Tài liệu Giải toán trên máy tính cầm tay Hóa học

Môn hoá học I. Nội dung thi - Tất cả các kiến thức trong chương trình trung học phổ thông - Các phép tính được sử dụng: 1. Phép tính cộng, trừ, nhân, chia thông thường 2. Phép tính hàm lượng phần trăm 3. Phép tính cộng trừ các phân số 4. Phép tính bình phương, số mũ, khai căn 5. Phép tính logarit (log; ln) và đối logarit 6. Giải phương trình bậc nhất một ẩn 7. Phép tính các hàm số lượng giác sin, cos, tg, cotg 8. Giải hệ hai phương trình bậc nhất một ẩn 9. Giải hệ ba phương trình bậc nhất một ẩn 10. Giải phương trình bậc hai một ẩn 11. Giải phương trình bậc ba một ẩn 12. Các phép tính về vi phân, tích phân, đạo hàm II. Cấu trúc bản đề thi Phần thứ nhất: HS trình bày lời giải về nội dung hóa học Phần thứ hai: HS trình bày cách sử dụng máy tính bỏ túi để giải phương trình và tính toán Phần thứ ba: HS trình bày kết quả III. Hướng dẫn cách làm bài và tính điểm Để giải một bài toán Hoá học, thí sinh phải ghi tương ứng tóm tắt lời giải về nội dung hóa học, cách sử dụng máy tính bỏ túi để giải phương trình và tính toán kết quả vào các phần tương ứng có sẵn trong bản đề thi. Mỗi bài toán được chấm điểm theo thang điểm 5. Điểm của một bài toán bằng tổng điểm của 3 phần trên. Điểm của bài thi là tổng điểm thí sinh làm được (không vi phạm qui chế thi) của 10 bài toán trong bài thi. IV. Ví dụ đề bài toán và cách trình bày bài giải Ví dụ 1: Hai nguyên tố hóa học X và Y ở điều kiện thường đều là chất rắn. Số mol của X có trong 8,4 gam X nhiều hơn so với số mol của Y có trong 6,4 gam Y là 0,15 mol. Biết khối lượng mol nguyên tử của X nhỏ hơn khối lượng mol nguyên từ của Y là 8 gam. Xác định ký hiệu hóa học của X và Y? Phần thứ nhất: HS trình bày lời giải về hóa học Kí hiệu khối lượng mol nguyên tử của X và Y là x và y So sánh số mol: nA = ; nB = ta có phương trình - = 0,15 Theo giả thiết: x + 8 = y Ghép hai phương trình cho: 0,15x2 - 0,8x - 67,2 = 0 Phần thứ hai: HS trình bày cách sử dụng máy tính bỏ túi để giải phương trình Bấm MODE hai lần đ màn hình máy tính hiện lên EQN 1 Bấm nút số 1 đ màn hình máy tính hiện lên Unknowns 2 3 Bấm nút chuyển sang phải đ màn hình máy tính hiện lên Degree? 2 3 Bấm 2 (để chọn PT bậc 2) đ màn hình máy tính hiện a? thì bấm 0,15 Bấm = ị màn hình máy tính hiện b ? thì bấm (-) 0,8 Bấm = ị màn hình máy tính hiện c ? thì bấm (-) 67,2 Bấm = ị màn hình máy tính hiện x1 = 24 Bấm = ị màn hình máy tính hiện x2 = - 18,6666... Phần thứ ba: HS trình bày kết quả Theo điều kiện hóa học: x > 0 nên chỉ chọn x = x1 = 24 đ X là Mg y = 24 + 8 = 32 đ Y là S Ví dụ 2: Hòa tan 15,8 gam hỗn hợp A gồm Na2CO3; K2CO3 và Na2O bằng dung dịch HCl thoát ra 1,68 lít CO2 (đktc) và thu được dung dịch B. Cô cạn dung dịch B được 22,025 gam hỗn hợp chứa hai muối khan. Tính thành phần % hỗn hợp A. Phần thứ nhất: HS trình bày lời giải về hóa học Theo đầu bài ta có các phương trình hóa học: Na2O + 2HCl đ 2NaCl + H2O Na2CO3 + 2HCl đ 2NaCl + CO2ư + H2O K2CO3 + 2HCl đ 2KCl + CO2ư + H2O Hỗn hợp hai muối khan là NaCl và KCl Khí thoát ra là CO2 = = 0,075 (mol) Đặt số mol Na2O; Na2CO3 và K2CO3 lần lượt là x, y, z Ta có các phương trình: * khối lượng A: 62x + 106y + 138z = 15,8 * khối lượng hai muối khan: 58,5(2x + 2y) + 74,5 x 2z = 22,025 hay 117x + 117y + 149z = 22,025 * số mol khí CO2: y + z = 0,075 Phần thứ hai: HS trình bày cách sử dụng máy tính bỏ túi để giải phương trình Bấm MODE hai lần ị màn hình máy tính hiện lên EQN 1 Bấm nút số 1 ị màn hình máy tính hiện lên Unknowns 2 3 Bấm 3 (để chọn hệ PT 3 ẩn) đ màn hình máy tính hiện a1? thì bấm 62 Bấm = ị màn hình máy tính hiện b1 ? thì bấm 106 Bấm = ị màn hình máy tính hiện c1 ? thì bấm 138 Bấm = ị màn hình máy tính hiện d1 ? thì bấm 15,8 Bấm = ị màn hình máy tính hiện a2 ? thì bấm 117 Bấm = ị màn hình máy tính hiện b2 ? thì bấm 117 Bấm = ị màn hình máy tính hiện c2 ? thì bấm 149 Bấm = ị màn hình máy tính hiện d2 ? thì bấm 22,025 Bấm = ị màn hình máy tính hiện a3 ? thì bấm 0 Bấm = ị màn hình máy tính hiện b3 ? thì bấm 1 Bấm = ị màn hình máy tính hiện c3 ? thì bấm 1 Bấm = ị màn hình máy tính hiện d3 ? thì bấm 0,075 Bấm = ị màn hình máy tính hiện x = 0,1 Bấm = ị màn hình máy tính hiện y = 0,021 Bấm = ị màn hình máy tính hiện z = 0,054 Bấm 62 ´ 0,1 : 15,8 SHIFT = (%) ị màn hình máy tính hiện 0,3924 Bấm 106 ´ 0,024 : 15,8 SHIFT = (%) ị màn hình máy tính hiện 0,1360 Bấm 138 ´ 0,054 : 15,8 SHIFT = (%) ị màn hình máy tính hiện 0,4716 Phần thứ ba: HS trình bày kết quả % Khối lượng Na2O = 39,24% % Khối lượng Na2CO3 = 13,6% % Khối lượng K2CO3 = 47,16% Ví dụ 3: Al(OH)3 là một hidroxit lưỡng tính có thể tồn tại 2 cân bằng sau: Al(OH)3 Al3+ + 3OH- (1) = 10-33 Al(OH)3 + OH- AlO2- + 2H2O (2) = 40 Viết biểu thức biểu thị độ tan toàn phần của Al(OH)3 (S) = [Al3+] + [AlO] dưới dạng một hàm của [H3O+]. ở pH bằng bao nhiêu thì S cực tiểu. Tính giá trị S cực tiểu. Phần thứ nhất: HS trình bày lời giải về hóa học Đ Xét 2 cân bằng: Al(OH)3 Al 3+ + 3OH - Tt(1) = [Al3+].[OH-]3 =10-33 Al(OH)3 + OH - AlO + 2H2O Tt(2) == 40 Từ Tt(1): [Al3+] = = = 10 9[H3O+]3; và từ Tt(2): [AlO] = 40[OH -] = 40 Do đó S = [Al 3+] + [AlO] = 109[H3O+]3 + 40 S cực tiểu khi đạo hàm = 3.10 9[H3O+]2 - = 0 ị [H3O+]4 = ị [H3O+]4= 133,33. 10-24 [H3O+] = ? ị pH = - lg[H3O+] = ? pH = - (- 6) - lg3,4= ? Phần thứ hai: HS trình bày cách sử dụng máy tính bỏ túi để giải phương trình Bấm 4 SHIFT 133,33 = 3,4 Bấm log 3,4 = 0,53 Phần thứ ba: HS trình bày kết quả [H3O+] = 3,4. 10-6 pH = 5,47 Smin = 10 9.(3,4. 10-6) + 40 = 1,5. 10-7 mol/l Ví dụ 4: Hãy xác định khoảng cách giữa 2 nguyên tử iot trong 2 đồng phân hình học của C2H2I2 với giả thiết 2 đồng phân này có cấu tạo phẳng. (Cho độ dài liên kết C – I là 2,10 Å và C=C là 1,33 Å ). Phần thứ nhất: HS trình bày lời giải về hóa học Đ Đồng phân cis- : dcis = d C= C + 2 d C - I ´ sin 300. Đồng phân trans-: d trans = 2´ IO IO == Phần thứ hai: HS trình bày cách sử dụng máy tính bỏ túi để giải phương trình Bấm MODE màn hình hiện COMP SD REG 1 2 3 Bấm 1 sin 30 = 0,5 Bấm 2,1 x2 + 0,67 x2 – 4,2 ´ 0,67 cos 120 = 2,5 Phần thứ ba: HS trình bày kết quả dcis = dC = C + dC- I = 1,33 + 2,1 = 3,43 Å dtrans = 2´ 2,5 Å = 5,0 Å V. Một số bài tập có hướng dẫn giải Bài 1. Cho năng lượng liên kết của: N - H O = O N º N H - O N - O kJ/mol 389 493 942 460 627 Phản ứng nào dễ xảy ra hơn trong 2 phản ứng sau ? 2NH3 + 3/2 O2 đ N2 + 3 H2O (1) 2NH3 + 5/2 O2 đ 2NO + 3H2O (2) Đ Hướng dẫn giải : Tính hiệu ứng nhiệt: E1 = (6EN-H +EO=O) - (ENºN + 6EO-H) = 6´ 389 + ´ 493 - 942 - 6´ 460 = - 626,5 kJ E2 = (6EN-H +EO=O)- (2EN-O + 6EO-H) = 6´ 389 + ´ 493 - 2´ 627 - 6´ 460 =- 447,5 kJ - Phản ứng (1) có DH âm hơn nên pư (1) dễ xảy ra hơn. Bài 2. Cho V lít khí CO qua ống sứ đựng 5,8 gam oxit sắt FexOy nóng đỏ một thời gian thì thu được hỗn hợp khí A và chất rắn B. Cho B tác dụng hết với axit HNO3 loãng thu được dung dịch C và 0,784 lít khí NO. Cô cạn dung dịch C thì thu được 18,15 gam một muối sắt (III) khan. Nếu hòa tan B bằng axit HCl dư thì thấy thoát ra 0,672 lít khí. (Các khí đo ở điều kiện tiêu chuẩn). a) Xác định công thức của oxít sắt b) Tính % theo khối lượng các chất trong B. Đ Hướng dẫn giải : a) Số mol Fe trong FexOy = số mol Fe trong Fe(NO3)3 = 0,075 đ số mol oxi trong FexOy = = 0,1 đ Vậy công thức của B là Fe3O4. b) B có thể chứa Fe, FeO (a mol) và Fe3O4 dư (b mol) 3Fe3O4 + 28HNO3 đ 9Fe(NO3)3 + NO + H2O 3FeO + 10HNO3 đ 3Fe(NO3)3 + NO + 5H2O Fe + 4 HNO3 đ Fe(NO3)3 + NO + 2H2O Fe + 2HCl đ FeCl2 + H2 , ta có : và Bài 3. Ra có chu kỳ bán huỷ là 1590 năm. Hãy tính khối lượng của một mẫu Ra có cường độ phóng xạ = 1Curi (1 Ci = 3,7. 1010 Bq)? Đ Hướng dẫn giải : Theo biểu thức v = - = kN = 3,7.1010 Bq (trong đó N là số nguyên tử Ra, còn k = đ N = . T1/2) và T1/2 = 1590.365.24.60.60 = 5,014.1010 mRa = = = 1 gam Bài 4. Nung FeS2 trong không khí, kết thúc phản ứng thu được một hỗn hợp khí có thành phần: 7% SO2; 10% O2; 83% N2 theo số mol. Đun hỗn hợp khí trong bình kín (có xúc tác) ở 800K, xảy ra phản ứng: 2SO2 + O2 2SO3 Kp = 1,21.105. a) Tính độ chuyển hoá (% số mol) SO2 thành SO3 ở 800K, biết áp suất trong bình lúc này là 1 atm, số mol hỗn hợp khí ban đầu (khi chưa đun nóng) là 100 mol. b) Nếu tăng áp suất lên 2 lần, tính độ chuyển hoá SO2 thành SO3, nhận xét về sự chuyển dịch cân bằng. Đ Hướng dẫn giải : a) Cân bằng: 2SO2 + O2 2SO3 Ban đầu: 7 10 0 (mol) lúc cân bằng: (7-x) (10 - 0,5x) x (x: số mol SO2 đã phản ứng). Tổng số mol các khí lúc cân bằng: 100 - 0,5x = n. áp suất riêng của các khí: = (7-x). ; = (10 - 0,5x). ; = x . Kp = = = 1,21. 105 do K >> đ x ằ 7 đ Ta có : = 1,21. 105 Giải được x = 6,9225. Vậy độ chuyển hóa SO2 đ SO3: = 98,89%. b) Nếu áp suất tăng 2 lần tương tự có: 7- xÂ= = 0,0548 đ x = 6,9452. đ độ chuyển hoá SO2 đ SO3: (6,9452 . 100)/7 = 99,21% Kết quả phù hợp nguyên lý Lơsatơlie: tăng áp suất phản ứng chuyển theo chiều về phía có số phân tử khí ít hơn. Bài 5. Đốt cháy hoàn toàn 3 gam một mẫu than có chứa tạp chất S. Khí thu được cho hấp thụ hoàn toàn bởi 0,5 lít dung dịch NaOH 1,5M được dung dịch A, chứa 2 muối và có xút dư. Cho khí Cl2 (dư) sục vào dung dịch A, sau khi phản ứng xong thu được dung dịch B, cho dung dịch B tác dụng với dung dịch BaCl2 dư thu được a gam kết tủa, nếu hoà tan lượng kết tủa này vào dung dịch HCl dư còn lại 3,495 gam chất rắn. a) Tính % khối lượng C; S trong mẫu than, tính a. b) Tính nồng độ mol/lít các chất trong dung dịch A, thể tích khí Cl2 (đktc) đã tham gia phản ứng. Đ Hướng dẫn giải : a) Phương trình phản ứng: C + O2 đ CO2 (1) x x S + O2 đ SO2 (2) y y Gọi số mol C trong mẫu than là x, số mol S trong mẫu than là y đ 12x + 32y = 3. Khi cho CO2; SO2 vào dung dịch NaOH dư: CO2 + 2NaOH = Na2CO3 + H2O (3) SO2 + 2NaOH = Na2SO3 + H2O (4) Cho khí Cl2 vào dung dịch A (Na2CO3; Na2SO3; NaOH dư) Cl2 + 2NaOH = NaClO + NaCl + H2O (5) (dư) 2NaOH + Cl2 + Na2SO3 = Na2SO4 + 2NaCl + H2O (6) Trong dung dịch B có: Na2CO3; Na2SO4; NaCl; NaClO. Khi cho BaCl2 vào ta có: BaCl2 + Na2CO3 = BaCO3¯ + 2NaCl (7) x x BaCl2 + Na2SO4 = BaSO4¯ + 2NaCl (8) y y Hoà tan kết tủa vào dung dịch HCl có phản ứng, BaCO3 tan. Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + CO2ư + H2O Vậy : BaSO4 = 3,495 g = 0,015mol Vậy y = 0,015 mol đ mS = 0,48 g %S = 16% mC = 2,52 g %C = 84% a gam kết tủa = 3,495 + (137 + 60) = 41,37 g b) Dung dịch A gồm: Na2CO3; Na2SO3; NaOH(dư) [ Na2CO3 ] = 0,21: 0,5 = 0,12M [ Na2SO3 ] = 0,015: 0,5 = 0,03M [ NaOH ] = = 0,6M Thể tích Cl2 (đktc) tham gia phản ứng: MCl2 = 1 . 0,3/2 đ VCl2 = 0,3 . 22,4/2 = 3,36 lít Bài 6. Cho 23,52g hỗn hợp 3 kim loại Mg, Fe, Cu vào 200ml dung dịch HNO3 3,4M khuấy đều thấy thoát ra một khí duy nhất hơi nặng hơn không khí, trong dung dịch còn dư một kim loại chưa tan hết, đổ tiếp từ từ dung dịch H2SO4 5M vào, chất khí trên lại thoát ra cho đến khi kim loại vừa tan hết thì mất đúng 44ml, thu được dd A. Lấy 1/2 dd A, cho dd NaOH cho đến dư vào, lọc kết tủa, rửa rồi nung ngoài không khí đến khối lượng không đổi thu được chất rắn B nặng 15,6g. a) Tính % số mol mỗi kim loại trong hỗn hợp. b) Tính nồng độ các ion (trừ ion H+, OH-) trong dung dịch A. Đ Hướng dẫn giải : a) Gọi x, y, z là số mol Mg, Fe, Cu trong hỗn hợp, ta có : 24x + 56y + 64z = 23,52 ô 3x + 7y + 8z = 2,94 (a) Đồng còn dư có các phản ứng: Cho e: Nhận e: Mg - 2e = Mg2+ (1) NO3- + 3e + 4H+ = NO + 2H2O (4) Fe - 3e = Fe3+ (2) Cu + Fe3+ = Cu2+ + Fe2+ (5) Cu - 2e = Cu2+ (3) Phương trình phản ứng hoà tan Cu dư: 3Cu + 4H2SO4 + 2NO3- = 3CuSO4 + SO42- + 2NO + H2O (6) Từ Pt (6) tính được số mol Cu dư: = = 0,165 mol Theo các phương trình (1), (2), (3), (4), (5): số mol cho bằng số mol e nhận: 2(x + y + z - 0,165) = [3,4.0,2 - 2(x + y + z - 0,165)].3 đ x + y + z = 0,255 + 0,165 = 0,42 (b) Từ khối lượng các oxit MgO; Fe2O3; CuO, có phương trình: .40 + .160 + . 80 = 15,6 (c) Hệ phương trình rút ra từ (a), (b), (c): 3x + 7y + 8z = 2,94 x + y + z = 0,42 x + 2y + 2z = 0,78 Giải được: x = 0,06; y = 0,12; z = 0,24. % lượng Mg = 6,12%; % lượng Fe = 28,57%; % lượng Cu = 65,31% b) Tính nồng độ các ion trong dd A (trừ H+, OH-) [Mg2+] = = 0,246 M; [Cu2+] = 0,984 M; [Fe2+] = 0,492 M; [SO42-] = 0,9 M; [NO3-] = 1,64 M Bài 7. a) Tính pH của dung dịch HCl nồng độ 0,5.10-7 mol/lít. b) Tính pH của dung dịch X được tạo thành khi trộn 200ml dung dịch HA 0,1M (Ka = 10-3.75) với 200ml dung dịch KOH 0.05M; pH của dung dịch X thay đổi như thế nào khi thêm 10-3 mol HCl vào dung dịch X. Đ Hướng dẫn giải : a) [ H+].0,5.10-7 do nồng độ nhỏ đ phải tính đến cân bằng của H2O H2O H+ + OH - HCl đ H+ + Cl - Theo định luật bảo toàn điện tích: [ H+] = [ Cl-] + [OH-] đ [ H+] = 0,5.10-7 + đ [ H+] 2 - 0,5.10 - 7[ H+] - 10 -14 = 0. Giải được: [ H+] = 1,28.10-7 đ pH ằ 6,9 b) nHA = 0,1.0,2 = 0,02 mol; nKOH = 0,05.0,2 = 0,01 mol KOH + HA đ KA + H2O 0,01 đ 0,01đ 0,01 Theo phương trình HA còn dư = 0,01 mol Trong d2 X: CHA = CKA = = 0,025M. Xét các cân bằng sau: H2O H+ + OH- KW = 10-14 (1) HA H+ + A- KHA = 10-375 (2) A- + H2O HA + OH- KB = KHA-1. KW = 10-10,25 (3) So sánh (1) với (2) đ KHA >> KW đ bỏ qua (1) So sánh (2) với (3) đ KHA >> KB đ bỏ qua (3) đ Dung dịch X là dung dịch đệm axit có pH = pKa + lg = 3,75 + lg = 3,75 * Khi thêm 10-3 mol HCl KA + HCl đ KCl + HA 0,001 ơ 0,001 đ 0,001 (mol) [HA] = = 0,0275 M và [KA] = = 0,0225M. Dung dịch thu được vẫn là dung dịch đệm axit. Tương tự, pH = 3,75 + lg = 3,66 Bài 8. Hoà tan 8,862 gam hỗn hợp: Al, Mg trong 500ml dd HNO3 loãng thu được dd A và 3,316 lít (đktc) hỗn hợp 2 khí không màu có khối lượng 5,18g trong đó có 1 khí bị hoá nâu trong không khí. a) Tính thành phần % theo khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp. b) Cô cạn dd A được bao nhiêu gam muối khan. c) Tính nồng độ mol/lít của dd HNO3 tham gia phản ứng. d) Hoà tan dd A vào dd NaOH dư tính khối lượng kết tủa tạo thành. Đ Hướng dẫn giải : a) = = 37. Do MNO = 30 nên khí thứ 2 là N2O (có M = 44) Tìm được nNO = nN2O = 0,07 mol Theo định luật bảo toàn: Al - 3e = Al3+ Mg - 2e = Mg2+ đặt số mol Al = x; Mg = y thì tổng số mol e nhường = 3x + 2y N+5 + 3e = N+2 2N+5 + 8e = 2N+9 tổng số mol e thu = 3.0,07 + 8.0,07 = 0,77 Ta có hệ phương trình: 3x + 2y = 0,77 27x + 24y = 8,862 Suy ra: x = 0,042 ; y = 0,322 %mAl = . 100% = 12,8% và %mMg = 87,2% b) mmuối khan = 56,602 gam; c) [HNO3] = = 1,96M; d) mMg(OH)2 = 18,676 gam. Bài 9. Tính lượng NaF có trong 100ml dung dịch HF 0,1M; biết dung dịch có pH = 3, hằng số cân bằng Ka của HF là 3,17. 10– 4. Đ Hướng dẫn giải : CHF = 0,1M; [H+] = 10 -3, gọi nồng độ NaF trong dd ban đầu là x HF H+ + F - [ ] (10 -1- 10 -3 ) 10-3 x + 10-3 3,17.10 - 4 = đ x + 10 -3 = 313,83.10 -4 ị x = 303,83.10 -4 ị nNaF = 3,03.10 -4 Khối lượng NaF là : 303,83.42.10 -5 = 0,1276 g Bài 10. Hoà tan m gam Cu trong lượng dư dung dịch HNO3. Kết thúc phản ứng thu được 5,97 lít hỗn hợp gồm NO và NO2 (khí A), và dung dịch có khối lượng không thay đổi so với khối lượng axit ban đầu. Thực hiện 2 thí nghiệm sau: Thí nghiêm 1: lấy 11,94 lít khí A cho đi qua dung dịch KOH 0,5 M phản ứng vừa đủ, thu được dung dịch B (thể tích không thay đổi so với thể tích dung dịch KOH). Thí nghiêm 2: Lấy 5,97 lít khí A cho đi qua Cu bột dư thu được khí C. a) Tính m. b) Tính thể tích dung dịch KOH và nồng độ mol/lít của dung dịch B. c) Tính thể tích khí C thu được. Các thể tích khí đo ở điều kiện tiêu chuẩn. Đ Hướng dẫn giải : Phương trình phản ứng: 3Cu + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O Cu + 4HNO3 = Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O 2NO2 + 2KOH = KNO2 + KNO3 + H2O NO + Cu CuO + 1/2N2 2NO2 + 4Cu = 4CuO + N2 Gọi số mol Cu tham gia phản ứng (1) là x, tham gia phản ứng (2) là y. (x + y) .64 = 30. + 46 . 2y hay 7y = 11x y = 0,11 đ Giải được x = 0,07 + 2y = 0,2665 a) Tính m: a = 11,52 gam b) Số mol NO2 tham gia phản ứng (3) : 0,11´ 4 = 0,44 (mol) ị Số mol KOH tham gia phản ứng : 0,44 mol ị Thể tích dung dịch KOH 0,5M = = 0,88 (lít) Nồng độ các muối trong dung dịch B: [KNO2] = [KNO3] = = 0,25 (M) c) Theo các phương trình (4), (5) Số mol N2 = số mol (NO + NO2) = ( + 0,11 . 2) = 0,13335 (mol) Thể tích khí N2: (đktc) = 0,13335. 22,4 = 2,987 (lít). Bài 11. Phân tử X có công thức abc .Tổng số hạt mang điện và không mang điện trong phân tử X là 82. Trong đó số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 22, hiệu số khối giữa b và c gấp 10 lần số khối của a, tổng số khối của b và c gấp 27 lần số khối của a. Tìm công thức phân tử đúng của X. Đ Hướng dẫn giải : Gọi số hạt proton, nơtron, số khối của nguyên tử a là: Za ; Na ; Aa Gọi số hạt proton, nơtron, số khối của nguyên tử b là: Zb ; Nb ; Ab Gọi số hạt proton, nơtron, số khối của nguyên tử c là: Zc ; Nc ; Ac Từ các dữ kiện của đầu bài thiết lập được các phương trình: 2(Za + Zb + Zc) + (Na + Nb + Nc) = 82 (1) 2(Za + Zb + Zc) - (Na + Nb + Nc) = 22 (2) Ab - Ac = 10 Aa Ab + Ac = 27Aa Từ (1) và (2) : (Za + Zb + Zc) = 26; (Na + Nb + Nc) = 30 => Aa + Ab + Ac = 56 Giải được: Aa = 2 ; Ab = 37 ; Ac = 17. Kết hợp với (Za + Zb + Zc) = 26 Tìm được : Za = 1, Zb = 17 ; Zc = 8 các nguyên tử là: 1H2 ; 17Cl37 ; 8O17 Công thức X: HClO. Bài 12. a) Cho n-butan phản ứng với Clo ( tỉ lệ mol 1:1), chiếu sáng được hỗn hợp 2 sản phẩm hữu cơ A và B cùng khí C. * Viết phương trình phản ứng. * Khí C được hoà tan trong nước, để trung hoà dung dịch cần 800 ml dung dịch NaOH 0,75M. Tính khối lượng sản phẩm A, B , biết nguyên tử Hidro ở Các bon bậc II có khả năng phản ứng cao hơn 3 lần so với nguyên tử Hidro ở Các bon bậc I. b) Có 4 hidrocacbon thơm: C8H10 (A); C8H10 (B); C9H12 (C); C9H12 (D). Thực hiện phản ứng các hidrocacbonvới Br2/Fe (tỉ lệ mol 1:1) được các dẫn xuất mono Brom. - A cho 1 sản phẩm thế. - B cho 3 sản phẩm thế. - C cho 1 sản phẩm thế. - D cho 2 sản phẩm thế. Viết công thức cấu tạo của A; B; C; D. Đ Hướng dẫn giải : a) * Viết phương trình: CH3-CH2-CH2-CH3 + Cl2 CH3-CHCl-CH2-CH3 + HCl (A) (C) CH3-CH2-CH2-CH3 + Cl2 CH3-CH2-CH2-CH2Cl + HCl (B) (C) * Tính khối lượng sản phẩm: Gọi số mol sản phẩm A là nA ; sản phẩm B là nB : nA + nB = nHCl = nNaOH = 0.8.0,75 = 0,6(mol) %nA = = => nA = .= 0,4 (mol) => nB = 0,2 (mol) (rA; rB là khả năng phản ứng của nguyên tử H ở nguyên tử cac bon bậc II và bậc I) Khối lượng sản phẩm A = 0,4.92,5 = 37 gam. Khối lượng sản phẩm B = 0,2.92,5 = 18,5 gam. CH3 CH3 CH3 CH3 H3C CH3 H3C CH3 CH3 hoặc CH3 CH2-CH3 (A) (B) (C) (D) CH3 Bài 13. Trong một bình kín dung tích 16 lít chứa hỗn hợp hơi ba rượu đơn chức A, B, C và 13,44 gam O2, nhiệt độ và áp suất trong bình là 109,2oC và 0,98 atm. Bật tia lửa điện đốt cháy hết rượu, sau đó đưa nhiệt độ về 136,5oC, áp suất trong bình lúc này là P atm. Cho tất cả khí trong bình sau khi đốt cháy lần lượt đi qua bình 1 đựng H2SO4 đặc và bình 2 đựng KOH đặc. Sau thí nghiệm thấy khối lượng bình 1 tăng 3,78 gam còn bình 2 tăng 6,16 gam. a) Tính áp suất P b) Xác định công thức phân tử của rượu A, B, C, biết rằng B, C có cùng số cacbon và số mol rượu A bằng 5/3 tổng số mol rượu B và C. Cho khối lượng mol nguyên tử: C = 12; O = 16; H = 1; Cl = 35,5; Ca = 40; Be = 9; Mg = 24; Ba = 137; Fe = 56. Đ Hướng dẫn giải : Tổng số mol của các khí trong bình kín n = Số mol O2 là: đ Tổng số mol 3 rượu A, B, C: 0,5 - 0,42 = 0,08 mol a) Gọi CxHy-OH, là công thức của A, B, C và a, b, là các số mol tương ứng của chúng CxHyOH + O2 đ xCO2 + H2O a Cx’Hy’OH + O2 đ x’CO2 + H2O b Cx”Hy”OH + O2 đ x”CO2 + H2O c Ta có: a + b + c = 0,08 Số mol CO2 thoát ra: xa + x’b + x”c = mol Số mol H2O mol Û ya + y’b + y”c = 0,34 đ Số mol O2 cần dùng để đốt cháy A, B, C: a + b + c = xa + x’b + x”c + 0,14 + 0,085 - 0,02 = 0,205 mol Số mol O2 dư: 0,42 - 0,205 = 0,215 Vậy số mol các khí sau phản ứng: = 0,14 + 0,21 + 0,215 = 0,565 mol Ta có: P = 1,186 atm Vậy áp suất sau phản ứng là 1,186 atm. b) Do số cacbon của rượu B, C bằng nhau nên ta gọi CnH2n+1-2xOH CmH2m+1-2yOH CmH2m+1-2zOH (A) (B) (C) là công thức của rượu A, B, C trong đó x, y, z là số nối đôi trong mạch hiđrocacbon và a, b, c là số mol tương ứng của 3 rượu. Phản ứng đốt cháy rượu: CnH2n+1-2xOH + O2 đ nCO2 + (n + 1 - x) H2O CmH2m+1-2yOH + O2 đ mCO2 + (m + 1 - y) H2O CmH2m+1-2zOH + O2 đ mCO2 + (m + 1 - z) H2O Ta có tổng số mol 3 rượu a + b + c = 0,08 (1) Do nA = (nB + nC) đ a = (b + c) (2) Số mol CO2: na + m(b + c) = 0,14 (3) Số mol H2O: (n + 1 - x)a + (m + 1 - y)b + (m + 1 - z)c = 0,21 (4) Û na + m(b + c) + a + b + c - xa - yb - zc = 0,21 Û xa + yb + zc = 0,01 (5) Từ (1) (2) đ a = 0,05 b + c = 0,03 Từ (3) đ 0,05n + 0,03m = 0,14 Û 5n + 3m = 14 n 1 2 3 m 3 lẻ < 0 đ n = 1, m = 3 đ Rượu (A) chỉ có 1C, rượu (B), (C) có 3C Do (A) chỉ có 1C nên không có nối đôi hay nối ba trong mạch (A) là rượu đơn no, suy ra: x = 0 Vậy công thức (A): CH3 - OH Từ (5) đ yb + zc = 0,01 (*) Công thức của (B), (C): C3H7-2y OH, C3H7-2z OH B, C có thể là rượu đơn no, rượu đơn có một nối đôi hoặc rượu đơn có 1 nối ba. Do đó B, C có thể là một trong các trường hợp sau: + B, C là 2 rượu đơn no không chứa nối đôi, nối ba Lúc đó ta suy ra từ (*): y = 0, z = 0 Thay vào (4) na + m(b + c) + a + b + c - xa - yb - zc = 0,22 ạ 0,21 Không thỏa mãn. + (B), (C) có thể là 1 rượu đơn no và 1 rượu có một nối đôi, suy ra trong phân tử (C) có chứa 1 nối đôi đ y = 0, z = 1 Từ (*) đ yb + zc = 0,01 đ c = 0,01 b = 0,02 Trường hợp này thỏa mãn Vậy công thức của (B), (C) là: C3H7OH và C3H5OH + (B), (C) là 2 rượu đơn no có nối đôi y = z = 1 Lúc đó yb + zc = b + c = 0,01 ạ 0,03 (loại) + (B), (C) là 2 rượu đơn có 1 nối ba y = z = 2 Từ (*) đ 2(b + c) = 0,01 đ b + c = 0,005 loại + (B) có 1 nối đôi, (C) có một nối ba. đ y = 1, z = 2 Từ (*) đ b + 2c = 0,01 b + c = 0,03 đ b = 0,03 - c đ c + 0,03 = 0,01 loại + (B) có một nối ba, (C) là rượu đơn no. Lúc đó y = 2, z = 0 Từ (*) đ yb + zc = 2b = 0,01 đ b = 0,005 đ c = 0,025 thỏa mãn Công thức (B), (C) là: C3H3OH, C3H7OH Vậy công thức của (A): CH3OH, công thức của (B) và (C) là: C3H7OH và C3H5OH hoặc C3H7OH và C3H3OH. Bài 14. Một hỗn hợp (X) gồm 1 rượu no đơn chức (A) và 1 axit no (B) 2 lần axit. Khối lượng của (X) là mX = x gam. Chia (X) làm 3 phần bằng nhau: - Phần 1 cho tác dụng với natri dư cho ra y lít hiđro (đktc). - Phần 2 đốt cháy hết cho ra z gam CO2. a) Tính số mol a (nA), b (nB) theo x, y, z. b) Cho x = 34,8 gam, y = 3,36 lít và z = 15,4 gam * Xác định công thức cấu tạo của (A), (B). * Tính thành phần phần trăm theo khối lượng của hỗn hợp (X). c) Phần 3 đun nóng với H2SO4 (xúc tác). Tính khối lượng este thu được với hiệu suất phản ứng là 80%. Cho: C = 12, H = 1, O = 16, N = 14, Cl = 35,5, Na = 23, K = 39, S = 32, Ca = 40, Br = 80. Đ Hướng dẫn giải : - Đặt công thức tổng quát: A: CnH2n+1OH và B: CmH2m(COOH)2 Gọi: a = nA, b = nB trong hỗn hợp X. Vì khối lượng của hỗn hợp X là x nên ta có : a(14n + 18) + b(14m + 90) = Hay: 14(na + mb) + 18(a + 2b) + 54b = (1) - Phần 1 với Na: Ta có phản ứng: CnH2n+1-OH + Na đ CnH2n+1-ONa + H2 a CmH2m(COOH)2 + 2Na đ CmH2m(COONa)2 + H2ư b b ị ị a + 2b = (2) - Phần 2 đốt cháy: CnH2n+1-OH + đ nCO2 + (n + 1)H2O a na CmH2m(COOH)2 + đ (m + 2)CO2 + (m + 1)H2O b (m + 2)b ị = na + (m + 2)b = Hay: na + mb + 2b = (3) (3) ị na + mb = - 2b (3’) Từ (1) (2) (3’) ị 14 Hay: 26b = ị b = (2) ị a = b) * Thay các giá trị của x = 34,8 ; y = 3,36 ; z = 15,4 Ta được: a = 0,2 mol b = 0,05 mol Từ (3’), ta có: na + mb = = 0,25 0,2n + 0,05m = 0,25 Hay: 4n + m = 5 n 1 2 m 1 (-) ị Công thức cấu tạo A: CH3- OH B: CH2 * mA = 32g ´ 0,2 ´ 3 = 19,2 g mB = 104g ´ 0,05 ´ 3 = 15,6 g ị %A = 55,17 %B = 100 - 55,17 = 44,83 c) Phần 3: 0,05 mol 0,1 mol 0,05 mol ị meste = 0,05 ´ 132 ´ = 5,28 gam Bài 15. Đốt cháy 1,6 gam một este (E) đơn chức được 3,52 gam CO2 và 1,152 gam H2O. a) Tìm công thức phân tử của (E). b) Cho 10 gam (E) tác dụng với lượng NaOH vừa đủ. Cô cạn dung dịch sau phản ứng được 14 gam muối khan. Tìm công thức cấu tạo của (E), biết (E) không phân nhánh. c) (F) là một đồng phân của (E), (F) tác dụng với NaOH tạo ra một rượu mà khi đốt cháy một thể tích hơi rượu này cần ba thể tích oxi đo ở cùng điều kiện. Tìm công thức cấu tạo của (F) (Cho: Na = 23; Ba = 137; C = 12; H = 1; O = 16) Đ Hướng dẫn giải : 1. Gọi công thức phân tử (E) là CxHyO2, ta có phương trình CxHyO2 + O2 xCO2 + H2O a mol ax mol mol Gọi nE = a mol = 0,08 mol; = 0,064 mol ta có hệ sau: a(12x + y + 16´2) = 1,6 (I) ax = 0,08 (II) = 0,064 ị ay = 0,128 (III) Giải hệ 12ax + ay + 32a = 1,6 32a = 1,6 - 12 ´ 0,08 - 0,128 = 0,512 a = 0,016 (II) ị x = = 5 y = = 8 Công thức phân tử E: C5H8O2 nE = = 0,1 mol Gọi công thức tổng quát của E: RCOOR RCOOR + NaOH đ RCOONa + RÂ- OH 0,1 0,1 0,1 nE = nNaOH = nRCOONa = 0,1 mol (vì E là este đơn chức) mNaOH = 0,1 ´ 40 = 4 g mE + mNaOH = mmuối + mrượu ị mrượu = 0 ị Vậy E tác dụng với NaOH không tạo thành rượu nên E phải là este vòng. Có cấu tạo