Chuyên đề 01: viết phương trình hoá học

Chuyên đề 1: Viết phương trình hoá học I/ Phản ứng oxi hoá- khử, và không oxi hoá- khử. 1/ Phản ứng hoá hợp. Đặc điểm của phản ứng: Có thể xảy ra sự thay đổi số oxi hoá hoặc không. Ví dụ: Phản ứng có sự thay đổi số oxi hoá. 4Al (r) + 3O2 (k) ----> 2Al2O3 (r) Phản ứng không có sự thay đổi số oxi hoá. BaO (r) + H2O (l) ----> Ba(OH)2 (dd) 2/ Phản ứng phân huỷ. - Đặc điểm của phản ứng: Có thể xảy ra sự thay đổi số oxi hoá hoặc không. Ví dụ: Phản ứng có sự thay đổi số oxi hoá. 2KClO3 (r) -------> 2KCl (r) + 3O2 (k) Phản ứng không có sự thay đổi số oxi hoá. CaCO3 (r) -----> CaO (r) + CO2 (k) II/ Phản ứng có sự thay đổi số oxi hoá. 1/ Phản ứng thế. Đặc điểm của phản ứng: Nguyên tử của đơn chất thay thế một hay nhiều nguyên tử của một nguyên tố trong hợp chất. Ví dụ: Zn (r) + 2HCl (dd) ----> ZnCl2 (dd) + H2 (k) 2/ Phản ứng oxi hoá - khử. Đặc điểm của phản ứng: Xảy ra đồng thời sự oxi hoá và sự khử. hay xảy ra đồng thời sự nhường electron và sự nhận electron. Ví dụ: CuO (r) + H2 (k) ------> Cu (r) + H2O (h) Trong đó: H2 là chất khử (Chất nhường e cho chất khác) CuO là chất oxi hoá (Chất nhận e của chất khác) Từ H2 -----> H2O được gọi là sự oxi hoá. (Sự chiếm oxi của chất khác) Từ CuO ----> Cu được gọi là sự khử. (Sự nhường oxi cho chất khác) III/ Phản ứng không có thay đổi số oxi hoá. 1/ Phản ứng giữa axit và bazơ. Đặc điểm của phản ứng: Sản phẩm thu được là muối và nước. Ví dụ: 2NaOH (dd) + H2SO4 (dd) ----> Na2SO4 (dd) + 2H2O (l) NaOH (dd) + H2SO4 (dd) ----> NaHSO4 (dd) + H2O (l) Cu(OH)2 (r) + 2HCl (dd) ----> CuCl2 (dd) + 2H2O (l) Trong đó: Phản ứng trung hoà (2 chất tham gia ở trạng thái dung dịch). Đặc điểm của phản ứng: là sự tác dụng giữa axit và bazơ với lượng vừa đủ. Sản phẩm của phản ứng là muối trung hoà và nước. Ví dụ: NaOH (dd) + HCl (dd) ----> NaCl (dd) + H2O (l) 2/ Phản ứng gữa axit và muối. Đặc điểm của phản ứng: Sản phẩm thu được phải có ít nhất một chất không tan hoặc một chất khí hoặc một chất điện li yếu. Ví dụ: Na2CO3 (r) + 2HCl (dd) ----> 2NaCl (dd) + H2O (l) + CO2 (k) BaCl2 (dd) + H2SO4 (dd) -----> BaSO4 (r) + 2HCl (dd) Lưu ý: BaSO4 là chất không tan kể cả trong môi trường axit. 3/ Phản ứng giữa bazơ và muối. Đặc điểm của phản ứng: + Chất tham gia phải ở trạng thái dung dịch (tan được trong nước) + Chất tạo thành (Sản phẩm thu được) phải có ít nhất một chất không tan hoặc một chất khí hoặc một chất điện li yếu. + Chú ý các muối kim loại mà oxit hay hiđroxit có tính chất lưỡng tính phản ứng với dung dịch bazơ mạnh. Ví dụ: 2NaOH (dd) + CuCl2 (dd) ----> 2NaCl (dd) + Cu(OH)2 (r) Ba(OH)2 (dd) + Na2SO4 (dd) ---> BaSO4 (r) + 2NaOH (dd) NH4Cl (dd) + NaOH (dd) ---> NaCl (dd) + NH3 (k) + H2O (l) AlCl3 (dd) + 3NaOH (dd) ----> 3NaCl (dd) + Al(OH)3 (r) Al(OH)3 (r) + NaOH (dd) ---> NaAlO2 (dd) + H2O (l) 4/ Phản ứng giữa 2 muối với nhau. Đặc điểm của phản ứng: + Chất tham gia phải ở trạng thái dung dịch (tan được trong nước) + Chất tạo thành (Sản phẩm thu được) phải có ít nhất một chất không tan hoặc một chất khí hoặc một chất điện li yếu. Ví dụ: NaCl (dd) + AgNO3 (dd) ----> AgCl (r) + NaNO3 (dd) BaCl2 (dd) + Na2SO4 (dd) ----> BaSO4 (r) + 2NaCl (dd) 2FeCl3 (dd) + 3H2O (l) + 3Na2CO3 (dd) ----> 2Fe(OH)3 (r) + 3CO2 (k) + 6NaCl (dd) giới thiệu 1 số phương pháp cân bằng phương trình hoá học. 1/ Cân bằng phương trình theo phương pháp đại số. Ví dụ: Cân bằng phương trình phản ứng P2O5 + H2O -> H3PO4 Đưa các hệ số x, y, z vào phương trình ta có: - Căn cứ vào số nguyên tử P ta có: 2x = z (1) - Căn cứ vào số nguyên tử O ta có: 5x + y = z (2) - Căn cứ vào số nguyên tử H ta có: 2y = 3z (3) Thay (1) vào (3) ta có: 2y = 3z = 6x => y = = 3x Nếu x = 1 thì y = 3 và z = 2x = 2.1 = 2 => Phương trình ở dạng cân bằng như sau: P2O5 + 3H2O -> 2H3PO4 Ví dụ: Cân bằng phương trình phản ứng. Al + HNO3 (loãng) ----> Al(NO3)3 + NO + H2O Bước 1: Đặt hệ số bằng các ẩn số a, b, c, d trước các chất tham gia và chất tạo thành (Nếu 2 chất mà trùng nhau thì dùng 1 ẩn) Ta có. a Al + b HNO3 ----> a Al(NO3)3 + c NO + b/2 H2O. Bước 2: Lập phương trình toán học với từng loại nguyên tố có sự thay đổi về số nguyên tử ở 2 vế. Ta nhận thấy chỉ có N và O là có sự thay đổi. N: b = 3a + c (I) O: 3b = 9a + c + b/2 (II) Bước 3: Giải phương trình toán học để tìm hệ số Thay (I) vào (II) ta được. 3(3a + c) = 9a + c + b/2 2c = b/2 ----> b = 4c ---> b = 4 và c = 1. Thay vào (I) ---> a = 1. Bước 4: Thay hệ số vừa tìm được vào phương trình và hoàn thành phương trình. Al + 4 HNO3 ----> Al(NO3)3 + NO + 2 H2O Bước 5: Kiểm tra lại phương trình vừa hoàn thành. 2/ Cân bằng theo phương pháp electron. Ví dụ: Cu + HNO3 (đặc) -----> Cu(NO3)2 + NO2 + H2O Bước 1: Viết PTPƯ để xác định sự thay đổi số oxi hoá của nguyên tố. Ban đầu: Cu0 ----> Cu+ 2 Trong chất sau phản ứng Cu(NO3)2 Ban đầu: N+ 5 (HNO3) ----> N+ 4 Trong chất sau phản ứng NO2 Bước 2: Xác định số oxi hoá của các nguyên tố thay đổi. Cu0 ----> Cu+ 2 N+ 5 ----> N+ 4 Bước 3: Viết các quá trình oxi hoá và quá trình khử. Cu0 – 2e ----> Cu+ 2 N+ 5 + 1e ----> N+ 4 Bước 4: Tìm bội chung để cân bằng số oxi hoá. 1 Cu0 – 2e ----> Cu+ 2 2 N+ 5 + 1e ----> N+ 4 Bước 5: Đưa hệ số vào phương trình, kiểm tra, cân bằng phần không oxi hoá - khử và hoàn thành PTHH. Cu + 2HNO3 (đặc) -----> Cu(NO3)2 + 2NO2 + H2O + 2HNO3 (đặc) -----> Cu + 4HNO3 (đặc) -----> Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O 3/ Cân bằng theo phương pháp bán phản ứng ( Hay ion - electron) Theo phương pháp này thì các bước 1 và 2 giống như phương pháp electron. Bước 3: Viết các bán phản ứng oxi hoá và bán phản ứng khử theo nguyên tắc: + Các dạng oxi hoá và dạng khử của các chất oxi hoá, chất khử nếu thuộc chất điện li mạnh thì viết dưới dạng ion. Còn chất điện li yếu, không điện li, chất rắn, chất khí thì viết dưới dạng phân tử (hoặc nguyên tử). Đối với bán phản ứng oxi hoá thì viết số e nhận bên trái còn bán phản ứng thì viết số e cho bên phải. Bước 4: Cân bằng số e cho – nhận và cộng hai bán phản ứng ta được phương trình phản ứng dạng ion. Muốn chuyển phương trình phản ứng dạng ion thành dạng phân tử ta cộng 2 vế những lượng tương đương như nhau ion trái dấu (Cation và anion) để bù trừ điện tích. Chú ý: cân bằng khối lượng của nửa phản ứng. Môi trường axit hoặc trung tính thì lấy oxi trong H2O. Bước 5: Hoàn thành phương trình. Một số phản ứng hoá học thường gặp. Cần nắm vững điều kiện để xảy ra phản ứng trao đổi trong dung dịch. Gồm các phản ứng: 1/ Axit + Bazơ Muối + H2O 2/ Axit + Muối Muối mới + Axít mới 3/ Dung dịch Muối + Dung dịch Bazơ Muối mới + Bazơ mới 4/ 2 Dung dịch Muối tác dụng với nhau 2 Muối mới Điều kiện để xảy ra phản ứng trao đổi là: Sản phẩm thu được phải có ít nhất một chất không tan hoặc một chất khí hoặc phải có H2O và các chất tham gia phải theo yêu cầu của từng phản ứng. Tính tan của một số muối và bazơ. Hầu hết các muối clo rua đều tan ( trừ muối AgCl , PbCl2 ) Tất cả các muối nit rat đều tan. Tất cả các muối của kim loại kiềm đều tan. Hầu hết các bazơ không tan ( trừ các bazơ của kim loại kiềm, Ba(OH)2 và Ca(OH)2 tan ít. * Na2CO3 , NaHCO3 ( K2CO3 , KHCO3 ) và các muối cacbonat của Ca, Mg, Ba đều tác dụng được với a xít. NaHCO3 + NaHSO4 Na2SO4 + H2O + CO2 Na2CO3 + NaHSO4 Không xảy ra NaHCO3 + NaOH Na2CO3 + H2O Na2CO3 + NaOH Không xảy ra 2NaHCO3 Na2CO3 + H2O + CO2 NaHCO3 + Ba(OH)2 BaCO3 + NaOH + H2O 2NaHCO3 + 2KOH Na2CO3 + K2CO3 + 2H2O Na2CO3 + Ba(OH)2 BaCO3 + 2NaOH Ba(HCO3)2 + Ba(OH)2 2BaCO3 + 2H2O Ca(HCO3)2 + Ba(OH)2 BaCO3 + CaCO3 + 2H2O NaHCO3 + BaCl2 không xảy ra Na2CO3 + BaCl2 BaCO3 + 2NaCl Ba(HCO3)2 + BaCl2 không xảy ra Ca(HCO3)2 + CaCl2 không xảy ra NaHSO3 + NaHSO4 Na2SO4 + H2O + SO2 Na2SO3 + H2SO4 Na2SO4 + H2O + SO2 2NaHSO3 + H2SO4 Na2SO4 + 2H2O + 2SO2 Na2SO3 + 2NaHSO4 2Na2SO4 + H2O + SO2 2KOH + 2NaHSO4 Na2SO4 + K2SO4 + H2O (NH4)2CO3 + 2NaHSO4 Na2SO4 + (NH4)2SO4 + H2O + CO2 Fe + CuSO4 FeSO4 + Cu Cu + Fe SO4 không xảy ra Cu + Fe2(SO4)3 2FeSO4 + CuSO4 Fe + Fe2(SO4)3 3FeSO4 2FeCl2 + Cl2 2FeCl3 Bảng tính tan trong nước của các axit – bazơ - muối Nhóm hiđroxit và gốc axit Hiđro và các kim loại H I K I Na I Ag I Mg II Ca II Ba II Zn II Hg II Pb II Cu II Fe II Fe III Al III - OH t t - k i t k - k k k k k - Cl t/b t t k t t t t t i t t t t - NO3 t/b t t t t t t t t t t t t t - CH3COO t/b t t t t t t t t t t t - t = S t/b t t k - t t k k k k k k – = SO3 t/b t t k k k k k k k k k - – = SO4 t/kb t t i t i k t - k t t t t = CO3 t/b t t k k k k k - k - k - – = SiO3 k/kb t t – k k k k – k – k k k = PO4 t/kb t t k k k k k k k k k k k t : hợp chất không tan được trong nước . k: hợp chất không tan i: hợp chất ít tan. b: hợp chất bay hơi hoặc dễ bi phân huỷ thành khí bay lên. kb : hợp chất không bay hơi. Vạch ngang “ - " :hợp chất không tồn tại hoặc bị phân huỷ trong nước. Một số PTHH cần lưu ý: Ví dụ: Hoà tan m( gam ) MxOy vào dung dịch axit (HCl, H2SO4, HNO3) Ta có PTHH cân bằng như sau: lưu ý 2y/x là hoá trị của kim loại M MxOy + 2yHCl xMCl2y/x + yH2O 2MxOy + 2yH2SO4 xM2(SO4)2y/x + 2yH2O MxOy + 2yHNO3 xM(NO3)2y/x + yH2O VD: Hoà tan m( gam ) kim loại M vào dung dịch a xit (HCl, H2SO4) Ta có PTHH cân bằng như sau: lưu ý x là hoá trị của kim loại M 2M + 2xHCl 2MClx + xH2 áp dụng: Fe + 2HCl FeCl2 + H2 2Al + 2*3 HCl 2AlCl3 + 3H2 6 2M + xH2SO4 M2(SO4)x + xH2 áp dụng: Fe + H2SO4 FeSO4 + H2 2Al + 3H2SO4 Al2(SO4)3 + 3H2 Các phản ứng điều chế một số kim loại: Đối với một số kim loại như Na, K, Ca, Mg thì dùng phương pháp điện phân nóng chảy các muối Clorua. PTHH chung: 2MClx (r ) 2M(r ) + Cl2( k ) (đối với các kim loại hoá trị II thì nhớ đơn giản phần hệ số) Đối với nhôm thì dùng phương pháp điện phân nóng chảy Al2O3, khi có chất xúc tác Criolit(3NaF.AlF3) , PTHH: 2Al2O3 (r ) 4Al ( r ) + 3 O2 (k ) Đối với các kim loại như Fe , Pb , Cu thì có thể dùng các phương pháp sau: - Dùng H2: FexOy + yH2 xFe + yH2O ( h ) - Dùng C: 2FexOy + yC(r ) 2xFe + yCO2 ( k ) - Dùng CO: FexOy + yCO (k ) xFe + yCO2 ( k ) - Dùng Al( nhiệt nhôm ): 3FexOy + 2yAl (r ) 3xFe + yAl2O3 ( k ) - PTPƯ nhiệt phân sắt hiđrô xit: 4xFe(OH)2y/x + (3x – 2y) O2 2xFe2O3 + 4y H2O Một số phản ứng nhiệt phân của một số muối 1/ Muối nitrat Nếu M là kim loại đứng trước Mg (Theo dãy hoạt động hoá học) 2M(NO3)x 2M(NO2)x + xO2 (Với những kim loại hoá trị II thì nhớ đơn giản phần hệ số ) Nếu M là kim loại kể từ Mg đến Cu (Theo dãy hoạt động hoá học) 4M(NO3)x 2M2Ox + 4xNO2 + xO2 (Với những kim loại hoá trị II thì nhớ đơn giản phần hệ số ) Nếu M là kim loại đứng sau Cu (Theo dãy hoạt động hoá học) 2M(NO3)x 2M + 2NO2 + xO2 (Với những kim loại hoá trị II thì nhớ đơn giản phần hệ số) 2/ Muối cacbonat - Muối trung hoà: M2(CO3)x (r) M2Ox (r) + xCO2(k) (Với những kim loại hoá trị II thì nhớ đơn giản phần hệ số) - Muối cacbonat axit: 2M(HCO3)x(r) M2(CO3)x(r) + xH2O( h ) + xCO2(k) (Với những kim loại hoá trị II thì nhớ đơn giản phần hệ số) 3/ Muối amoni NH4Cl NH3 (k) + HCl ( k ) NH4HCO3 NH3 (k) + H2O ( h ) + CO2(k) NH4NO3 N2O (k) + H2O ( h ) NH4NO2 N2 (k) + 2H2O ( h ) (NH4)2CO3 2NH3 (k) + H2O ( h ) + CO2(k) 2(NH4)2SO4 4NH3 (k) + 2H2O ( h ) + 2SO2 ( k ) + O2(k) Bài 1: Viết các phương trình hoá học biểu diễn các phản ứng hoá học ở các thí nghiệm sau: Nhỏ vài giọt axit clohiđric vào đá vôi. Hoà tan canxi oxit vào nước. Cho một ít bột điphotpho pentaoxit vào dung dịch kali hiđrôxit. Nhúng một thanh sắt vào dung dịch đồng(II) sunfat. Cho một mẫu nhôm vào dung dịch axit sunfuric loãng. Nung một ít sắt(III) hiđrôxit trong ống nghiệm. Dẫn khí cacbonic vào dung dịch nước vôi trong đến dư. Cho một ít natri kim loại vào nước. Bài 2: Có những bazơ sau: Fe(OH)3, Ca(OH)2, KOH, Mg(OH)2. Hãy cho biết những bazơ nào: Bị nhiệt phân huỷ? Tác dụng được với dung dịch H2SO4? Đổi màu dung dịch phenolphtalein từ không màu thành màu hồng? Bài 3: Cho các chất sau: canxi oxit, khí sunfurơ, axit clohiđric, bari hiđrôxit, magiê cacbonat, bari clorua, điphotpho penta oxit. Chất nào tác dụng được với nhau từng đôi một. Hãy viết các phương trình hoá học của phản ứng. Hướng dẫn: Lập bảng để thấy được các cặp chất tác dụng được với nhau rõ hơn. Bài 4: Cho các oxit sau: K2O, SO2, BaO, Fe3O4, N2O5. Viết phương trình hoá học(nếu có) của các oxit này lần lượt tác dụng với nước, axit sunfuric, dung dịch kali hiđroxit. Bài 5: Cho một lượng khí CO dư đi vào ống thuỷ tinh đốt nóng có chứa hỗn hợp bột gồm: CuO, K2O, Fe2O3 (đầu ống thuỷ tinh còn lại bị hàn kín). Viết tất cả các phương trình hoá học xảy ra. Bài 6: Nêu hiện tượng và viết PTHH minh hoạ a/ Cho Na vào dung dịch Al2(SO4)3 b/ Cho K vào dung dịch FeSO4 c/ Hoà tan Fe3O4 vào dung dịch H2SO4 loãng. d/ Nung nóng Al với Fe2O3 tạo ra hỗn hợp Al2O3 và FexOy. PTHH tổng quát: 3x Fe2O3 + ( 6x – 4y ) Al 6 FexOy + ( 3x – 2y ) Al2O3 Bài 7: Cho thí nghiệm MnO2 + HClđ Khí A Na2SO3 + H2SO4 ( l ) Khí B FeS + HCl Khí C NH4HCO3 + NaOHdư Khí D Na2CO3 + H2SO4 ( l ) Khí E Hoàn thành các PTHH và xác định các khí A, B, C, D, E. Cho A tác dụng C, B tác dụng với dung dịch A, B tác dung với C, A tác dung dịch NaOH ở điều kiện thường, E tác dụng dung dịch NaOH. Viết các PTHH xảy ra. Bài 8: Nêu hiện tượng xảy ra, giải thích và viết PTHH minh hoạ khi: 1/ Sục từ từ đến dư CO2 vào dung dịch nước vôi trong; dung dịch NaAlO2. 2/ Cho từ từ dung dịch axit HCl vào dung dịch Na2CO3. 3/ Cho Na vào dung dịch MgCl2, NH4Cl. 4/ Cho Na vào dung dịch CuSO4, Cu(NO3)2. 5/ Cho Ba vào dung dịch Na2CO3, (NH4)2CO3, Na2SO4. 6/ Cho Fe vào dung dịch AgNO3 dư 7/ Cho từ từ đến dư dung dịch NaOH vào dung dịch AlCl3, Al2(SO4)3. 8/ Cho Cu ( hoặc Fe ) vào dung dịch FeCl3. 9/ Cho từ từ đến dư bột Fe vào hỗn hợp dung dịch gồm AgNO3 và Cu(NO3)2. 10/ Sục từ từ NH3 vào dung dịch AlCl3 Một số phương pháp giải toán hoá học thông dụng. 1. Phương pháp số học Giải các phép tính Hoá học ở cấp II phổ thông, thông thường sử dụng phương pháp số học: Đó là các phép tính dựa vào sự phụ thuộc tỷ lệ giữa các đại lượng và các phép tính phần trăm. Cơ sở của các tính toán Hoá học là định luật thành phần không đổi được áp dụng cho các phép tính theo CTHH và định luật bảo toàn khối lượng các chất áp dụng cho cá phép tính theo PTHH. Trong phương pháp số học người ta phân biệt một số phương pháp tính sau đây: a. Phương pháp tỉ lệ. Điểm chủ yếu của phương pháp này là lập được tỉ lệ thức và sau đó là áp dụng cách tính toán theo tính chất của tỉ lệ thức tức là tính các trung tỉ bằng tích các ngoại tỉ. Thí dụ: Tính khối lượng cácbon điôxit CO2 trong đó có 3 g cacbon. Bài giải 1mol CO2 = 44g Lập tỉ lệ thức: 44g CO2 có 12g C xg 3g C 44 : x = 12 : 3 => x = Vậy, khối lượng cacbon điôxit là 11g Thí dụ 2: Có bao nhiêu gam đồng điều chế được khi cho tương tác 16g đồng sunfat với một lượng sắt cần thiết. Bài giải Phương trình Hoá học: CuSO4 + Fe - > FeSO4 + Cu 160g 64g 16g xg => x = Vậy điều chế được 6,4g đồng. b. Phương pháp tính theo tỉ số hợp thức. Dạng cơ bản của phép tính này tính theo PTHH tức là tìm khối lượng của một trong những chất tham gia hoặc tạo thành phản ứng theo khối lượng của một trong những chất khác nhau. Phương pháp tìm tỉ số hợp thức giữa khối lượng các chất trong phản ứng được phát biểu như sau: “Tỉ số khối lượng các chất trong mỗi phản ứng Hoá học thì bằng tỉ số của tích các khối lượng mol các chất đó với các hệ số trong phương trình phản ứng”. Có thể biểu thị dưới dạng toán học như sau: Trong đó: m1 và m2 là khối lượng các chất, M1, M2 là khối lượng mol các chất còn n1, n2 là hệ số của PTHH. Vậy khi tính khối lượng của một chất tham gia phản ứng Hoá học theo khối lượng của một chất khác cần sử dụng những tỉ số hợp thức đã tìm được theo PTHH như thế nào ? Để minh hoạ ta xét một số thí dụ sau: Thí dụ 1: Cần bao nhiêu gam Pôtat ăn da cho phản ứng với 10g sắt III clorua ? Bài giải PTHH FeCL3 + 3KOH -> Fe(OH)3 + 3KCL 10g ? Tính tỉ số hợp thức giữa khối lượng Kali hiđrôxit và sắt II clorua MKOH = (39 + 16 + 1) = 56g * Tìm khối lượng KOH: m Thí dụ 2: Cần bao nhiêu gam sắt III chorua cho tương tác với kalihiđrôxit để thu được 2,5g Kaliclorua? Bài giải PTHH FeCl3 + 3 KOH - > Fe(OH)3 + 3KCl Tính tỉ số hợp thức giữa khối lượng FeCl3 và Kaliclorua ; MKCL 74,5g * Tính khối lượng FeCl3: c. Phương pháp tính theo thừa số hợp thức. Hằng số được tính ra từ tỉ lệ hợp thức gọi là thừa số hợp thức và biểu thị bằng chữ cái f. Thừa số hợp thức đã được tính sẵn và có trong bảng tra cứu chuyên môn. Việc tính theo thừa số hợp thức cũng cho cùng kết quả như phép tính theo tỉ số hợp thức nhưng được tính đơn giản hơn nhờ các bảng tra cứu có sẵn. Thí dụ: Theo thí dụ 2 ở trên thì thừa số hợp thức là: f = => Vậy, khối lượng FeCl3 là 1,86g 2. Phương pháp đại số Trong các phương pháp giải các bài toán Hoá học phương pháp đại số cũng thường được sử dụng. Phương pháp này có ưu điểm tiết kiệm được thời gian, khi giải các bài toán tổng hợp, tương đối khó giải bằng các phương pháp khác. Phương pháp đại số được dùng để giải các bài toán Hoá học sau: a. Giải bài toán lập CTHH bằng phương pháp đại số. Thí dụ: Đốt cháy một hỗn hợp 300ml hiđrocacbon và amoniac trong oxi có dư. Sau khi cháy hoàn toàn, thể tích khí thu được là 1250ml. Sau khi làm ngưng tụ hơi nước, thể tích giảm còn 550ml. Sau khi cho tác dụng với dung dịch kiềm còn 250ml trong đó có 100ml nitơ. Thể tích của tất cả các khí đo trong điều kiện như nhau. Lập công thức của hiđrocacbon Bài giải Khi đốt cháy hỗn hợp hiđrocacbon và amoniac trong oxi phản ứng xảy ra theo phương trình sau: 4NH3 + 3O2 -> 2N2 + 6H2O (1) CxHy + (x + O2 -> xCO2 + H2O (2) Theo dữ kiện bài toán, sau khi đốt cháy amoniac thì tạo thành 100ml nitơ. Theo PTHH (1) sau khi đốt cháy hoàn toàn amoniac ta thu được thể tích nitơ nhỏ hơn 2 lần thể tích amoniac trong hỗn hợp ban đầu, vậy thể tích amonac khi chưa có phản ứng là 100. 2 = 200ml. Do đó thể tích hiđro cácbon khi chưa có phản ứng là 300 - 200 = 100ml. Sau khi đốt cháy hỗn hợp tạo thành (550 - 250) = 300ml, cacbonnic và (1250 - 550 - 300) = 400ml hơi nước. Từ đó ta có sơ đồ phản ứng: CxHy + (x + ) O2 -> xCO2 + H2O 100ml 300ml 400ml Theo định luật Avogađro, có thể thay thế tỉ lệ thể tích các chất khí tham gia và tạo thành trong phản ứng bằng tỉ lệ số phân tử hay số mol của chúng. CxHy + 5O2 -> 3CO2 + 4 H2O => x = 3; y = 8 Vậy CTHH của hydrocacbon là C3H8 b. Giải bài toán tìm thành phần của hỗn hợp bằng phương pháp đại số. Thí dụ: Hoà tan trong nước 0,325g một hỗn hợp gồm 2 muối Natriclorua và Kaliclorua. Thêm vào dung dịch này một dung dịch bạc Nitrat lấy dư - Kết tủa bạc clorua thu được có khối lượng là 0,717g. Tính thành phần phần trăm của mỗi chất trong hỗn hợp. Bài giải Gọi MNaCl là x và mKcl là y ta có phương trình đại số: x + y = 0,35 (1) PTHH: NaCl + AgNO3 -> AgCl ¯ + NaNO3 KCl + AgNO3 -> AgCl ¯ + KNO3 Dựa vào 2 PTHH ta tìm được khối lượng của AgCl trong mỗi phản ứng: m’AgCl = x .= x . = x . 2,444 mAgCl = y .= y . = y . 1,919 => mAgCl = 2,444x + 1,919y = 0,717 (2) Từ (1) và (2) => hệ phương trình Giải hệ phương trình ta được: x = 0,178 y = 0,147 => % NaCl = .100% = 54,76% % KCl = 100% - % NaCl = 100% - 54,76% = 45,24%. Vậy trong hỗn hợp: NaCl chiếm 54,76%, KCl chiếm 45,24% 3. Phương pháp áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố và khối lượng. a/ Nguyên tắc: Trong phản ứng hoá học, các nguyên tố và khối lượng của chúng được bảo toàn. Từ đó suy ra: + Tổng khối lượng các chất tham gia phản ứng bằng tổng khối lượng các chất tạo thành. + Tổng khối lượng các chất trước phản ứng bằng tổng khối lượng các chất sau phản ứng. b/ Phạm vi áp dụng: Trong các bài toán xảy ra nhiều phản ứng, lúc này đôi khi không cần thiết phải viết các phương trình phản ứng và chỉ cần lập sơ đồ phản ứng để thấy mối quan hệ tỉ lệ mol giữa các chất cần xác định và những chất mà đề cho. Bài 1. Cho một luồng khí clo dư tác dụng với 9,2g kim loại sinh ra 23,4g muối kim loại hoá trị I. Hãy xác định kim loại hoá trị I và muối kim loại đó. Hướng dẫn giải: Đặt M là KHHH của kim loại hoá trị I. PTHH: 2M + Cl2 2MCl 2M(g) (2M + 71)g 9,2g 23,4g ta có: 23,4 x 2M = 9,2(2M + 71) suy ra: M = 23. Kim loại có khối lượng nguyên tử bằng 23 là Na. Vậy muối thu được là: NaCl Bài 2: Hoà tan hoàn toàn 3,22g hỗn hợp X gồm Fe, Mg và Zn bằng một lượng vừa đủ dung dịch H2SO4 loãng, thu được 1,344 lit hiđro (ở đktc) và dung dịch chứa m gam muối. Tính m? Hướng dẫn giải: PTHH chung: M + H2SO4 MSO4 + H2 nHSO = nH= = 0,06 mol áp dụng định luật BTKL ta có: mMuối = mX + m HSO- m H= 3,22 + 98 * 0,06 - 2 * 0,06 = 8,98g Bài 3: Có 2 lá sắt khối lượng bằng nhau và bằng 11,2g. Một lá cho tác dụng hết với khí clo, một lá ngâm trong dung dịch HCl dư. Tính khối lượng sắt clorua thu được. Hướng dẫn giải: PTHH: 2Fe + 3Cl2 2FeCl3 (1) Fe + 2HCl FeCl2 + H2 (2) Theo phương trình (1,2) ta có: nFeCl = nFe = = 0,2mol nFeCl = nFe = = 0,2mol Số mol muối thu được ở hai phản ứng trên bằng nhau nhưng khối lượng mol phân tử của FeCl3 lớn hơn nên khối lượng lớn hơn. mFeCl= 127 * 0,2 = 25,4g mFeCl= 162,5 * 0,2 = 32,5g Bài 4: Hoà tan hỗn hợp 2 muối Cacbonnat kim loại hoá trị 2 và 3 bằng dung dịch HCl dư thu được dung dịch A và 0,672 lít khí (đktc). Hỏi cô cạn dung dịch A thu được bao nhiêu gam muối khác nhau? Bài giải: Bài 1: Gọi 2 kim loại hoá trị II và III lần lượt là X và Y ta có phương trình phản ứng: XCO3 + 2HCl -> XCl2 + CO2 + H2O (1) Y2(CO3)3 + 6HCl -> 2YCl3 + 3CO2 + 3H2O (2). Số mol CO2 thoát ra (đktc) ở phương trình 1 và 2 là: Theo phương trình phản ứng 1 và 2 ta thấy số mol CO2 bằng số mol H2O. và Như vậy khối lượng HCl đã phản ứng là: mHCl = 0,06 . 36,5 = 2,19 gam Gọi x là khối lượng muối khan () Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có: 10 + 2,19 = x + 44 . 0,03 + 18. 0,03 => x = 10,33 gam Bài toán 2: Cho 7,8 gam hỗn hợp kim loại Al và Mg tác dụng với HCl thu được 8,96 lít H2 (ở đktc). Hỏi khi cô cạn dung dịch thu được bao nhiêu gam muối khan. Bài giải: Ta có phương trình phản ứng như sau: Mg + 2HCl -> MgCl2 + H2ư 2Al + 6HCl -> 2AlCl3 + 3H2ư Số mol H2 thu được là: Theo (1, 2) ta thấy số mol HCL gấp 2 lần số mol H2 Nên: Số mol tham gia phản ứng là: n HCl = 2 . 0,4 = 0,8 mol Số mol (số mol nguyên tử) tạo ra muối cũng chính bằng số mol HCl bằng 0,8 mol. Vậy khối lượng Clo tham gia phản ứng: mCl = 35,5 . 0,8 = 28,4 gam Vậy khối lượng muối khan thu được là: 7,8 + 28,4 = 36,2 gam 4. Phương pháp tăng, giảm khối lượng. a/ Nguyên tắc: So sánh khối lượng của chất cần xác định với chất mà giả thiết cho biết lượng của nó, để từ khối lượng tăng hay giảm này, kết hợp với quan hệ tỉ lệ mol giữa 2 chất này mà giải quyết yêu cầu đặt ra. b/ Phạm vị sử dụng: Đối với các bài toán phản ứng xảy ra thuộc phản ứng phân huỷ, phản ứng giữa kim loại mạnh, không tan trong nước đẩy kim loại yếu ra khỏi dung sịch muối phản ứng, ...Đặc biệt khi chưa biết rõ phản ứng xảy ra là hoàn toàn hay không thì việc sử dụng phương pháp này càng đơn giản hoá các bài toán hơn. Bài 1: Nhúng một thanh sắt và một thanh kẽm vào cùng một cốc chứa 500 ml dung dịch CuSO4. Sau một thời gian lấy hai thanh kim loại ra khỏi cốc thì mỗi thanh có thêm Cu bám vào, khối lượng dung dịch trong cốc bị giảm mất 0,22g. Trong dung dịch sau phản ứng, nồng độ mol của ZnSO4 gấp 2,5 lần nồng độ mol của FeSO4. Thêm dung dịch NaOH dư vào cốc, lọc lấy kết tủa rồi nung ngoài không khí đến khối lượng không đổi , thu được 14,5g chất rắn. Số gam Cu bám trên mỗi thanh kim loại và nồng độ mol của dung dịch CuSO4 ban đầu là bao nhiêu? Hướng dẫn giải: PTHH Fe + CuSO4 FeSO4 + Cu ( 1 ) Zn + CuSO4 ZnSO4 + Cu ( 2 ) Gọi a là số mol của FeSO4 Vì thể tích dung dịch xem như không thay đổi. Do đó tỉ lệ về nồng độ mol của các chất trong dung dịch cũng chính là tỉ lệ về số mol. Theo bài ra: CM ZnSO = 2,5 CM FeSONên ta có: nZnSO= 2,5 nFeSO Khối lượng thanh sắt tăng: (64 - 56)a = 8a (g) Khối lượng thanh kẽm giảm: (65 - 64)2,5a = 2,5a (g) Khối lượng của hai thanh kim loại tăng: 8a - 2,5a = 5,5a (g) Mà thực tế bài cho là: 0,22g Ta có: 5,5a = 0,22 a = 0,04 (mol) Vậy khối lượng Cu bám trên thanh sắt là: 64 * 0,04 = 2,56 (g) và khối lượng Cu bám trên thanh kẽm là: 64 * 2,5 * 0,04 = 6,4 (g) Dung dịch sau phản ứng 1 và 2 có: FeSO4, ZnSO4 và CuSO4 (nếu có) Ta có sơ đồ phản ứng: NaOH dư t, kk FeSO4 Fe(OH)2 Fe2O3 a a (mol) mFeO = 160 x 0,04 x = 3,2 (g) NaOH dư t CuSO4 Cu(OH)2 CuO b b b (mol) mCuO = 80b = 14,5 - 3,2 = 11,3 (g) b = 0,14125 (mol) Vậy nCuSO ban đầu = a + 2,5a + b = 0,28125 (mol) CM CuSO = = 0,5625 M Bài 2: Nhúng một thanh sắt nặng 8 gam vào 50