Giáo án lớp 12 môn Toán - Phương pháp 4: Bảo toàn điện tích

I. Cơ sở lý thuyết Trong dung dịch chứa ion thì: “tổng số điện tích dương bằng tổng số điện tích âm”  Tổng số mol điện tích dương bằng tổng số mol điện tích âm. II. Kĩ thuật giải - Vận dụng bảo toàn điện tích, thường kết hợp bảo toàn khối lượng. - Khi cô cạn dung dịch cần nhớ : - 2-coâ caïn 3 3 2 2 2HCO CO + CO +H O III. Bài tập áp dụng Bài tập 1: Trong một dung dịch chứa a mol Na+, b mol Ca2+, c mol HCO3 - và d mol Cl-. Biểu thức liên hệ giữa a,b,c,d là A. a + 2b = 2c + d. B. a + 2b = 2c + 2d. C. a + 2b = c + d. D. 2a + 2b = 2c + d. Phân tích và giải. Bảo toàn điện tích ta có:  (ñieän tích döông) = (ñieäntích aâm)  + 2+ - - 3 Na Ca HCO Cl n × 1 + n × 2 = n × 1 + n × 1 => a +2b = c+ d => Chọn đáp án C. Phương pháp 4: BẢO TOÀN ĐIỆN TÍCH Bài tập 2: Dung dịch Y chứa 0,1 mol Ca2+, 0,3 mol Mg2+, 0,4 mol Cl-, y mol HCO3 - . Cô cạn dung dịch Y lượng muối khan thu được là A. 37,4g. B. 49,8g. C. 25,4g. D. 30,5g. Phân tích và giải. - Bảo toàn điện tích ta tính được Y. - Khi cô cạn, luôn kèm theo phản ứng: - 2-coâ caïn 3 3 2 2 2HCO CO + CO +H O Bảo toàn điện tích ta có:  2+ 2+ - - 3 - 3 Ca Mg Cl HCO HCO n ×2 + n ×2 = n ×1 + n ×1 => y= n = 0,1×2 + 0,3×2 - 0,4×1 = 0,4(mol) Khi cô cạn ta có : - 2-coâ caïn 3 3 2 2 2HCO CO + CO +H O  2- - 3 3 CO HCO 1 n = n =0,2(mol) 2 muoáikhan m = 0,1×40 + 0,3×24 + 0,4×35,5 + 0,2×60 = 37,4(gam) Chọn đáp án A. Bài tập 3: (Đề thi cao đẳng-2007) Một dung dịch chứa 0,02 mol Cu2+, 0,03 mol K+, x mol Cl- và y mol SO4 2-. Tổng khối lượng các muối tan có trong dung dịch là 5,435 gam. Giá trị của x và y lần lượt là A. 0,03 và 0,02. B. 0,05 và 0,01. C. 0,01 và 0,03. D. 0,02 và 0,05. Phân tích và giải. - Dung dịch chứa 2 ion với số mol chưa biết, khối lượng muối khan đề đã cho nên bài toán có 2 ẩn số. - Vận dụng bảo toàn điện tích, bảo toàn khối lượng ta có hệ phương trình. Bảo toàn điện tích ta có: 2+ + - 2- 4 Cu K Cl SO n ×2+n ×1= n ×1+n ×2 Kết hợp với bảo toàn khối lượng ta có hệ phương trình : x + 2y = 0,02×2 + 0,03×1 x + 2y = 0,07 35,5x + 96y + 0,02×64 + 0,03×39 = 5,435 35,5x + 96y = 2,985       x = 0,03 y = 0,02     Chọn đáp án A. Bài tập 4: Dung dịch X có chứa: Mg2+, Ba2+, Ca2+ và 0,06 mol Cl-, 0,08 mol NO3 -. Thêm dần dần dung dịch Na2CO3 1M vào dung dịch X cho đến khi được lượng kết tủa lớn nhất thì ngừng lại. Thể tích dung dịch Na2CO3 đã thêm vào là A. 50 ml. B. 100 ml. C. 70 ml. D. 80 ml. Phân tích và giải. - Tất cả các ion dương M2+ đều kết tủa với ion CO3 2- - Áp dụng bảo toàn điện tích ta tính được số mol ion CO3 2- từ đó giải quyết được yêu cầu đề bài. - - 3 ñieän tích aâm Cl NO n = n ×1 + n ×1 = 0,06 + 0,08 = 0,14(mol) Vì dung dịch trung hòa điện 2- 3CO 0,14 => n = = 0,07(mol) 2 2 3dd K CO 0,07 => V = = 0,07(l) 1 => Chọn đáp án C. Bài tập 5: Cho V lít dung dịch NaOH 2M vào dung dịch chứa 0,1 mol Al2(SO4)3 và 0,1 mol H2SO4 đến khi phản ứng hoàn toàn, thu được 7,8 gam kết tủa. Giá trị lớn nhất của V để thu được lượng kết tủa trên là A. 0,45. B. 0,35. C. 0,25. D. 0,05. Phân tích và giải. - Sơ đồ: 3+ - - + Al OH OH (1) (2) H n =0,2 (max) 0,1(mol) n =0,2      - NaOH phản ứng với H+, Al3+. Biết 3+ + -Al H OH (taïo max) n ,n => n  - Biết số mol kết tủa (sau cùng), đã có số mol  (max) -OH (tan ) => n  - Từ 2 số mol OH- trên ta giải quyết được yêu cầu đề bài. Theo bảo toàn điện tích: - 3+ +OH (taïo ¯ max) Al H => n = 3n + n = 0,8(mol) Bảo toàn nguyên tố Na, Al: 23 3 3 NaAlONaOH(tan ) Al(OH) (tan) Al(OH) (max) Al(OH) (sau) n = n = n = n - n = 0,1(mol)      NaOH dd NaOH(duøng) 0,9 n = 0,8 + 0,1 = 0,9(mol) => V = = 0,45(lít) 2  Chọn đáp án A. IV. Bài tập tự luyện Bài 1: Một dung dịch chứa 0,03 mol Cu2+, 0,05mol K+, x mol Cl- và y mol SO4 2-. Tổng khối lượng các muối tan có trong dung dịch là 8,775 gam. Gía trị của x và y lần lượt là A. 0,03 và 0,04. B. 0,05 và 0,01. C. 0,01 và 0,03. D. 0,02 và 0,05. Bài 2 : Dung dịch X có chứa các ion Ca2+, Al3+, Cl-. Để kết tủa hết ion Cl- trong 100 ml dung dịch X cần dùng 700ml dung dịch chứa ion Ag+ có nồng độ là 1M. Cô cạn 100 ml dung dịch X thu được 35,55gam muối. Nồng độ mol Ca2+, Al 3+ trong dung dịch X lần lượt là A. 0,4 và 0,3. B. 0,2 và 0,3 C. 1,0 và 0,5. D. 2,0 và 1,0. Bài 3: Dung dịch E chứa các ion Mg2+, SO4 2-, NH4 +, Cl-. Chia dung dịch E thành 2 phần bằng nhau: Cho phần I tác dụng với dung dịch NaOH dư, đun nóng, được 0,58 gam kết tủa và 0,672 lít khí (ở đktc). Phần II tác dụng với dung dịch BaCl2 dư, được 4,66 gam kết tủa. Tổng khối lượng các chất tan trong dung dịch E là A. 6,110 gam. B. 3,765gam. C. 7,350 gam. D. 7,530 gam. Bài 4: Một dung dịch X chứa các ion: 0,1 mol Na+; 0,15 mol Mg2+; a mol Cl- và b mol NO3 -. Lấy 1/10 dung dịch X cho tác dụng với dung dịch AgNO3 dư thu được 2,1525g kết tủa. Cô cạn dung dịch X thu được bao nhiêu gam muối khan ? A. 21,932g. B. 23,912g. C. 25,672g. D. 26,725g. Bài 5: Cho dung dịch chứa 3,42 gam Al2(SO4)3 tác dụng với 200 ml dung dịch NaOH a mol/l, sau phản ứng thu được 0,78 gam kết tủa. Giá trị nhỏ nhất của a là A.0,15M. B. 0,12M. C. 0,28M. D.0,19M. Bài 6: Cho 100 ml dung dịch Al2(SO4)3 0,1M tác dụng với V ml dung dịch NaOH 0,1M thu được kết tủa. Lấy kết tủa nung đến khối lượng không đổi thu được 0,51 gam chất rắn. Giá trị lớn nhất của V là A. 500. B. 800. C. 300. D. 700. Bài 7: Một dung dịch chứa 0,02 mol Cu2+, 0,03mol K+, x mol Cl- và y mol SO4 2-. Tổng khối lượng các muối tan có trong dung dịch là 5,435gam. Gía trị của x và y lần lượt là A. 0,03 và 0,02. B. 0,05 và 0,01. C. 0,01 và 0,03. D. 0,02 và 0,05. Bài 8: Dung dịch A có chứa : Mg2+, Ba2+, Ca2+, và 0,2 mol Cl -, 0,3 mol NO3 -.Thêm dần dần dung dịch Na2CO3 1M vào dung dịch A cho đến khi được lượng kết tủa lớn nhất thì ngừng lại.Thể tích dung dịch Na2CO3 đã thêm vào là A. 150 ml B. 200 ml. C. 250 ml. D. 300 ml. Bài 9: Dung dịch X chứa các 0,6 mol Al3+, 0,3mol Fe2+, x mol Cl-, y mol SO4 2-. Cô cạn dung dịch X thu được 140,7gam muối khan. Giá trị của a và b lần lượt là A. 0,6 và 0,9. B. 0,9 và 0,6. C. 0,3 và 0,5. D. 0,2 và 0,3. Bài 10: Cho dung dịch X chứa: 0,5 mol Na+; 0,4 mol K+; 0,1 mol SO4 2-; 0,5 mol Cl- và x mol HCO3 -. Cô cạn dung dịch X thu được m(g) muối khan. Giá trị của x và m là A. 0,2 mol và 60,45 g. B. 0,2 mol và 66,65 g. C. 0,3 mol và 66,65 g. D. 0,3 mol và 60,45 g.