Đề tài Một số phương pháp giải nhanh bài tập định lượng hóa học

SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO ĐĂKLĂK TRƯỜNG THPT BUễN MA THUỘT TỔ HểA HỌC ĐỀ TÀI : ’’ MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH BÀI TẬP ĐỊNH LƯỢNG HểA HỌC’’ Giỏoviờn Biờn Soạn : Bựi Quang Trương Tõm Năm học 2008-2009 Phần I Mở đầu I-Lý do chọn đề tài: - Trong việc giải quyết bài tập trắc nghiệm khách thường liên quan đến yếu tố quan trọng mà hầu hết học sinh đều mắc phải đó là yếu tố thời gian để khắc phục yếu tố này học sinh cần năm vững tính sơ đồ hóa và phương pháp giải quyết nhanh bài tập. - Tăng khả năng tư duy , làm nhanh bài tập cho học sinh lớp 12 trong giải quyết bài tập trắc nghiệp dạng tính toán trong sách giáo khoa , sách bài tập , một số dạng bài tập trong các đề thi vào đại học 2007-2008 - Đây là loại bài tập phổ biến trong chương trình học phổ thông và chương trình thi đại học từ năm 2007 .- Giúp học sinh rèn luyện kĩ năng viết phương trình phản ứng. Khắc sâu kiến thức, hệ thống hoá kiến thức nâng cao mức độ tư duy, khả năng phân tích phán đoán khái quát. - Phát huy tính tích cực chủ động sáng tạo của học sinh trong việc giải quyết bài tập trắc nghiệm theo hướng sơ đồ hóa vấn đề . Từ những lí do trên, tôi chọn đề tài:’’Định hướng một số phương pháp giải nhanh bài tập định lượng hóa học’’ II. Các phương pháp giải bài tập nhanh A. Phương pháp tăng giảm khối lượng 1. Ví dụ 1: Hoà tan 6,2g hỗn hợp 2 kim loại kiềm trong nước (lấy dư) thu được 2,24 lít khí H2 (đktc). Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được bao nhiêu gam chất rắn? Giải * Nếu dùng các phương pháp đại số thông thường: đặt ẩn số, lập hệ phương trình thì mất nhiều thời gian và kết cục không tìm ra đáp số cho bài toán. * Nếu dùng phương pháp tăng giảm khối lượng và bảo toàn khối lượng ta có thể giải quyết vấn đề một cách đơn giản và hiệu quả. mrắn = mhỗn hợp kim loại + Vì phản ứng xảy ra tạo hiđroxit kim loại và giải phóng H2. Ta đã biết: H2O H+ + OH-. Vậy mrắn=6,2+0,2´17 = 9,6 (g). 2. Ví dụ 2: Có 1 lít dung dịch Na2CO3 0,1M và (NH4)2CO3 0,25M. Cho 43g hỗn hợp BaCl2 và CaCl2 vào dung dịch đó. Sau khi các phản ứng kết thúc thu được 39,7g kết tủa A. Tính phần trăm khối lượng của các chất trong A. Giải: trong 1lít dung dịch Na2CO3 0,1M và (NH4)2CO3 0,25M là: 0,1+0,25=0,3 (mol) Các phản ứng xảy ra: Ba2+ + CO32-đ BaCO3¯ Ca2+ + CO32-đ CaCO3¯ Cứ 1 mol BaCl2 hoặc CaCl2 chuyển thành BaCO3 hoặc CaCO3 khối lượng giảm: 71- 60 = 11(g). Vậy tổng số mol của chứng tỏ dư CO32-. Ta có ngay hệ phương trình: Đặt x, y là số mol của BaCO3 và CaCO3 trong A ta có: giải ra: 3. Ví dụ 3: Hoà tan 10g hỗn hợp 2 muối XCO3 và Y2(CO3)3 bằng dung dịch HCl dư ta thu được dung dịch A và 0,672 lít khí bay ra ở đktc. Hỏi cô cạn dung dịch A thu được bao nhiêu gam muối khan? Giải * Khi chuyển từ muối cácbonat thành muối Clorua, thì cứ 1 mol CO2ư lượng muối tăng. CO32- chuyển thành 2Cl- đ1mol CO2ư 60g chuyển thành 71g, khối lượng tăng 11g. Theo giả thiết: * Khi cô cạn dung dịch thu được muối Clorua. Tổng khối lượng muối Clorua = 10 + 0,03´11 = 10,33(g). B. Phương pháp bảo toàn khối lượng 1. Ví dụ 1: Hoà tan 10g hỗn hợp 2 muối Cacbonat của kim loại A, B hoá trị (II) bằng dung dịch axit HCl (dư) ta thu được dung dịch A và 0,672 lit khí (đktc). Hỏi cô cạn dung dịch A thu được bao nhiêu gam muối khan? Giải: *Bài toán này có thể giải bằng phương pháp tăng giảm khối lượng hoặc có thể giải nhanh bằng phương pháp bảo toàn khối lượng. *Đặt công thức chung của A và B là ta có: 0,06 0,03 0,03 2. Ví dụ 2: Có một hỗn hợp gồm NaCl và NaBr. Cho hỗn hợp đó tác dụng với dung dịch AgNO3 dư thì tạo ra kết tủa có khối lượng bằng khối lượng của AgNO3 đã tham gia phản ứng. Tính thành phần % về khối lượng của mỗi muối trong hỗn hợp đầu. Giải nNaCl=x mol, nNaBr=y mol. Đặt x+y=1. Phương trình: NaCl + AgNO3đAgCl¯ + NaNO3 mol x x x x NaBr + AgNO3đAgBr¯ + NaNO3 mol y y y y Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có: mNaCl=mNaBr=85(g) Ta có hệ phương trình: mNaCl=0,405´58,5 = 23,7(g) chiếm 27,88% mNaBr chiếm100-27,88 = 72,11% 3. Ví dụ 3: Hỗn hợp A gồm 0,1 mol etylenglicol và 0,2 mol chất X. Để đốt cháy hỗn hợp A cần 21,28 lít O2 ở đktc và thu được 35,2g CO2 và 19,8g H2O. Tính khối lượng của phân tử X. Giải: Phương trình đốt cháy hỗn hợp: C2H6O2 + 2,5 O2 đ 2 CO2 + 3 H2O X + O2 đ CO2 + H2O Theo định luật bảo toàn khối lượng: C. Phương pháp bảo toàn electron * Nguyên tắc Khi có nhiều chất oxi hoá, chất khử trong một hỗn hợp phản ứng (có nhiều phản ứng hoặc phản ứng xảy ra nhiều giai đoạn) thì tổng số electron mà các chất khử cho phải bằng tổng số electron mà chất oxi hoá nhận. Ta chỉ cần xác định đúng trạng thái đầu và trạng thái cuối của chất oxi hoá hoặc chất khử thì có thể giải được bài toán đã cho. *Một số ví dụ Ví dụ1: Cho 16,2 gam kim loại R tác dụng với 0,15 mol oxi. Chất rắn thu được sau phản ứng cho hoà tan hoàn toàn vào dung dịch HCl dư thấy bay ra 13,44 lít (đktc). Hỏi R là kim loại nào? Giải: Nhận xét: R tác dụng với oxi cho oxit kim loại mà hỗn hợp sau phản ứng tác dụng với HCl cho H2ư. Vậy M tác dụng chưa hết với oxi và hỗn hợp chất rắn bao gồm cả R và oxit của R. Lưu ý: Muốn xác định một nguyên tố cần tìm được mối liên quan giữa nguyên tử khối và hoá trị của nó có thể có trong các hợp chất. 4R + nO2 = 2R2On (1) R2On + 2nHCl = 2RCln + H2O (2) 2R + 2nHCl = 2RCln + nH2 (3) + Theo (1) và (3) tổng số mol electron mà kim loại R đã cho phải bằng tổng số mol electron mà oxi và H+ nhận. + Gọi x là số mol của kim loại R, nguyên tử khối của kim loại R là M đsố mol electron mà kim loại R nhường là nx. Theo giả thiết và (1) ta có: Số mol electron mà oxi nhận là 0,15.4 Theo giả thiết và (3) ta có: số mol electron mà H+ nhận là 0,6.2 ị nx= 0,15.4 + 0,6.2 = 1,8 ị (a) Mà x là số mol của kim loại ị (b) Kết hợp (a) và (b) ta có: ị M=9n ị Chỉ có một cặp nghiệm duy nhất là: M = 27 và n = 3 là phù hợp ị Đó là Al. Ví dụ2: Hỗn hợp Y gồm Fe và kim loại R có hoá trị n duy nhất. a, Hoà tan hoàn toàn 3,61 gam hỗn hợp Y bằng dung dịch HCl dư thu được 2,128 lít H2, còn khi hoà tan 3,61 gam Y bằng dung dịch HNO3 loãng, dư thì thu được 1,972 lít khí NO duy nhất. Xác định kim loại R và tính thành phần % về khối lượng mỗi kim loại trong Y. b, Lấy 3,61g Y cho tác dụng với 100ml dung dịch chứa AgNO3 và Cu(NO3)2, khuấy kỹ cho tới khi phản ứng xảy ra hoàn toàn chỉ thu được 8,12 gam chất rắn gồm 3 kim loại. Hoà tan chất rắn đó bằng dung dịch HCl dư thấy bay ra 0,672 lít H2ư. Tính CM của AgNO3 và Cu(NO3)2 trong dung dịch ban đầu. Biết hiệu suất phản ứng là 100%. Các khí đo ở đktc. Giải: a, Fe + 2HCl = FeCl2 + H2ư (1) 2R + 2nHCl = 2RCln + nH2ư (2) Fe + 4HNO3 = Fe(NO3)3 + NOư + 2H2O (3) 3R + 4nHNO3 = 3R(NO3)n + nNOư + 2nH2O (4) *Gọi x là số mol Fe, y là số mol R có trong 3,61 gam Y. Số mol electron mà Fe nhường ở (1) là 2x. Số mol electron R nhường ở (2) là ny. Số mol electron mà H+ thu vào ở (1) và (2) là: Tổng số mol electron mà Fe và R nhường bằng tổng số electron mà H+ nhận ị 2x + ny = 0,19 (a) Số mol electron mà Fe nhường ở (3) là 3x Số mol electron mà R nhường ở (4) là ny (vì R có 1 hoá trị duy nhất) Số mol electron mà N+5 thu vào tạo ra NO là: ị 3x + ny = 0,24 (b) Lấy (b) trừ (a) ị x=0,05 ị ny=0,09 (c) + Mặt khác ta có phương trình theo khối lượng (gọi nguyên tử khối của nguyên tố R là M): 56x + My = 3,61; mà x=0,05 ị My=0,81 (d) Từ (c): ny=0,09 ị y= (n là hoá trị của R, n: nguyên, dương) Thay vào (d) ị M=0,81 ị M = 9n ị Nghiệm duy nhất: Al (hoá trị III, nguyên tử khối 27) ị%Fe = ị %Al = 22,75% b, Các phản ứng có thể xảy ra: Al + 3AgNO3 = Al(NO3)3 + 3Ag¯ (5) 2Al + 3Cu(NO3)2 = 2Al(NO3)3 + 3Cu (6) Fe + 2AgNO3 = Fe(NO3)2 + 2Ag¯ (7) Fe + Cu(NO3)2 = Fe(NO3)2 + Cu (8) (giáo viên lưu ý học sinh phản ứng oxi hoá Fe bằng ion Ag+) *Vì không biết lượng AgNO3, Cu(NO3)2 nên có thể dư cả Al, Fe và cả 2 kim loại mới tạo ra là Cu, Ag. Theo giả thiết: chất rắn thu được gồm 3 kim loại mà Al hoạt động mạnh hơn Fe nên Al đã phản ứng hết theo (5) ị còn lại: Fe, Cu, Ag. ị Fe + 2HCl = FeCl2 + H2 (9) + Theo (9): nFe= Theo giả thiết dung dịch HCl dư ịFe phản ứng hết ị nAl trong hỗn hợp là Gọi a là số mol AgNO3, b là số mol Cu(NO3)2. áp dụng phương pháp bảo toàn electron ta có phương trình: 1a+2b+2.0,03 = 3.0,03 + 2.0,05 đa+2b = 0,13 (*) Phương trình theo khối lượng: 108a + 64b + 0,03.56 = 8,12 (**) Giải hệ phương trình (*), (**) ta có: a = 0,03 (mol); b = 0,05 (mol). Vậy: Nồng độ mol/l của AgNO3 là: CM= Nồng độ mol/l của Cu(NO3)2 là: CM = D. Phương pháp dùng các giá trị trung bình D.1. Phương pháp khối lượng mol trung bình () - Sử dụng để giải nhanh các bài toán là hỗn hợp của 2 hay nhiều chất. - Xác định nguyên tử khối của 2 kim loại ở 2 chu kì liên tiếp nhau, thành phần % số lượng mỗi đồng vị của 1 nguyên tố, tính thành phần % về thể tích các khí trong hỗn hợp … - Đặc biệt thích hợp khi giải các bài tập lập công thức các đồng đẳng kế tiếp. * Khối lượng mol trung bình () là khối lượng của một mol hỗn hợp. = Ví dụ1: Hai kim loại kiềm R và R’ nằm ở 2 chu kì kế tiếp nhau trong bảng hệ thống tuần hoàn. Hoà tan một ít hỗn hợp của R và R’ trong nước ta được dung dịch A và 0,336 lít H2 (đktc). Cho HCl dư vào dung dịch A, sau đó cô cạn ta được 2,075 gam muối khan. Xác định tên kim loại R và R’. Giải: 2R + 2H2O = 2ROH + H2 (1) 2R’ + 2H2O = 2R’OH + H2 (2) ROH + HCl = RCl + H2O (3) R’OH + HCl = R’Cl + H2O (4) + Gọi x là số mol của kim loại R. Nguyên tử khối của R là M. Gọi y là số mol của kim loại R’. Nguyên tử khối của R’ là M’. + Theo (1) và (2) đ đ x+y = 0,03(mol) + Theo (1),(2),(3) và (4): Tổng số mol 2 muối bằng tổng số mol 2 kim loại đnmuối=x+y = 0,03(mol). đ M+35,5 < 69 < M’+35,5 đR là Na (Nguyên tử khối là 23), R’ là K (Nguyên tử khối là 39). Ví dụ2: Cho 11g hỗn hợp 2 rượu no, đơn chức kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng tác dụng hết với Na thu được 3,36 lít khí H2(đktc). Xác định công thức cấu tạo của 2 rượu trên. Giải: Gọi: rượu thứ nhất là ROH, rượu thứ hai là R’OH. 2ROH + 2Na đ 2RONa + H2 (1) 2R’OH + 2Na đ 2R’ONa + H2 (2) Theo (1),(2) đ n2rượu=2=2.0,15 = 0,3(mol) đ D.2. Phương pháp số nguyên tử cácbon trung bình * Cách tính số nguyên tử cácbon trung bình (kí hiệu là ) Trong phản ứng cháy chúng ta có: = Trong hỗn hợp chất: = n1, n2: Số nguyên tử cácbon của chất 1, 2,… x1, x2: số mol của chất 1, 2, … Trong hỗn hợp chất có thành phần định tính như nhau, Ví dụhỗn hợp chất đều được tạo thành từ ba nguyên tố là C, H, O ta có công thức đ Một số thí dụ: Ví dụ1: Đốt cháy hoàn toàn 10,2 gam 2 anđêhit no, đơn chức A và B là đồng đẳng kế tiếp. Đem sản phẩm thu được hấp thụ hoàn toàn vào dung dịch Ca(OH)2 thì thu được 10g kết tủa. Lọc bỏ kết tủa, đun nóng phần dung dịch thu được 20g kết tủa. Xác định công thức cấu tạo của A và B. +Thay thế 2 anđêhit bằng công thức tương đương: + (1) CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3 ¯ + H2O (2) 2CO2 + Ca(OH)2 = Ca(HCO3)2 (3) Ca(HCO3)2 CaCO3¯ + H2O + CO2 (4) Theo (2): n=n==0,1(mol) Theo(4):n==0,2(mol) Theo (3): n=0,4(mol) Tổng số mol CO là :n= 0,1 + 0,4 = 0,5 (mol) Theo (1) ta có : mol CHCHO sau khi cháy cho (+1). mol CO. Theo (1) ,(2), (3),(4) ta có : (+1). = 0,5. Giải phương trình =1,5A là : CHCHO và B là CHCHO. Ví dụ2: B là hỗn hợp gồm hai axit X và Y kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng axit fomic .Cho m gam B tác dụng hết với Na thu được 6.72 lít khí ở điều kiện tiêu chuẩn . Đốt cháy hoàn toàn m gam B ,rồi cho toàn bộ sản phẩm cháy lần lượt đi qua bình (1) đựng HSOđặc ,bình (2) đựng NaOH rắn .Sau thí nghiệm ,độ tăng khối lượng bình (2) lớn hơn độ tăng khối lượng bình (1) là 36,4 gam. Tính m Xác định công thức cấu tạo của A và B. Giải : X, Y là đồng đẳng của HCOOH X,Y là axit cacboxylic no,đơn chức . +thay thế X,Y bằng công thức tương đương CHCOOH 2 CHCOOH + 2Na2 CHCOONa+H(1) Theo giả thiết:n= =0,3 (mol) Theo (1) tổng số mol axit là :2. 0,3=0,6 (mol) CHCOOH +() O2(+1)CO2 +(+1)H2O (1) CO2+ Ca(OH)2 = CaCO3 +H2O (2) 2CO2+ Ca(OH)2 = Ca(HCO3)2 (3) Ca(HCO3)2 CaCO3+ H2O +CO2 (4) theo (2) : = (4) : = = 0,1 mol theo (4) : = = 0,2 mol theo(3):=0,4mol.TổngsốmolCO2là:=0,1+0,4=0,5moltheo (1) ta có : mol CHO sau khi cháy cho (+1).mol CO2 theo (1),(2),(3),(4) ta có :(+1)= 0,5 . giải phương trình =1,5 A là : CH3CHO và B là C2H5CHO. Ví dụ3: B là hỗn hợp gồm 2 axit X và Y kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng của axit fomic .cho m gam B tác dụng hết với Na thu được 6,72 lit khí ở điều kiện tiêu chuẩn .đốt cháy hoàn toàn m gam B , rồi cho toàn bộ sản phẩm cháy lần lượt qua bình (1)đựng H2SO4 đặc bình (2) đựng NaOH rắn. Sau thí nghiệm, độ tăng khối lượng bình (2) lớn hơn độ tăng khối lượng bình (1) là 36,4 gam. a, Tính m . b, Xác định công thức cấu tạo của Avà B Giải: X,Y là đồng đẳng của HCOOH X,Y là axit cacboxylic no ,đơn chức . +thay thế X,Y bằng công thức tương đương COONa +H2 (1) theo giả thiết = = 0,3 mol theo (1) tổng số mol axit là :2. 0,3 =0,6 mol COOH + () O2 (+1) CO2 + (+1) H2O (2) bình (1) :hấp thụ nước . bình (2) :CO2 +2NaOH rắn = Na2CO3 +H2O theo giả thiết :- =36,4 0,6(+1).(44-18)=36,4=1,333a) m=n. =0,6(14+46)=38,8(gam) b,=1,33D.3. Phương pháp số nguyên tử hiđro trung bình Đặc điểm của đồng đẳng liên tiếp là khác nhau 1 nhóm CH2. Như vậy đối với nguyên tử C thì giá trị bị kẹp giữa 2 giá trị tìm được, còn đối với số nguyên tử H thì đó là 2 giá trị kẹp giá trị số nguyên tử H trung bình. Ta lấy các giá trị chẵn hay lẻ tùy thuộc vào loại hợp chất. Ví dụ đối với hiđrocacbon thì số nguyên tử H luôn là số chẵn, còn đối với amin đơn chức lại là số lẻ: CH3- NH2; C2H5- NH2. Nhờ phương pháp này, việc giải một số bài toán trở nên đơn giản và nhanh hơn nhiều. Ví dụ1: Hỗn hợp khí A gồm đimetylamin và 2 hiđrocacbon là đồng đẳng liên tiếp. Trộn 100ml A với O2 (dư) rồi đốt cháy hết hỗn hợp khí A. Biết đimetylamin cháy thành CO2, H2O và N2; thể tích hỗn hợp khí sau khi đốt cháy là 650ml. Cho hỗn hợp khí này qua H2SO4 đặc thì còn lại 370ml và cho qua tiếp dung dịch KOH đặc thì còn 120ml khí. Các thể tích khí đo ở cùng điều kiện to và p. Hãy xác định công thức phân tử các hiđrocacbon. Giải: Gọi là số nguyên tử C trung bình và số nguyên tử H trung bình của 2 hiđrocacbon. (1) (2) Theo giả thiết: tham gia đốt cháy= tạo thành + (hơi) (dư) Theo (1): Vđimetylamin= 10.2 = 20 ml Tổng V2 hiđocacbon= 100 – 20 = 80ml Theo(1), (2): tổng Vậy hiđrocacbon thứ nhất có 2 nguyên tử C và hiđrocacbon thứ hai có 3 nguyên tử C. Tổng (hơi) Vậy hiđrocacbon thứ nhất phải có 4 nguyên tử H và hiđrocacbon thứ hai phải có 6 nguyên tử H (vì cách nhau 2 nguyên tử H và số nguyên tử H phải chẵn). Vậy đó là C2H4 và C3H6 Ví dụ2: Cho 3,82 g hỗn hợp 3 rượu đơn chức A, B, C trong đó B, C có cùng số nguyên tử cacbon và số mol A bằng tổng số mol của B và C. Xác định công thức phân tử của A, B, C. Biết rằng tổng số mol của 3 rượu là 0,08 mol. Giải: 3 rượu Như vậy phải có ít nhất một rượu có M 53. Vì B và C có cùng số nguyên tử C nên A phải là CH3OH. Gọi là số nguyên tử H trung bình trong 2 rượu B, C Khối lượng mol trung bình của là -> x 1 2 3 30,3 18,3 6,3 Chỉ có x = 3 là hợp lý. B, C phải có một rượu có số nguyên tử H>6,3 và một rượu có số nguyên tử H< 6,3. Có 2 cặp nghiệm: C3H7OH và C3H5OH C3H7OH và C3H3OH D.4. Phương pháp gốc hiđrocacbon trung bình: Giải bài toán hỗn hợp bằng cách dùng gốc hiđrocacbon trung bình Thí dụ: Hỗn hợp A gồm 2 este là đồng phân của nhau tạo bởi axit đơn chức và rượu đơn chức. Tỉ khối hơi của este so với H2 là 44. Thủy phân 26,4g hỗn hợp A bằng 100ml dung dịch NaOH 20% (d=1,2), rồi đem cô cạn dung dịch thu được 38,3g chất rắn khan. Xác định công thức phân tử và tính thành phần % về số mol mỗi este trong hỗn hợp. Giải: Gọi và là gốc hiđrocacbon trung bình của các axit và rượu neste thuỷ phân = nNaOH phản ứng = dư = 0,6- 0,3 = 0,3 mol -> mNaOH = 0,3.40= 12g Khối lượng các muối là: 33,8 – 12 = 21,8g muối -> nghĩa là có 1 gốc R< 5,6 tức là R chỉ có thể là H và do đó gốc rượu: R’= 88- 1- 44= 43 ứng với gốc C3H7-, như vậy este là no. Gốc R thứ hai phải lớn hơn 5.6 có thể là CH3 - (M = 15) hoặc C2H5 – ( M = 29 ). Như vậy có hai nghiệm: Cặp một : HCOOC3H7 và C2H5COOC2H3 Cặp hai : HCOOC3H7 và C2H5COOH3 Tính % về số mol : Với cặp 1 : Gọi x, y là số mol HCOOC2H5 ( áp dụng công thức : =. trong đó n là số mol ) -> % HCOOC3H7= % CH3COOC2H5 = 100% - 67,7% = 33,3% Cặp 2 : Gọi x, y là số mol HCOOC3H7 và CH3COOCH3 -> %HCOOC3H7 = => %C2H5COOCH3 = 16.7% D.5. Phương pháp số nhóm chức trung bình: Thí dụ: Nitro hoá benzen bằng HNO3 đặc thu được 2 hợp chất nitro là A và B hơn kém nhau 1 nhóm NO2. Đốt cháy hoàn toàn 2,3 gam hỗn hợp A ,B thu được CO2, H2O và 255,8 ml N2 ( ở 270 C và 740 mm Hg ). Tìm công thức phân tử của A, B. Giải : C6H6 + (NO)+H2O (1) Trong đó là số nhóm NO trung bình của A, B C6H6-(NO2) + O2 6CO2+ (2) Thề tích N2 ở đktc: Theo (2) ta có tỉ lệ: Rút ra: . Vậy công thức phân tử của A là C6H5NO2, B là C6H4(NO2)2 D.6. Phương pháp hóa trị trung bình Thí dụ: Cho một luồng H2 đi qua ống sứ đốt nóng đựng 11,3g hỗn hợp 2 oxit vanađi hóa trị kề nhau tới khử hoàn toàn và cho khí đi ra khỏi ống sứ qua bình đựng H2SO4 đặc, thấy khối lượng bình axit tăng lên 4,68g. Xác định công thức các oxit vanađi. Giải: Gọi x là hóa trị trung bình của vanađi trong 2 oxit: V2Ox + xH2 (1) Theo (1) ta có: Vậy các oxit là V2O3 và VO2 E. Phương pháp tách công thức phân tử Để biểu diễn thành phần của một hợp chất hữu cơ, ta có thể dùng công thức phân tử viết dưới dạng khác nhau. Nguyên tắc của phương pháp tách công thức phân tử dựa trên tỉ lệ thành phần (%khối lượng) của C và H trong anken (olefin) là không đổi bằng , nghĩa là trong anken, cacbon chiếm 6/7 khối lượng còn hiđro chiếm 1/7(*). Dùng phương pháp này cho phép giải nhanh chóng và đơn giản một số bài toán hữu cơ. Một số mẫu tách công thức phân tử: 1, Ankan: CnH2n + 2 CnH2n.H2 2, Ankađien, ankin: CnH2n – 2 CmH2mC, trong đó m= n- 1 3, Aren: CnH2n-6 CmH2m.3C, trong đó m= n- 3 4, Rượu no, đơn chức: CnH2n+1OH CnH2n.H2O 5, Rượu không no, đơn chức có 1 nối đôi: CnH2n-1OH CnH2nO hoặc CmH2m.CHO, trong đó m= n- 1. 6, Rượu thơm và phenol: CnH2n-7OH CmH2m.C3O trong đó m=n-3 7, Anđêhit no, đơn chức: CnH2n+1- CHO CnH2n.HCHO hoặc CmH2mO trong đó m= n +1 8, Axit no, đơn chức: CnH2n+1- COOH CnH2n.HCOOH hoặc CmH2mO mà m= n +1 9, Axit không no, đơn chức có một nối đôi: CnH2n-1- COOH CnH2n.CO2 Thí dụ: Chia 6,15g hỗn hợp 2 rượu no đơn chức thành 2 phần bằng nhau. Lấy phần 1 cho tác dụng với Na thu được 0,672 lít H2 ở đktc. Phần 2 đem đốt cháy thì thu được bao nhiêu lít CO2 và bao nhiêu gam H2O? Giải: Phương trình phản ứng hóa học xảy ra: CnH2n+1OH + Na CnH2n+1ONa + 1/2H2 (1) CmH2m+1OH + Na CmH2m+1ONa + 1/2H2 (2) CnH2n+1OH + (3) CmH2m+1OH + Theo (1), (2) : nrượu Nếu tách công thức phân tử rượu thành CxH2x.H2O thì lượng H2O trong phần tách ra = 0,06.18 = 1,08g. Khối lượng phần anken CxH2x Theo (*) ta có: mc= Tổng khối lượng nước là: * Ưu điểm: Tách 1 công thức phức tạp ra dạng công thức đơn giản và giải bài toán hóa học từ cấu tạo đơn giản ấy. * Nhược điểm: Chỉ dùng cho bài toán hữu cơ. F. Phương pháp ẩn số: Một bài toán thiếu điều kiện làm cho bài toán có dạng vô định hoặc không giải được. Phương pháp ghép ẩn số là một trong những phương pháp đơn giản để giải các bài toán đó. Nhược điểm: Phương pháp ghép ẩn số là một thủ thuật của toán học, không mang tính chất hoá học. Thí dụ: Đun p gam hỗn hợp 2 rượu với H2SO4 đặc ta thu được V lít (đktc) hỗn hợp 2 olêfin. Đốt cháy hỗn hợp olêfin đó thì thu được X lít CO2 (đktc), Y gam nước. Lập các biểu thức tính X, Y theo P, V Giải: Vì đun nóng với H2SO4 đặc ta thu được các olêfin nên hỗn hợp đầu phải gồm có 2 rượu no, đơn chức. CnH2n+1OHCnH2n + H2O (1) CmH2m+1OHCmH2m + H2O (2) CnH2n + O2 đ nCO2 + nH2O (3) a mol na CmH2m + O2 đ mCO2 + mH2O (3) b mol mb Theo (3), (4): (a) Theo (1), (2): Tổng số mol rượu là: a+b=(lít) (b) Khối lượng rượu bằng: (14n+18)a + (14m+16)b=p Hay 14(na + mb) + 18 (a+b) = P (c) Thế (b) vào (c) ta có: G. Phương pháp tự chọn lượng chất: Với một số bài toán người ta cho lượng chất dưới dạng tổng quát hoặc không nói đến lượng chất. Nếu cho các lượng chất khác nhau vẫn chỉ cho 1 kết quả đúng thì trong những trường hợp này ta tự chọn một giá trị như thế nào để bài toán trở nên đơn giản. *Một số thí dụ: Ví dụ1: Hoà tan 1 muối cacbonat của kim loại R bằng 1 lượng vừa đủ dung dịch H2SO4 9,8% thu được 1 dung dịch muối sunfat có nồng độ 14,18%. Hỏi R là kim loại nào? Giải: Gọi n là hóa trị của R ta có: R2(CO3)n + nH2SO4 = R2(SO4)n + nH2O + nCO2 *Tự chọn: 1 mol R2(CO3)n. Nguyên tử khối của R là M ta có: Để hòa tan 1 mol [(2M + 60n) gam] muối cacbonat cần n mol H2SO4 hay 98n gam H2SO4 nguyên chất. Khối lượng dung dịch H2SO4 9,8% cần dùng là: 1000n gam Khối lượng CO2 bay ra là: 44n Khối lượng muối sunfat thu được: (2M + 96n) gam. Khối lượng dung dịch muối (Theo định luật bảo toàn khối lượng) là: (1000n + 2M + 60n - 44n) gam. Theo giả thiết ta có: Rút ra M = 28n Cho các giá trị n = 1, 2, 3, 4 … n=2 và M= 56 là phù hợp kim loại đó là Fe. Ví dụ2: Hỗn hợp X gồm 2 hiđrôcacbon A và B có khối lượng a gam. Đốt cháy hoàn toàn X thu được gam CO2 và gam H2O. Nếu thêm vào X một nửa lượng A có trong X rồi đốt cháy hoàn toàn thì thu được gam CO2 và gam H2O. a) Tìm công thức phân tử của A và B. Biết X không làm mất màu nước brom; A, B thuộc loại hiđrôcacbon đã học. b) Tính thành phần % về số mol của A và B có trong X. Giải: Chú ý: Phản ứng đốt cháy Ankan: CnH2n+2 + Ta thấy: - Với anken, xicloankan: . Ta thấy -Với ankin, ankađien, xicloanken: Ta thấy - Với aren: . Ta thấy 1) Giả thiết cho X không làm mất màu nước brôm A và B thuộc 1 trong 3 loại: ankan, xicloankan, aren. * Để dễ tính toán: Ta chọn a= 41 a) Khi đốt cháy A ta được lượng CO2 và H2O là: Ta thấy khi đốt cháy A: A là ankan (CnH2n+2) (1) Giải phương trình: n= 6 A: C6H14 b) Lượng CO2 và H2O khi đốt cháy B là: B là aren. (2) Công thức của B là C6H6. c, Tổng số mol CO2 do B sinh ra là 1,5 mol. A và B đều có 6 nguyên tử cácbon. Mà: nA=nBMỗi chất chiếm 50% về số mol. H. Phương pháp biện luận để tìm công thức phân tử các chất: Để giải bài toán tìm công thức phân tử ta có thể biện luận theo các nội dung sau: Biện luận theo hoá trị Biện luận theo lượng chất (g, mol) Biện luận theo tính chất Biện luận theo kết quả bài toán. Biện luận theo các khả năng phản ứng có thể xảy ra. Biện luận theo phương trình vô định Biện luận theo giới hạn … *Một số thí dụ: Ví dụ1: Hoà tan 16g hỗn hợp gồm Fe và 1 kim loại hoá trị II vào dung dịch HCl (dư) thì thu được 8,96 lít khí H2 (đktc). Mặt khác khi hoà tan 9,6 gam kim loại hoá trị II đó còn dùng chưa đến 1000 ml dung dịch HCl 1M. Xác định kim loại hoá trị II đó. Giải: Gọi kim loại hoá trị II là R có nguyên tử khối là M. Fe + 2HCl = FeCl2 + H2 (1) R + 2HCl = RCl2 + H2 (2) Gọi: x là số mol của Fe trong hỗn hợp, y là số mol của R trong hỗn hợp. Theo giả thiết: Tổng số mol của 2 kim loại là 0,4 mol. + Giả sử x = 0 (chỉ có kim loại R) y=0,4 mol Nếu có sắt thì M= Lập bảng ta có: x 0 0,1 0,2 0,3 (a) M 40 34,7 24 -8 Từ bảng (a) M<40 Theo giả thiết và (2) ta có: nR < 0,5 mol. với nR 19,2 19,2 < M < 40 , R hoá trị II R là Mg. Ví dụ2: Để đốt cháy hết 1 gam đơn chất X cần dùng lượng vừa đủ là 0,7 lít O2 ở điều kiện tiêu chuẩn. Hãy xác định đơn chất X. Giải: Gọi M là nguyên tử khối, n là hoá trị của nguyên tố X: (1) Theo (1): Cứ 2M gam X tác dụng vừa đủ với .22,4 lít O2 (ở đktc). Vậy 1 gam X tác dụng vừa đủ với 0,7 lít (ở đktc). Ta có tỷ lệ: M = 8n Biện luận: n=1 M=8: loại. n=2 M = 16: loại vì X chính là Oxi. n=3 M = 24: loại (Mg không có hoá trị III). n=4 M = 32: Đúng (X là lưu huỳnh). n = 5 M = 40: loại (Ca không có hoá trị V). n = 6 M = 48: loại (Ti không có hoá trị VI). n = 7 M = 56: loại (Fe không có oxi trong đó sắt có hoá trị VII). n=8 M = 64: loại (Cu không có oxi trong đó Cu có hoá trị VIII). Kết luận: X là lưu huỳnh. K. Phương pháp đường chéo: Phương pháp này thường được áp dụng để giải các bài toán trộn lẫn các chất với nhau. Các chất đem trộn có thể là đồng thể: lỏng với lỏng, khí với khí, rắn với rắn; hoặc dị thể: rắn với lỏng, khí với lỏng . Nhưng hỗn hợp cuối cùng phải đồng thể. Phương pháp này đặc biệt thích hợp khi pha chế dung dịch. Chú ý: Phương pháp này không áp dụng cho các trường hợp khi trộn lẫn các chất mà có xảy ra phản ứng hoá học (Ví dụ: Cho dung dịch NaOH vào dung dịch HCl). Với trường hợp có phản ứng nhưng cuối cùng cho cùng một chất thì áp dụng được (VD: hoà tan Na2O vào dung dịch NaOH, thu được dung dịch NaOH). *Nguyên tắc: Trộn 2 dung dịch với nồng độ khác nhau của cùng 1 chất thì lượng chất tan trong phần dung dịch có nồng độ lớn hơn giảm đi, còn trong phần dung dịch có nồng độ nhỏ hơn tăng lên. Sơ đồ tổng quát: (Giả sử x1&g