Đang tải... (xem toàn văn)
tài liệu tham khảo phân tích hệ số phản ứng và ứng dụng trong giải nhanh hóa học
Sao bng lnh giá – V Khc Ngc 0985052510 vukhacngoc@gmail.com Phân tích h s phn ng và ng dng trong gii nhanh bài toán Hóa hc V Khc Ngc Phòng Công ngh Hóa sinh Protein – Vin Công ngh Sinh hc Vin Khoa hc và Công ngh Vit Nam Các bn và các em thân mn, trong quá trình dy và hc Hóa, lâu nay chúng ta dng nh ít dành s quan tâm đn các h s cân bng trong phn ng hóa hc, có chng ch là các em hc sinh lp 8 và lp 10 làm quen vi các phng pháp cân bng phn ng (đi s, electron, ion – electron). Tuy nhiên, thc t là trong quá trình gii các bài tp Hóa hc, h s cân bng ca phn ng còn có th gi ý cho ta nhng phng pháp nhanh và mnh đ gii quyt bài toán. Bài vit di đây s tng kt mt s kt qu quan trng thu đc t vic “phân tích h s cân bng ca các phn ng và ng dng ca nó trong vic gii nhanh bài toán Hóa hc” 1. H s phn ng – phn ánh kh nng phn ng ca các cht Ví d 1: T khi ca hn hp gm H 2 , CH 4 , CO so vi Hidro bng 7,8. đt cháy hoàn toàn mt th tích hn hp này cn 1,4 th tích oxi. Xác đnh thành phn phn trm v th tích ca hn hp. A. 20%, 50%, 30% B. 33,33%, 50%, 16,67% C. 20%, 60%, 20% D. 10%, 80%, 10% Hng dn gii: Cách 1: Phng pháp đa thêm s liu. Cách 2: Phân tích h s kt hp đng chéo Phân tích h s cân bng ca phn ng, ta thy: 22 2 42 1 2 1 2 2 HO CO O CH O +→ +→ +→ Do đó, áp dng phng pháp đng chéo, ta có: 2 1,4 2 0,9 0,6 2 3 (CO, H 2 ) (CH 4 ) 1 Suy ra, 4 3 % 100% 60% 23 CH V =× = + (đi vi bài thi trc nghim, có th suy ra ngay đáp án đúng là đáp án có 4 % 60% CH V = ) Gii tip ta có 2 % % 20% HCO VV== (dùng phng pháp đa thêm s liu và 1 đng chéo hoc dùng 2 đng chéo) Ví d 2: Thêm 250 ml dung dch NaOH 2M vào 200 ml dung dch H 3 PO 4 1,5M. Mui to thành và khi lng tng ng là: A. 14,2 gam Na 2 HPO 4 ; 32,8 gam Na 3 PO 4 B. 28,4 gam Na 2 HPO 4 ; 16,4 gam Na 3 PO 4 C. 12,0 gam NaH 2 PO 4 ; 28,4 gam Na 2 HPO 4 D. 24,0 gam NaH 2 PO 4 ; 14,2 gam Na 2 HPO 4 Hng dn gii: Cách 1: t n và gii h phng trình Cách 2: Phân tích h s kt hp đng chéo Có: 2 3 5 0,2.1,5 0,25.2 n n 1 43 POH NaOH <==< ⇒ To ra hn hp 2 mui: NaH 2 PO 4 , Na 2 HPO 4 S đ đng chéo: Na 2 HPO 4 (n 1 = 2) |1 - 5/3| n NaH 2 PO 4 (n 2 = 1) |2 - 5/3| 5 3 = 2 3 1 3 = = ⇒ 1 2 n n 42 42 PONaH HPONa = ⇒ 4242 PONaHHPONa 2nn = http://my.opera.com/saobanglanhgia 1 Sao bng lnh giá – V Khc Ngc 0985052510 vukhacngoc@gmail.com Mà (mol) 3,0nnn 434242 POHPONaHHPONa ==+ ⇒ ⎪ ⎩ ⎪ ⎨ ⎧ = = (mol) 0,1n (mol) 0,2n 42 42 PONaH HPONa ⇒ ⇒ áp án C. ⎪ ⎩ ⎪ ⎨ ⎧ == == (g) 12,00,1.120m (g) 28,40,2.142m 42 42 PONaH HPONa Ví d 3: Dn 2,24l ( đktc) mt hn hp gm etilen, propen, các buten và axetilen qua dung dch đng Brom d thì thy lng Brom trong bình gim 19,2 gam. Tính lng CaC 2 cn dùng đ điu ch đc lng Axetilen có trong hn hp trên. A. 6,4 gam B. 1,28 gam C. 2,56 gam D. Không xác đnh đc vì thiu d kin Hng dn gii: 2 19,2 0,12 160 nBr mol== 2, 24 0,1 22,4 hh n== http://my.opera.com/saobanglanhgia 2 mol Phân tích h s cân bng ca phn ng, ta có: 2 22 2 1 2 Anken Br CH Br +→ +→ Do đó, áp dng phng pháp đng chéo, ta có: 1,2 2 0,2 0,8 4 1 (Anken) (C 2 H 2 ) 1 Suy ra, 222 1 0,1 0,02 14 CaC C H nn m==×= + ol 3 Và . áp án B. 2 64 0,02 1,28 CaC mg=× = Qua các ví d trên cho thy, phân tích h s cân bng phn ng có th dn đn vic sp xp mt hn hp các cht đã cho vào 2 nhóm có kh nng phn ng khác nhau và do đó có th s dng đc phng pháp đng chéo đ gii rt nhanh, thay vì dùng các phng pháp khác nh đa thêm s liu, đt n – gii h hay ghép n s. ng thi, nó cng gi ý cho ta vic gii các bài toán hn hp nhiu hn 2 cht bng phng pháp đng chéo. Dng bài này có th áp dng cho các bài toán hn hp nhiu phn ng khác nhau: kim loi + axit, mui + axit, các đn cht + oxi, baz + axit, kim loi + phi kim, 2. H s phn ng – phn ánh s tng gim th tích khí trong phn ng Ví d 1: a mt hn hp khí N 2 và H 2 có t l 1:3 vào tháp tng hp, sau phn ng thy th tích khí đi ra gim 1/10 so vi ban đu. Tính thành phn phn trm v th tích ca hn hp khí sau phn ng. A. 20%, 60%, 20% B. 22,22%, 66,67%, 11,11% C. 30%, 60%, 10% D. 33,33%, 50%, 16,67% Hng dn gii: 22 32NH NH + Cách 1: Phng pháp đa thêm s liu Cách 2: Phân tích h s phn ng gii nhanh bài toán này, ta da vào 2 kt qu quan trng: - Trong phn ng có hiu sut nh hn 100%, nu t l các cht tham gia phn ng bng đúng h s cân bng trong phng trình phn ng, thì sau phn ng, phn cht d cng có t l đúng vi h s cân bng trong phn ng. C th trng hp này là 1:3. Do đó A và B có kh nng là đáp án đúng. - Trong phn ng tng hp amoniac, th tích khí gim sau phn ng đúng bng th tích khí NH 3 sinh ra. Trong trng hp này, 3 %1/NH 10 = hn hp đu hay là 1/ hn hp sau. Do đó B là đáp án đúng 9 11,11%= Ví d 2: Cracking 560 lít C 4 H 10 thu đc 1010 lít hn hp khí X khác nhau. Bit các th tích khí đu đo đktc. Th tích (lít) C 4 H 10 cha b cracking là: A. 60 C. 100 B. 110 D. 450 Hng dn gii: Sao bng lnh giá – V Khc Ngc 0985052510 vukhacngoc@gmail.com ' Ankan Ankan Anken→+ Da vào h s cân bng ca phn ng cracking, ta thy: Th tích (hay s mol) khí tng sau phn ng đúng bng th tích (hay s mol) ankan đã tham gia Cracking. http://my.opera.com/saobanglanhgia 3 đây là: 1010 560 450Vl=−= Do đó, phn C 4 H 10 cha b cracking là 110 lít ng vi đáp án B. Ví d 3: Crackinh C 4 H 10 thu đc hn hp ch gm 5 hidrocacbon có t khi hi so vi H 2 là 16,325. Tính hiu sut ca phn ng cracking. Hng dn gii: Cách 1: Phng pháp ghép n s Cách 2: Phng pháp đa thêm s liu Cách 3: Phng pháp đng chéo Cách 4: Phân tích h s phn ng Khi lng hn hp truc và sau phn ng đc bo toàn: ts mm= Do đó, ta có t s: 2 2 58 58 16,325 2 32,65 t t H tts s s st H s m d Mnn m dn M n ==== = × Vì s mol hn hp sau nhiu hn s mol ban đu chính bng s mol ankan đã cracking nên: 58 % 1 100% 77,64% 32,65 H ⎛⎞ =−×= ⎜⎟ ⎝⎠ Dng bài này có th áp dng m rng cho các bài tp: craking ankan, tng hp amoniac, ozone hóa O 2 , oxi hóa SO 2 thành SO 3 , . 3. H s phn ng – phn ánh đnh lut bo toàn nguyên t Ví d 1: t cháy hoàn toàn 100 ml hi cht A, cn đúng 250 ml oxi, ch to ra 200ml CO 2 và 200 ml hi nc (các th tích khí đo cùng điu kin). Xác đnh công thc phân t ca A. Hng dn gii: Có th gii rt nhanh bài toán đã cho nh sau: 22 12,522 xyz CHO O CO HO 2 + →+ Áp dng đnh lut bo toàn nguyên t, d dàng có A là C 2 H 4 O. Ví d 2: Hòa tan hoàn toàn a gam mt oxit st bng dung dch H SO đm đc va đ, có cha 0,075 mol H SO , thu đc b gam mt mui và có 168 ml khí SO (đktc) duy nht thoát ra. Tìm a,b và công thc ca oxit đã cho. 2 4 2 4 2 Hng dn gii: Gi công thc ca oxit đã cho là Fe x O y . 2 0,168 0,0075 22,4 SO nm== ol Vit li phn ng: 24 2 43 2 2 0,075 ( ) 0,0075 xy Fe O H SO Fe SO SO H O + →+ + Áp dng đnh lut bo toàn nguyên t S, ta có: 243 () 0,075 0,0075 0,0225 0,045 3 Fe SO Fe nnmol − ==→= Tng t, bo toàn nguyên t H và O, ta có: 0,06 O nm= ol g (hoc dùng phng pháp bo toàn electron) Do đó, d dàng suy ra oxit đã cho là Fe 3 O 4 . Và 3, 48 , 9agb = = Cách làm này hay hn hn so vi cách làm thông thng là vit phng trình phn ng ra ri cân bng vi h s ch, rt mt thi gian và d nhm ln. Dng bài này có th áp dng đc cho nhiu bài tp xác đnh công thc phân t trong c Hóa hu c và vô c, đng thi còn có th dùng đ tính toán nhiu đi lng quan trng khác. 4. H s phn ng trong các phn ng đt cháy cht hu c Ta đã bit mt cht hu c bt k cha 3 nguyên t C, H, O có CTPT là vi k là đ bt bão hòa (bng tng s vòng và s liên kt trong CTCT). 222nn k CH O +− x Xét phn ng cháy ca hp cht này, ta có: Sao bng lnh giá – V Khc Ngc 0985052510 vukhacngoc@gmail.com 222 2 2 (1) nn kx CH O nCO n kHO +− →++− Phân tích h s phn ng này, ta có mt kt qu rt quan trng là: 22 1 HO CO X nn n k − = − Vi n X là s mol cht hu c b đt cháy. 2 trng hp riêng hay gp trong các bài tp ph thông là (hp cht no, mch h C 0k = n H 2n+2 O x ) có 22 (ankan, ru no mch h, ete no mch h, .) và XHOCO nn n=− 2k = có (ankin, ankadien, acid không no 1 ni đôi, andehit, xeton không no 1 ni đôi, .) 22 XCOH nn n=− http://my.opera.com/saobanglanhgia 4 O Ví d 1: Hn hp X gm ru metylic, ru etylic, ru propylic và nc. Cho a gam G tác dng vi Natri d đc 0,7 mol H 2 . t cháy hoàn toàn a gam X thu đc b mol CO 2 và 2,6 mol H 2 O. Tính a và b. Hng dn gii: Cách 1: Phng pháp ghép n s Cách 2: Phân tích h s phn ng Các phn ng vi Na có th vit chung là: 2 1 2 ROH Na RONa H+→ + Do đó, 2 21,4 XH nn m==ol l Các cht trong hn hp X có dng C n H 2n+2 O nên: 22 1, 2 XHOCO nn n b mo=−→= Áp dng đnh lut bo toàn nguyên t O, ta có: 2 2,6 1,2 2 1,4 1, 8 2 O n +×− ==mol = 23 0,085 CO CaCO nn mol== 2 Áp dng đnh lut bo toàn khi lng, ta có: 22 2 42 CO H O O am m m g=+−= Ví d 2: Mt hn hp gm anđehit acrylic và mt anđehit đn chc X. t cháy hoàn toàn 1,72 gam hn hp trên cn va ht 2,296 lít khí oxi (đktc). Cho toàn b sn phm cháy hp th ht vào dung dch Ca(OH) d, thu đc 8,5 gam kt ta. Công thc cu to ca X là: 2 A. HCHO C. C H CHO 2 5 B. CH CHO D. C H CHO 3 3 5 Hng dn gii: 2 0,1025 O nmol Áp dng đnh lut bo toàn khi lng, ta có: 22 Andehit O CO H O mmmm+ =+ 22 1, 26 0, 07 HO HO mgn→= →=mol ol Áp dng đnh lut bo toàn nguyên t O, ta có: 2 0,085 0,07 2 0,1025 0,035 Andehit nm = ×+−× = Do đó, KLPT trung bình ca 2 anđêhit là: 1, 72 49,14 0,035 M == Anđêhit acrylic có anđêhit còn li có 56M = → 49,14M < , tc là đáp án A hoc B. Anđêhit acrylic (C 3 H 4 O) là anđêhit không no 1 ni đôi, anđêhit còn li là no đn chc nên: 34 2 2 0,015 CHO CO HO nnn mol = −= Và anđêhit còn li có s mol là 0,02 mol. Gi M là KLPT ca Anđêhit còn li thì: 56 0,015 0,02 1,72 Andehit mMg = ×+×= 44M→= , ng vi đáp án B. Dng bài này có th áp dng m rng cho các bài tp đt cháy các hp cht hu c khác, k c hp cht hu c có cha Nit. 5. Tng kt v phng pháp Các phng pháp gii toán trong Hóa hc đu có mt đc đim chung là không h cng nhc nhng dng bài c đnh mà ch có nhng nguyên tc t duy là không đi, còn vic vn dng phng pháp là ht sc linh hot. Phng pháp phân tích h s đã nêu trong bài vit này cng vy. Ngoài mt s dng bài tp ph bin đã nêu trên, ta hoàn toàn có th phát trin phng pháp này cho nhiu bài tp khác, thm chí theo hng “phân tích h s nguyên t trong công thc phân t” Ví d 1: Nhit phân hoàn toàn 20 gam hn hp gm NaNO 3 và Cu(NO 3 ) 2 , sn phm khí sinh ra đc hp th vào trong H 2 O d thì thy Sao bng lnh giá – V Khc Ngc 0985052510 vukhacngoc@gmail.com có 2,24 lít khí thoát ra sau cùng. Xác đnh thành phn phn trm v khi lng ca hn hp đu. Hng dn gii: Các phn ng xy ra: 322 32 2 2 222 3 1 2 1 () 2 2 1 2 2 2 NaNO NaNO O Cu NO CuO NO O NO O H O HNO →+ →+ + ++→ http://my.opera.com/saobanglanhgia 5 Cn c vào h s phn ng có th thy lng NO 2 và O 2 sinh ra t phn ng nhit phân Cu(NO 3 ) 2 đc hp th va đ trong H 2 O. Do đó, lng khí thoát ra đúng bng O 2 sinh ra t phn ng nhit phân NaNO 3 . 3 2,24 85 2 22,4 % 100% 85% 20 NaNO m ×× →= ×= () 2 3 %1 Cu NO m→=5% Ví d 2: xác đnh thành phn qung st gm Fe 3 O 4 và Fe 2 O 3 , ngi ta hòa tan hoàn toàn qung trong dung dch HCl d, kt thúc phn ng thu đc dung dch A. Dung dch A tác dng vi 200ml dung dch KI 0,3M va đ thì thu đc dung dch B và mt cht rn không tan. Lc b cht rn, cho dung dch B tác dng vi khí Cl 2 d thì thu đc dung C. Li cho dung dch C tác dng vi dung dch NaOH d, ly kt ta thu đc nung đn khi lng không đi thì thy cht rn cui cùng có khi lng thay đi so vi qung ban đu là 0,16 gam. Xác đnh thành phn phn trm theo khi lng ca qung st. Hng dn gii: Cách 1: t n và gii h phng trình Cách 2: Phân tích h s nguyên t trong CTPT S đ chuyn hóa qung thành cht rn: 34 23 23 , FeO FeO FeO→ Phân tích h s nguyên t trong CTPT, ta thy: 34 23 23Fe O Fe O→ tng thêm 1 nguyên t O nên khi lng cht rn tng 16g. Mà theo đ bài, khi lng cht rn tng là 0,16g → qung ban đu cha 0,02 mol Fe 3 O 4 (sau đó chuyn thành 0,03 mol Fe 2 O 3 trong cht rn) 23 34 2 8 2 4 FeO H Fe Fe H O +++ +→+ + 32 2 2 2 2 FeI Fe +− + I+ →+ S mol Fe 2 O 3 trong hn hp đu là: 34 23 2 0,01 2 Fe O I Fe O nn nm − ol − == T đó, d dàng có: và 34 %74,3 Fe O m = 6% 4% 23 %25,6 Fe O m = Dng bài tp này thng áp dng cho các bài toán vi oxit ca Fe, trong đó h s ca các oxit thng đc quy đi cho nhau. Tuy nhiên, cng có th m rng bài toán cho hp cht ca nhiu nguyên t khác. 6. Mt s bài tp áp dng: BT 1. Hn hp X gm Fe, Mg và Zn. Bit X tác dng vi HCl thì thu đc 12,32 lít khí, còn khi cho X tác dng vi dung dch HNO đc, nóng thì thu đc 29,12 lít khí NO . Bit các th tích khí đu đo đktc. Xác đnh khi lng ca Fe trong hn hp. 3 2 A. 11,2 gam C. 5,6 gam B. 8,4 gam D. 14 gam BT 2. Hn hp X gm 0,6 mol kim loi cha Fe, Mg và Al. Bit X tác dng vi HCl thu đc 17,92 lít khí. Hi nu cho X tác dng vi dung dch NaOH thì th tích khí thu đc là bao nhiêu. Bit các th tích khí đu đo đktc. A. 13,44 lít C. 4,48 lít B. 6,72 lít D. 17,92 lít BT 3. Cracking mt ankan thu đc hn hp khí có t khi hi so vi H 2 bng 19,565. Bit hiu sut ca phn ng Cracking là 84%. Xác đnh ankan đã cho. A. Butan C. Pentan Sao bng lnh giá – V Khc Ngc 0985052510 vukhacngoc@gmail.com http://my.opera.com/saobanglanhgia 6 B. Isobutan D. A và B BT 4. Sau khi ozon hóa, th tích ca O 2 gim đi 5ml. Hi có bao nhiêu ml O 3 đc to thành. A. 7,5 ml C. 5ml B. 10 ml D. 15ml BT 5. Mt hn hp X gm H và N . Tin hành phn ng tng hp NH t hn hp X thì thu đc hn hp Y. Bit khi lng trung bình ca X và Y ln lt là 7,2 và 7,826. Tính hiu sut tng hp NH . 2 2 3 3 A. 60,6% C. 8,69 % B. 17,39% D. 20% BT 6. Trn 400ml hi ca mt hp cht hu c A (cha C, H, O) vi 2 lít O 2 ri đt cháy. Hn hp khí sinh ra nu dn qua CaCl 2 khan thì th tích gim 1,6 lít. Nu dn tip qua KOH d thì th tích gim thêm 1,2 lít na và thoát ra sau cùng là 400ml O 2 còn d. Xác đnh công thc phân t ca A (các th tích khí đo cùng điu kin). A. C 3 H 8 O 2 C. C 3 H 8 O 3 B. C 3 H 8 O D. C 4 H 6 O 2 BT 7. Hn hp X gm 2 cht hu c k tip nhau trong cùng dãy đng đng, phân t ca chúng ch có mt nhóm chc. Chia X làm 2 phn bng nhau: - Phn 1: đem đt cháy hoàn toàn ri cho toàn b sn phm cháy (ch có CO 2 và H 2 O) ln lt qua bình (1) đng dung dch H 2 SO 4 đc, bình (2) đng dung dch Ca(OH) 2 d, thy khi lng bình (1) tng 2,16 gam và bình (2) có 7 gam kt ta. - Phn 2: cho tác dng ht vi Na d thì th tích khí H 2 (đktc) thu đc là bao nhiêu. A. 0,224 lít C. 2,24 lít B. 0,56 lít D. 1,12 lít Các bài ging ca Sao bng lnh giá – V Khc Ngc có th đc s dng, sao chép, in n, phc v cho mc đích hc tp và ging dy, nhng cn phi đc chú thích rõ ràng v tác gi. Tôn trng s sáng to ca ngi khác cng là mt cách đ phát trin, nâng cao kh nng sáng to ca bn thân mình ^^ Liên h tác gi: V Khc Ngc – Phòng Hóa sinh Protein – Vin Công ngh Sinh hc Vin Khoa hc và Công ngh Vit Nam in thoi: 098.50.52.510 a ch lp hc: p107, K4, Tp th Bách Khoa, Hà Ni (ph trách lp hc: 0942.792.710 – ch Hnh) . 0985052510 vukhacngoc@gmail.com Phân tích h s phn ng và ng dng trong gii nhanh bài toán Hóa hc V Khc Ngc Phòng Công ngh Hóa sinh Protein – Vin Công. t n và gii h phng trình Cách 2: Phân tích h s nguyên t trong CTPT S đ chuyn hóa qung thành cht rn: 34 23 23 , FeO FeO FeO→ Phân tích h