CHUYÊN ĐỀ: TỰ CHỌN LƯỢNG CHẤT
PHẦN A: LÍ THUYẾT
1. Nguyên tắc áp dụng:
Phương pháp này thường được áp dụng để giải các bài tập hoá hoc mà tất cả các dữ kiện đề bài cho đều ở dạng tương đối (tỷ lệ).
Các dữ kiện tương đối thường gặp dưới 2 dạng chính:
+ Dạng 1: Tất cả các dữ kiện ở dạng phân số (dạng % hoặc một tỷ lệ khác: 2/3, 4/9...).
+ Dạng 2: Tất cả các dữ kiện chứa chung một tham số phụ (chữ cái mà đề bài không yêu cầu tìm nó): m (gam), V (lít), x (mol)...
(Các tham số này thực ra là các tỷ lệ nếu ta chia chúng cho nhau)
* Chú ý:
Các đại lượng mà đề bài yêu cầu tìm cũng chỉ là các đại lượng tương đối, như: %m, %V, tỷ lệ lượng chất, C%, CM , khối lượng riêng (D), khối lượng mol (M) .... (nói chung là tìm những đại lượng mà đơn vị của nó là một phân số).
Do các dữ kiện đều ở dạng tỷ lệ nên ta không quan tâm đến giá trị thực của lượng chất, vì theo bản chất toán học thì khi nhân (hoặc chia) tử số và mẫu số của một tỷ lệ cho cùng một số khác 0 thì giá trị của phân số đó không thay đổi. Vì vậy khi gặp dạng này, chúng ta có thể tự chọn lượng chất theo hướng lợi nhất để việc giải toán đơn giản hơn mà kết quả cuối cùng vẫn không thay đổi.
2. Các bước giải toán bằng kỹ thuật tự chọn lượng chất:
Bước 1: Xử lý dữ kiện tương đối.
Tự chọn lượng chất theo hướng lợi nhất, sao cho từ lượng này tính được các lượng còn lại. Thường chọn lượng chất theo các hướng sau:
+ Chọn 1 mol chất bất kỳ: Từ số mol này tính các đại lượng khác (hoặc đặt ẩn).
+ Quy hỗn hợp về 100: Nếu đề bài khảo sát % các chất trong hỗn hợp thì nên chọn hỗn hợp đó là: 100 gam, 100 lít, 100 mol …
+ Chọn lượng chất theo đúng tỷ lệ đề cho.
Bước 2: Viết các PTHH (nếu có) và tính toán hoá học.
* Chú ý:
+ Tự chọn lượng chất chỉ là một kỹ thuật xử lý dữ kiện (bước chuẩn bị). Sau khi xử lý xong dữ kiện, bài toán thuộc dạng nào thì sử dụng phương pháp giải đặc trưng của dạng đó.
+ Nếu đề cho nhiều tỷ lệ rời nhau (độc lập) thì chỉ được chọn từ một tỷ lệ.
PHẦN B: BÀI TẬP ĐƯỢC PHÂN DẠNG
Dạng 1: Chọn 1 mol bất kỳ
- Phương pháp:
+ Chọn 1 mol chất bất kỳ: Từ số mol này tính các đại lượng khác (hoặc đặt ẩn).
- Ví dụ minh họa:
VD1: Khi hoà tan hoàn toàn một lượng hỗn hợp gồm Fe và FeO bằng dung dịch H2SO4 loãng vừa đủ thu được dung dịch X trong đó số nguyên tử Hydrogen bằng lần số nguyên tử Oxygen. Viết các phương trình hoá học xảy ra và tính nồng độ phần trăm chất tan có trong dung dịch X.
(Trích đề thi chọn học sinh giỏi lớp 9 TP Hà Nội, năm học 2011 – 2012)
Phân tích: Đây là bài toán mà khi gặp bài này học sinh dễ mất phương hướng, vì các phương trình phản ứng xảy ra không có ý nghĩa về mặt định lượng. Đề cho duy nhất một dữ kiện tỷ lệ và hỏi C% (tất cả tương đối). Đây là cơ sở để ta thực hiện tự chọn lượng chất . mấu chốt bài toán ở chỗ tỷ lệ số nguyên tử H: O trong dung dịch gồm (FeSO4 và H2O)
Hướng dẫn giải:
Các phương trình hoá học:
Fe + H2SO4 FeSO4 + H2
FeO + H2SO4 FeSO4 + H2O
Giả sử dung dịch X có 1 mol FeSO4 và x (mol) H2O
Theo đề ta có: => x = 96 (mol)
Vậy khối lượng dung dịch X: mX = 152 + 96.18 = 1880 (gam)
=>C%FeSO4 =
VD 2: Cho bột sắt tác dụng hoàn toàn với lượng dư dung dịch H2SO4 đặc, nồng độ 78,4% thu được dung dịch A trong đó nồng độ % của Fe2(SO4)3 và của H2SO4 dư bằng nhau và giải phóng khí SO2. Tính nồng độ % của Fe2(SO4)3 và H2SO4 dư
(Trích đề thi chọn học sinh giỏi lớp 9 TP Hồ Chí Minh, năm học 2011 – 2012)
Phân tích: Mấu chốt bài toán ở chỗ lượng axit H2SO4 dư bằng C% của muối. Vì nồng độ % bằng nhau nên khối lượng muối và axit dư bằng nhau.
Hướng dẫn giải:
Giả sử có 1 mol Fe phản ứng
2Fe + 6H2SO4 Fe2(SO4)3 + 6H2O + 3SO2
1 mol 3 mol 0,5 mol 1,5 mol
Ta có: (dư) = = 0,5. 400 = 200 (g)
Khối lượng dung dịch H2SO4 ban đầu:
Khối lượng dung dịch thu được: 56 + 630 – 1,5.64 = 590 (gam)
Nồng độ % của chất tan trong dung dịch sau phản ứng:
=> C% (dư) = C% =
- Bài tập giải chi tiết
Câu 1: Cho hỗn hợp khí SO2 và O2 có tỉ khối hơi so với H2 là 24. Nung nóng hỗn hợp trên với xúc tác thích hợp trong bình kín thì được hỗn hợp mới có tỉ khối hơi so với H2 là 30. Xác định phần trăm về thể tích của mỗi khí trong hỗn hợp trước và sau phản ứng.
(Trích đề thi chọn học sinh giỏi lớp 9 tỉnh Quảng Nam, năm học 2012 – 2013)
Hướng dẫn giải
Khối lượng mol trung bình của mỗi hỗn hợp là:
= 24.2 = 48 (g/mol) ; = 30.2 = 60 (g/mol)
Chọn 1 mol SO2 ban đầu; gọi x là số mol O2 ban đầu
Ta có: 32x + 64 = (1 + x).48 => x = 1
Phần trăm thể tích mỗi khí hỗn hợp đầu:
%VSO2 = %VO2 = 50%
Phương trình phản ứng:
2SO2 + O2 2SO3
Ban đầu 1 1 (mol)
Phản ứng a 0,5a a
Sau phản ứng 1-a (1-0,5a) a
Số mol hỗn hợp sau: nSau = (2-0,5a) (mol)
Bảo toàn khối lượng có:
(2-0,5a).60 = 32 + 64 => a = 0,8 (mol)
Phần trăm thể tích của mỗi khí sau phản ứng:
%VSO3 = =
%VSO2 = = 12,5%
%VO2 = 100 % - 12,5% - 50% = 37,5%
Câu 2: Khi hòa tan hiđroxide kim loại M(OH)2 bằng một lượng vừa đủ dung dịch H2SO4 20% thu được dung dịch muối trung hoà có nồng độ 27,21%. Xác định tên kim loại M
Hướng dẫn giải
Chọn số mol của M(OH)2 là 1 mol. Phương trình phản ứng :
M(OH)2 + H2SO4 → MSO4 + 2H2O (1)
Mol 1 1 1 2
Theo PT (1) và giả thiết có: mdd H2SO4 20% = = 490 (g)
MMSO4 = M + 96 (g)
Theo bảo toàn khối lượng ta có: mdd MSO4  mM(OH)2  mdd H2SO4  (M  34)  490  (M  524) gam.
=> C% MSO4 ==> M = 64 (Copper)
Ngoài ra, ta có thể giải bài tập này bằng một số cách tự chọn lượng chất khác : (1) Chọn khối lượng của dung dịch muối là 100 gam; (2) chọn khối lượng của dung dịch H2SO4 bằng 100 gam; (3) chọn số mol của H2SO4 bằng 1 mol; (4) chọn số mol của MSO4 bằng 1 mol,...
Câu 3: Hoà tan a gam một oxide kim loại hoá trị II (không đổi) bằng một lượng vừa đủ dung dịch H2SO4 4,9% người ta thu được một dung dịch muối có nồng độ 5,88%. Xác định tên kim loại hoá trị II
Hướng dẫn giải
Giả sử có 1 mol MO phản ứng ( M + 16gam)
Phương trình phản ứng
MO + H2SO4 MSO4 + H2O
(mol) 1 1 1 1
Khối lượng dung dịch axit cần dùng:
áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có
= M + 16 + 2000 = M + 2016 (gam)

=> M 24 ( M là Magie)
Câu 4: Hỗn hợp khí gồm oxygen và ozone có tỉ khối so với hiđro là 18. Xác định phần trăm theo thể tích của từng khí trong hỗn hợp đầu
(Trích đề thi chọn học sinh giỏi lớp 9 tỉnh Điện Biên, năm học 2005 – 2006)
Hướng dẫn giải
Giả sử có 1 mol hỗn hợp khí
Gọi số mol của oxi là x => Số mol của ozon là 1-x
Theo giả thiết ta có

=> x = 0,75
Vậy
Câu 5: Trong quá trình tổng hợp ammonia, áp suất trong bình giảm đi 10% so với áp suất lúc đầu. Biết nhiệt độ của phản ứng giữ không đổi trước và sau phản ứng. Hãy xác định phần trăm theo thể tích của hỗn hợp khí thu được sau phản ứng. Nếu trong hỗn hợp đầu lượng nitrogen và hydrogen được lấy đúng theo hệ số tỉ lượng.
Hướng dẫn giải
Giả sử lúc đầu ta lấy 1 mol N2 và 3 mol H2
Trong một bình kín có nhiệt độ không đổi thì áp suất tỉ lệ thuận với số mol hỗn hợp khí =>
Vậy áp suất giảm đi 10% thì số mol của hỗn hợp khí cũng giảm 10%
=> n hỗn hợp khí sau phản ứng =
Giả sử có x mol N2 phản ứng
Phương trình hoá học: N2 + 3H2 2NH3
Số mol ban đầu 1 3 0
Số mol phản ứng x 3x 2x
Sau phản ứng 1-x 3-3x 2x
=> hỗn hợp khí sau phản ứng = (1-x) + (3-3x) + 2x = 3 - 2x = 3,6 => x = 0,2
=>
Câu 6: Cho cùng một lượng khí Chlorine lần lượt tác dụng hoàn toàn với kim loại R (hoá trị I) và kim loại X (hoá trị II) thì khối lượng kim loaị R đã phản ứng gấp 3,375 lần khối lượng của kim loại X . Khối lượng muối cloride của R thu được gấp 2,126 lần khối lượng muối cloride của X đã tạo thành. Xác định tên hai kim loại
Hướng dẫn giải
Giả sử có 1 mol Chlorine tham gia phản ứng
Phương trình phản ứng:
Cl2 + 2R 2RCl
Số mol 1 2 2
Cl2 + X XCl2
Số mol 1 1 1
Theo giả thiết (1)
(2)
Từ (1) và (2) ta có X là Cu (MX = 64)
R là Ag (MR = 108)
Câu 7: Hoà tan x gam kim loại M trong y gam dung dịch HCl 7,3% (lượng axid vừa đủ) thu được dung dịch A có nồng độ 11,96%. Xác định tên kim loại M
Hướng dẫn giải
Giả sử số mol của kim loại M (có hoá trị n) đã phản ứng là 1 mol
PTPƯ 2M + 2nHCl 2MCln + nH2
Số mol 1 n 1 0,5n
Khối lượng (gam) M 36,5n M + 35,5n n
Theo giả thiết ta có

áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:



=> M = 27,5 n
Nếu n = 1 M = 27,5 ( loại)
Nếu n = 2 M = 55 ( nhận)
Nếu n = 3 M = 72,5 ( loại)
Vậy M là manganese (Mn)
Câu 8: Hoà tan a gam một oxide của kim loại sắt bằng dung dịch H2SO4 đặc, nóng thấy thoát ra khí SO2 duy nhất. Trong thí nghiệm khác, sau khi khử hoàn toàn a gam oxide của kim loại sắt đó bằng CO ở nhiệt độ cao rồi hoà tan lượng sắt được tạo thành bằng H2SO4 đặc nóng thì thu được lượng khí SO2 nhiều gấp 9 lần lượng khí SO2 ở thí nghiệm trên, Xác định công thức oxide của kim loại sắt đó.
Hướng dẫn giải
Gọi công thức của oxide sắt là FexOy
Giả sử có 1 mol oxide sắt tham gia phản ứng
Phương trình phản ứng
2FexOy + (6x-2y)H2SO4 xFe2(SO4)3 + (3x-2y)SO2 + (6x – 2y)H2O (1)
FexOy + y CO x Fe + y CO2 (2)
2 Fe + 6 H2SO4 Fe2(SO4)3 + 3 SO2 + 6 H2O (3)
Theo phương trình (1)
Theo phương trình (2) và (3)
Theo giả thiết
=>

Vậy công thức của oxit sắt là Fe3O4
Câu 9: Cho hỗn hợp gồm NaI và NaBr hoà tan hoàn toàn vào nước được dung dịch A. Cho vào dung dịch A một lượng Bromine vừa đủ thu được muối X có khối lượng nhỏ hơn khối lượng của muối ban đầu là a gam. Hoà tan X vào nước thu được dung dịch B. Xục khí Chlorine vào dung dịch B thu được muối Y có khối lượng nhỏ hơn khối lượng của muối X là 2a gam.
Xác định phần trăm theo khối lượng các chất trong hỗn hợp muối ban đầu (coi chlorine, bromine, iodine không tác dụng với H2O)
Hướng dẫn giải
Giả sử trong 1 mol hỗn hợp có x mol NaI và (1 – x) mol NaBr
Cho dd A tác dung với Brom
2 NaI + Br2 2 NaBr + I2 (1)
x mol x mol
muối X chỉ có NaBr với số mol là x + (1 – x) = 1 mol
=> mNaBr = 103 . 1 = 103 gam
=> mhh đầu = 103 + a (gam)
Cho dung dịch B tác dụng với clo
2 NaBr + Cl2 2 NaCl + Br2 (2)
1 mol 1 mol
=> mNaCl = 58,5 . 1 = 58,5 gam
Theo giả thiết: mNaBr = mNaCl + 2a
=> 103 = 58,5 + 2a => a = 22,25
Vậy mhh đầu = 103 + 22,25 = 125,25 gam
Mà m hh đầu = mNaI + mNaBr = 150x + 103(1 – x) = 125,25
=> x = 0,4734

Câu 10: Hoà tan hoàn toàn một oxide kim loại M (hoá trị không đổi) vào lượng vừa đủ dung dịch H2SO4 10% tạo dung dịch X chứa một muối có nồng độ 11,243%
a) Xác định oxide kim loại trên
b) Viết phương trình phản ứng trong các trường hợp sau (kèm điều kiện phản ứng, nếu có)
+ Điều chế kim loại tương ứng từ oxide trên
+ Hoà tan oxide trên trong dung dịch NaOH dư.
+ Cho dung dịch X tác dụng với dung dịch Na2CO3.
(Trích đề thi chọn học sinh giỏi lớp 9 tỉnh Thái Bình, năm học 2010 – 2011)
Hướng dẫn giải
a) Đặt công thức oxide là M2Ox
Giả sử có 1 mol M2Ox phản ứng: (có thể chọn 1 mol H2SO4)
M2Ox + xH2SO4 → M2(SO4)x + xH2O
Mol 1 x 1 x
Gam (2M+16x) 98x (2M+96x) 18x
Bảo toàn khối lượng ta có:
mdd (sau phản ứng) = 2M + 16x + 98x. = (2M + 996x) (gam)
Theo đề bài có: => M = 9x
Vậy chỉ có x= 3, M = 27 là thoả mãn (Al). Công thức oxide: Al2O3
b) Các Phương trình hoá học:
2Al2O3 4Al + 3O2
Al2O3 + 2NaOH → 2NaAlO2 + H2O
Al2(SO4)3 + 3Na2CO3 + 3H2O → 2Al(OH)3 + 3Na2SO4 + 3CO2
DẠNG 2: ĐẠI LƯỢNG TỰ CHỌN QUY VỀ 100
Cách nhận diện dạng bài:
Thông thường với dạng bài tập này trong đề bài không xuất hiện một giá trị cố định nào về khối lượng hay thể tích mà chỉ có các giá trị về % các chất
Ví dụ 1: Cho dung dịch NaOH 20% tác dụng vừa đủ với dung dịch FeCl2 10%. Đun nóng trong không khí cho các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Tính nồng độ phần trăm muối tạo thành trong dung dịch sau phản ứng, coi nước bay hơi không đáng kể.
Hướng dẫn giải
Giả sử có 100 gam dung dịch NaOH tham gia phản ứng

Phương trình phản ứng:
FeCl2 + 2NaOH Fe(OH)2 + 2NaCl
Mol 0,25 0,5 0,25 0,5
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O 4Fe(OH)3
Mol 0,25 0,0625 0,25
Theo giả thiết ta có
(MFeCl2 = 127 -> mdd = 317,5 gam)
Số gam kết tủa
áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có

mdd NaCl = 317,5 + 100 + 32. 0,0625 - 26,75 = 392,25 gam
Khối lượng muối trong dung dịch sau phản ứng:
mNaCl = 0,5 . 58,5 = 29,25 gam

Ví dụ 2: Hỗn hợp gồm CaCO3 lẫn Al2O3 và Fe2O3 trong đó Al2O3 chiếm 10,2%. Fe2O3 chiếm 9,8% nung hỗn hợp này ở nhiệt độ cao thu được chất rắn có lượng bằng 67% lượng hỗn hợp ban đầu. Tính phần trăm mỗi chất trong hỗn hợp chất rắn thu được.
Hướng dẫn giải
Giả sử hỗn hợp ban đầu có khối lượng 100 gam
Vậy m Al2O3 = 10,2 gam
m Fe2O3 = 9,8 gam
m CaCO3 = 100 – 10,2 – 9,8 = 80 gam
m (chất rắn sau phản ứng) = 67 gam
khi nung hỗn hợp rắn chỉ có CaCO3 bị nhiệt phân:
CaCO3 CaO + CO2
Ta có khối lượng chất rắn giảm chính là khối lượng của khí CO2
=> mCO2 = 100 – 67 = 33 gam
nCO2 =
Theo PTHH nCO2 = nCaCO3 = 0,75 (mol)
mCaCO3 (dư) = 80 – (100.0,75) = 5 (gam)
Vậy chất rắn sau phản ứng gồm ( CaCO3 dư, Fe2O3, Al2O3, CaO)
% Al2O3 =
% Fe2O3 =
% CaCO3 dư =
%CaO = 100% - 15,22% - - = 62,69%
- Bài tập giải chi tiết
Câu 1: Nung một mẫu đá vôi X có lẫn tạp chất là MgCO3, Fe2O3, và Al2O3 đến khối lượng không đổi được chất rắn A có khối lượng bằng 59,3% khối lượng của X. Cho toàn bộ A vào H2O (lấy dư), khuấy kỹ thấy phần không tan B có khối lượng bằng 13,49% khối lượng của A. Nung nóng B trong dòng không khí CO dư đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn được lượng chất rắn D có khối lượng bằng 85% khối lượng của B.
Tính phần trăm khối lượng của CaCO3 trong X.
Hướng dẫn giải
Giả sử ta nung 100 gam hỗn hợp X
Gọi x, y, z, t lần lượt là số mol của CaCO3, MgCO3, Fe2O3, Al2O3.
Phương trình phản ứng:
CaCO3 CaO + CO2 (1)
MgCO3 MgO + CO2 (2)
Chất A có CaO, MgO, Fe2O3, Al2O3 tác dung với H2O dư
CaO + H2O Ca(OH)2 (3)
Ca(OH)2 + Al2O3 Ca(AlO2)2 + H2O (3)
Chất B gồm có MgO, Fe2O3

Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2
Chất rắn D có MgO và Fe:
Vậy ta có hệ phương trình sau:
=>
Khối lượng của CaCO3 trong X là
=>
Câu 2: Cho x gam dung dịch H2SO4 nồng độ y% tác dụng hết với một lượng dư hỗn hợp khối lượng Na, Mg. Lượng H2 (khí duy nhất) thu được bằng 0,05x gam. Viết phương trình phản ứng và tính nồng độ phần trăm của dung dịch H2SO4.
(Đề thi HSG lớp 9 - Hà Tây - năm học 2003-2004)
Hướng dẫn giải
Giả sử khối lượng dung dịch H2SO4 ban đầu x = 100 gam
=>
Phương trình phản ứng
H2SO4 + 2Na Na2SO4 + H2 (1)
H2SO4 + Mg MgSO4 + H2 (2)
Do Na và Mg còn dư nên có phản ứng
2Na + 2H2O 2NaOH + H2 (3)
2NaOH + MgSO4 Na2SO4 + Mg(OH)2 (4)
Theo phương trình (1) và (2) =>
Theo phương trình (3) =>
Vậy tổng số mol H2 thu được ở các phương trình trên là:
=> y = 15,81
=>
Câu 3: Cho m gam hỗn hợp Na và Fe tác dụng hết với axit HCl. Dung dịch thu được cho tác dụng với Ba(OH)2 dư rồi lọc lấy kết tủa tách ra, nung trong không khí đến lượng không đổi thu được chất rắn nặng m gam. Tính % lượng mỗi kim loại ban đầu.
Hướng dẫn giải
Giải:
- PTHH xảy ra khi cho m gam hỗn hợp Na và Fe tác dụng với HCl:
2Na + 2HCl 2NaCl + H2 (1)
Fe + 2HCl FeCl2 + H2 (2)
- PTHH xảy ra khi cho dung dịch thu được tác dụng với Ba(OH)2 dư:
FeCl2 + Ba(OH)2 Fe(OH)2 + BaCl2 (3)
- PTHH xảy ra khi nung kết tủa trong không khí:
4Fe(OH)2 + O2 2Fe2O3 + 4H2O (4)
- Gọi m = mFe + mNa = 100 gam

- Theo PTHH (4):
- Theo PTHH (3):
- Theo PTHH (2):
- Vậy: %Fe = 70%
% Na = 30%.
Câu 4: Hỗn hợp gồm NaCl, KCl (hỗn hợp A) tan trong nước thành dung dịch. Thêm AgNO3 dư vào dung dịch này thấy tách ra một lượng kết tủa bằng 229.6% so với A. Tìm % mỗi chất trong A.
Hướng dẫn giải
- PTHH xảy ra: NaCl + AgNO3 AgCl + NaNO3 (1)
KCl + AgNO3 AgCl + KNO3 (2)
- Gọi mA = 100g

- Gọi nNaCl = x Số mol AgCl sinh ra ở phản ứng (1) là: x
Số mol AgCl sinh ra ở phản ứng (2) là: 1,6 - x

- Ta có: MNaCl.nNaCl + MKCl.nKCl = 100
58,5x + 74,5(1,6 – x) = 100
- Giải PT: x = 1,2.
- Vậy: nNaCl = 1,2 mol

Câu 5: Hỗn hợp chứa Fe, FeO, Fe2O3. Nếu hoà tan a gam hỗn hợp bằng HCl dư thì lượng H2 thoát ra bằng 1% lượng hỗn hợp đem thí nghiệm. Nếu khử a gam hỗn hợp bằng H2 nóng, dư thì thu được 1 lượng nước bằng 21,15% lượng hỗn hợp đem thí nghiệm. Xác định % mỗi chất trong hỗn hợp.
Hướng dẫn giải
- PTHH xảy ra khi hoà a vào HCl dư:
Fe + 2HCl FeCl2 + H2 (1)
FeO + 2HCl FeCl2 + H2O (2)
Fe2O3 + 6HCl 2FeCl3 + 3H2O (3)
- PTHH xảy ra khi khử a bằng H2:
FeO + H2 Fe + H2O (4)
Fe2O3 + 3H2 2Fe + 3H2O (5)
- Giọi a =

- Theo PTHH (1):

- Giọi sinh ra ở phản ứng (4) là: x
sinh ra ở phản ứng (5) là: 1,175 - x
- Theo PTHH (5):
- Ta có PT: 72x + (1,175 - x).160 = 72
- Giải PT: x = 0,497

- Vậy:
Câu 6: Nhiệt phân hoàn toàn 20 g hỗn hợp MgCO3, CaCO3 , BaCO3 thu được khí B. Cho khí B hấp thụ hết vào nước vôi trong thu được 10 gam kết tủa và dung dịch C. Đun nóng dung dịch C tới phản ứng hoàn toàn thấy tạo thành thêm 6 gam kết tủa. Hỏi % khối lượng của MgCO3 nằm trong khoảng nào?
Hướng dẫn giải
Các PTHH:
MgCO3 MgO + CO2 (1)
CaCO3 CaO + CO2 (2)
BaCO3 BaO + CO2 (3)
(B)
CO2(k) + Ca(OH)2(dd) CaCO3(r) + H2O(l) (4)
(B)
2CO2(k) + Ca(OH)2(dd) Ca(HCO3)2(dd) (5)
(B) (C)
Ca(HCO3)2 CaCO3(r) + CO2(k) + H2O(l) (6)
(C)
Theo phương trình phản ứng (4) và (6) ta có:
nCaCO = 0,1 + 0,06 = 0,16 (mol) => nư CO2 = 0,1 + 0,06 x 2 = 0,22 (mol)
theo phương trình phản ứng (1) , (2) , (3), (4 ), (5) ta có:
Tổng số mol muối: n muối = n CO2 = 0,22 (mol)
Gọi x, y, z lần lượt là số mol của muối: MgCO3, CaCO3, BaCO3 có trong 100 gam hỗn hợp và tổng số mol của các muối sẽ là: x + y + z = 1,1 mol
Vì ban đầu là 20 gam hỗn hợp ta quy về 100 gam hỗn hợp nên nmuối = 1,1 (mol)
Ta có: 84x + 100y + 197z = 100 => 100y + 197z = 100 – 84x
Và x + y + z = 1,1 => y + z = 1,1 – x
<=> 100 < < 197
=> 52,5 < 84x < 86,75
Vậy % lượng MgCO3 nằm trong khoảng từ 52,6% đến 86,75 %
Câu 7: Một loại đá chứa MgCO3, CaCO3 và Al2O3. Lượng Al2O3 bằng 1/8 tổng khối lượng hai muối cacbonat. Nung đá ở nhiệt độ cao tới phân huỷ hoàn toàn hai muối cacbonat thu được chất rắn A có khối lượng bằng 60% khối lượng đá trước khi nung.
a) Tính % khối lượng mỗi chất trong đá trước khi nung.
b) Muốn hoà tan hoàn toàn 2g chất rắn A cần tối thiểu bao nhiêu ml dung dịch HCl 0,5M ?
Hướng dẫn giải
a) Các phản ứng phân hủy muối cacbonat
MgCO3 MgO + CO2 (1)
CaCO3 CaO + CO2 (2)
Al2O3 Không đổi (3)
gọi a, b, c lần lượt là số gam của MgCO3, CaCO3, Al2O3 trong 100g đá (a, b, c cũng chính là thành phần %) ta có hệ sau:
a + b + c = 100
c =
+ + c = 60
Giải hệ ta được: a = 10,6; b = 78,3; c = 11,1 (vừa là số gam từng chất vừa là tỉ lệ %)
a) Các phản ứng với HCl (3 PTHH)
Tổng số mol HCl = 2.nMgO + 2.nCaO + 6.nAl2O3 = 0,2226 mol
Vậy để hòa tan 2g A cần = 0,0824 mol
Gọi V là số lít HCl tối thiểu cần dùng
V.0,5 = 0,0824 => V = 0,1648 lit = 164,8 ml
Câu 8: Khi hoà tan hoàn toàn một lượng hỗn hợp gồm Fe và FeO bằng dung dịch H2SO4 loãng vừa đủ thu được dung dịch X trong đó số nguyên tử Hydrogen bằng lần số nguyên tử Oxygen. Viết các phương trình hoá học xảy ra và tính nồng độ phần trăm chất tan có trong dung dịch X.
(Trích đề thi chọn học sinh giỏi lớp 9 TP Hà Nội, năm học 2011 – 2012)
Hướng dẫn giải
Giả sử có 100 gam dung dịch X
Gọi số mol của FeSO4 và H2O trong X lần lượt là x, y (mol)
Theo đề bài ta có:
Mặt khác: 152 x + 18y = 100 (2)
Giải hệ phương trình (1), (2) ta có x = 0,053 ; y = 5,106 mol
Khối lượng dung dịch X : 0,053.152 + 5,106.18 = 99,964 (gam)
=> C% FeSO4 =
Câu 9: Cho bột sắt tác dụng hoàn toàn với lượng dư dung dịch H2SO4 đặc, nồng độ 78,4% thu được dung dịch A trong đó nồng độ % của Fe2(SO4)3 và của H2SO4 dư bằng nhau và giải phóng khí SO2. Tính nồng độ % của Fe2(SO4)3 và H2SO4 dư
(Trích đề thi chọn học sinh giỏi lớp 9 TP Hồ Chí Minh, năm học 2011 – 2012)
Hướng dẫn giải
Giả sử có 100 gam dung dịch H2SO4 đặc, nồng độ 78,4% => m H2SO4 (ban đầu) = 78,4 gam
Gọi x là số mol Fe2(SO4)3 trong dung dịch
Phương trình phản ứng:
2Fe + 6H2SO4 Fe2(SO4)3 + 6H2O + 3SO2
2x mol 6x mol x mol 3x mol
Vì khối lượng muối bằng khối lượng axid dư nên
78,4 – 6x.98 = 400x => x = 0,079 (mol)
Khối lượng dung dịch sau phản ứng:
mdd = 2.0,079.56 + 100 – 3.0,079.64 = 93,68 gam
=> C% H2SO4 (dư) =C%Fe2(SO4)3 =
Câu 10: Khi hoà tan một lượng oxide kim loại hoá trị II vào một lượng vừa đủ dung dịch H2SO4 4,9%. Người ta thu được một dung dịch muối có nồng độ 5,87% Xác định công thức của oxide trên.
(Trích đề thi chọn học sinh giỏi lớp 9 Sóc Trăng, năm học 2010 – 2011)
Hướng dẫn giải
Giả sử có 100 gam dung dịch H2SO4 có nồng độ 4,9% => m H2SO4 (ban đầu) = 4,9 gam
n H2SO4 (ban đầu) = = 0,05 mol
Gọi công thức của oxide là RO
Phương trình phản ứng:
RO + H2SO4 RSO4 + H2O
0,05 mol 0,05 mol 0,05mol
Khối lượng muối: mRSO4 = 0,05 .(R + 96)
Khối lượng dung dịch sau phản ứng: mdd = 0,05.(R + 16) + 100
Vậy ta có: 5,87% => R = 24 (Mg)
Dạng 3: Chọn lượng chất bằng đúng tỷ lệ mol hoặc tỷ lệ thể tích (đối với các chất khí và hơi)
- Ví dụ minh họa:
VD1: Khi hoà tan hoàn toàn một lượng hỗn hợp gồm Fe và FeO bằng dung dịch H2SO4 loãng vừa đủ thu được dung dịch X trong đó số nguyên tử Hydrogen bằng lần số nguyên tử Oxygen. Viết các phương trình hoá học xảy ra và tính nồng độ phần trăm chất tan có trong dung dịch X.
Hướng dẫn giải
Giả sử hỗn hợp X có 48 mol H và 25 mol O
Gọi x, y lần lượt là số mol FeSO4 và H2O trong X
Ta có:
=> x = 0,25 ; y = 24 (mol)
Khối lượng dung dịch X: 0,25.152 + 24.18 = 470 gam
=> C%FeSO4 =
VD2: Đốt cháy hoàn toàn một hợp chất hữu cơ B gồm 3 nguyên tố C, H, O bằng một lượng khí oxygen vừa đủ thu được mH2O = ; VCO2 = . Tìm công thức phân tử đơn giản nhất của hợp chất B.
Hướng dẫn giải
Giả sử mB = 77 gam => mH2O = 45 gam
Gọi a là số mol CO2 => nO2 =
CxHyOz + (x+) O2 → xCO2 + H2O
Theo bảo toàn khối lượng có:
77 + 32.1,125a = 44a + 45 => a = 4 (mol)
nH = 2nH2O =
bảo toàn mol O => nO(B) = 4.2 + 2,5.1 – 1,125.4.2 = 1,5 (mol)
=> x: y: z = nC : nH : nO = 4 : 5 : 1,5 = 8: 10: 3
Vậy công thức đơn giản của B là C8h10O3.
- Bài tập giải chi tiết
Câu 1: Hỗn hợp khí X gồm N2 và H2 có tỉ khối so với He bằng 1,8. Đun nóng X một thời gian trong bình kín (có bột Fe làm xúc tác), thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với He bằng 2. Hiệu suất của phản ứng tổng hợp NH3 là
A. 50%. B. 36%. C. 40%. D. 25%.
(Đề thi tuyển sinh Đại học khối A năm 2010)
Hướng dẫn giải
Theo giả thiết: MX  1,8.4  7,2 g / mol
Y  2.4  8 g / mol
Sử dụng sơ đồ đường chéo cho khối lượng mol trung bình của hỗn hợp X, ta có:
N2 : 28 7,2  2  5,2
7,2
H2 : 2 28  7,2  20,8
=> = =
Suy ra hiệu suất phản ứng tính theo N2 vì H2 dư (vì hệ số cân bằng trên phương trình là nH : nN  3:1)
Chọn số mol của H2, N2 trong X lần lượt là 4 mol và 1 mol và gọi số mol N2 phản ứng là x mol.
N2 + 3H2 → 2NH3
Ban đầu: 1 4 0
Phản ứng: x 3x 2x
Sau phản ứng 1-x 4-3x 2x
Ta có nY = 5-2x
Trong phản ứng hoá học khối lượng được bảo toàn nên có mX = mY <=> nX.MX = nY.MY
<=> 5.7,2 = (5-2x).8 => x = 0,25
H = =
Câu 2: Hỗn hợp X gồm Fe3O4 và Al có tỉ lệ mol tương ứng 1: 3. Thực hiện phản ứng nhiệt nhôm X (không có không khí) đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được hỗn hợp gồm
A. Al2O3 và Fe. B. Al, Fe và Al2O3.
C. Al, Fe, Fe3O4 và Al2O3. D. Al2O3, Fe và Fe3O4.
Hướng dẫn giải
Sơ đồ phản ứng:

onthicaptoc.com Chuyen de 28 Tu Chon Luong Chat