) ta vÏ ®­îc ®å thÞ biÓu diÔn l­îng kÕt tña thu ®­îc theo l­îng CO2 ®· ph¶n øng nh­ sau: Sè mol CaCO3 0,04 0,01 0,01 0,04 0,07 0,08 Sè mol CO2 Dùa vµo ®å thÞ, nÕu sau ph¶n øng thu ®­îc 1 gam kÕt tña th× ta cã ngay: Tr­êng hîp 1: Sè mol CO2 = 0,01 (mol). Tr­êng hîp 2: Sè mol CO2 = 0,07 (mol). VÝ dô 2: Hoµ tan 26,64 gam chÊt X lµ tinh thÓ muèi sunfat ngËm n­íc cña kim lo¹i M ho¸ trÞ n vµo n­íc ®­îc dung dÞch A. Cho A t¸c dông víi dung dÞch NH3 d­, läc lÊy kÕt tña, nung ®Õn khèi l­îng kh«ng ®æi th× thu ®­îc 4,08 gam chÊt r¾n B. NÕu cho A t¸c dông víi dung dÞch BaCl2 d­ th× thu ®­îc 27,96 gam kÕt tña. a. T×m c«ng thøc cña X. b. TÝnh thÓ tÝch dung dÞch NaOH 0,2 M cÇn thªm vµo A ®Ó thu ®­îc l­îng kÕt tña lín nhÊt, nhá nhÊt. c. Cho 250 ml dung dÞch KOH t¸c dông hÕt víi A th× thu ®­îc 2,34 gam kÕt tña. TÝnh nång ®é cña dd KOH. Lêi gi¶i a. KÕt qu¶ tÝnh to¸n cho ta c«ng thøc muèi lµ: Al2(SO4)3.18H2O. Nh­ vËy, dung dÞch A cã: Sè mol Al3+ = 2. Sè mol Al2O3 = * Ph­¬ng ph¸p tù luËn: Ph­¬ng tr×nh ho¸ häc cña nh÷ng ph¶n øng lÇn l­ît x¶y ra nh­ sau: Al3+ + 3 OH- ® Al(OH)3 (1) Al(OH)3 + OH- ® AlO2- + 2 H2O (2) b. §Ó l­îng kÕt tña lín nhÊt th× chØ x¶y ra ph¶n øng (1). Theo ph­¬ng tr×nh: Sè mol OH- = 3. Sè mol Al3+ = 3. 0,08 = 0,24 (mol) §Ó l­îng kÕt tña nhá nhÊt th× x¶y ra c¶ ph¶n øng (1) vµ (2). Theo ph­¬ng tr×nh: Sè mol OH- = 4. Sè mol Al3+ = 4. 0,08 = 0,32 (mol) VËy, thÓ tÝch dung dÞch NaOH 0,2 M cÇn thªm vµo A ®Ó l­îng kÕt tña thu ®­îc lín nhÊt, nhá nhÊt t­¬ng øng lµ: V = 0,24 : 0,2 = 1,2 (lÝt) vµ V' = 0,32 : 0,2 = 1,6 (lÝt). c. Sè mol kÕt tña Al(OH)3 thu ®­îc lµ 2,34 : 78 = 0,03 (mol). Tr­êng hîp 1: ChØ cã ph¶n øng (1) « Al3+ d­. Theo ph­¬ng tr×nh ta cã: Sè mol OH- = 3. Sè mol Al(OH)3 = 3. 0,03 = 0,09 (mol) Sè mol Al3+ (p­) = Sè mol Al(OH)3 < 0,04 (mol). VËy, nång ®é dung dÞch KOH lµ: [KOH] = Tr­êng hîp 2: C¶ ph¶n øng (1) vµ (2) ®Òu x¶y ra « Al3+ hÕt. Theo ph­¬ng tr×nh (1): Sè mol Al(OH)3 (1) = Sè mol Al3+ = 0,08 (mol). ® Sè mol Al(OH)3 (2) = 0,08 - 0,03 = 0,05 (mol). Theo ph­¬ng tr×nh (1) vµ (2): Sè mol OH- = 3. 0,08 + 0,05 = 0,29 (mol) VËy, nång ®é dung dÞch KOH lµ: [KOH] = * Ph­¬ng ph¸p ®å thÞ: Dùa vµo tû lÖ ph¶n øng ë ph­¬ng tr×nh (1) vµ (2) ta vÏ ®­îc ®å thÞ biÓu diÔn l­îng kÕt tña thu ®­îc theo l­îng OH- ®· ph¶n øng nh­ sau: Sè mol Al(OH)3 0,08 0,03 0,09 0,24 0,29 0,32 Sè mol OH- Dùa vµo ®å thÞ ta cã ngay: b. Sè mol OH- cÇn cã ®Ó l­îng kÕt tña thu ®­îc lín nhÊt, nhá nhÊt t­¬ng øng lµ 0,24 vµ 0,32 (mol). c. NÕu sau ph¶n øng thu ®­îc 2,34 gam kÕt tña th×: Tr­êng hîp 1: Sè mol OH- = 0,09 (mol). Tr­êng hîp 2: Sè mol OH- = 0,29 (mol). VÝ dô 3: Hoµ tan võa hÕt m gam Al vµo dung dÞch NaOH th× thu ®­îc dung dÞch A vµ 3,36 lÝt H2 (®ktc). a. TÝnh m. b. Rãt tõ tõ dung dÞch HCl 0,2 M vµo A th× thu ®­îc 5,46 gam kÕt tña. TÝnh thÓ tÝch dung dÞch HCl ®· dïng. Lêi gi¶i a. Ph­¬ng tr×nh ph¶n øng: 2 Al + 2 H2O + 2 NaOH ® 2 NaAlO2 + 3 H2 Theo ph­¬ng tr×nh: Sè mol Al = 2/3. Sè mol H2 = 0,1 (mol). ® m = 2,7 (gam). * Ph­¬ng ph¸p tù luËn: Ph­¬ng tr×nh ho¸ häc cña nh÷ng ph¶n øng lÇn l­ît x¶y ra nh­ sau: H+ + H2O + AlO2- ® Al(OH)3 (1) 3 H+ + Al(OH)3 ® Al3+ + 3 H2O (2) b. Theo gi¶ thiÕt: Sè mol Al(OH)3 = 5,46 : 78 = 0,07 (mol) Tr­êng hîp 1: ChØ cã ph¶n øng (1) « AlO2- d­. Theo ph­¬ng tr×nh ta cã: Sè mol H+ = Sè mol Al(OH)3 = 0,07 (mol). Sè mol AlO2- (p­) = Sè mol Al(OH)3 < 0,1 (mol). VËy, thÓ tÝch dung dÞch HCl lµ: [HCl] = (lÝt). Tr­êng hîp 2: C¶ ph¶n øng (1) vµ (2) ®Òu x¶y ra « AlO2- hÕt. Theo ph­¬ng tr×nh (1): Sè mol Al(OH)3 (1) = Sè mol AlO2- = 0,1 (mol). ® Sè mol Al(OH)3 (2) = 0,1 - 0,07 = 0,03 (mol). Theo ph­¬ng tr×nh (1) vµ (2): Sè mol H+ = 0,1 + 3. 0,03 = 0,19 (mol) VËy, nång ®é dung dÞch HCl lµ: [HCl] = (lÝt). * Ph­¬ng ph¸p ®å thÞ: Sè mol Al(OH)3 0,1 0,07 0,07 0,1 0,19 0,4 Sè mol H+ Dùa vµo tû lÖ ph¶n øng ë ph­¬ng tr×nh (1) vµ (2) ta vÏ ®­îc ®å thÞ biÓu diÔn l­îng kÕt tña thu ®­îc theo l­îng H+ ®· ph¶n øng nh­ trªn. b. NÕu sau ph¶n øng thu ®­îc 5,46 gam kÕt tña th×: Tr­êng hîp 1: Sè mol H+ = 0,07 (mol). Tr­êng hîp 2: Sè mol H+ = 0,19 (mol). III. Ph­¬ng ph¸p chung Qua viÖc gi¶i c¸c bµi tËp ë trªn b»ng hai ph­¬ng ph¸p kh¸c nhau ta nhËn thÊy: - Cã thÓ gi¶i mét sè bµi tËp ho¸ häc theo ph­¬ng ph¸p ®å thÞ mét c¸ch nhanh chãng mµ kh«ng bÞ bá sãt nghiÖm. - C¸c bµi tËp ho¸ häc gi¶i ®­îc theo ph­¬ng ph¸p nµy gåm hai lo¹i chñ yÕu sau: 1. TÝnh l­îng chÊt ®· ph¶n øng t­¬ng øng víi l­îng kÕt tña thu ®­îc. 2. T×m ®iÒu kiÖn ®Ó khèi l­îng kÕt tña thu ®­îc lín nhÊt, nhá nhÊt. D¹ng 1: Thæi tõ tõ khÝ CO2 ®Õn d­ vµo dung dÞch chøa a mol Ca(OH)2 hoÆc Ba(OH)2. Sau ph¶n øng thu ®­îc b mol kÕt tña. Sè mol kÕt tña a b x a y 2a Sè mol CO2 Sè mol CO2 ®· ph¶n øng lµ: x = b (mol) y = 2a - b (mol). D¹ng 2: Rãt tõ tõ dung dÞch kiÒm ®Õn d­ vµo dung dÞch chøa a mol muèi Al3+ hoÆc Zn2+. Sau ph¶n øng thu ®­îc b mol kÕt tña. * Sè mol OH- ®· ph¶n øng lµ: x = 3b (mol) y = 4a - b (mol). Sè mol Al(OH)3 a b Sè mol OH- x 3a y 4a Sè mol Zn(OH)2 a b Sè mol OH- x 2a y 4a * Sè mol OH- ®· ph¶n øng lµ: x = 2b (mol) y = 4a - 2b (mol). D¹ng 3: Rãt tõ tõ dung dÞch axit ®Õn d­ vµo dung dÞch chøa a mol muèi AlO2- hoÆc ZnO22-. Sau ph¶n øng thu ®­îc b mol kÕt tña. Sè mol Al(OH)3 a b Sè mol H+ x a y 4a * Sè mol OH- ®· ph¶n øng lµ: x = b (mol) y = 4a - 3b (mol). Sè mol Zn(OH)2 a b Sè mol H+ x 2a y 4a * Sè mol H+ ®· ph¶n øng lµ: x = 2b (mol) y = 4a - 2b (mol).