Đang tải... (xem toàn văn)
BÀI TOÁN HỖN HỢP HÓA
Gv : Lương Văn Huy – Face: Thầy Huy 0969 14 14 04 Kĩ Thuật loại bỏ bớt chất trong bài toán hỗn hợp. Trong các kì thi ĐH – CĐ hiện nay thì số lượng các bài tập xuất hiện hỗn hợp chất là khá nhiều. Với thời gian ít ỏi và tâm lí trong phòng thi, đôi khi các em bị vướng vào vòng luẩn quẩn khi gặp các bài như vậy. Để nâng cao tốc độ giải một bài tập hỗn hợp, và giải các bài toán hỗn hợp chất hiệu quả, tôi xin giới thiệu một kĩ thuật nhỏ giúp các em làm bài tốt hơn. Đó là “ Kĩ thuật loại bỏ bớt chất”. Kĩ thuật này dung trong trường hợp đề bài không yêu cầu tính số liệu cụ thể của từng chất hỗn hợp. Mà chỉ yêu cầu tính các giá trị tổng trước, tổng sau hay giá trị của một chất liên quan. Sau đây là một vài ví dụ cho các em tham khảo. Bài viết đăng trên Tạp chí Hóa Học và Ứng dụng 4-2014 tác giả Lương Văn Huy VD 1 : (KB- 2007): Nung m gam bột sắt trong oxi, thu được 3 gam hỗn hợp chất rắn X. Hòa tan hết hỗn hợp X trong HNO 3 dư, thoát ra 0,56 lít ( ở đktc) NO ( là sản phẩm khử duy nhất). Giá trị của X là A. 2,62. B. 2,32. C. 2,22. D 2,52. HD: Khi nung Fe trong oxi ( chưa cho biết có dư hay không) thì sản phẩm thu được là hỗn hợp X có thể chứa các chất : Fe, Fe 2 O 3 ,Fe 3 O 4 , FeO. Với 4 chất nhưng chỉ có 2 dữ kiện số nên ta có thể loại bỏ bớt 2 chất để đơn giản bài toán. Ở đây ta có thể loại bỏ bất kì 2 chất nào trong hỗn hợp. Giải Ta coi như hỗn hợp X chỉ chứa Fe và Fe 2 O 3 ( Hoặc cặp chất nào cũng được) với số mol tương ứng lần lượt là x,y. PT khối lượng : 56x + 160y = 3 (1). PTPƯ : 2 2 3 3 2 2 o t Fe O Fe O+ → .(*) 3 3 3 2 4 ( ) 2Fe HNO Fe NO NO H O+ → + + .(**) 2 3 3 3 3 2 6 2 ( ) 3 .Fe O HNO Fe NO H O+ → + (***) Từ (*), (**),(***) ta có x = 0,025 mol. Thay vào (1) y = 0,01 mol. Vậy số mol Fe ban đầu là Fe n = x + 2y = 0,025 + 2.0,01 =0,045 mol. Khối lượng Fe ban đầu Fe m = 0,045.56 = 2,52 gam ( đáp án D). VD 2 : ( CĐ - 2009) Nung nóng 16,8 gam hỗn hợp Au, Ag, Fe,Zn với một lượng dư khí O 2 , đến khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 23,2 gam chất rắn X. Thể tích dung dịch HCl 2M vừa đủ để phản ứng với chất rắn X là A. 600ml. B. 200ml. C. 800ml. D. 400ml. HD: Với 4 kim loại nhưng bài ra chỉ cho 2 dữ kiện và không có câu hỏi liên quan đến lượng chất cụ thể trong hỗn hợp đầu. Do vậy ta có thể loại bớt 2 kim loại để bài toán đơn giản hơn. Nhưng lưu ý phải có ít nhất 1 kim loại phải tham gia phản ứng. Giải Giả sử hỗn hợp ban đầu chỉ có Fe và Zn ( hoặc giả sử là 2 Kim loại khác nhưng không được đồng thời là Au và Ag) với số mol tương ứng lần lượt là x,y mol. PTPƯ : 2 2 3 3 2 . 2 Fe O Fe O+ → 2 1 . 2 Zn O ZnO+ → 2 3 3 2 6 2 3 .Fe O HCl FeCl H O+ → + Luyện Thi Thanh Trì - HN 1 Gv : Lương Văn Huy – Face: Thầy Huy 0969 14 14 04 2 2 2 .ZnO HCl ZnCl H O+ → + Theo bài ra và theo phương trình phản ứng ta có; 92 56 65 16,8. 415 80 81 23,2. 28 415 x x y x y y = + = ⇔ + = = Số mol HCl tham gia phản ứng HCl n = 3. 92 415 +2. 28 415 = 0,8mol. Vậy thể tích HCl cần dung là V = 0,8 2 =0,4 lít = 400ml ( đáp án D) VD 3 : ( KA -2011) Đốt cháy hoàn toàn 3.42 gam hỗn hợp gồm axit acrylic, vinyl axetat, metyl acrylat và axit oleic, rồi hấp thụ toàn bộ sản phẩm cháy vào dung dịch Ca(OH) 2 dư. Sau phản ứng thu được 18 gam kết tủa và dung dịch X. Khối lượng X so với khối lượng dung dịch Ca(OH) 2 ban đầu đã thay đổi như thế nào? A. Tăng 2,7 gam. B. Giảm 7,74 gam. C. Tăng 7,92 gam. D. Giảm 7,38 gam. HD: Nhận thấy 4 chất trên đều có dạng CTTQ là C n H 2n-2 O 2 nên ta có thể thay hỗn hợp bằng 1 chất tương đương. Nhưng đôi khi do tâm lí phòng thi có thể các em sẽ quên công thức của 1 vài chất ( Như axit oleic chẳng hạn). Do vậy ta cũng có thể loại bỏ những chất phức tạp trong bài đi.Cách giải theo phương pháp trung bình tôi xin không trình bày. Dưới đây là cách giải theo kĩ thuật loại bỏ chất để các em cùng tham khảo. Giải hỗn hợp chỉ chứa 2 chất là axit acrylic ( C 2 H 3 COOH) và vinyl axetat ( C 3 H 5 COOH) với số mol tương ứng lần lượt là x,y mol. Ta có: 72x + 86y = 3,42 (1). Phương trình phản ứng: 2 3 2 2 2 OO 3 3 2 .C H C H O CO H O+ → + 3 5 2 2 2 9 OO 4 3 2 C H C H O CO H O+ → + . 2 2 3 2 ( ) .CO Ca OH CaCO H O+ → + Theo phương trình phản ứng ta có 3x + 4y = 0,18 (2). Giải (1) và (2) ta được : 0,06. 0,09. x y =− = 2 2 3 4 0,18 . 2 2 0,15 . CO H O n x y mol n x y mol = + = ⇒ = + = Độ tăng khối lượng dung dịch 2 2 3 44.0,18 18.0,15 18 7,38. m CO H O CaCO m m m∆ = + − = + − =− Vậy khối lượng dung dịch sau phản ứng giảm 7,38 gam so với dung dịch Ca(OH) 2 ban đầu ( Đáp án D). VD 4 : ( KB – 2013) Hỗn hợp X gồm hiđro, propen, axit acrylic, ancol anlylic ( C 3 H 5 COOH). Đốt cháy hoàn toàn 0,75 mol X, thu được 30,24 lít CO 2 (đktc).Đun nóng X với bột Ni một thời gian, thu được hỗn hợp Y. Tỉ khối hơi của Y so với X bằng 1,25. Cho 0,1 mol Y phản ứng vừa đủ với V lít dung dịch Br 2 0,1M. Giá trị của V là A. 0,4. B. 0,6. C. 0,5. D. 0,3. HD: Nhận thấy trong X thì propen, axit acrylic, ancol anlylic đều có một liên kết đôi. Thế nhưng việc biểu diễn 3 chất này thành 1 công thức chung thì khá khó khăn với nhiều em.Trong bài không có phản ứng nào là dành riêng cho 1 chất riêng lẻ. Do vậy ta có thể loại bỏ bớt chất để bài toán đơn giản hơn. Giải Giả sử hỗn hợp X chỉ chứa hidro (H 2 ) và propen (C 3 H 6 ) với số mol lần lượt là x,y mol. PT: H 2 + 1 2 O 2 → H 2 O.(1) Luyện Thi Thanh Trì - HN 2 Gv : Lương Văn Huy – Face: Thầy Huy 0969 14 14 04 C 3 H 6 + 9 2 O 2 → 3CO 2 + 3H 2 O.(2) H 2 + C 3 H 6 → C 3 H 8 .(3) C 3 H 6 + Br 2 → C 3 H 6 Br 2 .(4) Khi đốt 0,75 mol X theo bài dễ dàng tính được x = 0,3 mol và y = 0,45 mol. Do vậy tỉ lệ 2 3 6 2 . 3 H C H n n = (*) Trong 0,1 mol hỗn hợp X thì 2 3 6 0,04 , 0,06 . H C H n mol n mol= = ( Theo (*)).Gọi số mol H 2 phản ứng trong (3) là a mol. Số mol hỗn hợp Y (0,1 ) Y n a mol= − Ta có tỉ khối của Y so với X bằng 1,25 nên 1,25. à ( ). Y Y X X Y Y X X M M n M Do m m n M M = = = Hay 0,1 1,25 0,02. 0,1 a a = → = − Theo (3) ta có số mol C 3 H 6 dư = 0,06 – 0,02 = 0,04 mol. Theo (4) số mol Br 2 phản ứng = 0,06 mol → [ Br 2 ] = 0,04 0,4 . 0,1 lit= ( Đáp án A). VD 5 ( KA – 2013): Hỗn hợp X gồm H 2 , C 2 H 4 và C 3 H 6 có tỉ khối so với H 2 là 9,25. Cho 22,4 lít X (đktc) vào bình kín có sẵn một ít bột Ni. Đun nóng bình một thời gian, thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với H 2 bằng 10. Tổng số mol H 2 đã phản ứng là A. 0,05 mol. B. 0,075mol C. 0,07mol. C. 0,015mol. HD: Bài này các em có thể áp dụng phương pháp trung bình thay C 2 H 4 và C 3 H 6 bằng 1 chất C n H 2n giải cũng rất thuận tiện.Tuy nhiên với nhiều học sinh việc xuất hiện ẩn “n” làm việc tính toán có phần chậm hơn. Trong bài không có yêu cầu tính toán cụ thể số mol của C 2 H 4 và C 3 H 6 , nên ta có thể loại bỏ bớt 1 trong 2 chất cho bài toán đơn giản hơn. Giải Giả sử hỗn hợp X chỉ gồm H 2 và C 2 H 4. Sau phản ứng tỉ khối của Y so với H 2 bằng 10 nên H 2 còn dư. Gọi số mol H 2 phản ứng là x mol. PT: H 2 + C 2 H 4 → C 2 H 6 . Ta có : 1 , (1 ) . X Y n mol n x mol= = − 18,5, 20 X Y M M= = . à ( ) Y X X Y Y X M n M Dom m n M = = Nên 20 1 0,075 18,5 1 x mol x = → = − ( Đáp an B). Trên đây là một vài ví dụ để cho các em và quý thầy cô đồng nghiệp cùng tham khảo góp ý. Tất nhiên không phải bài toán hỗn hợp chất nào cũng áp dụng được kĩ thuật trên. Tôi xin phép trình bày các đặc điểm các dạng bài toán có thể áp dụng được kĩ thuật này trong các phần tiếp theo. Các bài tập áp dụng: Bài tập 1 ( KA -2008): Cho 2,13 gam hỗn hợp X gồm 3 kim loại Mg, Cu và Al ở dạng bột tác dụng hoàn toàn với oxi thu được hỗn hợp Y gồm các oxit có khối lượng 3,33 gam. Thể tích dung dịch HCl 2M vừa đủ để phản ứng hết với Y là A. 90ml. B. 57ml. C. 75ml. D. 50ml. Bài tập 2: Cho 1 luồng khí CO đi qua ống sứ nung nóng đựng m gam Fe 2 O 3 . Sau khi kết thúc thí nghiệm, thu được hỗn hợp rắn X gồm 4 chất cân nặng 24,8 gam. Cho X tác dụng với dung dịch HNO 3 loãng,dư thu được 2,24 lít NO (đktc, sản phẩm khử duy nhất ). Giá trị của m là Luyện Thi Thanh Trì - HN 3 Gv : Lương Văn Huy – Face: Thầy Huy 0969 14 14 04 A.28,8. B. 27,2. C. 32,0. D. 30,4. Bài tập 3 ( KB – 2010): Nung 2,23 gam hỗn hợp X gồm các kim loại Fe, Al, Zn, Mg trong oxi, sau một thời gian thu được 2,71 gam hỗn hợp Y. Hòa tan hoàn toàn Y vào dung dịch HNO 3 dư, thu được 0,672 lít khí NO ( đktc , sản phẩm khử duy nhất). Số mol HNO 3 đã phản ứng là A. 0,12. B. 0,14. C. 0,16. D. 0,18. Bài tập 4 ( KA – 2008): Hỗn hợp X có tỉ khối so với H 2 là 21,2 gồm propan, propen và propin. Khi đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol X, tổng khối lượng của CO 2 và H 2 O thu được là A. 18,6 gam. B. 18,96 gam. C. 20,4 gam. D. 16,8 gam. Bài tập 5 ( KB – 2011): Cho butan qua xúc tác ở nhiệt độ cao thu được hỗn hợp X gồm C 4 H 10 , C 4 H 8 , C 4 H 6 và H 2 . Tỉ khối của X so với butan là 0,4. Nếu cho 0,6 mol X vào dung dịch brom dư thì số mol brom tối đa phản ứng là A. 0,24 mol B. 0,36 mol C. 0,6 mol. D. 0,48 mol. Bài tập 6 ( KN -2011): Hỗn hợp khí X gồm etilen, metan, propin, vinyl axetilen có tỉ khối so với H 2 là 17. Đốt cháy hoàn toàn 0,05 mol X rồi hấp thụ toàn bộ sản phẩm cháy vào bình dung dịch Ca(OH) 2 dư, thì khối lượng bình tăng thêm m gam. Giá trị của m là A. 7,3. B. 6,6. C. 3,39. D. 5,85. Bài tập 7 ( KB – 2013): Hỗn hợp X gồm FeO, Fe 2 O 3 và Fe 3 O 4 . Cho khí CO qua m gam X nung nóng, sau một thời gian thu được hỗn hợp rắn Y và hỗn hợp khí Z. Cho toàn bộ Z vào dung dịch Ca(OH) 2 dư, đến phản ứng hoàn toàn, thu được 4 gam kết tủa. Mặt khác hòa tan hoàn toàn Y trong dung dịch H 2 SO 4 đặc,nóng dư thu được 1,008 lít SO 2 (đktc, sản phẩm khử duy nhất) và dung dịch chứa 18 gam muối. Giá trị của m là A. 7,12. B. 13,52. C.6,8. D.5,68. Bài Tập 8: (bộ đề 96). Cracking V lit butan thu được 35 lít hh khí X gồm H 2 ,CH 4 , C 2 H 6 , C 2 H4 , C 3 H 6 , C 4 H 8 , C 4 H 10 . Dẫn hỗn hợp khí vào bình đựng dung dịch nước Br 2 dư thì còn lại 20 lit hỗn hợp khí. Hiệu suất phản ứng cracking là A.80% B.75%. C.60%. D.50% Bài tập 9 (KB-11) Cho butan qua xúc tác ở nhiệt độ cao thu được hh X gồm C 4 H 10 ,C 4 H 8, C 4 H 6 và H 2 . Tỉ khối của X so với butan là 0,4. /nếu cho 0,6 mol X vào dd Br 2 dư thì số mol brom tối đa phản ứng là A. 0,24mol. B.0,36mol. C.0,6mol. D.0,48mol. Bài tập 10 ( KA-08) Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm CH 4 , H 2 , C 3 H 6 , C 2 H 2 bằng V lit khí oxi ( vừa đủ), sau phản ứng thu được 0,25mol CO 2 và 0,3mol H 2 O. Giá trị của m và V lần lượt là A.3,6g và 8,96 lít. B. 3,6g và 6,72 lít. C. 6,3gam và 2,24lit. D 6,3gam và 11,2 lít Luyện Thi Thanh Trì - HN 4