Tài liệu phương pháp bảo toàn điện tích trong hoá học doc

GV: Lờ Quc Huy ST : 0966289968

-húa.vn Húa hc l Cuc sng
1
Ph-ơng pháp định luật bảo toàn điện tích.
I. Nội dung ph-ơng pháp .
1. Trong phản ứng trao đổi ion của dung dịch chất điện li trên cơ sở của định luật bảo toàn
điện tích ta thấy có bao nhiêu điện tích tích d-ơng hoặc điện tích âm của các ion chuyển vào
trong kết tủa hoặc khi tách ra khỏi dung dịch thì phải trả lại cho dung dịch bấy nhiêu điện tích âm
hoặc điện tích d-ơng.
2.Tổng điện tích d-ơng bằng tổng điện tích âm. Hay tổng số mol điện tích d-ơng bằng
tổng số mol điện tích âm.
3. Trong các phản ứng oxi hóa khử thì tổng số mol e do các chất khử nh-ờng bằng tổng số
mol e do các chất oxi hóa nhận.
4. Một hỗn hợp nhiều kim loại có hóa trị không đổi và có khối l-ợng cho tr-ớc sẽ phải
nh-ờng một số e không đổi cho bất kỳ tác nhân oxi hóa nào.
II. Phạm vi sử dụng.
Định luật bảo toàn điện tích đ-ợc áp dụng trong các tr-ờng nguyên tử, phân tử dung dịch
trung hoà điện.
Xác định khối l-ợng chất rắn sau khi cô cạn một dung dịch khi biết số mol của các ion
trong dung dịch, xác định l-ợng mol, nồng độ của ion nào đó khi biết l-ợng của ion khác.
III. Bài toán áp dụng.
Bài toán 1. ( Trích đề thi tuyển sinh ĐH CĐ- Khối A- 2008). Cho 11.36 gam hỗn hợp gồm Fe,
FeO, Fe
2
O
3
v Fe
3
O
4

phản ứng hết với dd HNO
3
loãng d- thu đ-ợc 1.344 lít khí NO (sản phẩm
khử duy nhất ở ktc) và dung dch X. Cô cạn dung dịch X sau phản ứng đ-ợc m gam muối khan.
Giá trị m là:
A. 34.36 gam. B. 35.50 gam.
C. 49.09 gam D. 38.72 gam.
Bài giải.

NO
1,344
n 0,06mol;
22,4

n
Fe
= m/56 mol
Dựa vào ĐLBTKL ta có:
OO
11,36 m
m 11,36 m n mol
16




3
Fe Fe 3e
m 3m
mol;

56 56




2
O 2e O
11,36 m 2(11,36 m)
16 16







52
N 3e N
0,18 0,06mol




áp dụng ĐLBTĐT
GV: Lờ Quc Huy ST : 0966289968

-húa.vn Húa hc l Cuc sng
2
3
muoi Fe Fe

NO
3m 2(11,36 m)
0,18 m 8,96gam
56 16
m m m 8,96 62.3.n
8.96
8,96 62.3. 38,72 gam D dung
56






Cách 2: áp dụng công thức giải nhanh.

3 3 3 3
hh e
Fe
Fe(NO ) Fe , Fe(NO )
7.m 56.n
7.11,36 56.0,06.3
m 8,96gam
10 10
8,96
n n 0,16mol m 0,16.242 38,72gam
56

=> D đúng
Cách 3. Lấy các đáp án đem chia cho khối l-ợng mol của muối là 242 thì các số đều lẽ nh-ng chỉ
có đáp án D là số không lẽ là 0,16
Chúng ta có thể giải nhiều cách khác nhau, song tác giả chỉ giải minh họa theo ph-ơng
pháp đó.
Bài toán 2. (Trích đề thi tuyển sinh ĐH CĐ Khối B- 2007) Nung m gam bột Fe trong oxi thu
đ-ợc 3 gam chất rắn X. hào btan hết hỗn hợp X trong dung dịch HNO
3
d- thu đ-ợc 5,6 lít NO (
đktc) (là sản phẩm khử duy nhất). Giá trị của m là:
A. 2,52 gam B. 2,22 gam C. 2,62 gam D. 2,32 gam.
Bài giải.

NO Fe
0,56 56
n 0,025mol; n mol
22,4 m

n
Fe
= m/56 mol
Dựa vào ĐLBTKL ta có:
OO
3m
m 3 m n mol
16

3
Fe Fe 3e
m 3m
mol;
56 56




2
O 2e O
3 m 2(3 m)
16 16







52
N 3e N
0,075 0,025mol




áp dụng ĐLBTĐT

3m 2(3 m)
0,075 m 2,52gam
56 16


=>A đúng.
Cách 2: áp dụng công thức giải nhanh.

GV: Lờ Quc Huy ST : 0966289968

-húa.vn Húa hc l Cuc sng
3
hh e
Fe
7.m 56.n
7.3 56.0,025.3
m 2,52gam
10 10



=> A đúng
Bài toán 3. Lấy 7,88 gam hỗn hợp gồm 2 kim loại hoạt động X, Y có hóa trị không đổi chia
thành 2 phần bằng nhau:
- Phần 1 nung trong ôxi d- để ôxi hóa hoàn toàn thu đ-ợc 4,74 hỗn hợp 2 ôxít.
- Phần 2 hòa tan hoàn toàn trong dung dịch chứa 2 axit HCl và H
2
SO
4
loãng thu đ-ợc V lít

khí (đktc). Giá trị V là:
A. 1,12 lít B. 2,24 lít C. 1,68 lít D. 3,36 lít.
Bài giải.
Khối l-ợng mỗi phần:
7,88:2=3,94 gam. Số mol O kết hợp với 3,94 gam hỗn hợp kim loại:

4,74 3,94
0,05mol
16



Quá trình tạo ôxit:

2
O 2e O
0,05 0,1mol




Theo ĐLBTĐT thì ở phần 2:

2
2H 2e H
0,1mol 0,05mol

Vậy
2
H
V 0,05.22,4 1,12 A dung

Bài toán 4. Dung dịch X có chứa 5 ion: Mg
2+
, Ba
2+
, Ca
2+
, 0.1 mol Cl
-
. và 0.2 mol NO
3
-
, thêm dần
V ml dung dịch Na
2
CO
3
1 M vào X đến khi đ-ợc l-ợng kết tủa lớn nhất. Giá trị V ml là:
A. 450 ml B. 600 ml C. 300 ml D. 150 ml
Bài giải.
Ph-ơng trình ion rút gọn xẫy ra:

2+ 2-
33
2+ 2-
33

2+ 2-
33
Mg + CO = MgCO .
Ba + CO = BaCO .
Ca + CO = CaCO .

Khi phản ứng kết thúc các kết tủa tách khỏi dung dch, phần dung dch chứa Na
+
, Cl
-
và
NO
-
3
. Để trung hoà về điện tích thì
3
0,3
Na Cl NO
n n n mol



23
Na
ddNa CO
n
0,3
V 0,15lit 150ml
2
2. Na

=> D đúng.
Chú ý:
+
23
2
Na
2 3 3 Na CO
n
Na CO 2.Na CO n 0.15mol
2




+ Nếu
23
Na
Na CO
n
0,3
V 0,3lit 300ml C sai
1
Na

GV: Lờ Quc Huy ST : 0966289968

-húa.vn Húa hc l Cuc sng
4
+ Nếu
23
Na
Na CO
2n
0,3.2
V 0,6lit 600ml B sai
1
Na






Bài toán 5. Chia hỗn hợp hai kim loại X và Y có hoá trị không đổi thành hai phần bằng nhau:
+ Phần một tan hết trong dung dịch HCl tạo ra 1.792 lít H
2
(đktc)
+ Phần hai nung trong không khí đến khối l-ợng không đổi thu đ-ợc 2.84 gam chất rắn. Khối
l-ợng gam hỗn hợp hai kim loại ban đầu là:
A. 3.12 gam B. 1.56 gam C. 0.56 gam D. 4.4 gam

Bài giải:
Ta có: điện tích của hai kim loại X và Y trong hai phần là không đổi, nên điện tích âm
trong hai phần cũng bằng nhau, do vậy số mol điện tích hai phần cũng nh- nhau.
Do O
2-
<=> 2Cl
-
nên:
2
Cl (muoi)
O(oxit) H
oxit kimloai O kimloai
honhop
n
1,792
n n 0,08mol
2 22,4
m m m m 2,84 16.0,04 1,56gam
m 1,56.2 3,12gam A dung





Chú ý: + Nếu
honhop
m 1,56 B sai
. Do chỉ có muối một phần
+Nếu
honhop

m 2,84 32.0,08 0,28gam m 0,56gam C sai

+ Nếu
honhop
m 2,84 16.0,04 2,2gam m 4,4gam D sai

Bài toán 6. Dung dịch X chứa các ion: CO
3
2-
, SO
3
2-
, SO
4
2-
và 0,1 mol HCO
3
-
, 0,3 mol Na
+
.
Thêm V lít dung dịch Ba(OH)
2
1 M vào dung dịch A thu đ-ợc l-ợng khối l-ợng kết tủa

lớn nhất.
Giá trị của V lít là:
A. 0,4 lít B. 0,2 lít C. 0,1 lít D. 0,15 lít
Bài giải:
Ta có:

2
Ba 1M, OH 2M




. để thu đ-ợc l-ợng kết tủa lớn nhất thì cần 0,1 mol
OH
-
để tác dụng hết HCO
3
-
.
2
3 3 2
HCO OH CO H O



Mặt khác cần 0,3 mol OH
-
để trung hòa Na
+,
nh- vậy cần tổng số mol
OH
-
=0,4 mol=>
2
Ba(OH)
0,4

V 0,2lit D dung
2

.
Chú ý: + Nếu
2
Ba(OH)
0,4
V 0,4lit A sai
1


+ Nếu
2
Ba(OH)
0,2
V 0,1 lit C sai
2


+ Nếu
2
Ba(OH)
0,3
V 0,15 lit D sai
2

.
Bài toán 7. Một dung dịch có chứa x mol K
+

, y mol Fe
3+
, z mol Cl
-
và t mol SO
4
2-
. Biểu thức C
liên hệ giữa x, y, z, t là:
A. x+3y= z+2t B. x+y= z+t C. x+z= 3y+2t D. 3y+z = x+2t
Bài giải
áp dụng ph-ơng pháp định luật bảo toàn điện tích : tổng số mol điện tích d-ơng bằng
tổng số mol điện tích âm.
Ta có
32
4
K Fe Cl SO
1.n 3.n 1.n 2.n


=> x + 3y = z + 2t A (Đúng).
GV: Lờ Quc Huy ST : 0966289968

-húa.vn Húa hc l Cuc sng
5
Bài toán 8. Cho tan hoàn toàn 15,6 gam hỗn hợp Al và Al
2
O
3
trong 500 ml dung dịch NaOH 1M

thu đ-ợc 6,72 lít H
2
(đktc) và dung dịch X . Thể tích HCl 2 M cần cho vào X để thu đ-ợc kết tủa
lớn nhất là :
A. 0,25 lít. B. 0,35 lít. C. 0,5 lít. D. 0,244 lít.
Bài giải:
Trong dung dịch X chứa AlO
2
-
và OH
-
(nếu d-). Dung dịch X trung hòa về điện tích nên.
2
AlO OH Na
n n n 0,5mol


khi cho axit HCl vào dung dịch X ta có ptp- sau:
H
+
+ OH
-
H
2
O
H
+
+ AlO
2
-

+ H
2
O Al(OH)
3



Để thu đ-ợc kết quả lớn nhất thì
2
HCl
H AlO OH
0,5
n n n 0,5mol V 0,25lit A dung
2



Chú ý : Nếu sử dụng ph-ơng pháp này thì sẽ thừa dữ kiện và ta có thể sử dụng nhiều ph-ơng
pháp khác để kiểm tra kết quả.
Bài toán 9. Cho tan hoàn toàn 10 gam hỗn hợp Mg và Fe trong dung dịch HCl 4M thu đ-ợc 5,6
lít H
2
( đktc) và dung dịch X. Để kết tủa hoàn toàn các ion trong X cần 300 ml dung dịch NaOH
2M. Thể tích HCl đã dùng là:
A. 0,168 B. 0,224 C. 0,112 D. 0,15 lít.
Bài giải
Khi cho 0,6 mol NaOH vào dung dịch X chứ Mg
2+
, Fe
3+

, H
+
( nếu d-) tách ra khỏi dung
dịch X. Dung dịch tạo thành chứa Cl
-
phải trung hòa với 0,6 mol Na
+


HCl
Cl Na
0,6
n n 0,6mol V 0,15lit D dung
4



Bài toán 10. (Trích đề thi tuyển sinh ĐH CĐ Khối A- 2007) Một dung dịch chứa 0,02 mol Cu
2+
,
0,03 mol K
+
, x mol Cl
-
và y mol SO
4
2-
. Tổng khối l-ợng các muối tan có trong dung dịch là
5,435 gam . Giá trị của x , y lần l-ợt là:
A. 0,03 và 0,02. B. 0,05 và 0,01

C. 0,01 và 0,03 D. 0,02 và 0,0,5
Bài giải
áp dụng ĐLBTĐT : x + 2y = 0,02 . 2 + 0,03 = 0,07 (1)
Mặt khác khối l-ợng muối bằng tổng khối l-ợng các ion .
=> 64 . 0,2 + 0,03 . 39 + 35,5.x + 96.y = 5,435 (2)

35,5x + 96y = 2,085 (3) , Từ (1) và (3)

x = 0,03 , y = 0,02 A đúng.
Bài toán 11. Một dung dịch chứa 0,1 mol Fe
2+
, 0,2 mol Al
3+
cùng 2 loại anion x mol Cl
-
và y
mol SO
4
2-
. Tổng khối l-ợng các muối tan có trong dung dịch là 46,9 gam . Giá trị của x , y lần
l-ợt là:
A. 0,4 và 0,2. B. 0,2 và 0,3
C. 0,3 và 0,25 D. 0,1 và 0,35
Bài giải
áp dụng ĐLBTĐT : x + 2y = 0,1.2 + 0,2.3 = 0,8 (1)
Mặt khác khối l-ợng muối bằng tổng khối l-ợng các ion .
=> 0,1.56 + 0,2 .27+ 35,5.x + 96.y = 46,9 (2)

35,5x + 96y = 35,9 (3) , Từ (1) và (3)

x = 0,2 , y = 0,3 B đúng.
Bài toán 12. Một dung dịch chứa 0,39 gam K
+
, 0,54gam Al
3+
cùng 2 loại anion 1,92 gam SO
4
2-

và ion NO
3
-
. Nếu cô cạn dung dịch thì sẽ thu đ-ợc khối l-ợng muối khan là:
A. 4,71 gam B. 3,47 gam
C. 4,09 gam D. 5,95 gam
GV: Lờ Quc Huy ST : 0966289968

-húa.vn Húa hc l Cuc sng
6
Bài giải

32
4
K Al SO
n 0,01mol, n 0,02mol , n 0,02mol



áp dụng ĐLBTĐT : 0,01 + 0,02.3 = 0,02 + nNO
3

-
=> nNO
3
-
=0,03 mol mà

32
43
muoi
K Al SO NO
m m m m m
0,39 0,54 1,92 62.0,03 4,71gam A dung




Chú ý:
- Nếu
3
muoi
NO
n 0,01 0,02 0,02 0,01mol m 3,47gam B sai



- Nếu
3
muoi
NO
n 0,02mol m 4,09gam C sai

- Nếu
3
muoi
NO
n 0,01 0,02 0,02 0,05mol m 5,95gam D sai


.
Bài toán 13. Một dung dịch X chứa a mol Na
+
, b mol HCO
3
-
, c mol CO
2-
3
, d mol SO
4
2-
. Để
thu đ-ợc kết tủa lớn nhất cần dùng V lít dung dịch Ba(OH)
2
nồng độ y mol/lít. Giá trị của y
mol/lít theo các giá trị a, b, c, d là:
Bài giải
A.
ab

y
V


B.
ab
y
2V



C.
b c d
y
V


D.
b c d
y
2V



Ph-ơng trình phản ứng xẫy ra:

- - 2-
3 2 3
2+ 2-
33

2+ 2-
44
OH + HCO = H O+CO .(1)
Ba + CO = BaCO .(2)
Ba + SO = BaSO .(3)

Sau khi các phản ứng xẫy ra thì trong dung dịch A chỉ còn lại a mol Na
+
. áp dụng ĐLBTĐT
thì số mol OH
-
củng phải bằng a mol. Mặt khác số mol OH
-
ở ph-ơng trình (1) cũng phải bắng b
mol, nên số mol OH
-
ban đầu là

(a+b) mol

2+ -
2
Ba(OH) =Ba +2OH (4)
y.Vmol 2y.Vmol
ab
=>2y.V=a b y B dung
2V

Chú ý: + Từ (1)

- 2- 2-
3 3 4
NO CO SO
n =b mol, tu(2) n =c mol, tu(3) n =d mol
b+c+d
=>y.V=b+c+d=>y= C sai
V


+ Nếu
b+c+d
2y.V=b+c+d=>y= D sai
2V


+ Nếu từ (4)
a+b
y.V=a+b=>y= A sai
V


IV. Bài tập tự giải.
GV: Lờ Quc Huy ST : 0966289968

-húa.vn Húa hc l Cuc sng
7
Bài 1. Cho 20 gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe
3

O
4
, Fe
2
O
3
tan vừa hết trong 700 ml dung dịch
HCl 1 M thu đ ợc 3,36 lít H
2
(đktc) và dung dịch D. Cho dung dịch D tác dụng với NaOH d ,
lọc kết tủa và nung trong không khí đến khối l ợng không đổi thu đ ợc chất rắn Y. Khối l ợng
Y là:
A. 22 gam B. 28 gam C. 30 gam D. 24 gam
Bài 2. Trộn 100 ml dung dịch AlCl
3
1 M với 200 ml dung dịch NaOH 1,8 M thu đ ợc kết tủa A
và dung dịch D.
1. Khối l ợng kết tủa A là
A.3,9 gam B. 3,12 gam C. 4,68 gam D. 2,34 gam
2. Nồng độ mol của các chất trong dung dịch D là
A. NaCl 0,1 M và NaAlO
2
0,2 M B. NaCl 1 M và NaAlO
2
0,2 M
C. NaCl 1M và NaAlO
2
2 M D. NaCl 1,8 M và NaAlO
2
1 M

Bài 3: (Trích đề thi tuyển sinh ĐH- CĐ - KB - 2007). Cho 200ml dung dịch AlCl
3
1,5M tác
dụng với V lít dung dịch NaOH 0,5M, l-ợng kết tủa thu đ-ợc là 15,6 gam, giá trị lớn nhất của V
lít là:
A: 1,2 B: 1,8 C: 2 D: 2,4
Bài 4: Hòa tan hoàn toàn một ôxit sắt Fe
x
O
y
bằng dung dịch H
2
SO
4
đặc nóng thu đ-ợc 2,24 lít khí
SO
2
duy nhất (đktc) và dung dịch muối Y, cô cạn dung dịch muối Y cân nặng 120 gam chất rắn
khan. Công thức phân tử của ôxit sắt là:
A. FeO B. Fe
2
O
3
C. Fe
3
O
4
D. Không xác định đ-ợc
Bài 5: Nung y mol Fe trong không khí một thời gian thu đ-ợc 16,08 gam hỗn hợp A gồm 4 chất
rắn gồm Fe và các ôxit sắt. hòa tan hết l-ợng hỗn hợp A trên bằng dung dịch HNO

3
loãng d- thu
đ-ợc 672 ml khí NO duy nhất(đktc) và dung dịch muối. Giá trị của là y:
A. 0.291 mol B. 0,232 mol. C. 0,426 mo l D. 36,8 mol
Bài 6: Hòa tan m gam hỗn hợp A gồm 4 chất rắn gồm Fe và các ôxit sắt bằng dung dịch HNO
3

d- thu đ-ợc 4,48 lit khí NO
2
duy nhất(đktc) và 145,2 gam muối khan. Giá trị của là m gam:
A. 44 gam B. 32 gam. C. 58 gam D. 22 gam
Bài 7: (Trích đề thi tuyển sinh ĐH-CĐ - KA 2008). Cho V lít dung dịch NaOH 2M vào dung
dịch chứa 0,1mol Al
2
(SO
4
)
3
và 0,1mol H
2
SO
4
đến khi phản ứng hoàn toàn, thu đ-ợc 7,8 gam kết
tủa. Giá trị lớn nhất của V để thu đ-ợc l-ợng kết tủa trên là:
A: 0,05 B: 0,25 C: 0,35 D: 0,45
Bài 8: Cho 3,42 gam Al
2
(SO
4
)

3
vào 50ml dung dịch NaOH, thu đ-ợc 1,56gam kết tủa và dung
dịch X. Nồng độ M của dung dịch NaOH là:
A: 0,6 B: 1,2 C: 2,4 D: 3,6
Bài 9: Hoà tan hết m gam hỗn hợp X gồm FeO, Fe
2
O
3
v Fe
3
O
4
bằng HNO
3
thu đ-ợc 2.24 lít
khí màu nâu duy nhất (ktc). Cô cạn dung dịch sau phản ứng đ-ợc 96.8 gam muối khan. Giá trị m
là:
A. 55.2 gam. B. 31.2 gam. C. 23.2 gam D. 46.4 gam.
Bài 10: Hoà tan 52.2 gam hh X gồm FeO, Fe
2
O
3
v Fe
3
O
4
bằng HNO
3
đặc, nóng thu đ-ợc
3.36 lít khí NO

2
(ktc). Cô cạn dd sau phản ứng đ-ợc m gam muối khan. Giá trị m là:
A. 36.3 gam. B. 161.535 gam. C. 46.4 gam D. 72.6 gam.
Bài 11: (Trích đề thi tuyển sinh ĐH CĐ- Khối A-2008). Nung nóng m gam hỗn hợp Al và Fe
2
O
3
(trong môi tr-ờng không có không khí) đến phản ứng xẫy ra hoàn toàn thu đ-ợc hỗn hợp rắn Y,
chia Y thành hai phần bằng nhần bằng nhau:
- Phần 1 tác dụng với H
2
SO
4
loãng d- sinh ra 3.08 lít khí hiđrô (đktc).
- Phần 2 tác dụng NaOH d- sinh ra 0.84 lít khí hiđrô (đktc). Giá trị m gam là:
A. 22.75 B. 21.40 C. 29.40 D. 29.43 .
GV: Lờ Quc Huy ST : 0966289968

-húa.vn Húa hc l Cuc sng
8
Bài 12. (Trích đề thi tuyển sinh ĐH CĐ- Khối A-2007). Hoà tan hoàn toàn 12 gam hỗn hợp Fe
và Cu ( tỉ lệ mol 1:1) bằng HNO
3
thu đ-ợc V lít hỗn hợp khí X gồm NO và NO
2
(đktc) và dung
dch Y ( chỉ chứa 2 muối và axit d- ). Tỉ khối của X so với H
2
bằng 19. Giá trị V lít là:
A. 2.24 B. 3.36. C. 4.48 D. 5.60.