Sao băng lạnh giá – VũKhắc Ngọc 0985052510
[email protected] http://my.opera.com/saobanglanhgia
Dịch vụôn thi chất lượng cao – GSA Education: http://giasuams.com/
Liên hệ: 04.39152590 - 0989768553 (Linh)
KẾT HỢP PHƯƠNG PHÁP QUY ĐỔI – TRUNG BÌNH – ĐƯỜNG CHÉO
ĐỂGIẢI NHANH BÀI TOÁN HÓA HỌC
(Trích từcuốn “Các phương pháp giải bài toán Hóa học – NXB GD 2010)
VũKhắc Ngọc
Phòng Công nghệHóa sinh Protein – Viện Công nghệSinh học
Viện Khoa học và Công nghệViệt Nam
Giải nhanh bài toán Hóa học là một mục tiêu quan trọng của mỗi thí sinh trong các kỳthi
Đại học – Cao đẳng, đặc biệt là khi hình thức thi đã thay đổi từtựluận sang trắc nghiệm. Sự
thay đổi này cũng tạo ra một động lực quan trọng đòi hỏi phải có sựthay đổi tương ứng vềnhận
thức và phương pháp trong cảviệc dạy và học của giáo viên và học sinh. Trong sốcác phương
pháp giải toán Hóa học thì Trung bình, Đường chéo và Quy đổi là những phương pháp nhanh,
hiệu quảvà có nhiều phát triển thú vịtrong thời gian gần đây, mỗi phương pháp lại có những
thếmạnh và ứng dụng riêng:
- Các giá trịTrung bình vừa được dùng đểbiện luận, xác định CTPT của các chất trong
hỗn hợp, vừa được dùng đểtính nhanh các giá trịchung cho cảhỗn hợp.
- Phương pháp Đường chéo thường được kết hợp với phương pháp Trung bình đểtính
nhanh tỷlệcác thành phần trong một hỗn hợp 2 thành phần, thay cho việc giải hệphương trình.
- Phương pháp Quy đổi tập hợp các phương pháp tưduy sáng tạo, dựa vào những giả định
Hóa học và Toán học phi thực tếgiúp tính nhanh các giá trịlượng chất của một hỗn hợp phức
tạp.
Sựkết hợp khéo léo 3 phương pháp này cho phép khai thác tối đa thếmạnh của từng
phương pháp và mang lại những hiệu quả đặc biệt trong giải toán. Bài viết dưới đây giới thiệu
một sốví dụ điển hình cho hướng kết hợp này:
Ví dụ1:Hòa tan hoàn toàn 22,4g một kim loại M chưa biết vào dung dịch H2SO4 đặc,
nóng dưthu được dung dịch A và một khí B có khảnăng làm phai màu cánh hoa hồng. Hấp thụ
hoàn toàn B vào 800 ml dung dịch NaOH 1M, chờcho các phản ứng xảy ra hoàn toàn rồi cô
cạn dung dịch, thu được 48,1 g chất rắn. Kim loại M đã cho ban đầu là:
A. Fe B. Ca C. Mg D. Cu
Hướng dẫn giải:
Ta có: NaOH
n = 0,8 mol.
Điểm mấu chốt nhất của bài toán là phải biện luận đểtìm ra được thành phần của 48,1g
chất rắn, từ đó xác định được sốmol SO2
.
NaOH có thểphản ứng với SO2theo 2 phản ứng:
Sao băng lạnh giá – VũKhắc Ngọc 0985052510
[email protected] http://my.opera.com/saobanglanhgia
Dịch vụôn thi chất lượng cao – GSA Education: http://giasuams.com/
Liên hệ: 04.39152590 - 0989768553 (Linh)
→
→
232232
NaOH + SO NaHSO
2NaOH + SO Na SO + H O
Khi cho SO2tác dụng với NaOH thì sản phẩm thu được có thểbao gồm 1 hoặc 2 trong 3
chất: NaOH dư(M = 40), NaHSO3(M = 104) và Na2SO3(M=126).
Đểkhai thác dữkiện
NaOH
n = 0,8 molta tiến hành quy đổi: Coi 1 mol muối Na
2SO3
là 2
mol NaX với
NaX
126
M = = 63g/mol
2
Khi đó 48,1g chất rắn sẽtương ứng với 0,8 mol, với
hh
hh
m 48,1
M = = = 60,125g/mol
n0,8
→trong hỗn hợp phải có ít nhất 1 chất có M < 60,125 → phải có NaOH dư.
Áp dụng phương pháp đường chéo cho hỗn hợp này, ta có:
(NaOH) 40 2,875
20,125 7
1
(NaX) 63
60,125
0,7 mol
0,1 mol
0,35 mol Na2SO3
→→× 223 SO Na SO e nhËn
n = n = 0,35 mol n = 0,35 2 = 0,7 mol
Giảsửkim loại có hóa trịn, ta dễdàng có: →
m 22,4
M = = = 32n M lµ Cu
0,7 n
Đáp án đúng là D. Cu.
Ví dụ2:Crackinh C4H10thu được hỗn hợp chỉgồm 5 hiđrocacbon có tỷkhối hơi so với H2
là 16,325. Hiệu suất của phản ứng crackinh là:
A. 77,64% B. 38,82% C. 17,76% D. 16,325%
Hướng dẫn giải:
Phản ứng:
Cracking
Ankan Ankan' + Anken ⎯⎯⎯⎯→ tạo ra Anken và Ankan mới có sốmol
bằng nhau. Do đó, KLPT trung bình của hỗn hợp các Anken và Ankan mới này bằng
1
2
KLPT
của ankan ban đầu.
→Quy đổi: Coi hỗn hợp khí sản phẩm của phản ứng cracking C4H10là một khí duy
nhất có KLPT
58
M= = 29
2
→Hỗn hợp sau phản ứng trởthành hỗn hợp gồm 2 thành phần là: (hỗn hợp các ankan và
anken mới sinh ra) và C4H10dư.
Do đó, ta có thểsửdụng phương pháp đường chéo nhưsau:
Sao băng lạnh giá – VũKhắc Ngọc 0985052510
[email protected] http://my.opera.com/saobanglanhgia
Dịch vụôn thi chất lượng cao – GSA Education: http://giasuams.com/
Liên hệ: 04.39152590 - 0989768553 (Linh)
M = 32,65
Hçn hîp (M = 29)
C4H10
(M = 58)
25,35
3,65
Giảsửhỗn hợp sau chứa 29 mol khí (3,65 mol C4H10dưvà 25,35 mol hỗn hợp các ankan
và anken mới sinh ra) thì sốmol C4H10ban đầu là: ®
25,35
n = 3,65 + = 16,325 mol
2
Do đó, hiệu suất của phản ứng là:
16,325 - 3,65
H% = 100% = 77,64%
16,325
Đáp án đúng là A. 77,64%
Ví dụ3:Cho 37,6g hỗn hợp gồm 3 chất rắn Fe3O4, FeO và Cu2O tác dụng với dung dịch
HNO3loãng dưthu được 2,24 lít khí NO ở đktc. Khối lượng của Fe3O4trong hỗn hợp là:
A. 34,8g B. 23,2g C. 11,6g D. 17,4g
Hướng dẫn giải:
Sơ đồcác quá trình oxh – kh trong bài:
2+ 3+
+2+ +5 +2
Fe - e Fe
Cu - e Cu
N + 3e N
→
→
→
Căn cứvào các sơ đồtrên và lấy 1 mol electron cho làm mốc, ta có:
- Cứ1 mol Fe3O4(232g) cho 1 mol electron
- Cứ1 mol FeO (72g) cho 1 mol electron
- Cứ0,5 mol Cu2O (72g) cho 1 mol electron
- Cứ
37,6 376
= g
0,1 3 3 ×
hỗn hợp cho 1 mol electron
→Quy đổi: Coi FeO và Cu2O là một chất trung bình X mà cứ72g chất này lại cho 1
mol electron.
→Hỗn hợp ban đầu trởthành hỗn hợp gồm 2 thành phần là: Fe3O4
và X.
Do đó, ta có thểsửdụng phương pháp đường chéo nhưsau:
M =
X (M = 72)
Fe3O4
(M = 232)
376
3
320
3
160
3
2
1
0,2 mol
0,1 mol
Do đó,
34 Fe O
m = 23,2g
Sao băng lạnh giá – VũKhắc Ngọc 0985052510
[email protected] http://my.opera.com/saobanglanhgia
Dịch vụôn thi chất lượng cao – GSA Education: http://giasuams.com/
Liên hệ: 04.39152590 - 0989768553 (Linh)
Đáp án đúng là B. 23,2g.
Ví dụ4: Cho 8,96 lít hỗn hợp CO2và NO2(đktc) hấp thụvào một lượng dung dịch NaOH
vừa đủtạo thành các muối trung hòa, sau đó đem cô cạn dung dịch thu được 36,6 gam muối
khan. Thành phần % thểtích mỗi khí trong hỗn hợp ban đầu là:
A. 25% CO2và 75% NO2 B. 50% CO2và 50% NO2
C. 75% CO2và 25% NO2 D. 30% CO2và 70% NO2
Hướng dẫn giải:
Sơ đồcác phản ứng hóa học:
232
223
2NaOH + 2NO NaNO + NaNO
2NaOH + CO Na CO
→
→
Từphản ứng, ta thấy:
- Cứ1 mol NO2tạo ra 1 mol hỗn hợp 2 muối NaNO3và NaNO2có tỷlệ1:1 vềsốmol, →
có thểquy đổi hỗn hợp 2 muối này thành 1 muối duy nhất có
69 + 85
M= = 77
2
- Cứ1 mol CO2tạo ra 1 mol muối Na2CO3có M = 106.
- hçn hîp
36,6
M = = 91,5 0,4
Áp dụng phương pháp đường chéo, ta có:
Mhçn hîp= 91,5
Na2CO3
(M = 106)
M = 77
14,5
14,5
50%
50%
Vậy đáp án đúng là B. 50% CO2và 50% NO2
Ví dụ5: Hòa tan hoàn toàn 14,52 gam hỗn hợp X gồm NaHCO3, KHCO3và MgCO3trong
dung dịch HCl dư, thu được 3,36 lít khí CO2(đktc). Khối lượng muối KCl tạo thành trong dung
dịch sau phản ứng là:
A. 8,94 gam B. 16,17 gam C. 7,92 gam D. 12,0 gam
Hướng dẫn giải:
Sơ đồchung của các phản ứng hóa học:
+ HCl
32 CO CO ⎯⎯⎯→
Nói cách khác, tỷlệphản ứng:
→ 22 muèi CO muèi CO
3,36
n : n ®Òu b»ng 1: 1 n = n = = 0,15 mol 22,4
Vì
33 NaHCO MgCO
M = M = 84và cả2 đều giải phóng CO2theo tỷlệ1:1 vềsốmol.
Sao băng lạnh giá – VũKhắc Ngọc 0985052510
[email protected] http://my.opera.com/saobanglanhgia
Dịch vụôn thi chất lượng cao – GSA Education: http://giasuams.com/
Liên hệ: 04.39152590 - 0989768553 (Linh)
→Quy đổi: Coi hỗn hợp NaHCO3và MgCO3là một muối duy nhất có CTPT
3 MCOcó
KLPT M = 84.
→Hỗn hợp X trởthành hỗn hợp gồm 2 thành phần là
3 MCOvà K2CO3.
Do đó, ta có thểsửdụng phương pháp đường chéo nhưsau:
M = = 96,8
MCO3
(M = 84)
KHCO3(M = 100)
3,2
12,8
14,52
0,15
1
4
0,03 mol
0,12 mol
KCl
m = 74,5 0,12 = 8,94g →×
Vậy đáp án đúng là A. 8,94 gam
Ví dụ6: Đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol hỗn hợp X gồm CH4, C2H4và C2H6, sản phẩm thu
được dẫn qua bình I đựng dung dịch H2SO4 đặc và bình II đựng dung dịch Ca(OH)2dư. Sau thí
nghiệm, thấy trong bình II có 15 gam kết tủa và khối lượng bình II tăng nhiều hơn bình I là 2,55
gam. Thành phần % vềthểtích của mỗi khí trong hỗn hợp đầu là:
A. 50%, 30%, 20% B. 30%, 40%, 30%
C. 50%, 25%, 25% D. 50%, 15%, 35%
Hướng dẫn giải:
Từgiảthiết, ta có:
22 CO H O
15 0,15 44 - 2,55
n = = 0,15 mol vµn = = 0,225 mol 100 18
Gọi
xy CHlà CTPT trung bình của hỗn hợp ban đầu, ta có:
22 xy
y
CH xCO + HO
2
→
Bảo toàn nguyên tố2 vế, ta dễdàng có: x = 1,5 vµ y = 4,5
Quy đổi: Coi hỗn hợp C2H4và C2H6là một hiđrocacbon duy nhất có 2C
Áp dụng phương pháp đường chéo, ta có:
C = 1,5
CH4(C = 1)
(C = 2)
0,5
0,5 50%
50%
Quy đổi: Coi hỗn hợp CH4và C2H4là một hiđrocacbon duy nhất có 4H
Áp dụng phương pháp đường chéo, ta có:
Sao băng lạnh giá – VũKhắc Ngọc 0985052510
[email protected] http://my.opera.com/saobanglanhgia
Dịch vụôn thi chất lượng cao – GSA Education: http://giasuams.com/
Liên hệ: 04.39152590 - 0989768553 (Linh)
H = 4,5
C2H6(H = 6)
(H = 4)
0,5
1,5 75%
25%
Vậy đáp án đúng là C. 50%, 25%, 25%
Bạn đang đọc truyện trên: Truyen2U.Pro