Xem mẫu

  1. Chuyên đề: Phương pháp giải nhanh bài toán Hóa Học Phần 4 Phương pháp Bảo toàn điện tích
  2. Phần 4. Phương pháp bảo toàn điện tích Nội dung A. Nội dung phương pháp và những chú ý quan trọng B. Các thí dụ minh họa C. Kết hợp phương pháp bảo toàn điện tích – bảo toàn electron D. Bài tập luyện tập
  3. A. Nội dung phương pháp và những chú ý quan trọng  Nội dung phương pháp : • Định luật bảo toàn điện tích (BTĐT): “Trong một dung dịch nếu tồn tại đồng thời các ion dương và âm thì theo định luật bảo toàn điện tích: tổng số điện tích dương bằng tổng số điện tích âm”. Đây chính là cơ sở để thiết lập phương trình biểu diễn mối liên hệ giữa các ion trong dung dịch. • Áp dụng : + Tính lượng (số mol, nồng độ) các ion trong dung dịch. + Bài toán xử lí nước cứng. + Bài toán pha dung dịch.  Chú ý : số mol điện tích = số mol ion × điện tích ion.
  4. B. Các thí dụ minh họa Thí dụ 1 Dung dịch X có chứa a mol Na+, b mol Mg2+, c mol Cl− và d mol SO42−. Biểu thức nào dưới đây là đúng ? A. a + 2b = c + 2d. B. a + 2b = c + d. C. a + b = c + d. D. 2a + b = 2c + d. Hướng dẫn giải : Theo  nh uËtb¶o oµn  Ön Ý : ®Þ l   t ®i tch   a  2b  c  2d +  =  +  →  ¸p  A. § ¸n 
  5. B. Các thí dụ minh họa Thí dụ 2 Trong một cốc nước cứng chứa a mol Ca2+; b mol Mg2+ và c mol HCO3−. Dùng dung dịch Ca(OH)2 x mol/l để làm giảm độ cứng của nước thì thấy khi thêm V lít nước vôi trong vào cốc, độ cứng trong cốc là nhỏ nhất. Biểu thức tính V theo a, b, x là 2a + b a + 2b a+b a+b A. V = B. V = C. V = D. V = x x x 2x Hướng dẫn giải C ¸ch  C ¸c  1:  øng  r :   C O 3   O H −     O 2−   H 2O   1) ph¶n  x¶y a   H   − +  → C 3 +   (                           a2+   C O 3− →  aC O 3 ↓    2)                         C +  2 C    (                           g2+   C O 2− →  gC O 3 ↓    3)                         M +  3 M    ( cøng  nhÊt⇔  § é  nhá    dung  ch  dÞ kh«ng  c¸c on  a2+   M g2+ cßn  i C vµ  Theo 1) 2) 3):nC O 2− = nO H − = 2Vx = nC a2+ + nM g2+      * ( ,( ,(        ( ) 3 C hó  :nC a2+ = a + Vx m ol nM g2+ = b m ol ý   ( );   ( ) a+ b Thay  ( ):2Vx = a + Vx + b    = vµo *    ⇒V →  ¸p  C . § ¸n  x
  6. B. Các thí dụ minh họa Thí dụ 2 (tt) Trong một cốc nước cứng chứa a mol Ca2+; b mol Mg2+ và c mol HCO3−. Dùng dung dịch Ca(OH)2 x mol/l để làm giảm độ cứng của nước thì thấy khi thêm V lít nước vôi trong vào cốc, độ cứng trong cốc là nhỏ nhất. Biểu thức tính V theo a, b, x là 2a + b a + 2b a+b a+b A. V= B. V= C. V= D. V= x x x 2x Hướng dẫn giải (tt) C ¸ch  : 2   C ¸c  ­ ¬ng r× ph¶n  ph t nh  øng  r : x¶y a           a( C O 3 )   C a( H )     aC O 3 ↓  2H 2O          (        C H 2 +  O 2 → 2C +           4)          g( C O 3 )   C a( H )     aC O 3 ↓  M gC O 3 ↓  2H 2O  (        M H 2 +  O 2 →C +  +   5) § é  l nhá nhÊt⇔  a( H )   ®ñ cøng µ      C O 2 võa  Tõ 4) 5)⇒ nC a(O H )2 =  a( C O 3 )   M g( C O 3 ) ( ,( C H 2 +  H 2 a+ b ⇒ V. =    b    = x a +  ⇒ V →  ¸p  C . § ¸n  x
  7. B. Các thí dụ minh họa Thí dụ 3 Một dung dịch chứa hai cation là Fe2+ 0,1M và Al3+ 0,2M. Trong dung dịch còn có hai anion là Cl− x mol/l và SO42− y mol/l. Khi cô cạn 1,0 lít dung dịch trên thu được 46,9 gam hỗn hợp muối khan. Giá trị của x và y lần lượt là A. 0,6 và 0,1. B. 0,3 và 0,2. C. 0,5 và 0,15. D. 0,2 và 0,3. Hướng dẫn giải nC l =  m ol  SO 2− =  m ol − x   n ; y  4 Khèi­ îng  uèi  l m  khan m m uèi  m cati   m ani   :  =  on +  on ⇒  0,   27. 2  35, +  =  9 ⇒  5x  96y  35,  1) 56. 1+  0, +  5x  96y  46, 35, +  =  9 ( Theo  nh uËtBT§ T  x  2y  2. 1+  0, ⇒  +  =  ,    ( ®Þ l   : +  =  0,   3. 2  x  2y  0 8    2)    x =  2 0, Tõ 1) 2)⇒  ( ,( y =  3 0, →  ¸p  D . § ¸n 
  8. B. Các thí dụ minh họa Thí dụ 4 Dung dịch X gồm 5 ion : Mg2+, Ba2+, Ca2+, 0,1 mol Cl− và 0,2 mol NO3−. Thêm từ từ dung dịch K2CO3 1M vào dung dịch X đến khi được lượng kết tủa lớn nhất thì thể tích dung dịch K2CO3 đã sử dụng là A. 300 ml. B. 150 ml. C. 200 ml. D. 250 ml. Hướng dẫn giải KÕtt l nhÊt⇔  i   g2+ ,Ba2+   C a2+   kÕtt hoµn oµn   ña ín    c¸c on M   vµ  ®∙   ña  t                   g2+   C O 2− →  gC O 3 ↓    1)                 M +  3 M    (                   2+   C O 2− →                  Ba +  3 BaC O 3 ↓    (     2)                   a2+   C O 3− →  aC O 3 ↓    (                 C +  2 C     3) Theo 1) 2) 3):nC O 2− = nM g2+ + nBa2+ + nC a2+         * ( ,( ,(           ( ) 3 BT§ T 2nM g2+ + 2nBa2+ + 2nC a2+ = 1. 1+  0, = 0, m ol Theo  :  0,   1. 2  3  0,3 ⇒  M g2+ + nBa2+ + nC a2+ = n = 0, m ol           ( * 15              * ) 2 0, 15 ( ) * )⇒  C O 2− * ,( *   n = 0, m ol VK C O = 15  ⇒   0, lt=  m l→  ¸p  B. = 15 Ý  150  § ¸n  3 2 3 1
  9. B. Các thí dụ minh họa Thí dụ 5 Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp gồm x mol FeS2 và y mol Cu2S vào axit HNO3 (vừa đủ), thu được dung dịch X (chỉ chứa hai muối sunfat) và khí duy nhất NO. Tỉ số của x/y là A. 2/1. B. 1/2. C. 3/1. D. 1/3. Hướng dẫn giải X    m   dÞ kh cßn gèc  − at⇔ dung  ch  «ng    N O 3 D o  chØcã  uèisunf     S¬  bi ®æi   2     3+   2SO 2−    1) ®å  Õn     FeS → Fe +  : 4   (               x     x     2x                                                      C u2S    u2+   SO 2−    2)               → 2C +  4   (                           y               y     2y      D ung  ch    c¸c on Fe3+ ,C u2+   SO 2− dÞ chØcã  i :     vµ  4 BT§ T 3x + 2. = 2. +  y    = 2y ⇒  y = 2/ Theo  :  2y 2x  2. ⇒ x x/ 1 →  ¸p  A. § ¸n 
  10. B. Các thí dụ minh họa Thí dụ 6 Dung dịch X chứa Na2SO4 0,05M, NaCl 0,05M và KCl 0,1M. Phải dùng hỗn hợp muối nào sau đây để pha chế dung dịch X ? A. KCl và Na2SO4. B. KCl và NaHSO4. C. NaCl và K2SO4. D. NaCl và KHSO4. Hướng dẫn giải C ¸c  ­ ¬ng r× ®i l: N a2SO 4  → 2N a+  + SO 2−    1) ph t nh  Ön i             4   (                        05      0,     0,                             0,        1      05                           N          + C −     2)                       aC l   →  N a+      l    (                      0,        05   0,                       05      0,     05                     KC         K      −     3)                       l    →    +   + C l    (                       1         0,     0,                     0,           1      1 [ a+ ] = 0,   0, =  15   [ + ] = 0,     N 1+  05  0, M ; K   10M N + C− [ a ] = [ l ] D ung  ch   − dÞ :   2− ⇔ + 2−   [ l ] = 0, +  1=  15   [ 4 ] = 0, M C 05  0,   0, M ; SO   05  [ ] = 2[ 4 ] K SO ⇒ Ph¶i   →§ ¸ C dïng  n  N aC lvµ  2S O 4     ¸p  n  . hç hîp    K
  11. B. Các thí dụ minh họa Thí dụ 7 Có 500 ml dung dịch X chứa Na+, NH4+, CO32−, SO42−. Tiến hành các thí nghiệm : - Lấy 100 ml X cho tác dụng với HCl dư được 2,24 lít CO2 (đktc). - Cho 100 ml X tác dụng với lượng dư BaCl2 thu được 43 gam kết tủa. - Lấy 100 ml X cho tác dụng với dung dịch NaOH dư được 4,48 lít khí (đktc). Khối lượgam. ối có B. 86,2 gam. dung C.ch X là gam. A. 43,1 ng mu trong 500 ml dị 119,0 D. 50,8 gam. ph¶n  :  O 2−  + 2H +  Hướng + C O 2ải       1) C ¸c  øng  C 3          H 2O   ẫn gi ↑       ( →  d                2+  + C O 2−    BaC O 3 ↓          (             Ba     3 →             2)               2+  + SO 2−    BaSO 4 ↓          (             Ba     4 →             3)               H −      H 4  → N H 3 ↑ + H 2O        4)             O  + N +               ( 2,24 4,48 Trong  m lX nC O 2− = nC O 2 = 100    :   = 0,   ol  N H + = nN H 3 = 1 m  n; = 0, m ol 2  3 22, 4 4 22,4 43 −  197. 1 0,               BaC O 3             m + m BaSO 4 = 43  nSO 2− = nBaSO 4 = ⇒ = 1m   0,   ol 4 233
  12. B. Các thí dụ minh họa Thí dụ 7 (tt) Hướng dẫn giải (tt) 2, 24 4,48 nC O 2− = nC O 2 = = 0,   ol  N H + = nN H 3 = 1 m  n; = 0, m ol 2  3 22, 4 4 22,4 43 −  197. 1 0, m BaC O 3 + m BaSO 4 = 43  nSO 2− = nBaSO 4 = ⇒ = 1m   0,   ol 4 233 Theo  BT§ T  :  2nC O 2− + 2nSO 2− = nN H +   nN a+ ⇒  N a+ = 2nC O 2− + 2nSO 2− 3 4 4 +  n 3 4 −n + NH4 ⇒  N a+ = 2. 1+ 2. 1− 0, = 0, m ol n 0, 0, 2 2  Khèi­ îng  uèicã r  l m   tong  m l 500    dung  ch  : dÞ X  m m uèi  m C O 2− + m SO 2− + m N H +   m N a+ = 5( 1. +  1. +  2. +  2. = +  0, 60  0, 96  0, 18  0, 23) 3 4 4 ⇒ m m uèi  119, gam     ¸p  C . = 0  → § ¸n 
  13. B. Các thí dụ minh họa Thí dụ 8 Hòa tan 26,64 gam chất X là tinh thể muối sunfat của kim loại M vào nước được dung dịch A. Cho A tác dụng với dung dịch NH3 vừa đủ thu được kết tủa B, nung B ở nhiệt độ cao đến khối lượng không đổi được 4,08 gam oxit. Mặt khác, cho cho dung dịch BaCl2 dư vào A được 27,96 gam kết tủa. X là A. MgSO4.6H2O. B. Fe2(SO4)3.12H2O. C. CuSO4.6H2O. D. Al2(SO4)3.18H2O. Hướng dẫn giải G äiX µ  2 ( 4 ). H 2O     ung  ch  chøa M n+   SO 2−   l M SO n α ⇒D dÞ A  :  vµ  4 Ph¶n  :  Ba2+  + SO 2−    BaSO 4 ↓  ( ) øng           4 →    * 27,96 ⇒ nSO 2− = nBaSO 4 = = 12    0, m ol 4 233 o C ã  Õn      n+   N H 3    ( H ) ↓    2O n ↓ bi ®æi M → M O n : d­ t →M BT§ T nO (M 2O n ) = nSO 2−   0, m ol m M n+   4, −  12. = 2, gam Theo  :  = 12    ⇒ = 08 0, 16 16  4 2, 16 Theo  BT§ T  :  × n = 0, 2        ⇒      ( )→  ¸p  D . 12. ⇒ M = 9n  M = 27 Al  § ¸n  M
  14. C. Kết hợp phương pháp bảo toàn điện tích – bảo toàn electron  Nội dung : • Đối với phản ứng oxi hóa – khử : Tổng số mol electron kim loại nhường = điện tích của cation kim loại. Áp dụng định luật bảo toàn điện tích : Điện tích của cation kim loại = điện tích của anion tạo muối ⇒ Số mol anion tạo muối. • Áp dụng : bài toán hỗn hợp kim loại + axit có tính oxi hóa mạnh. Biết khối lượng kim loại ↔ khối lượng muối.  Chú ý : số mol anion tạo muối được tính qua số mol electron nhận trong quá trình tạo sản phẩm khí.
  15. C. Kết hợp phương pháp bảo toàn điện tích – bảo toàn electron Thí dụ 9 Hòa tan hoàn toàn 15,95 gam hỗn hợp Ag, Zn và Al bằng dung dịch H2SO4 đặc, nóng thu được 7,84 lít khí SO2 (sản phẩm khử duy nhất, đo ở đktc). Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được khối lượng muối khan là A. 150,35 gam. B. 116,75 gam. C. 83,15 gam. D. 49,55 gam. Hướng dẫn giải t nh  el r :       →   Q u¸ r× nhËn  ecton   S +6  + 2e   S +4   7,84 ⇒ n®i tÝ d­ ¬ng cati = ne  ­ êng = ne  = Ön  ch  ( on) nh nhËn × 2  0, m ol = 7  22, 4 D ung  ch hu  ­ îc    m uèisunf dÞ t ® chØcã    at Theo  BT§ T 2nSO 2− (m uèi = 0, ⇒ nSO 2− (m uèi = 0, m ol :  ) 7  ) 35  4 4 ⇒ m m uèikhan  m ki  o¹i+  SO 2− (m uèi = 15, +  35. = 49, gam   = ml m ) 95  0, 96  55  4 →  ¸p  D . § ¸n 
  16. C. Kết hợp phương pháp bảo toàn điện tích – bảo toàn electron Thí dụ 10 Hoà tan hoàn toàn 12,0 gam hỗn hợp X gồm Fe và Cu bằng dung dịch HNO3 dư, kết thúc thí nghiệm thu được hỗn hợp khí gồm 0,1 mol NO và 0,2 mol NO2. Khối lượng muối nitrat (không có NH4NO3) tạo thành trong dung dịch là A. 43,0 gam. B. 30,6 gam. C. 55,4 gam. D. 39,9 gam. Hướng dẫn giải t nh  el r :       →     N     →   qu¸ r× nhËn  ecton   N +5  + 3e   N +2  ;  +5  + 1e   N +4 C ¸c      ⇒ n®i tÝ d­ ¬ng cati = ne  ­ êng = ne  = 0, 3  0, 1 = 0, m ol Ön  ch  ( on) nh nhËn 1. +  2.   5  D ung  ch hu  ­ îc    m uèi tat dÞ t ® chØcã    r ni Theo BT§ T nN O − (m uèi = 0, m ol :   ) 5  3 ⇒ m m uèinirat  m ki  o¹i+  N O − (m uèi = 12, +  5. = 43, gam  t = ml m ) 0  0, 62  0  3 →  ¸p  A. § ¸n 
  17. C. Kết hợp phương pháp bảo toàn điện tích – bảo toàn electron Thí dụ 11 Hỗn hợp X gồm hai kim loại Cu và Ag. Hòa tan hoàn toàn m gam hỗn hợp X trong dung dịch chứa 2 axit HNO3, H2SO4 thu được dung dịch Y chứa 7,06 gam muối và hỗn hợp khí Z chứa 0,05 mol NO2 và 0,01 mol SO2. Giá trị của m là A. 2,58. B. 3,06. C. 3,00. D. 3,32. Hướng dẫn giải t nh  el r : N     →   (  ; S     →   ( qu¸ r× nhËn  ecton    +5  + 1e   N +4  1)    +6  + 2e   S +4  2) C ¸c      +)nN O 3 (m uèi = ne  (1) = 0, 1 = 0, m ol   − nhËn  05.   05   ) C hó  : ý   1 1  +)nSO 2− (m uèi = ne  (2) = × 0, 2  0,   ol   nhËn  01. = 01m  4 ) 2 2 :  = ml C ã m m uèi  m ki  o¹i+  N O − (m uèi +  SO 2− (m uèi m ) m ) 3 4 ⇒ m ki  o¹i  m m uèi− m N O − (m uèi +  SO 2− (m uèi )= 7, − 0, 62  0, 96) ml = ( ) m ) 06  ( 05. +  01. 3 4 ⇒ m ki  o¹i  3, gam     ¸p  C . ml = 00  → § ¸n 
  18. D. Bài tập luyện tập Bài tập 1 Dung dịch X có chứa a mol Ca2+, b mol K+, c mol Al3+ và d mol NO3−. Biểu thức liên hệ giữa d với a, b, c là A. d = a + b + c. B. d = 2a + b + 3c. C. d = a + 2b + 3c. D. d = 2a + 3b + c. Hướng dẫn giải Theo  nh uËtb¶o oµn  Ön Ý :d  2a  b  3c ®Þ l   t ®i tch  =  +  +    →  ¸p  B. § ¸n 
  19. D. Bài tập luyện tập Bài tập 2 Dung dịch X chứa a mol Na+, b mol HCO3−, c mol CO32− và d mol SO42−. Để tạo kết tủa lớn nhất người ta phải dùng 100 ml dung dịch Ba(OH)2 x mol/ l. Biểu thức tính x theo a và b là a+b a+b a+b a+b A. x = B. x = C. x = D. x = 2 0,2 0,1 0,3 Hướng dẫn giải C ¸c  øng  r :   C O   O H −     O 3−   H 2O   1) ph¶n  x¶y a   H   +  − → C 2 +  3  (                     2+   C O 3− →                    Ba +  2 BaC O 3 ↓    2)    (                     2+   SO 2− →                    Ba +  4 BaSO 4 ↓    3)    ( C hó  :nC O 2− = b + c m ol nSO 2− = d m ol ý   ( );   ( ) 3 4 KÕtt l nhÊt⇔  ph¶n   2) 3)x¶y a   ña ín    c¸c  øng ( ,(   r hoµn oµn t Theo 2) 3):nBa2+ = nC O 2− +nS O 2− ⇒ 0, =  c  d    * ( ,(    1x b+ +     ( ) 3 4 a  b +  BT§ T a  b  2c  2d    +  =  b  c  d)=  0, ⇒ x =  Theo  : =  +  +  ⇒ a  b  2( +  +    2. 1x   0,2 →  ¸p  B. § ¸n 
  20. D. Bài tập luyện tập Bài tập 3 (Đề CĐ Khối A – 2007) Một dung dịch chứa 0,02 mol Cu2+, 0,03 mol K+, x mol Cl– và y mol SO42–. 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. Hướng dẫn giải nC l =  m ol  SO 2− =  m ol − x   n ; y  4 Khèi­ îng  uèi  l m  khan m m uèi  m cati   m ani   :  =  on +  on ⇒  0, +  0, +  5x  96y  5, 64. 02  39. 03  35, +  =  435 ⇒  5x  96y  2, 35, +  =  985 (  1) Theo  nh uËtBT§ T  x  2y  2. 02  0, ⇒  +  y  0,       2) ®Þ l   : +  =  0, +  03  x  2 =  07      (    x =  03 0, Tõ 1) 2)⇒  ( ,( y =  02 0, →  ¸p  A. § ¸n