Xác định công thức của một chất (vô cơ) dựa vào kết quả phân tích định lượng

BDHSG Chủ Đề: XÁC ĐỊNH CÔNG THỨC HÓA HỌC CỦA MỘT CHẤT VẤN ĐỀ 1: Xác định công thức của một chất (vô cơ) dựa vào kết quả phân tích định lượng. Dựa vào tỉ lệ phần trăm khối lượng của các nguyên tố. Thí dụ: Phân tích một hợp chất vô cơ A có thành phần % theo khối lượng của đồng 40%, lưu huỳnh là 20%, và oxi 40%. Xác định công thức hóa học của A. Giải: Vì %Cu+%S+%O= 100% nên A gồm cu,S và O Gọi công thức A là CuxSyOz Ta có tỉ lệ số mol các nguyên tố Cu,S,O là: x:y:z =::= ::= 0,625:0,625:2,5 =1:1:4 Vậy A có công thức hóa học là: CuSO4 Dựa vào khối lượng của các nghuyên tố. Thí dụ: Đốt cháy hoàn toàn 13,6g hợp chất A, thì thu được 25,6g SO2 và 7,2 g nước. Xác dịnh công thức hóa học của A. Giải Hợp chất A có các nguyên tố S,H và có thể có O( vì khi đốt A tạo ra SO2 và H2O) Theo đề ta có khối lượng của S, H và O là: nSO2 = = =0,4(mol) ànS = nSO2 =0,4mol àmS = 0,4x 32 = 12,8(g) nH2O = == 0,4(mol) ànH = 2nH2O =0,4x2=0,8(mol) àmH = 0,8x1 = 0,8(g) Ta có mH + mS = 12,8+0,8 =13,6g = mA Vậy trong A chỉ có S và H Ta gọi công thức A là SxHy X:y= nS: nH =0,4: 0,8 = 1:2 Vậy công thức của A là SH2 hay H2S (lưu ý trường hợp này chỉ đúng khi hợp chất này là hợp chất vô cơ, nếu là hợp chất hữu cơ thì đây mới là công thức đơn giản) VẤN ĐỀ 2: Xác định công thức hóa học một chất dựa theo phương trình hóa học: Thí dụ: Hòa tan hoàn toàn 7,2g một kim loại hóa trị bằng dung dịch HCl, thu được 6,72 lít H2 ở đktc. Xác định tên kim loại đã dùng. Giải Số mol của H2 thu được là nH2 = 6,72:22,4=0,3 (mol) Đặt M là kim loại đã dùng ta có phương trình phản ứng: M + 2HCl àMCl2 + H2 1mol 1mol 0,3mol 0,3mol Theo bài ra: M x 0,3 = 7,2 à M = 24g Vậy M là kim loại Mg VẤN ĐỀ 3: Xác định công thức bằng toán biện luận. Thí dụ: hòa tan hoàn toàn 7,56g một kim loại M chưa rõ hóa trị vào dung dịch axit HCl, thì thu được 9,408 lít H2 (đktc). Xác định kim loại M. Giải Số mol của H2 thu được là nH2 = 9,408:22,4=0,42 (mol) Gọi n là hóa trị của M ta có phương trình 2M + 2nHCl à2MCln + nH2 2mol nmol mol 0,42mol Theo bài ra ta có: x M = 7,56 à M = 9n Hóa trị của kim loại của kim loại có thể 1,2,3. Do đó ta xét bảng sau: n 1 2 3 m 9 18 27 Loại Loại Al Vậy M là Al(nhôm) BÀI TẬP Câu 1: Khi hoà tan 21g một kim loại hoá trị II trong dung dịch H2SO4 loãng dư, người ta thu được 8,4 lít hiđro (đktc) và dung dịch A. Khi cho kết tinh muối trong dung dịch A thì thu được 104,25g tinh thể hiđrat hoá. Cho biết tên kim loại. Xác định CTHH của tinh thể muối hiđrat hoá đó. ĐS: a) Fe ; b) FeSO4.7H2O Câu 2: Cho 4,48g oxit của 1 kim loại hoá trị II tác dụng vừa đủ với 100 ml dung dịch H2SO4 0,8M rồi cô cạn dung dịch thì nhận được 13,76g tinh thể muối ngậm nước. Tìm công thức muối ngậm H2O này. ĐS: CaSO4.2H2O Câu 3: Một hỗn hợp kim loại X gồm 2 kim loại Y, Z có tỉ số khối lượng 1 : 1. Trong 44,8g hỗn hợp X, số hiệu mol của Y và Z là 0,05 mol. Mặt khác nguyên tử khối Y > Z là 8. Xác định kim loại Y và Z. ĐS: Y = 64 (Cu) và Z = 56 (Fe) Câu 4: Hoà tan hoàn toàn 4 gam hỗn hợp gồm 1 kim loại hoá trị II và 1 kim loại hoá trị III cần dùng hết 170 ml HCl 2M. Cô cạn dung dịch thu được bao nhiêu gam muối khô. Tính thoát ra ở đktc. Nêu biết kim loại hoá trị III là Al và số mol bằng 5 lần số mol kim loại hoá trị II thì kim loại hoá trị II là nguyên tố nào? ĐS: a) ; b) ; c) Kim loại hoá trị II là Câu 5: Oxit cao nhất của một nguyên tố có công thức R2Ox phân tử khối của oxit là 102 đvC, biết thành phần khối lượng của oxi là 47,06%. Xác định R. ĐS: R là nhôm (Al) Câu 6: Nguyên tố X có thể tạo thành với Fe hợp chất dạng FeaXb, phân tử này gồm 4 nguyên tử có khối lượng mol là 162,5 gam. Hỏi nguyên tố X là gì? ĐS: X là clo (Cl) Câu 7: Cho 100 gam hỗn hợp 2 muối clorua của cùng 1 kim loại M (có hoá trị II và III) tác dụng hết với NaOH dư. Kết tủa hiđroxit hoá trị 2 bằng 19,8 gam còn khối lượng clorua kim loại M hoá trị II bằng 0,5 khối lượng mol của M. Tìm công thức 2 clorua và % hỗn hợp. ĐS: Hai muối là FeCl2 và FeCl3 ; %FeCl2 = 27,94% và %FeCl3 = 72,06% Câu 8: Hoà tan 18,4 gam hỗn hợp 2 kim loại hoá trị II và III bằng axit HCl thu được dung dịch A + khí B. Chia đôi B. Phần B1 đem đốt cháy thu được 4,5 gam H2O. Hỏi cô cạn dd A thu được bao nhiêu gam muối khan. Phần B2 tác dụng hết clo và cho sản phẩm hấp thụ vào 200 ml dung dịch NaOH 20% (d = 1,2). Tìm C% các chất trong dung dịch tạo ra. Tìm 2 kim loại, nếu biết tỉ số mol 2 muối khan = 1 : 1 và khối lượng mol của kim loại này gấp 2,4 lần khối lượng mol của kim loại kia. ĐS: a) ; b) C% (NaOH) = 10,84% và C% (NaCl) = 11,37% c) Kim loại hoá trị II là Zn và kim loại hoá trị III là Al Câu 9: Kim loại X tạo ra 2 muối XBr2 và XSO4. Nếu số mol XSO4 gấp 3 lần số mol XBr2 thì lượng XSO4 bằng 104,85 gam, còn lượng XBr2 chỉ bằng 44,55 gam. Hỏi X là nguyên tố nào? ĐS: X = 137 là Ba Câu 10: Hỗn hợp khí gồm NO, NO2 và 1 oxit NxOy có thành phần 45% ; 15% và 40%. Trong hỗn hợp có 23,6% lượng NO còn trong NxOy có 69,6% lượng oxi. Hãy xác định oxit NxOy. ĐS: Oxit là N2O4 Câu 11: Có 1 oxit sắt chưa biết. - Hoà tan m gam oxit cần 150 ml HCl 3M. - Khử toàn bộ m gam oxit bằng CO nóng, dư thu được 8,4 gam sắt. Tìm công thức oxit. ĐS: Fe2O3 Câu 12: Khử 1 lượng oxit sắt chưa biết bằng H2 nóng dư. Sản phẩm hơi tạo ra hấp thụ bằng 100 gam axit H2SO4 98% thì nồng độ axit giảm đi 3,405%. Chất rắn thu được sau phản ứng khử được hoà tan bằng axit H2SO4 loãng thoát ra 3,36 lít H2 (đktc). Tìm công thức oxit sắt bị khử. ĐS: Fe3O4 Câu 13: Hỗn hợp X gồm 2 kim loại A và B có tỉ lệ khối lượng 1 : 1 và khối lượng mol nguyên tử của A nặng hơn B là 8 gam. Trong 53,6 gam X có số mol A khác B là 0,0375 mol. Hỏi A, B là những kim loại nào? ĐS: B là Fe và A là Cu Câu 14: Đốt cháy hoàn toàn m gam chất A cần dùng hết 5,824 dm3 O2 (đktc). Sản phẩm có CO2 và H2O được chia đôi. Phần 1 cho đi qua P2O5 thấy lượng P2O5 tăng 1,8 gam. Phần 2 cho đi qua CaO thấy lượng CaO tăng 5,32 gam. Tìm m và công thức đơn giản A. Tìm công thức phân tử A và biết A ở thể khí (đk thường) có số C 4. ĐS: A là C4H10 Câu 15: Hoà tan 18,4g hỗn hợp 2 kim loại hoá trị II và III bằng axit HCl thu được dung dịch A + khí B. Chia đôi B Phần B1 đem đốt cháy thu được 4,5g H2O. Hỏi cô cạn dung dịch A thu được bao nhiêu gam muối khan. Phần B2 tác dụng hết clo và cho sản phẩm hấp thụ vào 200 ml dung dịch NaOH 20% (d = 1,2). Tìm % các chất trong dung dịch tạo ra. Tìm 2 kim loại, nếu biết tỉ số mol 2 muối khan = 1 : 1 và khối lượng mol kim loại này gấp 2,4 lần khối lượng mol của kim loại kia. ĐS: a) Lượng muối khan = 26,95g b) %NaOH = 10,84% và %NaCl = 11,73% c) KL hoá trị II là Zn và KL hoá trị III là Al Câu 16: Hai nguyên tố X và Y đều ở thể rắn trong điều kiện thường 8,4 gam X có số mol nhiều hơn 6,4 gam Y là 0,15 mol. Biết khối lượng mol nguyên tử của X nhỏ hơn khối lượng mol nguyên tử của Y là 8. Hãy cho biết tên của X, Y và số mol mỗi nguyên tố nói trên. ĐS: - X (Mg), Y (S) - và Câu 17: Nguyên tố R tạo thành hợp chất RH4, trong đó hiđro chiếm 25% khối lượng và nguyên tố R’ tạo thành hợp chất R’O2 trong đó oxi chiếm 69,57% khối lượng. a) Hỏi R và R’ là các nguyên tố gì? b) Hỏi 1 lít khí R’O2 nặng hơn 1 lít khí RH4 bao nhiêu lần (ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất). c) Nếu ở đktc, V1 lít RH4 nặng bằng V2 lít R’O2 thì tỉ lệ V1/V2 bằng bao nhiêu lần? ĐS: a) R (C), R’(N) ; b) NO2 nặng hơn CH4 = 2,875 lần ; c) V1/V2 = 2,875 lần Câu 18: Hợp chất với oxi của nguyên tố X có dạng XaOb gồm 7 nguyên tử trong phân tử. Đồng thời tỉ lệ khối lượng giữa X và oxi là 1 : 1,29. Xác định X và công thức oxit. ĐS: X là P oxit của X là P2O5 Câu 19: Hoà tan hoàn toàn 12,1 gam hỗn hợp bột gồm CuO và một oxit của kim loại hoá trị II khác cần 100 ml dung dịch HCl 3M. Biết tỉ lệ mol của 2 oxit là 1 : 2. Xác định công thức của oxit còn lại. Tính % theo khối lượng của mỗi oxit trong hỗn hợp ban đầu. ĐS: a) ZnO ; b) %CuO = 33,06% và %ZnO = 66,94% Câu 20: Cho A gam kim loại M có hoá trị không đổi vào 250 ml dung dịch hỗn hợp gồm Cu(NO3)2 và AgNO3 đều có nồng độ 0,8 mol/l. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn ta lọc được (a + 27,2) gam chất rắn gồm ba kim loại và được một dung dịch chỉ chứa một muối tan. Xác định M và khối lượng muối tạo ra trong dung dịch. ĐS: M là Mg và Mg(NO3)2 = 44,4g Câu 21: Nung 25,28 gam hỗn hợp FeCO3 và FexOy dư tới phản ứng hoàn toàn, thu được khí A và 22,4 gam Fe2O3 duy nhất. Cho khí A hấp thụ hoàn toàn vào 400ml dung dịch Ba(OH)2 0,15M thu được 7,88g kết tủa. Viết các phương trình phản ứng xảy ra. Tìm công thức phân tử của FexOy. ĐS: b) Fe2O3 Câu 22: Hai thanh kim loại giống nhau (đều cùng nguyên tố R hoá trị II) và có cùng khối lượng. Cho thanh thứ nhất vào vào dung dịch Cu(NO3)2 và thanh thứ hai vào dung dịch Pb(NO3)2. Sau một thời gian, khi số mol 2 muối bằng nhau, lấy hai thanh kim loại đó ra khỏi dung dịch thấy khối lượng thanh thứ nhất giảm đi 0,2% còn khối lượng thanh thứ hai tăng 28,4%. Xác định nguyên tố R. ĐS: R (Zn) Câu 23: Hỗn hợp M gồm oxit của một kim loại hoá trị II và một cacbonat của kim loại đó được hoà tan hết bằng axit H2SO4 loãng vừa đủ tạo ra khí N và dung dịch L. Đem cô cạn dung dịch L thu được một lượng muối khan bằng 168% khối lượng M. Xác định kim loại hoá trị II, biết khí N bằng 44% khối lượng của M. ĐS: Mg Câu 24: Cho Cho 3,06g axit MxOy của kim loại M có hoá trị không đổi (hoá trị từ I đến III) tan trong HNO3 dư thu được 5,22g muối. Hãy xác định công thức phân tử của oxit MxOy. ĐS: BaO Câu 25: Cho 15,25 gam hỗn hợp một kim loại hoá trị II có lẫn Fe tan hết trong axit HCl dư thoát ra 4,48 dm3 H2 (đktc) và thu được dung dịch X. Thêm NaOH dư vào X, lọc kết tủa tách ra rồi nung trong không khí đến lượng không đổi cân nặng 12 gam. Tìm kim loại hoá trị II, biết nó không tạo kết tủa với hiđroxit. ĐS: Ba Câu 26: Cho 2 gam hỗn hợp Fe và kim loại hoá trị II vào dung dịch HCl có dư thì thu được 1,12 lít H2 (đktc). Mặt khác, nếu hoà tan 4,8g kim loại hoá trị II đó cần chưa đến 500 ml dung dịch HCl. Xác định kim loại hoá trị II. ĐS: Mg Câu 27: Khử hoàn toàn 4,06g một oxit kim loại bằng CO ở nhiệt độ cao thành kim loại. Dẫn toàn bộ khí sinh ra vào bình đựng Ca(OH)2 dư, thấy tạo thành 7g kết tủa. Nếu lấy lượng kim loại sinh ra hoà tan hết vào dung dịch HCl dư thì thu được 1,176 lít khí H2 (đktc). Xác định công thức phân tử oxit kim loại. Cho 4,06g oxit kim loại trên tác dụng hoàn toàn với 500 ml dung dịch H2SO4 đặc, nóng (dư) thu được dung dịch X và khí SO2 bay ra. Hãy xác định nồng độ mol/l của muối trong dung dịch X (coi thể tích dung dịch không thay đổi trong quá trình phản ứng) ĐS: a) Fe3O4 ; b) Câu 28: Hoà tan hoà toàn m gam kim loại M bằng dung dịch HCl dư, thu được V lít H2 (đktc). Mặt khác hoà tan hoàn toàn m gam kim loại M bằng dung dịch HNO3 loãng, thu được muối nitrat của M, H2O và cũng V lít khí NO duy nhất (đktc). So sánh hoá trị của M trong muối clorua và trong muối nitrat. Hỏi M là kim loại nào? Biết rằng khối lượng muối nitrat tạo thành gấp 1,905 lần khối lượng muối clorua. ĐS: a) ; b) Fe Câu 29: Hoà tan hoàn toàn 14,2g hỗn hợp C gồm MgCO3 và muối cacbonat của kim loại R vào dung dịch HCl 7,3% vừa đủ, thu được dung dịch D và 3,36 lít khí CO2 (đktc). Nồng độ MgCl2 trong dung dịch D bằng 6,028%. Xác định kim loại R và thành phần % theo khối lượng của mỗi chất trong C. Cho dung dịch NaOH dư vào dung dịch D, lọc lấy kết tủa nung ngoài không khí đến khi phản ứng hoàn toàn. Tính số gam chất rắn còn lại sau khi nung. ĐS: a) R (Fe) và %MgCO3 = 59,15% , %FeCO3 = 40,85% ; b) và Câu 30: Hoà tan hoàn toàn a gam kim loại M có hoá trị không đổi vào b gam dung dịch HCl được dung dịch D. Thêm 240 gam dung dịch NaHCO3 7% vào D thì vừa đủ tác dụng hết với lượng HCl còn dư, thu được dung dịch E trong đó nồng độ phần trăm của NaCl và muối clorua km loại M tương ứng là 2,5% và 8,12%. Thêm tiếp lượng dư dung dịch NaOH vào E, sau đó lọc lấy kết tủa, rồi nung đến khối lượng không đổi thì thu được 16 gam chất rắn. Viết các phương trình phản ứng. Xác định kim loại và nồng độ phần trăm của dung dịch đã dùng. ĐS: M (Mg) và %HCl = 16%