Chuyên đề 5: bài toán về oxit và hỗn hợp oxit

Chuyên đề 5: Bài toán về oxit và hỗn hợp oxit Tính chất: Oxit bazơ tác dụng với dung dịch axit. Oxit axit tác dụng với dung dịch bazơ. Oxit lưỡng tính vừa tác dụng với dung dịch axit, vừa tác dụng dung dịch bazơ. Oxit trung tính: Không tác dụng được với dung dịch axit và dung dịch bazơ. Cách làm: Bước 1: Đặt CTTQ Bước 2: Viết PTHH. Bước 3: Lập phương trình toán học dựa vào các ẩn số theo cách đặt. Bước 4: Giải phương trình toán học. Bước 5: Tính toán theo yêu cầu của đề bài. A - Toán oxit bazơ Bài tập áp dụng: Bài 1: Cho 4,48g một oxit của kim loại hoá trị tác dụng hết 7,84g axit H2SO4. Xác định công thức của oxit trên. Đáp số: CaO Bài 2: Hoà tan hoàn toàn 1 gam oxit của kim loại R cần dùng 25ml dung dịch hỗn hợp gồm axit H2SO4 0,25M và axit HCl 1M. Tìm công thức của oxit trên. Đáp số: Fe2O3 Bài 3: Có một oxit sắt chưa rõ công thức, chia oxit này làm 2 phần bằng nhau. a/ Để hoà tan hết phần 1 cần dùng150ml dung dịch HCl 1,5M. b/ Cho luồng khí H2 dư đi qua phần 2 nung nóng, phản ứng xong thu được 4,2g sắt. Tìm công thức của oxit sắt nói trên. Đáp số: Fe2O3 Bài 4: Hoà tan hoàn toàn 20,4g oxit kim loại A, hoá trị III trong 300ml dung dịch axit H2SO4 thì thu được 68,4g muối khan. Tìm công thức của oxit trên. Đáp số: Bài 5: Để hoà tan hoàn toàn 64g oxit của kim loại hoá trị III cần vừa đủ 800ml dung dịch axit HNO3 3M. Tìm công thức của oxit trên. Đáp số: Bài 6: Khi hoà tan một lượng của một oxit kim loại hoá trị II vào một lượng vừa đủ dung dịch axit H2SO4 4,9%, người ta thu được một dung dịch muối có nồng độ 5,78%. Xác định công thức của oxit trên. Hướng dẫn: Đặt công thức của oxit là RO PTHH: RO + H2SO4 ----> RSO4 + H2O (MR + 16) 98g (MR + 96)g Giả sử hoà tan 1 mol (hay MR + 16)g RO Khối lượng dd RSO4(5,87%) = (MR + 16) + (98 : 4,9).100 = MR + 2016 C% = .100% = 5,87% Giải phương trình ta được: MR = 24, kim loại hoá trị II là Mg. Đáp số: MgO Bài 7: Hoà tan hoàn toàn một oxit kim loại hoá trị II bằng dung dịch H2SO4 14% vừa đủ thì thu được một dung dịch muối có nồng độ 16,2%. Xác định công thức của oxit trên. Đáp số: MgO B - bài toán về oxit axit Bài tập 1: Cho từ từ khí CO2 (SO2) vào dung dịch NaOH(hoặc KOH) thì có các PTHH xảy ra: CO2 + 2NaOH Na2CO3 + H2O ( 1 ) Sau đó khi số mol CO2 = số mol NaOH thì có phản ứng. CO2 + NaOH NaHCO3 ( 2 ) Hướng giải: xét tỷ lệ số mol để viết PTHH xảy ra. Đặt T = Nếu T 1 thì chỉ có phản ứng ( 2 ) và có thể dư CO2. Nếu T 2 thì chỉ có phản ứng ( 1 ) và có thể dư NaOH. Nếu 1 < T < 2 thì có cả 2 phản ứng ( 1 ) và ( 2 ) ở trên hoặc có thể viết như sau: CO2 + NaOH NaHCO3 ( 1 ) / tính theo số mol của CO2. Và sau đó: NaOH dư + NaHCO3 Na2CO3 + H2O ( 2 ) / Hoặc dựa vào số mol CO2 và số mol NaOH hoặc số mol Na2CO3 và NaHCO3 tạo thành sau phản ứng để lập các phương trình toán học và giải. Đặt ẩn x,y lần lượt là số mol của Na2CO3 và NaHCO3 tạo thành sau phản ứng. Bài tập áp dụng: 1/ Cho 1,68 lit CO2 (đktc) sục vào bình đựng dd KOH dư. Tính nồng độ mol/lit của muối thu được sau phản ứng. Biết rằng thể tích dd là 250 ml. 2/ Cho 11,2 lit CO2 vào 500ml dd NaOH 25% (d = 1,3g/ml). Tính nồng độ mol/lit của dd muối tạo thành. 3/ Dẫn 448 ml CO2 (đktc) sục vào bình chứa 100ml dd KOH 0,25M. Tính khối lượng muối tạo thành. Bài tập 2: Cho từ từ khí CO2 (SO2) vào dung dịch Ca(OH)2 (hoặc Ba(OH)2) thì có các phản ứng xảy ra: Phản ứng ưu tiên tạo ra muối trung hoà trước. CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O ( 1 ) Sau đó khi số mol CO2 = 2 lần số mol của Ca(OH)2 thì có phản ứng 2CO2 + Ca(OH)2 Ca(HCO3)2 ( 2 ) Hướng giải : xét tỷ lệ số mol để viết PTHH xảy ra: Đặt T = Nếu T 1 thì chỉ có phản ứng ( 1 ) và có thể dư Ca(OH)2. Nếu T 2 thì chỉ có phản ứng ( 2 ) và có thể dư CO2. Nếu 1 < T < 2 thì có cả 2 phản ứng (1) và (2) ở trên hoặc có thể viết như sau: CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O ( 1 ) tính theo số mol của Ca(OH)2 . CO2 dư + H2O + CaCO3 Ca(HCO3)2 ( 2 ) ! Hoặc dựa vào số mol CO2 và số mol Ca(OH)2 hoặc số mol CaCO3 tạo thành sau phản ứng để lập các phương trình toán học và giải. Đặt ẩn x, y lần lượt là số mol của CaCO3 và Ca(HCO3)2 tạo thành sau phản ứng. Bài tập áp dụng: Bài 1: Hoà tan 2,8g CaO vào nước ta được dung dịch A. a/ Cho 1,68 lit khí CO2 hấp thụ hoàn toàn vào dung dịch A. Hỏi có bao nhiêu gam kết tủa tạo thành. b/ Nếu cho khí CO2 sục qua dung dịch A và sau khi kết thúc thí nghiệm thấy có 1g kết tủa thì có bao nhiêu lít CO2 đã tham gia phản ứng. ( các thể tích khí đo ở đktc ) Đáp số: a/ mCaCO3 = 2,5g b/ TH1: CO2 hết và Ca(OH)2 dư. ---> VCO = 0,224 lit TH2: CO2 dư và Ca(OH)2 hết ----> VCO = 2,016 lit Bài 2:Dẫn 10 lít hỗn hợp khí gồm N2 và CO2 (đktc) sục vào 2 lit dung dịch Ca(OH)2 0,02M, thu được 1g kết tủa. Hãy xác định % theo thể tích của khí CO2 trong hỗn hợp. Đáp số: TH1: CO2 hết và Ca(OH)2 dư. ---> VCO = 0,224 lit và % VCO = 2,24% TH2: CO2 dư và Ca(OH)2 hết ----> VCO = 1,568 lit và % VCO = 15,68% Bài 3: Dẫn V lit CO2(đktc) vào 200ml dung dịch Ca(OH)2 1M, thu được 10g kết tủa. Tính v. Đáp số: TH1: CO2 hết và Ca(OH)2 dư. ---> VCO = 2,24 lit. TH2: CO2 dư và Ca(OH)2 hết ----> VCO = 6,72 lit. Bài 4: Cho m(g) khí CO2 sục vào 100ml dung dịch Ca(OH)2 0,05M, thu được 0,1g chất không tan. Tính m. Đáp số: TH1: CO2 hết và Ca(OH)2 dư. ---> mCO2 = 0,044g TH2: CO2 dư và Ca(OH)2 hết ----> mCO2 = 0,396g Bài 5: Phải đốt bao nhiêu gam cacbon để khi cho khí CO2 tạo ra trong phản ứng trên tác dụng với 3,4 lit dung dịch NaOH 0,5M ta được 2 muối với muối hiđro cacbonat có nồng độ mol bằng 1,4 lần nồng độ mol của muối trung hoà. Đáp số: Vì thể tích dung dịch không thay đổi nên tỉ lệ về nồng độ cũng chính là tỉ lệ về số mol. ---> mC = 14,4g. Bài 6: Cho 4,48 lit CO2(đktc) đi qua 190,48ml dung dịch NaOH 0,02% có khối lượng riêng là 1,05g/ml. Hãy cho biết muối nào được tạo thành và khối lượng lf bao nhiêu gam. Đáp số: Khối lượng NaHCO3 tạo thành là: 0,001.84 = 0,084g Bài 7: Thổi 2,464 lit khí CO2 vào một dung dịch NaOH thì được 9,46g hỗn hợp 2 muối Na2CO3 và NaHCO3. Hãy xác định thành phần khối lượng của hỗn hợp 2 muối đó. Nếu muốn chỉ thu được muối NaHCO3 thì cần thêm bao nhiêu lít khí cacbonic nữa. Đáp số: 8,4g NaHCO3 và 1,06g Na2CO3. Cần thêm 0,224 lit CO2. Bài 8: Đốt cháy 12g C và cho toàn bộ khí CO2 tạo ra tác dụng với một dung dịch NaOH 0,5M. Với thể tích nào của dung dịch NaOH 0,5M thì xảy ra các trường hợp sau: a/ Chỉ thu được muối NaHCO3(không dư CO2)? b/ Chỉ thu được muối Na2CO3(không dư NaOH)? c/ Thu được cả 2 muối với nồng độ mol của NaHCO3 bằng 1,5 lần nồng độ mol của Na2CO3? Trong trường hợp này phải tiếp tục thêm bao nhiêu lit dung dịch NaOH 0,5M nữa để được 2 muối có cùng nồng độ mol. Đáp số: a/ nNaOH = nCO2 = 1mol ---> Vdd NaOH 0,5M = 2 lit. b/ nNaOH = 2nCO= 2mol ---> Vdd NaOH 0,5M = 4 lit. c/ Đặt a, b lần lượt là số mol của muối NaHCO3 và Na2CO3. Theo PTHH ta có: nCO2 = a + b = 1mol (I) Vì nồng độ mol NaHCO3 bằng 1,5 lần nồng độ mol Na2CO3 nên. = 1,5 ---> a = 1,5b (II) Giải hệ phương trình (I, II) ta được: a = 0,6 mol, b = 0,4 mol nNaOH = a + 2b = 0,6 + 2 x 0,4 = 1,4 mol ---> Vdd NaOH 0,5M = 2,8 lit. Gọi x là số mol NaOH cần thêm và khi đó chỉ xảy ra phản ứng. NaHCO3 + NaOH ---> Na2CO3 + H2O x(mol) x(mol) x(mol) nNaHCO3 (còn lại) = (0,6 – x) mol nNa2CO3 (sau cùng) = (0,4 + x) mol Vì bài cho nồng độ mol 2 muối bằng nhau nên số mol 2 muối phải bằng nhau. (0,6 – x) = (0,4 + x) ---> x = 0,1 mol NaOH Vậy số lit dung dịch NaOH cần thêm là: Vdd NaOH 0,5M = 0,2 lit. Bài 9: Sục x(lit) CO2 (đktc) vào 400ml dung dịch Ba(OH)2 0,5M thì thu được 4,925g kết tủa. Tính x. Đáp số: TH1: CO2 hết và Ca(OH)2 dư. ---> VCO = 0,56 lit. TH2: CO2 dư và Ca(OH)2 hết ----> VCO = 8,4 lit. C - Toán hỗn hợp oxit. Các bài toán vận dụng số mol trung bình và xác định khoảng số mol của chất. 1/ Đối với chất khí. (hỗn hợp gồm có 2 khí) Khối lượng trung bình của 1 lit hỗn hợp khí ở đktc: MTB = Khối lượng trung bình của 1 mol hỗn hợp khí ở đktc: MTB = Hoặc: MTB = (n là tổng số mol khí trong hỗn hợp) Hoặc: MTB = (x1là % của khí thứ nhất) Hoặc: MTB = dhh/khí x . Mx 2/ Đối với chất rắn, lỏng. MTB của hh = Tính chất 1: MTB của hh có giá trị phụ thuộc vào thành phần về lượng các chất thành phần trong hỗn hợp. Tính chất 2: MTB của hh luôn nằm trong khoảng khối lượng mol phân tử của các chất thành phần nhỏ nhất và lớn nhất. Mmin < nhh < Mmax Tính chất 3: Hỗn hợp 2 chất A, B có MA < MB và có thành phần % theo số mol là a(%) và b(%) Thì khoảng xác định số mol của hỗn hợp là. < nhh < Giả sử A hoặc B có % = 100% và chất kia có % = 0 hoặc ngược lại. Lưu ý: - Với bài toán hỗn hợp 2 chất A, B (chưa biết số mol) cùng tác dụng với 1 hoặc cả 2 chất X, Y (đã biết số mol). Để biết sau phản ứng đã hết A, B hay X, Y chưa. Có thể giả thiết hỗn hợp A, B chỉ chứa 1 chất A hoặc B - Với MA < MB nếu hỗn hợp chỉ chứa A thì: nA = > nhh = Như vậy nếu X, Y tác dụng với A mà còn dư, thì X, Y sẽ có dư để tác dụng hết với hỗn hợp A, B Với MA < MB, nếu hỗn hợp chỉ chứa B thì: nB = < nhh = Như vậy nếu X, Y tác dụng chưa đủ với B thì cũng không đủ để tác dụng hết với hỗn hợp A, B. Nghĩa là sau phản ứng X, Y hết, còn A, B dư. 3/ Khối lượng mol trung bình của một hỗn hợp () Khối lượng mol trung bình (KLMTB) của một hỗn hợp là khối lượng của 1 mol hỗn hợp đó. = = (*) Trong đó: mhh là tổng số gam của hỗn hợp. nhh là tổng số mol của hỗn hợp. M1, M2, ..., Mi là khối lượng mol của các chất trong hỗn hợp. n1, n2, ..., ni là số mol tương ứng của các chất. Tính chất: Mmin < < Mmax Đối với chất khí vì thể tích tỉ lệ với số mol nên (*) được viết lại như sau: = (**) Từ (*) và (**) dễ dàng suy ra: = M1x1 + M2x2 + ... + Mixi (***) Trong đó: x1, x2, ..., xi là thành phần phần trăm (%) số mol hoặc thể tích (nếu hỗn hợp khí) tương ứng của các chất và được lấy theo số thập phân, nghĩa là: 100% ứng với x = 1. 50% ứng với x = 0,5. Chú ý: Nếu hỗn hợp chỉ gồm có hai chất có khối lượng mol tương ứng M1 và M2 thì các công thức (*), (**) và (***) được viết dưới dạng: (*) = (*)/ (**) = (**)/ (***) = M1x + M2(1 - x) (***)/ Trong đó: n1, V1, x là số mol, thể tích, thành phần % về số mol hoặc thể tích (hỗn hợp khí) của chất thứ nhất M1. Để đơn giản trong tính toán thông thường người ta chọn M1 > M2. Nhận xét: Nếu số mol (hoặc thể tích) hai chất bằng nhau thì = và ngược lại. Bài tập áp dụng: Bài 1: Hoà tan 4,88g hỗn hợp A gồm MgO và FeO trong 200ml dung dịch H2SO4 0,45M(loãng) thì phản ứng vừa đủ, thu được dung dịch B. a/ Tính khối lượng mỗi oxit có trong hỗn hợp A. b/ Để tác dụng vừa đủ với 2 muối trong dung dịch B cần dùng V(lit) dung dịch NaOH 0,2M, thu được kết tủa gồm 2 hiđrôxit kim loại. Lọc lấy kết tủa, đem nung trong không khí đến khối lượng không đổi thu được m gam chất rắn khan(phản ứng hoàn toàn). Tính V và m. Đáp số: a/ mMgO = 2g và mFeO = 2,88g b/ Vdd NaOH 0,2M = 0,9 lit và mrắn = 5,2g. Bài 2: Để hoà tan 9,6g một hỗn hợp đồng mol (cùng số mol) của 2 oxit kim loại có hoá trị II cần 14,6g axit HCl. Xác định công thức của 2 oxit trên. Biết kim loại hoá trị II có thể là Be, Mg, Ca, Fe, Zn, Ba. Đáp số: MgO và CaO Bài 3: Khử 9,6g một hỗn hợp gồm Fe2O3 và FeO bằng H2 ở nhiệt độ cao, người ta thu được Fe và 2,88g H2O. a/ Viết các PTHH xảy ra. b/ Xác định thành phần % của 2 oxit trong hỗn hợp. c/ Tính thể tích H2(đktc) cần dùng để khử hết lượng oxit trên. Đáp số: b/ % Fe2O3 = 57,14% và % FeO = 42,86% c/ VH = 3,584 lit Bài 4: Cho X và Y là 2 oxit của cùng một kim loại M. Biết khi hoà tan cùng một lượng oxit X như nhau đến hoàn toàn trong HNO3 và HCl rồi cô cạn dung dịch thì thu được những lượng muối nitrat và clorua của kim loại M có cùng hoá trị. Ngoài ra, khối lượng muối nitrat khan lớn hơn khối lượng muối clorua khan một lượng bằng 99,38% khối lượng oxit đem hoà tan trong mỗi axit. Phân tử khối của oxit Y bằng 45% phân tử khối của oxit X. Xác định các oxit X, Y. Đáp số: Bài 5: Khử 2,4g hỗn hợp gồm CuO và Fe2O3 bằng H2 ở nhiệt độ cao thì thu được 1,76g hỗn hợp 2 kim loại. Đem hỗn hợp 2 kim loại hoà tan bằng dd axit HCl thì thu được V(lit) khí H2. a/ Xác định % về khối lượng của mỗi oxit trong hỗn hợp. b/ Tính V (ở đktc). Đáp số: a/ % CuO = 33,33% ; % Fe2O3 = 66,67% b/ VH = 0,896 lit. Bài 6: Hoà tan 26,2g hỗn hợp Al2O3 và CuO thì cần phải dùng vừa đủ 250ml dung dịch H2SO4 2M. Xác định % khối lượng mỗi chất trong hỗn hợp. Đáp số: % Al2O3 = 38,93% và % CuO = 61,07%. Bài 7: Cho hỗn hợp A gồm 16g Fe2O3 và 6,4g CuO vào 160ml dung dịch H2SO4 2M. Sau phản ứng thấy còn m gam rắn không tan. a/ Tính m. b/ Tính thể tích dung dịch hỗn hợp gồm axit HCl 1M và axit H2SO4 0,5M cần dùng để phản ứng hết hỗn hợp A. Đáp số: a/ 3,2 < m < 4,8 b/ Vdd hh axit = 0,06 lit.