TÍNH TOÁN THEO 1, 2 PHẢN ỨNG HÓA HỌC
BÀI TOÁN LƯỢNG DƯ, HIỆU SUẤT PHẢN ỨNG VÀ HỆ PHƯƠNG TRÌNH…
PHẦN A: LÍ THUYẾT
I. Các công thức tính toán hóa học
1. Công thức liên hệ giữa khối lượng (m-gam), số mol (n-mol) và thể tích khí đo ở điều kiện chuẩn (Vđkc-lít):
2. Công thức liên hệ giữa số mol (n), thể tích dung dịch (V) và nồng độ mol (CM):
3. Công thức liên hệ giữa nồng độ phần trăm (C%); khối lượng chất tan (mct) và khối lượng dung dịch (mdd).
4. Công thức tính tỉ khối của khí A so với khí B và so với không khí (kk)
;
II. Ý nghĩa của phương trình hóa học
Xét phương trình hóa học:
4Al + 3O2 2Al2O3
Từ PTHH ta biết được tỉ lệ giữa các chất tham gia và tạo thành trong phản ứng:
Số nguyên tử Al : số phân tử O2 : số phân tử Al2O3 = 4 : 3 : 2.
Tức là: Cứ 4 nguyên tử Al tác dụng với 3 phân tử O2 tạo ra 2 phân tử Al2O3
Hoặc tỉ lệ cặp chất:
+ Cứ 4 nguyên tử Al tác dụng với 3 phân tử O2=> hoặc
+ Cứ 4 nguyên tử Al tham gia phản ứng tạo ra 2 phân tử Al2O3
=>hoặc
+ Cứ 3 phân tử O2 tham gia phản ứng tạo ra 2 phân tử Al2O3
=>hoặc
III. Một số lưu ý khi đọc đề một bài tập hóa học
Xét phản ứng A + B C + D
Một phản ứng được coi là hoàn toàn sau khi sau phản ứng, A hoặc B (hoặc cả 2) hết. Do đó nếu dư A thì B hết, hoặc ngược lại.
- Trường hợp cả A và B đều hết
Hòa tan hoàn toàn A cần B
Hoà tan hoàn toàn A bằng B vừa đủ
Lúc này ta tính theo A hoặc B
- Trường hợp A hết, B có thể hết hoặc dư
Hòa tan hoàn toàn A bằng B.
Hòa tan hết A bằng B
Hòa tan A bằng B dư
Lúc này tính theo A
- Trường hợp chưa biết chất nào hết
Hòa tan A bằng B.
Cho A tác dụng với B.
PHẦN B: CÁC DẠNG BÀI TẬP VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI
Dạng 1: Tính toán theo 1, 2 phản ứng hóa học
1.1. Phương pháp giải
* Bước 1: Tính số mol các chất bài cho (nếu được)
* Bước 2: Viết PTHH xảy ra; từ số mol của chất đã biết tính số mol của chất cần tìm theo PTHH.
* Bước 3: Tính yêu cầu của bài với số mol tìm được.
1.2. Ví dụ minh họa
Ví dụ 1: Hòa tan 5,6 gam sắt (iron) vào 100 ml dung dịch hydrochloric acid (HCl) vừa đủ, sau phản ứng thấy thoát ra V lít khí (đo ở đkc). Tính giá trị của V?
Hướng dẫn giải
Phân tích: sắt (Fe) + hydrochloric acid (HCl) → tạo muối Fe (II) + khí H2
Lời giải:
Bước 1: Số mol Fe = 5,6/56 = 0,1 mol
Bước 2: Fe + 2HCl → 2FeCl2 + H2
Pt cứ: 1 mol 1 mol
Bài ra: 0,1mol → 0,1 mol
Bước 3: => 0,1.24,79 = 2,479 lít.
Ví dụ 2: Đốt cháy hoàn toàn 1,6 gam khí methan (CH4), sau đó dẫn toàn bộ sản phẩm cháy vào dung dịch nước vôi trong (dư) thì thấy xuất hiện m gam kết tủa. Xác định giá trị của m?
Hướng dẫn giải
Phân tích:
- Sự cháy của một chất là sự tác dụng của chất đó với khí oxygen.
- Sản phẩm cháy có khí CO2 và H2O (hơi) khi dẫn qua nước vôi trong Ca(OH)2 thì chỉ có CO2 phản ứng tạo ra kết tủa trắng CaCO3.
- Do Ca(OH)2 dư nên phản ứng không tạo muối Ca(HCO3)2.
Lời giải:
- Số mol CH4 = 1,6/16 = 0,1 mol
- PTHH: CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O (1)
CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3↓ + H2O (2)
Từ (1,2) => số mol Ca(OH)2 = số mol CO2 = số mol CH4 = 0,1 mol
- Khối lượng kết tủa CaCO3 = 0,1.100 = 10 gam.
1.3. Bài tập vận dụng
Câu 1: Để đốt cháy hoàn toàn a gam Al cần dùng hết 19,2 gam oxygen. Phản ứng kết thúc thu được sản phẩm là Al2O3. Xác định giá trị của a ?
Hướng dẫn giải
- Ta có:
- PTHH:           4Al  +  3O2  2Al2O3
Tỉ lệ theo PT:  4mol    3mol
                          ?mol    0,6mol
=> nAl =  =0,8 mol => mAl = 0,8.27 = 21,6 gam
Câu 2: Magnesium (Mg) tác dụng với hydrochloric theo sơ đồ phản ứng: 
Mg + HCl ---> MgCl2 + H2↑
Nếu có 12 gam Mg tham gia phản ứng, em hãy tìm:
a) Thể tích khí hiđro thu được ở đkc.
b) Khối lượng axit clohiđric cần dùng.
Hướng dẫn giải
Ta có: nMg =12/24=0,5(mol)
PTPƯ:            Mg + 2HCl → MgCl2 + H2↑
Theo Ptpư:   1        2                           1      (mol)
Theo đề bài:  0,5      x=?                        y = ? (mol)
a) số mol H2 sinh ra là: y = nH2 =  0,5×11=0,5(mol)
=> VH2(đkc) =0,5.24,79 = 12,395 (lít)
b) Số mol HCl phản ứng là: x = nHCl = 0,5×2 =1(mol)
=> mHCl = 1. 36,5 = 36,5 (g)
Câu 3: Đốt cháy hoàn toàn 4,958 lít CH4 và 2,479 lít C2H4 cần V lít O2. Sau phản ứng dẫn toàn bột khí thoát ra vào dung dịch Ba(OH)2 dư thấy xuất hiện a gam kết tủa (biết các khí đo ở đkc). Xác định giá trị của V, a?
Hướng dẫn giải
Phương trình phản ứng
CH4  + 2O2  CO2 + 2H2O
0,2 → 0,4
C2H4 + 3O2  2CO2 + 2H2O
0,1 → 0,3
CO2 + Ba(OH)2 → BaCO3↓ + H2O
0,7 0,7 mol
=>
Câu 4: Cần dùng V lít H2 (đkc) để khử hoàn toàn hỗn hợp gồm 10,8 gam FeO và 24 gam Fe2O3 thu được kim loại và hơi nước. Xác định giá trị V?
Hướng dẫn giải
nFeO = 10,8/72 = 0,15 mol;   = 24/160 = 0,15 mol
FeO     +     H2      Fe + H2O
0,15 →     0,15
Fe2O3    +   3H2     2Fe + 3H2O
0,15 →   0,45
⟹ = 0,15 + 0,45 = 0,6 mol =>  = 0,6.24,79 = 14,874 lít.
Câu 5: Đốt cháy 13,08 g hỗn hợp X gồm Mg và Al2O3 trong lọ khí oxygen dư thấy có 0,06 mol Oxygen phản ứng. Tính khối lượng mỗi chất trong hỗn hợp X. 
Hướng dẫn giải
- Do Al2O3 không phản ứng với oxygen
PTHH: 2Mg + O2 2MgO
0,12 ←0,06 mol
=>khối lượng mỗi chất trong hỗn hợp X là
mMg = 0,12.24 = 2,88 gam;
= 13,08 – 2,88 = 10,02 gam
Câu 6: Hỗn hợp X gồm KMnO4 và một hợp chất rắn Y không bị phân hủy do nhiệt nung nóng 40 gam hỗn hợp X đến khối lượng không đổi thì khối lượng chất rắn giảm xuống 4 g. Tính phần trăm khối lượng mỗi chất trong hỗn hợp X.
Hướng dẫn giải
- Khối lượng chất rắn giảm chính là khối lượng oxygen thoát ra.
-  = = 0,125 mol
PTHH: 2KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2
0,25 0,125 mol
=> mKMnO4 = 0,25.158 = 39,5 gam
%mKMnO4 = 39,5.100%/40 = 98,75%
%mY = 100% - 98,75% = 1,25%
Câu 7: Để đốt cháy 4,7 g hỗn hợp khí M gồm khí N2 và H2 thì cần dùng 0,125 mol khí oxygen. Biết rằng khí N2 không tham gia phản ứng cháy.
a) Tính % khối lượng mỗi chất trong hỗn hợp M.
b) Tính tỉ khối của hỗn hợp khí M đối với khí helium.
Hướng dẫn giải
a) Do khí N2 không tham gia phản ứng cháy, nên ta có:
PTHH: 2H2 + O2 2H2O
0,25 0,125
=> = ;
= 100% – 10,64% = 89,36%
b) số mol khí N2 = (4,7-0,25.2)/28 = 0,15 mol
Khối lượng mol trung bình của hỗn hợp khí M là:
Tỉ khối của hỗn hợp M so với helium:
Câu 8: Một mẫu kim loại Mg có lẫn tạp chất trơ (không tham gia phản ứng). Đốt cháy 20 gam kim loại đó trong không khí, sau khi phản ứng hoàn toàn thu được 32 MgO. Giả sử oxygen chiếm 20% thể tích không khí còn lại là khí N2.
a) Tính thể tích không khí đủ dùng để đốt cháy do ở điều kiện chuẩn.
b) Tính phần trăm theo khối lượng của Mg trong mẫu kim loại là trên.
Hướng dẫn giải
a) Số mol MgO = 32/40 = 0,8 mol
PTHH: 2Mg + O2 2MgO
0,8 0,4 mol
=> Thể tích không khí ở điều kiện chuẩn là:
b) %mMg = 0,8.24.100%/20 = 96%
Câu 9: Cho 400g dung dịch NaOH 20% tác dụng vừa đủ với 200 gam dung dịch HCl sinh ra NaCl và H2O. Hãy tính nồng độ muối sinh ra sau phản ứng.
Hướng dẫn giải
Ta có: mNaOH = 400. 20/100 = 80 (gam) => nNaOH = 80/40 = 2 (mol)
PTHH: NaOH + HCl → NaCl + H2O
2 2 mol
mNaCl = 2 x 58,5 = 117 gam
BTKL ta có: mdd sau phản ứng = mdd NaOH + mdd HCl = 400 + 200 = 600 (gam)
=> C% ddNaCl = 117.100%/600 = 19,5 %
Câu 10: Tiến hành hòa tan 3,9 gam Kali vào 36,2 gam nước chúng ta thu được dung dịch B có nồng độ bao nhiêu?
Hướng dẫn giải
Số mol của K = 3,9/ 39 = 0,1 mol
PTHH: 2K + 2H2O —–> 2KOH + H2
0,1 0,1 0,05 mol
BTKL ta có: mddspư = m(K) + m(H2O) – m(H2) = 3,9 + 36,2 – (0,05.2) = 40 gam
C%(dd KOH) = [(0,1.56)/40].100% = 14%
Vậy nồng độ dung dịch của B là 15%
Dạng 2: Bài toán lượng dư
2.1. Phương pháp xác định chất dư.
a. Dấu hiệu nhận dạng bài toán có chất dư.
Trong các bài toán tính theo phương trình hóa học, nếu cả 2 chất tham gia phản ứng đều biết dữ kiện (đổi được thành số mol), thì bài toán thường có một chất dư.
b. Phương pháp xác định chất dư
* Cách 1: Dùng tỷ lệ hệ số trong phương trình hóa học.
Giả sử có phản ứng: A + B ® C + D
Biết số mol của 2 chất tham gia A, B.
So sánh tỷ lệ: ?
* Nếu 2 tỷ lệ trên có giá trị bằng nhau thì phản ứng vừa đủ (A, B đều hết).
* Nếu 2 tỷ lệ trên khác nhau, thì chất có tỷ số lớn hơn là chất dư, chất kia phản ứng hết (nếu phản ứng xảy ra hoàn toàn – hiệu suất 100%).
F Lưu ý: Mọi tính toán theo PTHH phải dựa theo số mol của chất hết.
Ví dụ 1. Cho 6,5 gam kẽm tác dụng với 3,65 g dung dịch HCl. Tính khối lượng muối tạo thành sau phản ứng.
Hướng dẫn giải
Ta có: = ; = ;
PTHH xảy ra: Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2
Pt: 1   2      1 mol
Theo đầu bài : 0,1 0,1  
Xét tỉ lệ: => Zn dư, Khối lượng các chất tính theo lượng HCl
Từ PTHH => số mol ZnCl2 = 0,5.số mol HCl = 0,05 mol
=>khối lượng ZnCl2 = 0,05. 136 = 6,8 gam
Ví dụ 2: Hòa tan 0,81 gam nhôm trong 270 ml dung dịch H2SO4 0,2M (loãng), đến khi phản ứng hoàn toàn. Sau phản ứng chất nào còn dư ? dư bao nhiêu gam?
Hướng dẫn giải:
Ta có: 0,03 (mol) ; = 0,27. 0,2 = 0,054 mol
2Al + 3H2SO4 ® Al2(SO4)3 + 3H2 ­
Ban đầu: 0,03 0,054 (mol)
Phản ứng: 0,03 ® 0,045 0,015 0,045
Sau pư: 0 0,009 0,015 0,045
Vậy sau phản ứng H2SO4 còn dư
(dư) = 0,009•98 = 0,882 gam
FLưu ý: Ta tính theo số mol Al (0,03) mà không tính theo H2SO4 (0,054) vì:
Þ H2SO4 dư, Al phản ứng hết.
* Cách 2: Dùng quy tắc hóa trị mở rộng
Giả sử: A liên kết (hoặc trao đổi, hoặc thay thế) với B
* Nếu Þ phản ứng vừa đủ
* Nếu Þ tích của bên nào lớn hơn thì chất bên đó dư.
Ví dụ 3: Cho hỗn hợp X gồm: 0,02 mol Al; 0,03 mol Zn; 0,01mol Mg vào trong 150ml dung dịch HCl 1M, đến khi phản xong thu được V lít H2 (đkc). Tính V.
Hướng dẫn:
Phân tích:
Bản chất của phản ứng: Các kim loại đẩy H ra khỏi axit để liên kết Cl.
Theo quy tắc hóa trị (nếu vừa đủ), ta có:

So sánh tổng số mol hóa trị của các kim loại với tổng số mol hóa trị của –Cl, nếu bên nào có giá trị nhỏ hơn thì bên đó hết (bên còn lại dư).
Lời giải:
= 0,15 (mol)
Ta có: 0,02.3 + 0,03.2 + 0,01.2 = 0,14 < 0,15.1 Þ HCl dư, kim loại hết.
Các phương trình phản ứng:
2Al + 6HCl ® 2AlCl3 + 3H2 ­
0,02 0,03 (mol)
Zn + 2HCl ® ZnCl2 + H2 ­
0,03 0,03 (mol)
Mg + HCl ® MgCl2 + H2 ­
0,01 0,01 (mol)
= 0,07.24,79 = 1,7353 lít
F Lưu ý: Có thể dùng quy tắc hóa trị để tính số mol H2:
Theo quy tắc hóa trị ta có: nhóa trị kim loại = 2.
Þ ; = 0,07.24,79 = 1,7353 lít
Ví dụ 4: Cho 11 gam hỗn hợp gồm Fe, Al (số mol Fe = số mol Al) vào trong 800ml dung dịch loãng chứa H2SO4 0,25M và HCl 0,45M đến khi phản ứng hoàn toàn thu được V lít khí H2 (đkc). Tính V.
Hướng dẫn:
= 0,8•0,25 = 0,2 (mol) ; = 0,8•0,45 = 0,36 (mol)
= 0,1(mol) Þ
So sánh hóa trị của kim loại và gốc axit, ta thấy:
0,1•2 + 0,2•3 = 0,8 > 0,2•2 + 0,36•1 = 0,76 Þ kim loại dư
Đặt kim loại đại diện là M (hóa trị x)
2M + 2xHCl ® 2MClx + xH2 ­
0,36 0,18 (mol)
2M + xH2SO4 ® M2(SO4)x + xH2 ­
0,2 0,2 (mol)
= (0,2 + 0,18).24,79 = 9,4202 lít
F Lưu ý: Có thể áp dụng bảo toàn mol H để tính số mol H2:

2.2 Phương pháp chứng minh hỗn hợp phản ứng hết (hoặc dư)
2.2.1. Bài toán tổng quát:
·Tổng quát:
m(gam) hỗn hợp (Q) + n (mol) X → Các sản phẩm
Chứng minh hỗn hợp (Q) phản ứng hết (hoặc dư)
FLưu ý: Đây là dạng toán thường gặp nhất, nếu hiểu và giải quyết tốt dạng này thì chúng ta hoàn toàn có thể giải tốt các dạng toán chứng minh dạng khác.
2.2.2 – Các phương pháp chứng minh:
a. Phương pháp 1: Phương pháp giả thiết (bỏ bớt chất).
* Cơ sở của phương pháp:
Vì khối lượng mol trung bình , nên ta có:

Nếu giả thiết hỗn hợp chỉ có 1 chất Mmin (số mol hỗn hợp lớn nhất) mà kim loại phản ứng hết thì hỗn hợp cũng hết (vì thực tế số mol hỗn hợp nhỏ hơn)
Nếu giả thiết hỗn hợp chỉ có 1 chất Mmax (số mol hỗn hợp nhỏ nhất) mà kim loại không hết thì hỗn hợp cũng không hết (vì thực tế số mol hỗn hợp lớn hơn).
Dựa theo khoảng biến thiên số mol của hỗn hợp, ta có thể chứng minh hỗn hợp hết hoặc chưa hết bằng cách bỏ bớt chất (sau đây gọi là phương pháp giả thiết).
* Phương pháp:
* Chứng minh hỗn hợp phản ứng hết: Giả sử hỗn hợp chỉ có một chất nhẹ (Mmin). Thực hiện tính theo PTHH, nếu chất giả thiết phản ứng hết thì hỗn hợp hết.
* Chứng minh hỗn hợp dư: Giả sử hỗn hợp chỉ có một chất nặng (Mmax). Thực hiện tính theo PTHH, nếu chất giả thiết còn dư thì hỗn hợp dư.
* Các ví dụ minh họa:
Ví dụ 4: Cho 1,92 gam hỗn hợp kim loại Mg, Fe vào 200 gam dung dịch H2SO4 4,41% đến khi phản ứng hoàn toàn thu được một dung dịch X.
a) Chứng minh hỗn hợp kim loại phản ứng hết.
b) Nếu cho dung dịch NaOH dư vào X đến khi kết tủa cực đại, lọc kết tủa nung trong không khí đến khối lượng không đổi thì thu được 2,8 gam rắn Y. Tính khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp đầu.
Hướng dẫn:
Phân tích: Vì Mg, Fe cùng hóa trị và đề bài yêu cầu chứng minh hỗn hợp kim loại phản ứng hết nên theo phương pháp giả thiết, ta giả sử hỗn hợp chỉ có một kim loại nhẹ là Mg (số mol kim loại giả thiết sẽ lớn hơn số mol thực của hỗn hợp). Nếu kim loại giả thiết phản ứng hết thì hỗn hợp cũng hết.
Lời giải:
a) (mol)
Giả sử hỗn hợp chỉ có Mg Þ số mol Mg (giả thiết) = 0,08 (mol)
Mg + H2SO4 ® MgSO4 + H2 ­
Ban đầu: 0,08 < 0,09 (mol)
Vì , nên chắc chắn kim loại phản ứng hết.
b) Các phương trình phản ứng:
Mg + H2SO4 ® MgSO4 + H2 ­
Fe + H2SO4 ® FeSO4 + H2 ­
MgSO4 + 2NaOH ® Mg(OH)2 ¯ + Na2SO4
FeSO4 + 2NaOH ® Fe(OH)2 ¯ + Na2SO4
Mg(OH)2 MgO + H2O
2Fe(OH)2 + ½ O2 Fe2O3 + 2H2O
Gọi x,y lần lượt là số mol Mg, Fe ban đầu.
Bảo toàn mol Mg, Fe ta có: Mg ® MgO ; 2Fe ® Fe2O3
x x y 0,5y (mol)
Theo đề ta có: Þ
0,01.24 = 2,4 (gam) ; 0,03.56 = 1,68 gam
Ví dụ 5: Cho 59,13 gam hỗn hợp X gồm Ca(HCO3)2 và Mg(HCO3)2 vào trong 350 ml dung dịch HCl 2M, đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn.
a) Chứng minh sau phản ứng muối cacbonat vẫn còn dư?
b) Tính thể tích CO2 thoát ra (đkc).
Hướng dẫn:
Phân tích: Đề yêu cầu chứng minh hỗn hợp còn dư, theo phương pháp giả thiết ta xem hỗn hợp chỉ có một chất nặng hơn là Ca(HCO3)2 (khối lượng mol lớn nhất). Nếu chất giả thiết phản ứng không hết thì chắc chắn hỗn hợp muối còn dư (vì số mol hỗn hợp lớn hơn số mol giả thiết của chất nặng nhất).
Lời giải:
a) Số mol HCl = 0,35•2 = 0,7 (mol)
Giả sử hỗn hợp chỉ có Ca(HCO3)2 Þ = 0,365 mol
Ca(HCO3)2 + 2HCl CaCl2 + H2O + CO2 ­
0,35 ¬0,7 (mol) 0,35
Vì nên chắc chắn hỗn hợp muối X còn dư.
b) Theo ptpư: = 0,35 (mol) Þ = 0,35.24,79 = 8,6765 lít
* Ưu điểm và hạn chế của phương pháp giả thiết:
Phương pháp này giúp ta chứng minh hỗn hợp dư hoặc hết một cách khá nhanh chóng mà không cần dùng tới các phép biến đổi toán học phức tạp. Hạn chế của phương pháp là khi hỗn hợp gồm các chất có kim loại khác hóa trị (hoặc các gốc khác nhau về hóa trị) thì việc chứng minh theo giả thiết sẽ không còn thuyết phục.
b. Phương pháp 2: Phương pháp biến đổi đại số.
* Các bước:
Bước 1: Gọi x,y lần lượt là số mol mỗi chất trong hỗn hợp
Lập phương trình biểu diễn khối lượng hỗn hợp
x.MA + yMB = m (1)
Bước 2: Viết phương trình phản ứng, giả sử hỗn hợp hết.
A + X AX
x ® n1(x) (mol)
B + X BX
y ® n2(y) (mol)
(Trong đó n1(x), n2(y) là các biểu thức tính số mol có chứa ẩn x,y)
Bước 3: Biến đổi toán học và kết luận
+ Biến đổi (1) => n1(x) + n2(y) < (đề) Þ X dư , hỗn hợp (A,B) hết.
+ Biến đổi (1) => n1(x) + n2(y) > (đề) Þ vô lý; hỗn hợp (A,B) dư.
F Lưu ý: Có thể làm ngược lại (tức là ban đầu ta giả thiết chất X hết)
* Ví dụ minh họa:
Ví dụ 6: Hòa tan 7,5 gam hỗn hợp X gồm 2 kim loại Al và Mg trong 425ml dung dịch HCl 2M, sau khi phản ứng hoàn toàn thu được dung dịch Y và khí Z.
a) Chứng minh dung dịch Y vẫn còn dư axit.
b) Dẫn khí sinh ra qua ống đựng m(gam) CuO nóng dư thì thấy khối lượng chất rắn thu được là (m – 5,6) gam. Tính khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp đầu.
Hướng dẫn:
Phân tích: Hóa trị của Al và Fe khác nhau, vì vậy nếu dùng phương pháp gả thiết tạm thì không thuyết phục. Bởi vì số mol nhiều mà phản ứng hết thì số mol ít hơn chưa chắc hết: Ví dụ: 0,3125 mol Mg phản ứng hết với 0,85 mol HCl nhưng 0,3 mol Al khi tác dụng với 0,85 mol HCl thì Al vẫn còn dư. Những bài toán có các chất trong hỗn hợp chứa các kim loại hóa trị khác nhau thì thường chứng minh bằng phương pháp khác.
Lời giải:
a) Số mol HCl = 0,425•2 = 0,85 mol
Gọi x,y lần lượt là số mol Al, Mg trrong hỗn hợp.
Giả sử hỗn hợp kim loại phản ứng hết.
2Al + 6HCl ® 2AlCl3 + 3H2 ­
x 3x (mol) 1,5x
Mg + 2HCl ® MgCl2 + H2 ­
y 2y (mol) y
Ta có: 27x + 24y = 7,5 Û 27x + 18y < 7,5
Û (3x + 2y)•9 < 7,5 Þ 3x + 2y < 0,833 (mol) < 0,85
Vì số mol HCl phản ứng bé hơn số mol HCl ban đầu, nên HCl dư.
b) Chuyển m (gam) CuO thành (m – 0,56) gam rắn Þ giảm 0,56 gam.
Vậy (pư) = (bị khử) =
H2 + CuO Cu + H2O
0,35 0,35 (mol)
Ta có:
0,1• 27 = 2,7 gam ; = 7,5 – 2,7 = 4,8 gam
F Lưu ý: Có thể chứng minh ngược lại, như sau:
Giả sử HCl phản ứng hết:
Ta có: 3x + 2y = 0,85 ® 27x + 18y = 7,65 ® 27x + 24y > 7,65 (vô lý)
Vì giả thiết HCl hết là sai, nên sau phản ứng HCl còn dư.
c. Phương pháp 3: Phương pháp bảo toàn mol nguyên tố.
Phương pháp:
Nếu chất ban đầu và chất sản phẩm chứa chung một nguyên tố (Y), mà các chất này đều biết số mol thì so sánh số mol nguyên tố (Y) để kết luận:
+ Nếu số mol (Y) trước pư = số mol (Y) sau pư Þ chất chứa (Y) phản ứng hết.
+ Nếu số mol (Y) trước pư > số mol (Y) sau pư Þ chất chứa (Y) còn dư.
* Ví dụ minh họa:
Ví dụ 7: Hòa tan 2,661 gam hỗn hợp (A) gồm Al, Zn, Mg trong 200 ml dung dịch chứa HCl 0,3M và H2SO4 0,3M sau khi phản ứng kết thúc thu được dung dịch (B) và 1,8816 lít khí H2(đktc).
a) Sau phản ứng, hỗn hợp (A) có tan hết không? vì sao?
b) Biết trong hỗn hợp (A) có khối lượng Al bằng khối lượng Mg. Tính % khối lượng của Zn trong hỗn hợp (A).
Hướng dẫn:
Phân tích:
Đề bài cho (0,06mol HCl, 0,06mol H2SO4) + kim loại ® 0,084 mol H2.
Dùng bảo toàn mol nguyên tố H ta dễ dàng biết được axit hết hay không.
Lời giải:
a) = 0,2•0,3 = 0,06 (mol) ;
Ta có: (axit) = 0,06 + 0,06•2 = 0,18 (mol)
(H2) = 0,084•2 = 0,168 (mol) < 0,18 Þ axit còn dư
Vậy hỗn hợp kim loại tan hết.
b) Đặt công thức tương đương của 2 axit là HX
Gọi x,y,z lần lượt là số mol của Al,Mg, Zn trong hỗn hợp.
2Al + 6HX ® 2AlX3 + 3H2 ­
Zn + 2HX ® ZnX2 + H2 ­
Mg + 2HX ® MgX2 + H2 ­
Ta có sơ đồ: 2Al ® 3H2 ; Mg ® H2 ; Zn ® H2
x 1,5x y y z z (mol)
Theo đề bài ta có:
Vậy 0,021• 65 = 1,365 (gam) Þ
d. Phương pháp 4: Phương pháp so sánh số mol hóa trị.
* Phương pháp:
Tính khoảng số mol hóa trị của hỗn hợp rồi so sánh với số mol hóa trị của tác chất (chất tác dụng lên hỗn hợp) để rút ra kết luận:
+ Nếu số mol tác chất (X) < số mol hóa trị min Þ hỗn hợp dư.
+ Nếu số mol tác chất (X) > số mol hóa trị max Þ hỗn hợp hết.
* Quy ước: 6•1023 đơn vị hóa trị là 1mol hóa trị, ta có công thức tính:
Số mol hóa trị = số mol nguyên tố (hoặc nhóm nguyên tố) x hóa trị của nó.
* Ví dụ minh họa:
Ví dụ 8: Cho 18,4 gam hỗn hợp A gồm Na2O và NaOH vào trong 200 gam dung dịch chứa H2SO4 9,8% và HCl 5,475%. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được dung dịch X. Chứng minh sau phản ứng còn dư axit? Viết các phương trình hóa học của phản ứng xảy ra.
Hướng dẫn:
Phân tích:
Bản chất của phản ứng là sự liên kết của kim loại –Na với gốc –Cl và =SO4. Nếu phản ứng vừa đủ thì theo quy tắc hóa trị ta có:

Nếu bên nào có số mol hóa trị lớn hơn thì bên đó còn dư
Lời giải:
;
Giả sử hỗn hợp chỉ có Na2O Þ số mol hóa trị Na =
Giả sử hỗn hợp chỉ có NaOH Þ số mol hóa trị Na =
Tổng số mol hóa trị của 2 gốc axit: 0,3•1 + 0,2•2 = 0,7 > 0,594
Vậy hỗn hợp axit còn dư.
Các phương trình hóa học có thể xảy ra:
2NaOH + H2SO4 ® Na2SO4 + 2H2O
NaOH + HCl ® NaCl + H2O
Na2O + H2SO4 ® Na2SO4 + H2O
Na2O + 2HCl ® 2NaCl + H2O
F Nhận xét: Qua một số ví dụ cho thấy có rất nhiều cách chứng minh hỗn hợp phản ứng hết hoặc không hết. Ngoài các cách nêu trên, trong thực tế giải bài tập hóa học cũng còn nhiều cách khác. Tùy vào đặc điểm của mỗi bài tập mà người giải có thể lựa chọn những phương pháp cho phù hợp và tiện lợi nhất.
2.3. Bài tập vận dụng
Bài 1 (Trích đề thi HSG lớp 9 tỉnh Tiền Giang, năm học 2008–2009).
Hỗn hợp A gồm 2 kim loại: Mg và Zn. Dung dịch B là dung dịch H2SO4 chưa biết nồng độ. Người ta thực hiện 2 thí nghiệm sau:
–Thí nghiệm 1: Cho 24,3 gam hỗn hợp A vào 2 lít B thì sinh ra 9,916 lít H2 (đkc).
–Thí nghiệm 2: Cho 24,3 gam hỗn hợp A vào 3 lít B thì sinh ra 12,395 lít H2 (đkc).
a) Hãy chứng minh rằng trong TN1 hỗn hợp A chưa tan hết, trong TN2 thì hỗn hợp A tan hết.
b) Tính nồng độ mol của dung dịch B và % khối lượng các kim loại trong hỗn hợp A.
Phân tích:
So sánh TN1 và TN 2 thấy cùng một lượng kim loại nhưng khi tăng lượng axit thì lượng H2 cũng tăng theo. Chứng tỏ TN1 kim loại chưa tan hết. Nếu lượng HCl ở cả 2 TN đều hết thì tỷ lệ thể tích B bằng tỷ lệ thể tích khí H2 sinh ra.
Bài giải:
a)
Vì lượng kim loại không đổi mà nên chứng tỏ ở thí nghiệm 1: kim loại còn dư ; H2SO4 phản ứng hết.
Bảo toàn mol H => (2 lít B) = = 0,4 (mol)
(pư TN2) = = 0,5 (mol)
Mặt khác: (3 lít B) = (mol) > 0,5 Þ TN2: H2SO4 dư
Vậy ở TN2 kim loại phản ứng hết.
b) Xét thí nghiệm 2:
Gọi x,y lần lượt là số mol Mg,Zn trong 24,3 gam hỗn hợp A.
Mg + H2SO4 ® MgSO4 + H2 ­
x x x (mol)
Zn + H2SO4 ® ZnSO4 + H2 ­
y y y (mol)
Ta có: Þ x = 0,2 ; y = 0,3
= 19,75% ; 80,25%
Nồng độ mol của dung dịch B:
Bài 2 (Trích đề thi HSG lớp 9 tỉnh Nam Định, năm học 2014–2015)
Một hỗn hợp X gồm Na và Al. Tiến hành 2 thí nghiệm sau:
– Thí nghiệm 1: Cho m (gam) X tác dụng với nước dư, thu được 9,916 lít khí H2.
– Thí nghiệm 2: Cho 2m (gam) X tác dụng với dd NaOH dư thu được 27,269 lít khí H2.
Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn, các thể tích khí đo ở đkc.
a) Chứng minh rằng lượng Al trong thí nghiệm 1 vẫn còn dư.
b) Tìm giá trị của m.
Phân tích:
Các phản ứng xảy ra ở TN1 và TN2 hoàn toàn giống nhau. Nếu toàn bộ Na, Al đều tan hết thì lượng H2 sinh ra ở TN phải gấp đôi ở TN1. Đây là mấu chốt để chứng minh thí nghiệm 1 Al vẫn còn dư.
Bài giải:
a)
Ta có: Þ TN1 kim loại Al còn dư
(Hoặc lập luận như phần phân tích)
b) Gọi x,y lần lượt là số mol Na, Al trong m(gam) hỗn hợp.
·Thí nghiệm 1:
2Na + 2H2O 2NaOH + H2 ­
x ® x 0,5x (mol)
2NaOH + 2Al + 2H2O ® 2NaAlO2 + 3H2 ­
x ® 1,5x (mol)
Ta có: 2x = 0,4 Þ x = 0,2 (mol)
·Thí nghiệm 2:
2Na + 2H2O 2NaOH + H2 ­
0,4 ® 0,2 (mol)
2NaOH + 2Al + 2H2O ® 2NaAlO2 + 3H2 ­
2y ® 3y (mol)
Ta có: 0,2 + 3y = 1,1 Þ y = 0,3 (mol)
Vậy m = 0,2•23 + 0,3•27 = 12,7 gam
F Lưu ý: Có thể suy luận tìm số mol Al theo hướng sau:
* Xét TN2: Nếu dùng m(gam) ® số mol H2 = 0,55 (mol)
Độ lệch số mol H2 giữa 2 TN là: 0,15 (mol)
(dư ở TN1) = 1,5
m = 0,2•(27 + 23) + 0,1•27 = 12,7 (gam)
Bài 3 (Trích đề thi HSG lớp 9 Thị xã Uông Bí (Quảng Ninh), năm học 2010–2011:
Cho 3,87 gam hỗn hợp (A) gồm Mg và Al vào 250 ml dung dịch (X) chứa HCl 1M và H2SO4 0,5M, sau phản ứng thu được dung dịch (B) và 4,83405 lít khí H2 (đkc). Các phản ứng xảy ra hoàn toàn.
a) Chứng minh rằng dung dịch (B) vẫn còn dư axit.
b) Tính % khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp (A).
Phân tích:
Các phép tính toán trong đề bài không liên quan đến từng axit cụ thể, nên để đơn giản ta quy 2 axit thành một đơn axit HX. Đây là bài tập biết số mol nguyên tố H trong chất tham gia (axit) và sản phẩm (H2). Chỉ cần so sánh số mol H trước và sau phản ứng thì sẽ dễ dàng biết được axit còn dư.
Bài giải:
a) = 0,25•1 = 0,25 (mol) ; = 0,25•0,5 = 0,125 mol
0,195 (mol)
nH(acid) 0,25 + 0,125•2 = 0,5 (mol) > (H2) = 0,195•2 = 0,39 (mol)
Vì số mol H trong axit lớn hơn số mol H trong khí H2 nên chứng tỏ axit dư
b) Đặt công thức tương đương của axit là: HX
Gọi a,b lần lượt là số mol Mg, Al trong hỗn hợp
Mg + 2HX ® MgX2 + H2 ­