vận dụng phương pháp bảo toàn điện tích trong giải toán hóa học

- Download ti liu hc tp ti, xem Video bi ging ti :
.
BN HY S HU 30 CHèA KHểA VNG GII NHANH Vễ C V HU C
NHẫ, NU BN CềN THIU THè HY GI CHO TễI, NU BAN CN TễI
THI HY GI CHO TễI, NU BN THY HAY THI HY NHN TIN CHO
TễI, NU BN THY KHễNG HAY THI HY NHN TIN GểP í NHẫ:
QUANG PHONG PH XIN CHN THNH CM N. NU BN MUN HC
MT KHểA ễN THI CP TC V TH THUT DA VO D KIN BI
TON CHN P N NG NGH AN THè HY GI CHO TễI
NHẫ:
nh vậy trong vòng 10 ngày tôi đã gữi lên violet 10 cKV trong tổng số 30
ckv, hi vọng nó sẽ giúp phần nào yên tâm hơn trớc khi bớc vào kỳ thi
cđ-đh năm 2011.
( gồm CKV1,2,3,4,5,9,11,12,13, 20).
Chìa khóa vàng 11.
Ph ơng pháp định luật bảo toàn điện tích.
I. Nội dung phơng 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 dơng 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 dơng.
2.Tổng điện tích dơng bằng tổng điện tích âm. Hay tổng số mol điện tích dơng bằng tổng
số mol điện tích âm.
3. Trong các phản ứng oxi hóa khử thì tổng số mol e do các chất khử nhờng 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 lợng cho trớc sẽ phải nhờng
một số e không đổi cho bất kỳ tác nhân oxi hóa nào.
II. Phạm vi sử dụng.
Định luật bảo toàn điện tích đợc áp dụng trong các trờng nguyên tử, phân tử dung dịch
trung hoà điện.
Xác định khối lợng chất rắn sau khi cô cạn một dung dịch khi biết số mol của các ion

trong dung dịch, xác định lợng mol, nồng độ của ion nào đó khi biết lợng 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 đợc 1.344 lít khí NO (sản phẩm
khử duy nhất ở ktc) và dung dch X. Cô cạn dung dịch X sau phản ứng đợc 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:
O O

11,36 m
m 11,36 m n mol
16

= => =
3
Fe Fe 3e
m 3m
mol;
56 56
+
+


Thạc sỹ: Nguyễn Văn Phú: ĐT 098 92 92 117. Email:
1
- Download ti liu hc tp ti, xem Video bi ging ti :
.
2
O 2e O
11,36 m 2(11,36 m)
16 16

+


5 2
N 3e N
0,18 0,06mol
+ +

+
ơ
áp dụng ĐLBTĐT
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 lợng mol của muối là 242 thì các số đều lẽ nhng 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 phơng 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 đợc 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:
O O
3 m
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

+


Thạc sỹ: Nguyễn Văn Phú: ĐT 098 92 92 117. Email:
2
- Download ti liu hc tp ti, xem Video bi ging ti :
.
5 2
N 3e N
0,075 0,025mol
+ +
+
ơ

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

= + =
=>A đúng.
Cách 2: áp dụng công thức giải nhanh.
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 đợc 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 đợc 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 lợng 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 đợc lợng kết tủa lớn nhất. Giá trị V ml là:
A. 450 ml B. 600 ml C. 300 ml D. 150 ml
Bài giải.
Phơng trình ion rút gọn xẫy ra:

2+ 2-
3 3
2+ 2-
3 3
2+ 2-
3 3
Mg + CO = MgCO .
Ba + CO = BaCO .
Ca + CO = CaCO .
Khi phản ứng kết thúc các kết tủa tách khỏi dung d ch, 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
+
= + =
2 3
Na
ddNa CO
n
0,3
V 0,15lit 150ml
2
2. Na
+
+
= = = =


=> D đúng.
Chú ý:
Thạc sỹ: Nguyễn Văn Phú: ĐT 098 92 92 117. Email:
3
- Download ti liu hc tp ti, xem Video bi ging ti :
.
+
2 3

2
Na
2 3 3 Na CO
n
Na CO 2.Na CO n 0.15mol
2
+
+
= + => = =
+ Nếu
2 3
Na
Na CO
n
0,3
V 0,3lit 300ml C sai
1
Na
+
+
= = = = =>


+ Nếu
2 3
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 lợng không đổi thu đợc 2.84 gam chất rắn. Khối lợng
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 đợc lợng khối lợng 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 đợc lợng 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 phơng pháp định luật bảo toàn điện tích : tổng số mol điện tích dơng bằng tổng
số mol điện tích âm.
Thạc sỹ: Nguyễn Văn Phú: ĐT 098 92 92 117. Email:
4
- Download ti liu hc tp ti, xem Video bi ging ti :
.
Ta có
3 2
4
K Fe Cl SO
1.n 3.n 1.n 2.n

+ +
+ = +
=> x + 3y = z + 2t A (Đúng).
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 đợc 6,72 lít H
2
(đktc) và dung dịch X . Thể tích HCl 2 M cần cho vào X để thu đợc 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 đợc 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 phơng pháp này thì sẽ thừa dữ kiện và ta có thể sử dụng nhiều phơng 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 đợc 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 lợng các muối tan có trong dung dịch là 5,435
gam . Giá trị của x , y lần lợt 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 lợng muối bằng tổng khối lợng 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 lợng các muối tan có trong dung dịch là 46,9 gam . Giá trị của x , y lần lợt
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 lợng muối bằng tổng khối lợng 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 đợc khối lợng muối khan là:
A. 4,71 gam B. 3,47 gam
C. 4,09 gam D. 5,95 gam
Bài giải
3 2
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
Thạc sỹ: Nguyễn Văn Phú: ĐT 098 92 92 117. Email:
5
- Download ti liu hc tp ti, xem Video bi ging ti :
.
3 2
4 3
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 đợc 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.
a b
y
V
+

=
B.
a b
y
2V
+
=
C.
b c d
y
V
+ +
=
D.
b c d
y
2V
+ +
=
Phơng trình phản ứng xẫy ra:
- - 2-
3 2 3
2+ 2-
3 3
2+ 2-
4 4
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 phơng 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
a b
=>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.
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
Thạc sỹ: Nguyễn Văn Phú: ĐT 098 92 92 117. Email:
6
- Download ti liu hc tp ti, xem Video bi ging ti :
.
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, lợng kết tủa thu đợc 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 đợc 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 đợc
Bài 5: Nung y mol Fe trong không khí một thời gian thu đợc 16,08 gam hỗn hợp A gồm 4 chất
rắn gồm Fe và các ôxit sắt. hòa tan hết lợng hỗn hợp A trên bằng dung dịch HNO
3
loãng d thu đợc
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 đợc 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 đợc 7,8 gam kết
tủa. Giá trị lớn nhất của V để thu đợc lợng 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 đợc 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 đợc 2.24 lít
khí màu nâu duy nhất (ktc). Cô cạn dung dịch sau phản ứng đợc 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 đợc 3.36
lít khí NO
2
(ktc). Cô cạn dd sau phản ứng đợc 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 trờng không có không khí) đến phản ứng xẫy ra hoàn toàn thu đợc 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 .
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 đợc 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.
Thạc sỹ: Nguyễn Văn Phú: ĐT 098 92 92 117. Email:
7