Phương pháp chọn đại lượng thích hợp trong hóa học cực hay, có lời giải - Chuyên đề Hóa 12

Phương pháp giải

1. Nội dung

Có một số bài toán tưởng như thiếu dữ kiện gây khó khăn cho việc tính toán, vì vậy ta phải tự chọn một đại lượng phù hợp để phục vụ cho việc giải toán.

2. Phạm vi sử dụng

Khi chúng ta gặp bài toán có dạng: Đề bài cho dưới dạng tổng quát (không có giá trị xác định) hoặc cho tỉ lệ thể tích tỉ lệ số mol các chất:

+ Chọn mol nguyên tử hoặc phân tử chất tham gia

+ Chọn một mol hỗn hợp các chất tham gia phản ứng

+ Chọn đúng tỉ lệ lượng chất trong đầu bài đã cho

+ Chọn cho thông số một giá trị phù hợp để đơn giản phép tính

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Hòa tan hết hỗn hợp X gồm Fe và Mg bằng một lượng vừa đủ dung dịch HCl 20% thu được dung dịch Y. Nồng độ của FeCl₂ trong dung dịch Y là 15,757%. Nồng độ của MgCl₂ trong dung dịch Y là:

A. 11,787%

B. 84,243%

C. 88,213%

D. 15,757%

Bài giải:

Để đơn giản cho quá trình tính toán, ta sẽ chọn số mol Fe trong hỗn hợp ban đầu là 1 và đi tìm số mol của Mg tương ứng khi đó dựa vào các điều kiện giả thiết.

Do đó, theo định luật bảo toàn khối lượng ta có:

Ví dụ 2: 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. 40%.

C. 25%.

D. 36%.

Bài giải:

Sử dụng sơ đồ đường chéo ⇒ nN₂: nH₂ = 1: 4

Chọn n_N2 = 1 mol; n_H2 = 4 mol

Hiệu suất tính theo N₂; n_{sau pư} = n_H2 + n_N2 + n_NH3 = 5 – 2x (mol)

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng:

⇒ Đáp án đúng là C

Ví dụ 3: Một hỗn hợp X gồm CO₂ và một oxit của nitơ có tỉ khối đối với H₂ là 18,5. Công thức oxit của nitơ và % thể tích CO₂ trong hỗn hợp X là:

A. NO; 40%

B. NO; 50%

C. N₂O; 40%

D. N₂O; 50%

Bài giải:

MX = 18,5.2 = 37

⇒ M_NxOy < 37.

⇒ 14x + 16y < 37. x, y phải nguyên dương ⇒ x = 1, y = 1.

Vậy oxit của nitơ là NO.

Giả sử trong 1mol hỗn hợp X có a (mol) CO₂ và (1-a)mol NO.

Ta có: m_X = M. n = 37g 44a + 30 (1 – a) = 37 ⇒ a = 0,5

⇒ %V_CO2 = %V_NO = 50%

⇒ Đáp án đúng là B

Ví dụ 4: Cho hỗn hợp X gồm 1 anken và H₂ tỉ khối hơi so với He =3,33. Cho X qua Ni nung nóng, đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối hơi so với He = 4. Tìm công thức phân tử của anken.

A. C₂H₄

B. C₃H₆

C. C₄H₈

D. C₅H₁₀

Bài giải:

Ta có: M_X = 3,33.4 = 13,32; M_Y = 4.4 = 16

M_Y = 16 ⇒ trong hỗn hợp Y có H₂, anken phản ứng hết H₂ dư

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:

m_X = m_Y

Giả sử: n_X = 400 mol; n_Y = 333 mol

n_{anken pư} = n_X - n_Y = 400 - 333 = 67 (mol)

n_H2(X) = 400 – 67 = 333 mol

Ta có sơ đồ đường chéo như sau:

Công thức phân tử anken là: C₅H₁₀

⇒ Đáp án đúng là D

Ví dụ 5: Cho dung dịch axit axetic có nồng độ x% tác dụng vừa đủ với dung dịch NaOH 10% thì thu được dung dịch muối có nồng độ 10,25%. Gía trị của x là?

A. 20

B. 16

C. 15

D. 13

Bài giải:

Chọn 1 mol CH₃COOH

⇒ x = 15%

⇒ Đáp án đúng là C

Bài tập tự luyện

Bài 1: Hoà tan a gam một oxit 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%. Tên kim loại hoá trị II là?

A. Fe

B. Ca

C. Mg

D. Ba

Hiển thị đáp án

Cách giải:

Giả sử có 1 mol MO phản ứng m = (M + 16)gam

Phương trình phản ứng

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:

m_MO + m_ddH2SO4 = m_{dd sau}

⇒ M + 16 + 2000 = (M + 96): 5,88%

⇒ M = 24 (M là Mg)

⇒ Đáp án đúng là C

Bài 2: Hỗn hợp khí gồm oxi và ozon có tỉ khối so với hiđro là 18. Phần trăm theo thể tích của từng khí trong hỗn hợp đầu lần lượt là?

A. O₂: 75%; O₃: 25%

B. O₂: 40%; O₃: 60%

C. O₂: 25%; O₃: 75%

D. O₂: 60%; O₃: 40%

Hiển thị đáp án

Cách giải:

Giả sử có 1 mol hỗn hợp khí

Gọi số mol của oxi là x ⇒ Số mol của ozon là 1-x

⇒ % V_O3 = 25%

⇒ Đáp án đúng là A

Bài 3: Oxi hóa hoàn toàn m gam kim loại X thì thu 1,25m gam oxit. Hòa tan muối cacbonat của kim loại Y bằng một lượng vừa đủ dung dịch H₂SO₄ 9,8% thì thu được dung dịch muối sunfat có nồng độ 14,18%. Hai kim loại X, Y lần lượt là?

A. Cu và Fe.

B. Al và Fe.

C. Cu và Zn.

D. Zn và Mg.

Hiển thị đáp án

Cách giải:

Giả sử m = 16 gam = m_{kim loại} ⇒ m_oxit = 20 gam

⇒ m_O = 4 gam ⇒ n_O = 0,25 mol⇒ n_{e nhận}= 0,5 mol.

Gọi số e mà kim loại nhường là n, ta có: M = 32n. Chọn được n = 2 (Cu)

Giả sử dung dịch H₂SO₄ có khối lượng 100 gam ⇒ n_H2SO4 = 0,1 mol.

Muối cacbonat dạng M₂(CO₃)_n.

⇒ M = 28n. Chọn được n = 2 ⇒ M = 56 (Fe).

⇒ Đáp án đúng là A.

Bài 4: Oxi hóa C₂H₅OH bằng CuO nung nóng, thu được hỗn hợp chất gồm CH₃CHO, C₂H₅OH dư và H₂O có = 40g. Hiệu suất phản ứng oxi hóa là?%

A. 25%

B. 35%

C. 45%

D. 55%

Hiển thị đáp án

Cách giải:

Chọn 1 mol H₂SO₄. Đặt a mol C₂H₅OH bị oxi ⇒ a là hiệu suất của phản ứng oxi hóa ancol

⇒ Đáp án đúng là A.

Bài 5: Hỗn hợp A gồm anken và hđro có tỉ khối so với H₂ bằng 6,4. Cho A đi qua niken nung nóng được hỗn hợp B có tỉ khối so với H₂ bằng 8 (giả sử hiệu suất phản ứng xảy ra là 100%). Công thức phân tử của anken là?

A. C₂H₄

B. C₃H₆

C. C₄H₈

D. C₅H₁₀

Hiển thị đáp án

Cách giải:

Xét 1 mol hỗn hợp A gồm a mol CnH₂n và 1-a mol H₂

MA = 6,4.2 = 12,8

⇒ m A = 14. na + 2 (1 –a) = 12,8 (1)

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: m_A = m_B

⇒ a = 0,2 mol thay vào (1) ⇒ n = 4

⇒ Anken là: C₄H₈

⇒ Đáp án đúng là C

Bài 6: Hòa tan hoàn toàn một lượng kim loại R hóa trị n bằng dung dịch H₂SO₄ loãng rồi cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được một lượng muối khan có khối lượng gấp 5 lần khối lượng kim loại R ban đầu đem hòa tan. Kim loại R là?

A. Al

B. Ba

C. Zn

D. Mg

Hiển thị đáp án

Cách giải:

Xét 1 mol kim loại ứng với R gam tham gia phản ứng

Ta có: 5R = 0,5. (2R + 96n)

⇒ R = 12n ⇒ R = 24 (Mg)

⇒ Đáp án đúng là D

Bài 7: Hỗn hợp gồm hiđrocacbon X và oxi có tỉ lệ số mol tương ứng là 1: 10. Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp trên thu được hỗn hợp khí Y. Cho Y qua dung dịch H₂SO₄ đặc, thu được hỗn hợp khí Z có tỉ khối đối với H₂ = 19. Công thức phân tử của X là?

A. C₃H₈

B. C₃H₆

C. C₄H₈

D. C₃H₄

Hiển thị đáp án

Cách giải:

Chọn n_CxHy = 1 mol; n_O2 = 10 mol

⇒ 8x = 40 – y

⇒ x = 4; y = 8

⇒ Đáp án đúng là C

Bài 8: Hỗn hợp X gồm N₂ và H₂ có M_{X trung binh} = 12,4. Dẫn X đi qua bình đựng bột Fe rồi nung nóng biết rằng hiệu suất tổng hợp NH₃ đạt 40% thì thu được hỗn hợp Y. có trị số là?

A. 15,12

B. 18,23

C. 14,76

D. 13,48

Hiển thị đáp án

Cách giải:

Xét 1 mol hỗn hợp X ⇒ m X = 12,4g gồm a mol N₂ và (1-a) mol H₂

Ta có: 28a + 2. (1-a) = 12,4

⇒ a = 0,4 mol ⇒ n_H2 = 0,6 mol

n_Y = 0,32 + 0,36 + 0,16 = 0,84 mol

Theo định luật bảo toàn khối lượng: m_X = m_Y

⇒ Đáp án đúng là C

Bài 9: A là hỗn hợp gồm một số hiđrocacbon ở thể khí, B là không khí. Trộn A với B ở cùng nhiệt độ áp suất theo tỉ lệ thể tích (1: 15) được hỗn hợp khí D. Cho D vào bình kín dung tích không đổi V. Nhiệt độ và áp suất trong bình là t°C và p atm. Sau khi đốt cháy A, trong bình chỉ có N₂, CO₂ và hơi nước với VH₂O: VCO₂ = 7: 4. Để đưa về bình t°C, áp suất trong bình sau khi đốt là p1 có giá trị là?

Hiển thị đáp án

Cách giải:

Đốt A:

Vì phản ứng chỉ có N₂, H₂O, CO₂ ⇒ Các hiđrocacbon bị đốt cháy hết và O₂ vừa đủ

Chọn C_xH_y = 1 ⇒ n_B = 15 mol

⇒ Đáp án đúng là A

Bài 10: Đốt cháy hoàn toàn a gam hỗn hợp X gồm hai hiđrocacbon A, b thu được. Nếu thêm vào hỗn hợp X một nửa lượng A có trong hỗn hợp X rồi đốt cháy hoàn toàn thì thu được . Biết A, B không làm mất màu dung dịch brom. Công thức phân tử của A là?

A. C₂H₂

B. C₂H₆

C. C₆H₁₂

D. C₆H₁₄

Hiển thị đáp án

Cách giải:

Chọn a = 41g

Đốt 1/2A thu được (3,75 – 3) = 0,75 mol CO₂ và (3,375 – 2,5) = 0,875 mol H₂O

Đốt cháy A thu được nCO₂ = 1,5 và nH₂O = 1,75 mol

Vì nH₂O > nCO₂ ⇒ A là ankan: C_nH_2n+2

Ta có:

⇒ A là C₆H₁₄

⇒ Đáp án đúng là D

Bài trước: Phương pháp sử dụng phương trình ion thu gọn trong hóa học cực hay, có lời giải - Chuyên đề Hóa 12 Bài tiếp: Phương pháp đồ thị trong hóa học hay, chi tiết, có lời giải - Chuyên đề Hóa 12