Giải bài toán hoá học bằng phương pháp tăng, giảm khối lượng

Giải Bài toán hoá học bằng phương pháp tăng, giảm khối lượng M ỗi bài toán hoá học có thể có nhiều cách giải khác nhau. Với việc đổi mới hình thức kiểm tra (trắc nghiệm khách quan) và đánh giá học sinh như hiện nay đòi hỏi học sinh không chỉ hiểu bài, nắm vững kiến thức cơ bản, mà còn phải có kĩ năng vận dụng kiến thức để giải nhanh các bài toán hoá học. Qua quá trình giảng dạy tôi nhận thấy dùng phương pháp tăng giảm khối lượng để giải một số bài tập giúp cho học sinh nhanh chóng chọn được kết qủa của bài toán. * Cơ sở khoa học của phương phương pháp này là: Khi chuyển từ chất A thành chất B khối lượng có thể tăng hoặc giảm bao nhiêu gam (thường tính theo 1 mol). Dựa vào mối tương quan tỉ lệ thuận của sự tăng giảm ta tính được lượng chất tham gia hay tạo thành sau phản ứng. Sử dụng phương pháp này có thể bỏ qua nhiều phản ứng trung gian, điều này tiết kiệm được rất nhiều thời gian so với phương pháp khác phải viết đầy đủ các phương trình hoá học của các phản ứng xảy ra. * Một số ví dụ tiêu biểu Ví dụ 1: Nung 100g hỗn hợp gồm Na2CO3 và NaHCO3 cho đến khi khối lượng hỗn hợp không đổi được 69g chất rắn. Phần trăm khối lượng của Na2CO3 và NaHCO3 lần lượt là: (cho Na = 23; C = 12; O = 16; H = 1) A. 84% và 16% C. 14% và 86% B. 86% và 14% D. 16% và 84% Giải: Cách 1: Đặt số mol của Na2CO3 và NaHCO3 trong 100 gam hỗn hợp là a và b Ta có 106a + 84b = 100 (*) Chỉ có NaHCO3 bị phân hủy. 2NaHCO3 Na2CO3 + CO2ư + H2Oư (1) b mol 0,5b mol Từ pt (1) và dữ kiện của bài ta có 106a + 0,5 x106b = 69 (**) Kết hợp (*), (**) đ a = 0,15 (mol) ; b = 1 (mol) ; đ chọn D Cách 2: dùng phương pháp tăng giảm khối lượng Chỉ có NaHCO3 bị phân hủy. Đặt x là số gam NaHCO3. 2NaHCO3 Na2CO3 + CO2ư + H2Oư 2.84g giảm: 44 + 18 = 62g xg giảm: 100 – 69 = 31g Ta có: Vậy NaHCO3 chiếm 84% và Na2CO3 chiếm 16% đ chọn D Ví dụ 2: Cho 14,5 gam hỗn hợp Mg, Fe, Zn vào dung dịch H2SO4 loãng dư tạo ra 6,72 lít H2 (đktc). Khối lượng m (gam) muối sunfat thu được là (cho Mg = 24; Fe = 56; Zn = 65; O = 16; S = 32; H =1) A. 43,9 B. 43,3 C. 44,5 D. 34,3 Giải: Cách 1: Các phương trình hoá học Mg + H2SO4 đ MgSO4 + H2 (1) Zn + H2SO4 đ ZnSO4 + H2 (2) Fe + H2SO4 đ FeSO4 + H2 (3) Từ các phương trình trên ta thấy áp dụng định luật bảo toàn khối lượng m = 14,5 + (98 x 0,3) - (0,3 x 2) = 43,3 (gam) đ chọn B Cách 2: dùng phương pháp tăng, giảm khối lượng Nhận xét cả 3 kim loại khi tác dụng với H2SO4 loãng đều tạo muối của kim loại có hoá trị II nên chỉ cần viết 1 phương trình hoá học với M là kí hiệu chung cho cả 3 kim loại Mg, Zn, Fe. Tính số mol khí H2 Phương trình hoá học M + H2SO4 đ MSO4 + H2 1 mol(M) gam 1 mol (M+ 96)gam 1 mol 14,5 gam 0,3 x( 14,5 +96) 0,3 mol m = 14,5 + (96 x 0,3) = 43,3 (gam) đ chọn B Ví dụ 3: Hoà tan hoàn toàn 23,8g hỗn hợp một muối cacbonat của kim loại hoá trị I và một muối cacbonat của kim loại hoá trị II vào dd HCl thấy thoát ra 0,2mol khí. Khi cô cạn dd sau phản ứng thì thu được m gam muối khan là (cho H = 1; O = 16; Cl = 35,5; C = 12) A. 23,9 B. 23,3 C. 26 D. 24 Giải: Kí hiệu kim loại hoá trị I là M, số mol là x kim loại hoá trị II là R, số mol là y. Cách 1: Viết phương trình hoá học M2CO3 + 2HCl đ 2MCl + CO2ư + H2O (1) (mol) x 2x 2x x x RCO3 + 2HCl đ RCl2 + CO2ư + H2O (2) (mol) y 2y y y y = x + y = 0,2 áp dụng định luật bảo toàn khối lượng m = 23,8 + 2.(x + y).36,5 – (x + y).44 - (x + y).18 = 26 Cách 2: dùng phương pháp tăng, giảm khối lượng M2CO3 + 2HCl đ 2MCl + CO2ư + H2O (1) 1mol 2mol 1mol Khối lượng (2M+60)g 2(M+35,5) tăng 11 gam x mol tăng 11x gam RCO3 + 2HCl đ RCl2 + CO2ư + H2O (2) 1mol 1mol 1mol Khối lượng (R+60) g (R+71) g tăng 11 gam y mol tăng 11y gam Theo bài = x + y = 0,2 Theo (1), (2): (x + y) mol hỗn hợp phản ứng thì khối lượng hỗn hợp muối tăng (11x + 11y)g = 11(x + y) = 11.0,2 = 2,2g. Vậy khối lượng muối thu được bằng khối lượng muối ban đầu cộng với khối tượng tăng thêm. mmuối = 23,8 + 2,2 = 26 (gam) đ chọn C Ví dụ 4: (trích đề thi tuyển sinh ĐH – CĐ khối A năm 2007) Cho 2,81 gam hỗn hợp Fe2O3, ZnO, MgO tác dụng vừa đủ với 500ml dung dịch H2SO4 0,1M. Khối lượng muối sunfat tạo ra trong dung dịch là: (cho H = 1; O = 16; Mg = 24; S = 32; Fe = 56; Zn = 65) A. 5,81 gam B. 5,18 gam C. 6,18 gam D. 6,81 gam Giải: Cách 1: áp dụng định luật bảo toàn khối lượng Fe2O3 + 3 H2SO4 đ Fe2(SO4)3 + 3H2O MgO + H2SO4 đ MgSO4 + H2O ZnO + H2SO4 đ ZnSO4 + H2O Theo các PTHH ta nhận thấy = 2,81 + 0,05 x 98 - 0,05 x 18 = 6,81 (gam) đ chọn D Cách 2: áp dụng phương pháp tăng, giảm khối lượng Theo các PTHH ta nhận thấy Cứ 1 mol axit p/ứ thì (m) muối tăng lên 80 gam so với (m) oxit ban đầu (96 – 16 = 80) Vậy 0,05 mol axit p/ứ thì khối lượng muối tăng lên: 0,05 x 80 = 4 (gam) Vậy khối lượng muối thu được là: 2,81 + 4 = 6,81 (gam) đ chọn D Qua một số ví dụ trên ta thấy những bài toán hoá học có thể sử dụng phương pháp tăng, giảm khối lượng thì cũng có thể được giải theo định luật bảo toàn khối lượng. Thông thường việc tính theo phương pháp tăng, giảm khối lượng đơn giản hơn, ngắn gọn hơn việc tính theo định luật bảo toàn khối lượng. Tuỳ theo trình độ phát triển tư duy, học sinh có thể sử dụng phương pháp tăng, giảm khối lượng hoặc định luật bảo toàn khối lượng. Do trong chương trình hóa học trung học phổ thông không có các tiết dạy học sinh giải bài toán hoá học nên khi gặp các bài toán hoá học, học sinh rất lúng túng còn giáo viên thì cũng chỉ có thể hướng dẫn một số rất ít bài cụ thể trong các tiết luyện tập, rất khó để hình thành cho học sinh các phương pháp giải bài toán hoá học. Việc hình thành các phương pháp cụ thể giải bài toán hoá học chỉ có thể thực hiện được theo tiết dạy chuyên đề. Tôi đã hướng dẫn học sinh dùng phương pháp tăng giảm khối lượng để nhẩm nhanh câu hỏi trắc nghiệm trong các tiết dạy bồi dưỡng. Qua các tiết dạy học sinh giải bài toán hoá học tôi nhận thấy để có thể hình thành một phương pháp giải bài toán hoá học cụ thể nào đấy giáo viên cần phải hướng dẫn học sinh nhiều phương pháp giải bài tập khác nhau, chuẩn bị nhiều bài tập, hướng dẫn học sinh phân loại bài tập từ đó học sinh biết với một bài tập cụ thể thì sử dụng phương pháp nào để có kết quả nhanh nhất. Với học sinh để rèn luyện kĩ năng phân loại và giải bài tập thì không có cách nào khác là phải giải nhiều bài tập. TTGDTX T.P Hải Dương tháng 4 năm 2008