Chủ đề 5: các phương pháp giải toán hóa học (tiếp theo)

Chủ đề 5: PHƯƠNG PHÁP GIẢI TOÁN HÓA HỌC (tiếp theo) ! YÊU CẦU Khi trình bày bài giải thường theo trình tự các bước: Lập được các phương trình phản ứng ( dạng phân tử hay ion). Đặt ẩn số cần tìm (với toán hỗn hợp nên đặt số mol chất thành phần làm ẩn số). Từ các dữ kiện đề cho, quy đổi thành số mol các chất. Từ phương trình phản ứng, viết phương trình tỉ lệ mol. Xác định thành phần dung dịch hoặc hỗn hợp tạo thành sau phản ứng. Giải phương trình đại số chứa các ẩn, tìm số mol các chất tương ứng. Từ đó suy ra các đại lượng theo yêu cầu của đề bài. BÀI TOÁN TÍNH THEO PHƯƠNG TRÌNH HÓA HỌC. LƯU Ý 1: Trước khi làm toán phải viết đủ và đúng các phương trình phản ứng. Phương trình phản ứng khi đã được cân bằng đầy đủ sẽ cho biết tỉ lệ số mol giữa các chất. Nhờ đó, dựa vào trị số một chất đã biết có thể áp dụng quy tắc tam suất để tính trị số các chất khác trong phương trình. VD: Ta có phương trình phản ứng: A + 2B 3C + 4D 1mol 2mol 3 mol 4 mol Ta có thể tính số mol của các chất. Bằng cách dựa vào phương trình tỉ lệ số mol, nếu biết số mol thực tế của một chất trong phương trình phản ứng. Chẳng hạn: Nếu có nhiều phản ứng xảy ra liên tiếp nhau (nghĩa là sản phẩm của phản ứng này lại là chất tham gia của phản ứng kia,…) còn gọi là hệ phương trình phản ứng nối tiếp nhau thì nên dùng sơ đồ hợp thức để tính trực tiếp. VD: Ta có hệ phương trình phản ứng: Từ (1) và (2) ta có sơ đồ hợp thức: Nghĩa là: Xuất phát từ 3 mol chất B sẽ tạo thành 14 mol chất G. Khi lập sơ đồ hợp thức cần chú ý đến cả hệ số của các chất trung gian và có thể dựa vào một chất đầu (như VD trên), cũng có thể dựa vào chất trung gian hay chất cuối. Trong sơ đồ cần chú ý liên hệ đúng về công thức và số lượng. LƯU Ý 2: Khi đề bài cho đồng thời lượng của 2 chất tham gia phản ứng, có thể xảy ra các vấn đề lượng dư: Giả sử đề bài cho a mol chất A tác dụng với b mol chất B theo phương trình phản ứng sau: Mol: a b Ta có bảng xét các trường hợp có thể xảy ra sau: Hiệu suất phản ứng Tỉ lệ Kết luận Cách tính H =100% Phản ứng xảy ra hoàn toàn A, B đều hết; phản ứng vừa đủ. Tính theo A hay B đều đúng. B hết, A còn dư. Tính theo B. A hết, B còn dư. Tính theo A. H < 100% Phản ứng xảy ra không hoàn toàn; A và B không phản ứng hết, đều còn dư. Chú ý: Một phản ứng hoàn toàn chưa chắc đã xảy ra vừa đủ (nghĩa là còn một chất nào đó vẫn dư như ở bảng trên). Thực tế do một số nguyên nhân, chất phản ứng không tác dụng hết; nghĩa là hiệu suất dưới 100%. Khi đó, ta sẽ có 3 cách để tính hiệu suất (H) này. Tính theo một trong các chất đầu (tham gia phản ứng) cần lấy: -Lượng chất tham gia phản ứng thực tế luôn luôn lớn hơn lượng chất tham gia phản ứng tính theo PTPƯ nếu hiệu suất phản ứng H% < 100%: Chất tham gia thực tế = Chất tham gia tính theo PTPƯ H% Tính theo một trong các chất mới (sản phẩm phản ứng) thu được: - Lượng sản phẩm thực tế thu được luôn luôn nhỏ hơn lượng sản phẩm được tạo ra tính theo PTPƯ nếu hiệu suất phản ứng H% < 100% : SP thực tế = SP tính theo PTPƯ H% Tính theo hiệu suất chuỗi quá trình phản ứng: Hiệu suất của cả quá trình là: ***Cần phân biệt khái niệm: Hiệu suất và lượng lấy dư. Ta có: % Hiệu suất = 100% - % hao hụt. Còn lượng lấy dư thường được so sánh với lượng đủ phản ứng. Vì lượng đủ phản ứng coi là 100% nên nếu kể cả lượng lấy dư thì lượng chất phải lấy tổng cộng lớn hơn 100% so với lượng đủ phản ứng. Với các bài toán hóa học điều chế chất hay sản xuất thường liên quan đến khái niệm độ tinh khiết của nguyên liệu (a%). Nghĩa là, suất phát từ nguyên liệu có lẫn tạp chất, ta có: LƯU Ý 3: Bài toán có liên quan đến độ tăng hoặc độ giảm (khối lượng hay thể tích) sau phản ứng (gọi chung là độ biến thiên, kí hiệu ). Thường gặp những trường hợp sau: Bài toán có độ tăng hoặc độ giảm khối lượng kim loại (chất rắn). Bài toán có độ tăng hoặc độ giảm thể tích khí. Bài toán có độ tăng hoặc độ giảm khối lượng dung dịch. Chú ý: Không phải khối lượng bình chứa dung dịch. Nguyên tắc chung để giải quyết bài toán loại này là dựa vào Định luật bảo toàn khối lượng. Một cách tổng quát, nếu đặt: Độ tăng hoặc giảm lượng sau phản ứng là = Lượng sau phản ứng – Lượng trước phản ứng Thì: - Khi > 0: là độ tăng -Khi < 0: là độ giảm. Chẳng hạn: Xét bài toán nhúng thanh kim loại A vào dung dịch muối của kim loại B. Sau một thời gian phản ứng, lấy thanh kim loại ra, rửa nhẹ, sấy khô, cân lại. - Nếu khối lượng thanh kim loại tăng (so với trước khi nhúng) thì độ tăng khối lượng thanh kim loại là: -Nếu khối lượng thanh kim loại giảm (so với trước khi nhúng) thì độ giảm khối lượng thanh kim loại là: LƯU Ý 4: Phản ứng nhiệt phân và nung : là các phản ứng phân hủy, không có sự tham gia của O2. Phản ứng đốt cháy trong không khí: có sự tham gia của O2. Phản ứng trung hòa : là phản ứng chỉ tạo ra duy nhất 1 muối trung hòa, không có muối axit! VD:Khi đề cho là “ tác dụng vừa đủ” hoặc “phản ứng trung hòa” thì ta chỉ cần viết phản ứng (3). Còn nếu đề không nói gì, thì ta viết lần lượt phản ứng (1), nếu thấy NaOH còn dư thì sẽ tiếp tục xảy ra phản ứng (2). Khi cho một chất tác dụng với một khí: O2, Cl2, H2, CO …phải có kèm theo nhiệt độ (to ) thì mới xảy ra phản ứng! VD: Cho 14g sắt tác dụng với 12,6 lít khí Cl2 ở đktc. Tính khối lượng muối sắt thu được, biết hiệu suất phản ứng là 90%. Giải: nFe (ban đầu) = 14 : 56 = 0,25 (mol). (ban đầu) -Phương trình phản ứng: Nhận thấy: , do đó sau phản ứng: Fe sẽ hết, còn Cl2 thì dư. Ta tính lượng muối FeCl3 theo Fe. Ta có: Vì hiệu suất phản ứng là 90% nên thực tế lượng FeCl3 thu được là: BÀI TẬP I-TỰ LUẬN: Bài 1: Trong phòng thí nghiệm người ta có thể điều chế khí oxi bằng cách đốt nóng kali clorat: (rắn) (rắn) (khí) Hãy dùng phương trình hóa học trên để trả lời những câu hỏi sau: Muốn điều chế được 4,48 lit khí oxi (đktc) cần dùng bao nhiêu gam KClO3? Nếu có 1,5 mol KClO3 tham gia phản ứng, sẽ được bao nhiêu gam khí oxi? Nếu có 0,1 mol KClO3 tham gia phản ứng, sẽ thu được bao nhiêu mol chất rắn và chất khí? Đáp số: a) 16,3g b) 72g Bài 2: Cho 17,6g hỗn hợp N2 và O2 (ở đktc) chiếm thể tích 13,44 lít. Tìm số mol mỗi khí? Đáp số: 0,4 mol N2 và 0,2 mol O2 II-TRẮC NGHIỆM: Bài 1(TN THPT 2007-2-KPB): Thể tích khí clo (ở đktc) cần dùng để phản ứng hoàn toàn với 5,4g Al là? A. 6,72 lít. B. 8,96 lít. C. 3,36 lít. D. 2,24 lít Bài 2(TN THPT 2007-2-KPB): Thể tích khí CO (ở đktc) cần dùng để khử hoàn toàn 16g bột Fe2O3 thành Fe là? A. 2,24 lít. B. 6,72 lít. C. 3,36 lít. D. 7,84 lít. Bài 3(TN THPT 2007-KPB):Hòa tan 5,4g Al bằng một lượng dung dịch H2SO4 loãng (dư). Sau phản ứng thu được dung dịch X và V (lít) khí hidro (ở đktc). Giá trị của V là? 4,48 B. 3,36 C. 2,24 D. 6,72 Bài 4(TN THPT 2007-2-BT): Để chuyển 11,2 gam Fe thành FeCl3 thì thể tích khí clo (ở đktc) cần dùng là? A. 3,36 lít. B. 2,24 lít. C. 8,96 lít. D. 6,72 lít Bài 5(TN THPT 2007-2-BT): Cho 1,6g bột Fe2O3 tác dụng với axit HCl (dư). Khối lượng muối trong dung dịch sau phản ứng là? A. 4,24g B. 2,12g C. 1,62g D. 3,25g Bài 6(TN THPT 2008-PB): Cho 0,02 mol Na2CO3 tác dụng với lượng dư dung dịch HCl thì thể tích khí CO2 thoát ra (ở đktc) là? A. 0,672 lít. B. 0,224 lít. C. 0,336 lít. D. 0,448 lít Bài 7(TN THPT 2008-PB): Hoà tan m (g) Fe trong dung dịch HCl dư, sau khi phản ứng kết thúc thu được 4,48 lít khí H2 (ở đktc). Giá trị của m là? A. 2,8. B. 1,4. C. 5,6. D. 11,2 Bài 8(TN THPT 2008-PB): Hòa tan 6,5g Zn trong dung dịch axit HCl dư, sau phản ứng cô cạn dung dịch thì số gam muối khan thu được là? A. 20,7g B. 13,6g C. 14,96g D. 27,2g Bài 9(TN THPT 2008-BT): Nung 21,4g Fe(OH)3 ở nhiệt độ cao đến khối lượng không đổi, thu được m (g) một oxit. Giá trị của m là? A. 14,0. B. 16,0 C. 12,0. D. 8,0 Bài 10(TN THPT 2008-2-PB): Hoà tan m (g) Al bằng dung dịch HCl (dư), thu được 3,36 lít H2 (ở đktc). Giá trị của m là? A. 4,05. B. 2,70. C. 1,35. D. 5,40 Bài 11(TN THPT 2012): Nhiệt phân hoàn toàn 50,0g CaCO3 thu được V lít khí CO2 (đktc). Giá trị của V là? A. 11,2. B. 33,6. C. 22,4. D. 5,6 Bài 12(TN THPT 2012): Cho 5,4g Al tác dụng hết với khí Cl2 (dư), thu được m (g) muối. Giá trị của m là? A. 26,7 . B. 12,5. C. 25,0. D. 19,6. VUI HÓA HỌC! 1. Lắc “nước lã” thành “màu đỏ” Rót nước đến nửa bình cầu rồi cho thêm vào đó 2 – 3ml dung dịch phenoltalein. Đậy bình bằng nút, ở đáy nút có một khe chứa một mẩu NaOH hoặc KOH. Lắc bình sao cho chất lỏng không chạm vào nút, như vậy tất nhiên nước không bị nhuộm màu.  Khi tuyên bố là có thể lắc “nước lã” thành “màu đỏ” bạn sẽ lắc mạnh hơn, một phần chất kiềm tan vào nước và phenoltalein có màu đỏ thắm. 2. Dân gian có câu: “Nhai kĩ no lâu, cày sâu lúa tốt” Vì sao nhai kĩ lại no lâu? Khi ăn cơm nếu nhai kĩ ta sẽ thấy có vị ngọt trong miệng? Ăn thực phẩm bằng gạo nếp thì no lâu hơn gạo thường? Giải đáp: Tiêu hóa là quá trình biến đổi thức ăn từ dạng phức tạp thành dạng đơn giản. Cơm có thành phần chính là tinh bột, thực chất đó là một polisaccarit. Khi ta ăn cơm, đầu tiên tinh bột sẽ bị thủy phân một phần bởi enzim trong tuyến nước bọt. Sau đó chúng lại tiếp tục bị thủy phân khi đi vào trong dạ dày và ruột. Vì vậy, nếu ta nhai càng lâu thì quá trình thủy phân bởi enzim sẽ triệt để hơn, Do đó, ta cảm thấy no lâu hơn. ****Khi ăn cơm nếu ta nhai kĩ ta sẽ thấy có vị ngọt trong miệng? Ngay ở miệng, nhờ enzim amilaza có trong nước bọt, tinh bột đã bị thủy phân chút ít thành mantozơ (vì thế nhai kĩ sẽ thấy ngọt). Ở dạ dày, mặc dù môi trường axit khá mạnh (pH = 1,5 – 2,5) tinh bột bị thủy phân không đáng kể vì men amilaza không hoạt động trong môi trường axit. Ở ruột, nhờ các enzim amilaza, mantaza của dịch tụy…tinh bột bị thủy phân hoàn toàn thành glucozơ rồi ngấm qua thành ruột vào máu. ***Ăn thực phẩm làm bằng gạo nếp thì thường no lâu hơn thực phẩm bằng gạo thông thường? Do tinh bột của gạo nếp có mạch phân tử phân nhánh, không dễ được cơ thể tiêu hóa. Cho nên không nên ăn quá nhiều thực phẩm bằng gạo nếp một lúc.