Chuyên đề 3 : toán thành phần % các chất trong hỗn hợp

Chuyên đề 3 : Toán thành phần % các chất trong hỗn hợp a(g) Hỗn hợp X gồm chất A và chất B tác dụng với b mol chất C Tính thành phần % các chất trong hỗn hợp. Dạng 1. Chỉ 1 chất Atrong hỗn hợp tác dụng . Từ Phương trình phản ứng của A và C à n A theo nC à mA à %mA à %mB Dạng 2. Cả A và B đều tác dụng với C Gọi x là số mol của A và y là số mol của B trong hỗn hợp à x.MA + y.MB = a (1) Phương trình phản ứng : A + C à ? x nC(theo x) B + C à ? Y nC (theo y) à nC( theo x,y) = b (mol) (2) Giải hệ phương trình (1)và(2) tìm được x và y à mA và mB B A %mA = .100 ; %mB = .100 hoặc = 100 - %mA Bài1. Cho 10gam hỗn hợp Al và Ag tác dụng với lượng dư dung dịch H2SO4 loãng thu được 6,72 lít khí (đo ở đktc). Tính thành phần % theo khối lượng hỗn hợp kim loại ban đầu. Giải - Ag đứng sau H trong dãy hoạt động hoá học nên không phản ứng với dung dịch H2SO4 loãng. - Al phản ứng với dung dịch H2SO4: 2Al + 3H2SO4 Al2(SO4)3 + 3H2 (1) = 0,3 mol - Số mol Al có trong hỗn hợp: nAl = = 0,2 mol - Khối lượng Al có trong hỗn hợp: mAl = 27.0,20 = 5,4 mol - % Khối lượng Al trong hỗn hợp: %Al = = 54,0% - % Khối lượng Ag trong hỗn hợp: %Ag = 100 – 54,0 = 46,0% Bài2. Hoà tan 19,00 gam hỗn hợp gồm Cu, Mg, Al vào dung dịch axit HCl dư, sau phản ứng thu được 13,44 lít khí ở điều kiện tiêu chuẩn và còn 6,40 gam chất rắn không tan. Hãy tính thành phần % khối lượng mỗi chất trong hỗn hợp trên. Giải - Vì Cu không phản ứng với axit HCl nên chất rắn không tan chính là Cu và mCu = 6,4 gam. Khối lượng kim loại Mg và Al tan ra là: mMg + mAl = 19.0 - 6,4 = 12,6 gam Gọi số mol Mg và Al trong hỗn hợp lần lượt là x mol và y mol. Ta có phương trình phản ứng: Mg + 2HCl MgCl2 + H2 (1) 2Al + 6HCl 2AlCl3 + 3H2 (2) Theo các phương trình phản ứng (1) và (2) ta có hệ phương trình: Giải hệ phương trình này thu được x = 0,3 mol; y = 0,2 mol Vậy % khối lượng các kim loại trong hỗn hợp dầu là: %mCu = =33,68% %mMg = =37,89% %mAl = =28,42% Bài3. Cho 22,2 gam hỗn hợp gồm Al, Fe hoà tan hoàn toàn trong dung dịch HCl thu được 13,44 lít H2 (đktc). Tính thành phần % khối lượng mỗi chất trong hỗn hợp và khối lượng muối clorua khan thu được. Giải Gọi số mol Fe và Al trong 22,2 gam hỗn hợp lần lượt là x mol và y mol. Ta có phương trình phản ứng: 2Al + 6HCl 2AlCl3 + 3H2 (1) Fe + 2HCl FeCl2 + H2 (2) Theo các phương trình phản ứng (1) và (2) ta có hệ phương trình: Giải hệ phương trình này thu được x = 0,3 mol; y = 0,2 mol Vậy % khối lượng các kim loại trong hỗn hợp dầu là: %mFe = =75,68% %mAl = =24,32% Khối lượng muối clorua thu được: m = =127x + 133,5y = 64,8 gam Bài4. Hoà tan 15,80 gam hỗn hợp Al, Mg và Fe vào 500,0 ml dung dịch HCl 2,50 mol/lít thu được 13,44 lít H2 (đo ở đktc) và dung dịch A. Trong hỗn hợp có số mol Al bằng số mol Mg. Tính % khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp đã hoà tan và tính khối lượng muối có trong dung dịch A Giải - Gọi số mol Al, Mg và Fe trong hỗn hợp lần lượt là: x mol, x mol, z mol. - Số mol HCl: nHCl = 0,500.2,5 = 1,250 mol - Các phương trình phản ứng: Mg + 2HCl MgCl2 + H2 (1) 2Al + 6HCl 2AlCl3 + 3H2 (2) Fe + 2HCl FeCl2 + H2 (3) - Số mol H2 sinh ra: mol (I) - Số mol HCl tham gia phản ứng (1), (2) và (3): nHCl = 2 = 2.0,60 = 1,20 mol < 1,25 mol nên HCl dư, kim loại tan hết. - Khối lượng hỗn hợp kim loại: mhỗn hợp kim loại = mAl + mMg + mFe = 27x + 24x + 56y = 15,80 gam (II) Giải phương trình (I) và (II) thu được: x = 0,20 mol, y = 0,010 mol %mAl = 34,18%; %mMg = 30,38%; %mFe = 35,44%; - Khối lượng hỗn hợp muối: mmuối = + += 58,40 gam Bài5. Đun nóng 16,8 gam bột sắt với 6,4 gam bột lưu huỳnh (trong điều kiện không có không khí) đến phản ứng hoàn toàn thu được chất rắn A. Hoà tan A bằng dung dịch HCl dư thu được hỗn hợp khí B. Chia hỗn hợp khí B làm 2 phần bằng nhau, phần 1 cho lội từ từ qua dung dịch CuCl2 thấy có m gam kết tủa CuS đen. Phần 2 đem đốt cháy trong oxi cần V lít (đo ở đktc). a. Viết các phương trình phản ứng xảy ra. b. Tính m, V. Giải - Số mol Fe: nFe = = 0,3 mol; Số mol S: nS = = 0,2 mol a. Các phương trình phản ứng: Fe + S FeS (1) nFe > nS => Fe dư, hỗn hợp rắn A gồm FeS và Fe FeS + 2HCl FeCl2 + H2S (2) Fe + 2HCl FeCl2 + H2 (3) - Hỗn hợp khí B gồm H2S và H2 cho một nửa hỗn hợp khí B qua dung dịch CuCl2: H2S + CuCl2 CuS + 2HCl (4) - Đốt cháy một nửa hỗn hợp khí B: 2H2S + 3O2 2SO2 + 2H2O (5) 2H2 + O2 2H2O (6) b. Tính m, V. - Theo phương trình phản ứng (1) trong hỗn hợp A gồm FeS 0,2 mol, Fe 0,1 mol. - Theo phương trình phản ứng (1) và (2) trong hỗn hợp B gồm H2S 0,2 mol, H2 0,1 mol. - Theo phương trình phản ứng (4) số mol CuS 0,1 mol ị khối lượng CuS: mCuS = 96.0,1 = 9,6 gam - Theo phương trình phản ứng (5) và (6) số mol O2 cần: = 0,175 mol. = 3,92 lít Bài6. Cho 22,0 gam hỗn hợp X gồm Fe và Al tác dụng với 2 lít dung dịch HCl 0,3 M thu được V lít H2 (đkc). a. Chứng minh hỗn hợp X không tan hết. Tính V. b. Cho 22,0 gam hỗn hợp X tác dụng vừa đủ với Cl2 thu được 85,9 gam muối. Tính khối lượng mỗi kim loại trong X. Giải a. Chứng minh hỗn hợp X không tan hết. Tính V. - Gọi số mol của Fe trong 22,0 gam hỗn hợp là a mol. - Gọi số mol của Al trong 22,0 gam hỗn hợp là b mol. Ta có: 56a + 27b = 22,0 gam (I) - Các phương trình phản ứng: 2Al + 6HCl 2AlCl3 + 3H2 (1) Fe + 2HCl FeCl2 + H2 (2) - Số mol HCl: nHCl = 2.0,3 = 0,6 mol - Từ phương trình (I) ta có: ị 28(2a + 3b) - 57b = 22,0 ị (2a + 3b) > = 0,79 mol > nHCl = 0,6 nên HCl thiếu, kim loại không tan hết. ị = = 0,3 mol - Thể tích H2 thu được: = 22,4.= 6,72 lít b. Tính khối lượng mỗi kim loại trong X. - Các phương trình phản ứng: 2Al + 3Cl2 2AlCl3 (3) 2Fe + 3Cl2 2FeCl3 (4) - Khối lượng muối thu được: mmuối = 162,5a + 133,5b = 85,9 gam (II) - Giải hệ phương trình (I) và (II) ta được: a = 0,2 mol, b = 0,4 mol. mAl = 0,4.27 = 10,8 gam mFe = 0,2.56 = 11,2 gam Bài7. Khử hoàn toàn 552,0 gam hỗn hợp Fe3O4 và Fe2O3 bằng khí CO thu được 392,0 gam sắt. Tính thể tích CO cần dùng (đo ở đktc). Tính thể tích dung dịch Ca(OH)2 1,00 mol/lít tối thiểu cần dùng để hấp thụ hoàn toàn lượng khí CO2 sinh ra để tránh gây ô nhiễm môi trường. Gọi số mol Fe3O4 và số mol Fe2O3 trong hỗn hợp là x mol và y mol. Các phương trình phản ứng: Fe3O4 + 4CO 3Fe + 4CO2 (1) Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2 (2) Theo các phương trình phản ứng (1) và (2) ta có: - Khối lượng hỗn hợp oxit: m = 232x + 160y = 552,0 gam (I) - Khối lượng sắt thu được: mFe = 56(3x + 2y) = 392,0 gam (II) ị x = 1,0 mol, y = 2,0 mol, Theo các phương trình phản ứng (1) và (2) ta có: nCO = 4x + 3y = 10,0 mol - Thể tích khí CO cần sử dụng: VCO = 22,4.10,0 = 224,0 lít. - Số mol CO2 = số mol CO = 10,0 mol. Phản ứng hấp thụ CO2 với thể tích tối thiểu: 2CO2 + Ca(OH)2 đ Ca(HCO3)2 (3) - Số mol Ca(OH)2 = số mol CO2 = 5,0 mol. - Thể tích dung dịch Ca(OH)2 cần dùng: V = 5,00 lít. Bài8.: Cho hỗn hợp A (Al2O3; CuO; K2O) tiến hành 3 Thí nghiệm : -TN1 : Cho A vào H2O dư thu được 15g chất rắn -TN2 :Cho thêm vào A 50% lượng Al2O3 ban đầu và cho vào H2O dư thu được 21g chất rắn . -TN3 :Cho thêm vào A 75% lượng Al2O3 ban đầu và cho vào H2O dư thu được 25g chất rắn.Tính số g mỗi chất trong hỗn hợp A Giải *Gọi n Al2O3 = a mol , n CuO = b mol, nK2O = c mol PTPU K2O + H2O à 2KOH (1) 2KOH + Al2O3 à KAlO2 + H2O (2) *Giả sử Al2O3 còn dư sau thí nghiệm 1 là m gam. Thì khối lượng chất rắn sau PU mrắn = mCuO + m à 15 = 80b + m Mặt khác TN2 khi cho thêm 50% lượng Al2O3 ban đầu vào A thì khối lượng chất rắn sau khi pha là : mrắn = mCuO + m + 0,5.a.102 = 21à a = à Khối lượng chất rắn ở TN3 = Khối lượng chất rắn ở TN1 + 0,75.a.102 = 15 + 9 = 24g <25g à Vậy giả sử đặt ra là không đúng à Al2O3 đã phản ứng hết trong TN1 à mCuO = 15g *TN2 khi cho thêm 50% lượng Al2O3 ban đầu vào A thì khối lượng chất rắn sau khi hoà tan tăng lên 21-15=6g à Al2O3 đã phản ứng không hết trong TN2 àKhối lượng chất rắn ở TN3 = Khối lượng chất rắn ở TN2 + 0,25.a.102 25 = 21 + 25,5a àa = à mAl2O3 = 16 g *Theo TN2 thì mAl2O3 đã phản ứng với KOH là : (16 + 8) – 6 = 18g Theo (1)và(2) à nK2O = n Al2O3 = =à mK2O = 15,588g Bài9. A là hỗn hợp : Ba; Mg; Al - TN1 Cho m g A vào H2O đến phản ứng xong thoát ra 8,96(l) H2 (đktc) - TN2 Cho m g A vào NaOH dư thoát ra 12,32(l) H2 (đktc) - TN3 Cho m g A vào dung dịch HCl dư thoát ra 13,44(l) H2 (đktc) Tính m và % lượng mỗi kim loại trong A Giải - Số mol H2 lần lượt ở các thí nghiệm là : 0,4mol ; 0,55 mol ; 0,6 mol TN1: Ba + 2H2O à Ba(OH)2 + H2 x x x Ba(OH)2 + 2H2O+2Alà Ba(AlO2)2 + 3H2 x 2x 3x TN2 vẫn xảy ra 2 phản ứng trên NaOH + H2O + Al à NaAlO2 + 1,5H2 TN3: Ba + 2HCl à BaCl2 + H2 0,1 0,1 Mg + 2HCl à MgCl2 + H2 nMg nMg Al + 3HCl à AlCl3 + 1,5H2 0,3 1,5x0,3 - ở TN2 NaOH dư à Ba và Al PU hết và thu được 0,55 mol H2 > 0,4 mol H2 àở TN1 Ba đã PU hết và Al phản ứng không hết với Ba(OH)2 Vậy theo TN1 ta có : x + 3x = 0,4 mol à x = 0,1 mol à nBa = 0,1mol ở TN2 nAl phản ứng với NaOH là : 0,1 mol à nAl = 0,1 + 2x 0,1 = 0,3 mol. - ở TN3: nMg = 0,6 – (0,1 + 1,5.0,3) = 0,05 mol. Vậy mBa = 13,7g , mAl = 8,1g ; mMg = 1,2g à m = 3g 59,56% 35,21% 5,23% Chuyên đề 5 : Toán giải bằng phương pháp giả định Dạng toán giả định là dạng toán xem như bài toán chưa đủ dữ kiện để giải Cách giải là ta xe giả định lượng chất tham gia phản ứng là 100g hoặc là 1 mol Bài1.Hỗn hợp chứa Fe;FeO và Fe2O3. Nếu hoà tan hỗn hợp bằng HCl dư thì lượng H2 thoát ra bằng 1% lượng hỗn hợp đem thí nghiệm . Mặt khác nếu khử hỗn hợp trên bằng H2 thì thu được lượng H2O bằng 21,15% lượng hỗn hợp đem thí nghiệm. Xác định % mỗi chất trong hỗn hợp. Giải Giả sử lượng hỗn hợp đem thí nghiêm là 100(g). à mH2 = 100. = 1(g). à nH2 = = 0,5 mol àmH2O =100. = 21,15(g). à nH2O = = 1,175 mol Phương trình phản ứng : Thí nghiệm 1. Fe + 2HCl à FeCl2 + H2 (1) 0,5 mol 0,5 mol Thí nghiệm 2 FeO + H2 à Fe + H2O (2) x x Fe2O3 + 3H2 à 2Fe + 3H2O (3) y Theo phản ứng (1) nFe = nH2 = 0,5 mol à mFe = 0,5 . 56 = 28 (g). Theo phản ứng (2),(3) tacó : à x = 0.5 y = 0.67 Khối lượng hỗn hợp là : Vậy thành phần % các chất trong hỗn hợp là : %mFe = = 28% %mFeO = =36% %mFe2O3 =36% Bài2.. Hỗn hợp A gồm NaCl và KCl tan trong H2O thành dung dịch .Thêm AgNO3 và dung dịch này tách ra 1 lượng kết tủa bằng 229,6% so với lượng A. Tính % mỗi chất trong hỗn hợp A. Giải Giả sử lượng A dùng là 100g à Lượng kết tủa là 229,6g. Gọi x là số mol NaCl và y là số mol KCl PU : NaCl + AgNO3 à NaNO3 + AgCl x x KCl + AgNO3 à KNO3 + AgCl y y Ta có : à x = 1,2 ; y= 0,4 Thành phần % mỗi chất trong hỗn hợp A là : +) %NaCl = x100 = 70,2% +)% KCl = = 29,8% Bài3. Hỗn hợp gồm NaCl và NaBr khi tác dụng với AgNO3 dư thì tạo ra 1 lượng kết tủa bằng lượng AgNO3 đã phản ứng .Tính % mỗi chất trong hỗn hợp . Giải Giả sử lượng AgNO3 đã dùng là : 170g à nAgNO3 = 1 mol PUHH : NaCl + AgNO3 àNaNO3 + AgCl x x x NaBr + AgNO3 àNaNO3 + AgBr y y y Gọi x là số mol NaCl và y là số mol NaBr Ta có : à x = 0,4; y= 0,6 Vậy thành phần % : +) %NaCl = x100 % à %NaBr Bài4. Hỗn hợp A gồm Oxit của một KL(II) và muối cacbonat của KL đó dược hoà tan hết bằng dung dịch H2SO4 loãng vừa đủ tạo ra khí B và dung dịch D . Cô cạn D thu được một lượng muối khan bằng 168% lượng A .Biết lượng khí B bằng 44% lượng A .Xác định KL(II) ? % mỗi chất trong A? Giải Đặt công thức của KL(II) là : R khối lượng mol là M . Giả sử lượng A đã dùng là 100g à Lượng muối khan : 168g và lượng khí B=44g. Đặt x là số mol của RO và y là số mol của RCO3 PTPU : RO + H2SO4 à RSO4 + H2O x x RCO3 + H2SO4 à RSO4 + H2O + CO2 y y y Theo các PUHH ta có hệ phương trình : à x=0,4 ; M = 24 = MMg Vậy +KL(II) cần tìm là Mg. +%MgO = x100 = 16% +%MgCO3 = 84% Bài5 : Hỗn hợp A gồm các kim loại Mg; Al; Cu . Oxi hoá hoàn toàn m(g) A thu được 1,72m gam hỗn hợp ba Oxit với hoá trị cao nhất của mỗi kim loại . Hoà tan m (g) A băng dung dịch HCl