Giải nhanh các bài toán hoá học nhờ kết hợp các định luật doc

1
GIẢI NHANH CÁC BÀI TOÁN HÓA HỌC NHỜ
KẾT HP CÁC ĐỊNH LUẬT
**************

Các em học sinh thân mến
Muốn giải nhanh các bài toán hóa học phức tạp phải biết kết hợp các đònh luật. Thông thường các em chỉ
biết vận dụng một đònh luật khiến bài giải trở nên dài dòng. Những bài giải như vậy chắc chắn không phù hợp với
lối thi trắc nghiệm như hiện nay là phải thanh toán thật gọn những bài toán khó với thời lượng thấp nhất. Mặt khác,
biết kết hợp các đònh luật với một số công thức giải nhanh trong hóa học (các công thức này thầy sẽ nói ở một bài
viết khác) cũng giúp đẩy nhanh tốc độ giải một bài toán hóa khó lên nhiều lần
Sau đây thầy sẽ lấy một số ví dụ minh họa cho việc giải nhanh các bài toán hóa học nếu biết kết hợp các
đònh luật hoặc với các công thức giải nhanh
Ví dụ 1 Nung 2,23 gam hỗn hợp X gồm Fe, Al, Zn, Mg trong oxi một thời gian được 2,71 gam hỗn hợp rắn Y.
Hòa tan hoàn toàn Y trong HNO
3
dư được 0,672 lít NO (đkc) là sản phẩm khử duy nhất. Số mol HNO
3
đã phản
ứng là
A. 0,12 B. 0,14 B. 0,16 D. 0,18
(Đại học khối B/2010)
Giải
Ta có 2,71 + 63a = 2,23 + 62(a – 0,03) + 30.0,03 + 18.
a
2
a = 0,18 (chọn B)
Nhận xét Bài toán giải nhanh nhờ kết hợp đồng thời đònh luật bảo toàn khối lượng và bảo toàn nguyên
tố, trong đó nhờ đònh luật bảo toàn nguyên tố để tính số mol N (tức số mol ion
3

NO
) có trong muối
Cách khác
Ta có
3 3 3
HNO HNO /oxitkimloại HNO /kimloạidư
n n n

=
2(2,71 2,23) 0,672
4 0,18
16 22,4

Lưu ý rằng khi cho một hỗn hợp kim loại tác dụng với HNO
3
thì số mol HNO
3
đã phản ứng được tính theo
công thức:

3
HNO
n
=
2 2 2 4 3
NO NO N N O NH NO
4n 2n 12n 10n 10n

(không tạo sản phẩm khử nào thì số mol sản phẩm khử đó bằng không)
Ví dụ 2 Cho m gam rắn X gồm Fe, FeO, Fe

2
O
3
và Fe
3
O
4
vào cốc đựng 200 ml dung dòch HNO
3
3,2M. Sau khi các
phản ứng xảy ra hoàn toàn được 2,24 lít NO (đkc) là sản phẩm khử duy nhất và còn lại phần rắn không tan là 2,96
gam sắt chưa phản ứng hết. Xác đònh giá trò m
Giải
Ta có m + 63.0,64 = 180(
0,64 0,1
2
) + 0,1.30 + 18.
0,64
2
+ 2,96 m = 20
Nhận xét Bài toán giải nhanh nhờ kết hợp đồng thời đònh luật bảo toàn khối lượng và bảo toàn nguyên
tố, trong đó nhờ đònh luật bảo toàn nguyên tố để tính số mol N có trong muối, từ đó suy ra số mol muối. Mặt khác
cần để ý rằng do Fe còn dư sau phản ứng nên muối thu được là muối Fe(II)
Chú ý đáp số không đổi dù hỗn hợp có đủ các oxit sắt hay không
Ví dụ 3 Hòa tan hết 10 gam rắn X gồm Fe; FeO; Fe
3
O
4
bằng dung dòch chứa x mol HNO
3

(dư 20%) được 5,6 lít
(đkc) hỗn hợp NO; NO
2
có tỉ khối so với H
2
là 19. Biết chỉ xảy ra 2 quá trình khử N
+5
. Xác đònh giá trò x
Giải
Ta có 10 + 63a = 242(
a 0,25
3
) + 0,25.38 + 18
a
2
a = 0,775. Vậy x = 0,775 +
0,775.20
100
= 0,93

2

Nhận xét Vì đề cho HNO
3
dư nên phản ứng phải tạo muối Fe(III). Nhờ đònh luật bảo toàn nguyên tố N
suy ra số mol muối Fe(III) thu được rồi kết hợp với đònh luật bảo toàn khối lượng để tìm ra kết quả
Chú ý với những bài toán dạng này thì đáp số không đối dù X là bao nhiêu chất trong số hỗn
hợp 4 chất (Fe, FeO, Fe
2
O

3
, Fe
3
O
4
)
Ví dụ 4 Đốt cháy x mol Fe trong oxi được 5,04 gam hỗn hợp rắn X. Hòa tan hết X trong HNO
3
dư được 0,035
mol hỗn hợp NO, NO
2
có tỉ khối so với H
2
là 19. Biết chỉ xảy ra 2 quá trình khử N
+5
. Tìm x
Giải
Ta có 5,04 + 63(3x + 0,035) = 242x + 38.0,035 + 18.0,5(3x + 0,035) x = 0,07
Nhận xét Vì x mol Fe phải tạo x mol Fe(NO
3
)
3
, khi đó để bảo toàn nguyên tố N thì số mol HNO
3
đã
dùng = 3x + 0,035
Ví dụ 5 Dẫn 11,2 lít (đkc) hỗn hợp X gồm CO và CO
2
có tỉ khối so với H
2

là 18 qua ống đựng 20 gam rắn Y nung
nóng gồm Al
2
O
3
; Fe
3
O
4
và CuO được 17,6 gam rắn Z. Khí T thoát ra khỏi ống có tỉ khối so với H
2
là

bao nhiêu?
Giải
Ta có 0,5.36 + 20 = 17,6 + m
T
m
T
= 20,4. Vậy
2
T/H
20,4
d 20,4
0,5.2

Nhận xét Không cần dùng phương pháp đường chéo để tính tỉ lệ mol hai khí rồi suy ra số mol từng khí
như các cách giải thông thường
Do bảo toàn nguyên tố C nên ta phải có n
X

= n
T
= 0,5 mol, sau đó kết hợp với đònh luật bảo
toàn khối lượng sẽ có kết quả nhanh chóng
Ví dụ 6 Cho m gam rắn X gồm Cu và Fe (tỉ lệ khối lượng tương ứng 7 : 3) vào 400 ml dung dòch HNO
3
2M. Sau
khi phản ứng xảy ra xong được 5,6 lít (đkc) hỗn hợp NO; NO
2
và còn lại 0,8m gam rắn chưa tan. Xác đònh giá trò
m. Cho biết phản ứng chỉ xảy ra hai quá trình khử N
+5

Giải
Ta có
(m 0,8m)
2
56
+ 0,25 = 0,8 m = 77
Nhận xét Vì rắn X ban đầu gồm 0,7m gam Cu và 0,3m gam Fe nên nếu còn lại 0,8m gam rắn thì Fe vẫn
còn dư sau phản ứng, và do đó phản ứng chỉ tạo duy nhất muối Fe(NO
3
)
2
Biểu thức toán học trong bài là biểu diễn sự bảo toàn nguyên tố N
Ví dụ 7 Hòa tan hết 5,2 gam rắn X gồm FeS và FeS
2
trong HNO
3
vừa đủ được V lít khí NO (đkc) là sản phẩm

khử duy nhất và dung dòch Y chỉ chứa một chất tan. Xác đònh giá trò V
Giải
Gọi a là số mol HNO
3
đã dùng. Áp dụng đònh luật bảo toàn các nguyên tố H, N, O, ta có phản ứng sau:
(FeS; FeS
2
) + HNO
3
Fe
2
(SO
4
)
3
+ NO + H
2
O
a
1,5a
12
a 0,5a
Vậy 5,2 + 63a = 400
1,5a
12
+ 30a + 18.0,5a a = 0,2. Do đó V = 22,4.0,2 = 4,48
Nhận xét Trước hết cần nhận ra chất tan duy nhất trong dung dòch Y ở đây là Fe
2
(SO
4

)
3
. Sau đó bảo toàn
H cho số mol H
2
O là 0,5a mol; bảo toàn N cho số mol NO là a mol; bảo toàn O cho số mol Fe
2
(SO
4
)
3
là
1,5a
12
mol.
Cuối cùng là bảo toàn khối lượng xác đònh được giá trò a
Ví dụ 8 Đốt cháy hoàn toàn một lượng rắn X gồm hai muối natri của hai axit cacboxylic đơn chức no, mạch hở là
đồng đẳng liên tiếp thu được H
2
O; 17,6 gam CO
2
và 10,6 gam Na
2
CO
3
. Đònh công thức 2 muối đã đốt
Giải

3
Số C trung bình =

17,6 10,6
44 106
2,5
10,6
2
106
. Vậy 2 muối trên là CH
3
COONa và C
2
H
5
COONa
Nhận xét Số mol hỗn hợp X = số mol Na =
23
Na CO
2n

Số mol C trong X = Số mol C trong CO
2
+ Số mol C trong Na
2
CO
3
Ví dụ 9 Xà phòng hóa một lượng este đơn chức E cần vừa đủ 200 ml dung dòch NaOH 1M. Cô cạn dung dòch
sau phản ứng được phần hơi bò hấp thụ hết bởi một lượng dư P
2
O
5
và m gam rắn khan gồm 2 muối natri. Đốt cháy

hết lượng rắn khan này được Na
2
CO
3
, H
2
O và 0,6 mol CO
2
. Xác đònh giá trò m
Giải
Dễ thấy E phải là este của phenol. Số C của E =
0,1 0,6
7
0,1
. Vậy E là C
7
H
6
O
2
Ta có 0,1.122 + 0,2.40 = m + 18.0,1 m = 18,4
Nhận xét Sự xà phòng hóa E chỉ tạo H
2
O và 2 muối nên E phải là este của phenol. Theo đề E là este đơn
chức nên n
E
: n
NaOH
= 1 : 2. Rút ra n
E

= 0,1 mol
Bảo toàn Na cho số mol của Na
2
CO
3
là 0,1 mol. Bảo toàn C cho số mol C trong E là 0,7 mol. Vậy
E có 7C, tức E là HCOOC
6
H
5
. Cuối cùng bảo toàn khối lượng dựa vào phuong trình phản ứng:
HCOOC
6
H
5
+ 2NaOH HCOONa + C
6
H
5
ONa + H
2
O
CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM
1. Nung 15,23 gam hỗn hợp X gồm Al, Zn, Mg trong oxi một thời gian được 16,83 gam hỗn hợp rắn Y. Hòa tan
hoàn toàn Y cần vừa đủ x mol HNO
3
. Sau phản ứng thu được 6,72 lít (đkc) NO là sản phẩm khử duy nhất. Giá trò
x là
A. 1,2 B. 1,4 C. 1,6 D. 1,3
2. Nung 23,16 gam hỗn hợp X gồm Al, Zn, Cu trong oxi một thời gian được 24,76 gam hỗn hợp rắn Y. Hòa tan

hoàn toàn Y cần vừa đủ 900 ml dung dịch HNO
3
2M. Sau phản ứng thu được V lít (đkc) NO là sản phẩm khử duy
nhất. Giá trò V là
A. 9,408 B. 14,560 C. 17,920 D. 8,960
3. Nung 15,00 gam hỗn hợp X gồm Al, Zn, Mg, Cu trong oxi. Sau một thời gian được 16,60 gam hỗn hợp rắn Y.
Hòa tan hoàn toàn Y cần vừa đủ x mol HNO
3
. Sau phản ứng thu được 8,96 lít (đkc) hỗn hợp NO; NO
2
có tỉ khối
so với H
2
là 19. Giá trò x là bao nhiêu? Biết chỉ xảy ra 2 quá trình khử N
+5

A. 1,2 B. 1,4 C. 1,6 D. 1,3
4. Hòa tan hoàn toàn một lượng Al trong 500 ml dung dòch HNO
3
2M được V lít (đkc) hỗn hợp NO; NO
2
có tỉ
khối so với H
2
là 21. Biết chỉ xảy ra 2 quá trình khử N
+5
. Giá trò V là
A. 8,96 B. 5,04 C. 6,72 D. 11,2
5. Cho 37 gam rắn X gồm Fe, FeO, Fe
2

O
3
và Fe
3
O
4
vào cốc đựng 400 ml dung dòch HNO
3
3,2M. Sau khi các phản
ứng xảy ra hoàn toàn được 4,48 lít NO (đkc) là sản phẩm khử duy nhất và còn lại m gam rắn là sắt chưa phản ứng
hết. Xác đònh giá trò m
A. 1,82 B. 1,4 C. 2,6 D. 2,92
6. Cho 10 gam rắn X gồm Fe, FeO, Fe
2
O
3
và Fe
3
O
4
vào cốc đựng 100 ml dung dòch HNO
3
3,2M. Sau khi các phản
ứng xảy ra hoàn toàn được 1,68 lít (đkc) hỗn hợp NO, NO
2
có tỉ khối so với H
2
là 19 và thấy còn m gam rắn là sắt
chưa phản ứng hết. Xác đònh giá trò m. Biết chỉ xảy ra 2 quá trình khử N
+5

A. 0,73 B. 2,38 C. 1,6 D. 1,92
7. Xà phòng hóa một lượng este đơn chức E bằng KOH vừa đủ. Cô cạn dung dòch sau phản ứng được phần hơi bò
hấp thụ hết bởi một lượng dư P
2
O
5
và m gam rắn khan gồm 2 muối natri. Đốt cháy hết lượng rắn khan này được
H
2
O; 13,8 gam K
2
CO
3
, và 30,8 gam CO
2
. Giá trò m là
A. 23,00 B. 20,88 C. 21,60 D. 17,92

4
8. Hòa tan hết 2,6 gam rắn X gồm FeS và FeS
2
trong HNO
3
vừa đủ được V lít khí NO
2
(đkc) là sản phẩm khử duy
nhất và dung dòch Y chỉ chứa một chất tan. Giá trò V là
A. 6,720 B. 2,688 C. 5,600 D. 8,960
9. Cho m gam rắn X gồm Cu và Fe (tỉ lệ khối lượng tương ứng 3 : 1) vào 400 ml dung dòch HNO
3

2M. Sau khi
phản ứng xảy ra xong được 5,6 lít (đkc) hỗn hợp NO; NO
2
và còn lại 0,8m gam rắn chưa tan. Cho biết phản ứng
chỉ xảy ra 2 quá trình khử N
+5
, vậy khối lượng muối tạo thành sau phản ứng là:
A. 49,5 B. 50,4 C. 21,6 D. 67,9
10. Dẫn 11,2 lít (đkc) hỗn hợp X gồm CO và H
2
có tỉ khối so với H
2
là 7,5 qua ống đựng 30 gam rắn Y nung nóng
gồm Al
2
O
3
; Fe
3
O
4
và CuO được 27,6 gam rắn Z. Hỗn hợp khí và hơi T thoát ra khỏi ống có tỉ khối so với H
2
là

bao
nhiêu?
A. 8,7 B. 17,4 C. 11,6 D. 9,9
11. Hòa tan hết 10 gam rắn X gồm Fe; Fe
2

O
3
và Fe
3
O
4
bằng dung dòch chứa x mol HNO
3
(lấy dư 20% so với lí
thuyết) được 2,8 lít (đkc) hỗn hợp NO và NO
2
có tỉ khối so với H
2
là 19. Giá trò x là
A. 0,575 B. 0,690 C. 0,676 D. 0,456
12. Hòa tan hết m gam rắn X gồm FeS và FeS
2
trong HNO
3
vừa đủ được 3,36 lít khí NO
2
(đkc) là sản phẩm khử
duy nhất và dung dòch Y chỉ chứa một chất tan. Giá trò m là
A. 1,3 B. 2,6 C. 5,6 D. 1,9
13. Hòa tan hết m gam rắn X gồm Fe, FeS và FeS
2
trong HNO
3
dư được 6,72 lít (đkc) hỗn hợp NO; NO
2

có tỉ khối
so với H
2
là 19 và dung dòch Y chỉ chứa hai chất tan. Giá trò m là bao nhiêu? Biết chỉ xảy ra 2 quá trình khử N
+5
A. 1,3 B. 2,6 C. 5,2 D. 3,9
14. Hòa tan hết 7,8 gam rắn X gồm Fe, FeS và FeS
2
trong HNO
3
dư được V lít (đkc) hỗn hợp NO; NO
2
có tỉ khối
so với H
2
là 19 và dung dòch Y chỉ chứa hai chất tan. Giá trò m là bao nhiêu? Biết chỉ xảy ra 2 quá trình khử N
+5
A. 20,16 B. 10,08 C. 6,72 D. 16,80
15. Cho m gam rắn X gồm Fe, FeS và FeS
2
vào dung dòch HNO
3
được 8,96 lít NO
2
(đkc) là sản phẩm khử duy
nhất và thấy còn 1,2 gam rắn là sắt chưa tan hết. Biết dung dòch sau phản ứng chỉ chứa một chất tan. Giá trò m là
A. 4,6 gam B. 7,4 gam C. 5,6 gam D. 1,2 gam
16. Đốt cháy hoàn toàn 1,38 gam hỗn hợp X gồm RCOOH; CH
3
OH và RCOOCH

3
được 0,06 mol CO
2
và 0,05
mol H
2
O. Mặt khác cũng lượng X trên phản ứng vừa đủ với dung dòch chứa 0,015 mol KOH, thu được 0,015 mol
CH
3
OH. Vậy RCOOH là
A. HCOOH B. CH
3
COOH C. C
2
H
3
COOH D. C
3
H
5
COOH
17. Đốt cháy a gam Fe trong oxi được 12 gam hỗn hợp rắn X. Hòa tan hết X trong HNO
3
dư được 3,36 lít (đkc)
hỗn hợp NO, NO
2
có tỉ khối so với H
2
là 19. Biết chỉ xảy ra 2 quá trình khử N
+5

. Giá trò a là
A. 8,40 B. 10,08 C. 6,72 D. 16,80
18. Hỗn hợp X gồm 0,12 mol C
2
H
2
; 0,15 mol C
2
H
4
và 0,28 mol H
2
. Cho X qua bột Ni nung nóng một thời gian
được hỗn hợp Y. Dẫn Y qua bình nước brom dư thấy thoát ra hỗn hợp Z. Đốt cháy hoàn toàn Z được 15,4 gam
CO
2
và 9 gam H
2
O. Vậy độ tăng khối lượng bình nước brom là:
A. 5,64 gam B. 4,44 gam C. 3,42 gam D. 2,68 gam
Qua các ví dụ và một số bài tập trắc nghiệm đã nêu ở trên, thầy hi vọng các em nắm được cách
thức kết hợp các đònh luật trong giải toán hóa học và vận dụng chúng một cách thành thạo. Chúc các em học tốt
môn Hóa và đạt được thành tích mó mãn trong kì tuyển sinh Đại học sắp đến.
Thầy Nguyễn Đình Độ

ĐÁP ÁN CÁC CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM
1B
2D
3B
4A

5D
6B
7A
8A
9A
10D
11A
12A
13C
14B
15C
16C
17B
18D