Dạng 2: Phương pháp bảo toàn điện tích trong giải bài tập sự điện li - Chuyên đề Hóa 11

Nguyên tắc: Trong dung dịch tổng điện tích dương bằng tổng điện tích âm. Từ đó suy ra tổng mol điện tích dương bằng tổng mol điện tích âm.

Ví dụ minh họa

Bài 1: Cho 500 ml dung dịch X có các ion và nồng độ tương ứng như sau:

Na⁺ 0,6M; SO₄^2- 0,3M; NO₃^- 0,1M; K⁺ aM.

a) Tính a?

b) Tính khối lượng chất rắn khan thu được khi cô cạn dung dịch X.

c) Nếu dung dịch X được tạo nên từ 2 muối thì 2 muối đó là muối nào? Tính khối lượng mỗi muối cần hòa tan vào nước để thu được 1 lít dung dịch có nồng độ mol của các ion như trong dung dịch X.

Bài giải:

a. Áp dụng định luật bảo toàn điện tích ta có:

0,6.1 + a = 0,3.2 + 0,1.1

⇒ a = 0,1

b. m = m_Na⁺ + m_K⁺ + m_NO3^- + m_SO4^2- = 0,3.23 + 0,05.39 + 0,05.62 + 0,15.96 = 26,35 g.

c. Dung dịch được tạo từ 2 muối là Na₂SO₄ và KNO₃

m_Na2SO4 = 142.0,3 = 42,6 gam;

m_KNO3 = 0,1.101=10,1 gam.

Bài 2: Trong 2 lít dung dịch A chứa 0,2 mol Mg²⁺; x mol Fe³⁺; y mol Cl^- và 0,45 mol SO₄^2-. Cô cạn dung dịch X thu được 79 gam muối khan.

a/ Tính giá trị của x và y?

b/ Biết rằng để thu được A người ta đã hòa tan 2 muối vào nước. Tính nồng độ mol/lít của mỗi muối trong A.

Bài giải:

a/ Áp dụng định luật bảo toàn điện tích ta có:

2.0,2 + 3. x = 2.0,45 + y

⇒ 3x – y = 0,5 (1)

Cô cạn dung dịch được 79 gam muối khan:

0,2.24 + 56. x + 35,5. y + 0,45.96 = 79

⇒ 56x + 35,5y = 31 (2)

Từ (1), (2) ta có: x = 0,3 và y = 0,4.

b/ Dung dịch A có 2 muối là: Fe₂(SO₄)₃ và MgCl₂

C_{M (Fe2(SO4)3)} = 0,15 M; C_{M (MgCl2)} = 0,2 M

Bài 3: Một dung dịch Y có chứa các ion: Mg²⁺ (0,05 mol), K⁺ (0,15 mol), NO₃^- (0,1 mol), và SO₄^2- (x mol). Khối lượng chất tan có trong dung dịch Y là.

A. 22,5gam B. 25,67 gam. C. 20,45 gam D. 27,65 gam

Bài giải:

Áp dụng định luật bảo toàn điện tích ta có:

0,05.2+0,15.1 = 1.0,1 + y. 2

⇒ x = 0,075

m = 0,05.24 + 0,15.39 + 0,1.62 + 0,075.96 = 20,45 gam

Bài 4: Dung dịch A chứa 0,02 mol Cu²⁺, 0,03 mol K⁺, x mol Cl^- và y mol. Tổng khối lượng muối tan trong A là 5,435 gam. Giá trị của x và y lần lượt là:

A.0,01 và 0,03. B. 0,05 và 0,01

C. 0,03 và 0,02. D. 0,02 và 0,05.

Bài giải:

Ta có: 0,02.2+0,03.1 = x. 1 + y. 2 (1)

- Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:

m = 0,02.64 + 0,03.39 + 35,5. x + 96. y = 5,435 (2)

Giải hệ hai phương trình (1) và (2) ta được: x = 0,03; y = 0,02

Bài 5: Cho dung dịch Ba (OH)₂ dư vào 50 ml dd X chứa các ion: NH₄⁺, SO₄^2-, NO₃^- đun nóng thì có 11,65 gam kết tủa xuất hiện và có 4,48 lít khí Y thoát ra (đktc). Nồng độ mol mỗi muối trong dung dịch X là:

A. (NH₄)₂SO₄ 1M; NH₄NO₃ 2M.

B. (NH₄)₂SO₄ 1M; NH₄NO₃ 1M.

C. (NH₄)₂SO₄ 2M; NH₄NO₃ 2M.

D. (NH₄)₂SO₄ 1M; NH₄NO₃ 0,5M.

Bài giải:

n_BaSO4 = 11,65/233 = 0,05 mol; n_NH3 = 4,48/22,4 = 0,2 mol

⇒ [NH₄⁺] = 0,2/0,05 = 4 M; [SO₄^2-] = 0,05/0,05 = 1 M

Áp dụng định luật bảo toàn điện tích cho dung dịch X ta có:

4 = 2.1 + x ⇒ x = 2 M

Bài 6: Dung dịch X có chứa 5 ion: Mg²⁺, Ba²⁺, Ca²⁺, 0,1 mol Cl^- và 0,2 mol NO₃^- . Thêm dần V lít dung dịch K₂CO₃ 1M vào X đến khi thu được lượng kết tủa lớn nhât. Giá trị của V là:

A. 0,15 B. 0,3 C. 0,2 D. 0,25

Bài giải:

Vì cả 3 ion Mg²⁺, Ca²⁺ và Ba²⁺ đều tạo kết tủa với CO₃^2- nên đến khi được kết tủa lớn nhất thì dung dịch chỉ chứa K⁺, Cl^-, và NO₃^-.

Ta có: n_K⁺ = n_Cl^- + n_NO3^-

⇒ n_K2CO3 = 0,15 mol

⇒ V = 0,15 lít

Bài 7: Chia hỗn hợp X gồm 2 kim loại có hóa trị không đổi thành 2 phần bằng nhau. Phần 1: Hòa tan hoàn toàn bằng dung dịch HCl dư thu được 1,792 lít H₂ (đktc). Phần 2: Nung trong không khí dư, thu được 2,84 gam hỗn hợp rắn chỉ gồm các oxit. Khối lượng hỗn hợp X là:

A. 1,56g B. 2,4g C. 1,8g D. 3,12g

Bài giải:

Phần 1: Hòa tan hoàn toàn bằng dung dịch HCl dư

⇒ 2n_O^2- = 1. n_Cl^- ; n_Cl^- = n_H⁺ = 2n_H2 = 0,16 mol

⇒ n_O^2- = 0,16 /2 = 0,08 mol

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng cho phản ứng ở phần 2 ta có:

M_oxit = m_Kl + m_O ⇒ m_Kl = 2,84 – 0,08.16 = 1,56 gam

⇒ Khối lượng hỗn hợp X = 2.1,56 = 3,12 (gam)

B. Bài tập trắc nghiệm

Bài 1: Trong một cốc nước chứa a mol Ca²⁺, b mol Mg²⁺, c mol Cl^–, và d mol HCO₃^-. Lập biểu thức liên hệ giữa a, b, c, d

A. a + b = c + d B. 2a + 2b = c + d

C. 40a + 24b = 35,5c + 61d D. 2a + 2b = -c - d

Hiển thị đáp án

Đáp án: B

Bài 2: Một dung dịch X gồm 0,25 mol CO₃^2-, 0,1 mol Cl; 0,2 mol HCO₃^- và x mol Na⁺. Khối lượng chất tan có trong dd X là.

A. 49,5 gam B. 49,15 gam C. 50,5 gam D. 62,7 gam

Hiển thị đáp án

Đáp án: B

Bài 3: Cho 200 ml dung dịch X chứa các ion NH₄⁺, K⁺, SO₄^2-, Cl^- với nồng độ tương ứng là 0,5M; 0,1M; 0,25M và a M. Biết rằng dung dịch X được điều chế bằng cách hoà tan 2 muối vào nước. Khối lượng của 2 muối được lấy là:

A. 6,6g (NH₄)₂SO₄;7,45g KCl B.6,6g (NH₄)₂SO₄;1,49g KCl

C. 8,7g K₂SO₄;5,35g NH₄Cl D. 3,48g K₂SO₄;1,07g NH₄Cl

Hiển thị đáp án

Đáp án: B

0,5.1 + 0,1.1 = 0,25.2 + a ⇒ a = 0,1 M ⇒ m_Muối.

Bài 4: Một dung dịch chứa các ion: Cu²⁺ (0,02 mol), K⁺ (0,10 mol), NO 3^-(0,05 mol) và SO₄^2- (x mol). Giá trị của x là?

A. 0,050. B. 0.070. C. 0,030. D. 0,045.

Hiển thị đáp án

Đáp án: D

Theo bảo toàn điện tích:

n_Cu²⁺ + n_K⁺ = n_NO3^- + 2n_SO4^2-

⇒ 2.0,02 + 0,1 = 0,05 + 2x ⇒ x = 0,045 (mol)

Bài 5: Một dung dịch chứa Mg²⁺ (0,02 mol), K⁺ (0,03 mol), Cl^- (0,04 mol) và ion Z (y mol). Ion Z và giá trị của y là?

A. NO₃^- (0,03). B. CO₃^2- (0,015). C. SO₄^2- (0,01). D. NH₄⁺ (0,01)

Hiển thị đáp án

Đáp án: A

Gọi điện tích của ion Z là x, số mol là y

Theo bảo toàn điện tích: 2n_Mg²⁺ + n_K⁺ + (-1)n_a + xy = 0

⇒ xy = -0,03

Vậy Z là anion

Đáp án phù hợp là A: x = -1, y = 0,03 mol. Anion là

Nếu x = -2, y = 0,015 mol, anion là CO₃^2- loại, vì ion này tạo kết tủa với Mg²⁺

Bài 6: Dung dịch X gồm: 0,09 mol Cl^-, 0,04 mol Na⁺, a mol Fe³⁺ và b mol SO₄^2-. Khi cô cạn X thu được 7,715 gam muối khan. Giá trị của a và b lần lượt là?

A. 0.05 và 0,05. B. 0,03 và 0,02.

C. 0,07 và 0,08. D. 0,018 và 0,027.

Hiển thị đáp án

Đáp án: B

Theo bảo toàn điện tích: 3a + 0,04 = 0,09 + 2b (1)

Theo bảo toàn khối lượng: 56a + 0,04.23 + 0,09.35,5 + 96b = 7,715 (2)

Giải hệ (1) và (2) ⇒ a = 0,03 và b = 0,02

Bài 7: Hoàn toàn 10g hỗn hợp X gồm Mg và Fe bằng dung dịch HCl 2M. Kết thúc thí nghiệm thu được dung dịch Y và 5,6 lit khí H₂ (đktc). Để kết tủa phản ứng hoàn toàn với dung dịch Y cần vừa đủ 300ml NaOH 2M. Thể tích dung dịch HCl đã dùng là:

A. 0,2 lít B. 0,24 lít C. 0,3 lít D. 0,4 lít

Hiển thị đáp án

Đáp án: C

n_Na⁺ = 0,3.0,2 = 0,6 mol

Dd sau phản ứng: Na⁺ và Cl^-. Áp dụng định luật bảo toàn điện tích cho dung dịch này ta có: n_Na⁺ = n_Cl^- = 0,6 mol ⇒ V = 0,6/0,2 = 0,3 lít

Bài 8: Cho hỗn hợp X gồm x mol FeS₂ và 0,045 mol Cu₂S tác dụng vừa đủ với HNO₃ loãng, đun nóng thu được dung dịch chỉ chứa muối sunfat của các kim loại. Và giải phóng khí NO duy nhất. Giá trị của x là

A. 0,045 B. 0,09. C. 0,135. D. 0,18.

Hiển thị đáp án

Đáp án: B

DD sau phản ứng chứa: Fe³⁺: x mol; Cu²⁺: 0,09; SO₄^2-: (x + 0,045) mol

- Áp dụng định luật bảo toàn điện tích cho dd sau phản ứng ta có:

3x + 2.0,09 = 2 (x + 0,045) → x = 0,09

Bài trước: Dạng 1: Bài tập lý thuyết về sự điện li, chất điện li, viết phương trình điện li - Chuyên đề Hóa 11 Bài tiếp: Dạng 3: Phương pháp tính pH - Chuyên đề Hóa 11