Giải bài toán bằng phương pháp khối lượng mol trung bình_SKKN hóa học THCS

Giải bài toán bằng phương pháp khối lượng mol trung bình_SKKN hóa học THCS

A.ĐẶT VẤN ĐỀ.
Ở cấp THCS học sinh bắt đầu bộc lộ khả năng tư duy và phất triển tư
duy lô gic. Hoá học là một môn khoa học tự nhiên có nhiều thú vị
nhưng cũng không ít khó khăn cho học sinh . Thực trạng dạy học môn
hoá học ở bậc trung học cơ sở còn gặp nhiều khó khăn, do học sinh
mới làm quen với bộ môn và mặt bằng trình độ học sinh không đồng
đều. Một phần còn có một bộ phận học sinh chưa chịu khó trong tư
duy. Việc học tập của học sinh chỉ dừng lại ở mức độ giải các bài tập
ở sách giáo khoa mà chưa có khả năng tìm tòi giải các dạng toán phát
triển cao hơn. Vì vậy khi bắt gặp bài tập khá phức tạp học sinh lúng
túng khó tìm được mối liên hệ giữa các kiến thức đã học và tư duy
sáng tạo để giải quyết vấn đề. Trong thực tế các em không biết hướng
giải như thế nào và bắt đầu từ đâu?
Khi giải các bài tập hoá học việc vận dụng linh hoạt sáng tạo các kiến
thức cơ bản, kết hợp với tư duy sáng tạo đúng lúc đúng chỗ, tạo điều
kiện cho ta vô hiệu hoá được tính phức tạp của bài toán và tìm ra
phương pháp giải đơn giản, ngắn gọn phù hợp với thời gian ngắn nhất.
Trong phạm vi bài viết này tôi xin đề cập đến phương pháp :
“ Giải bài toán tìm công thức của các chất bằng phương pháp khối
lượng mol trung bình. ”
• Phạm vi áp dụng: đối với những bài tập hỗn hợp các chất có tính
chất hoá học tương tự nhau cùng tác dụng với một chất khác.
• Đối tượng áp dụng: học sinh khá và giỏi.

Giải bài toán bằng phương pháp khối lượng mol trung bình_SKKN hóa học THCS

B. NỘI DUNG
1. Phương pháp chung
Khi gặp các bài tập xác định công thức phân tử của các chất , với

những bài toán đơn giản có thể đặt ẩn số rồi dựa vào dữ kiện bài ra tính
Tính trực tiếp khối lượng mol chất M từ đó suy ra tên kim loại, phi
kim…( đối chiếu theo phương trình hoá học hoặc giải phương trình bậc nhất
một ẩn, hoặc giải hệ phương trình bậc nhất hai ẩn. Song có những bài toán
khi giải theo phương pháp thông thường sẽ xuất hiện nhiều ẩn và việc giải
phương trình ghép ẩn số rất phức tạp dài dòng và đôi khi còn không tìm
được nghiệm. Khi gặp trường hợp đó nếu biết vận dụng khéo léo phương
pháp khối lượng mol trung bình thì bài toán trở nên đơn giản và ngắn gọn.
Bài tập xác định tên kim loại, phi kim hay hợp chất thường được quy về các
dạng sau:
Giải bài toán bằng phương pháp khối lượng mol trung bình_SKKN hóa học THCS
- Tính trực tiếp khối lượng mol chất từ đó suy ra tên kimloại, phi
kim( đối chiếu với bảng tuần hoàn)
- Tìm khoảng xác định của M ( a< M < b) để biện luận đối chiếu với đề
bài từ đó xác định chất.
- Lập biểu thức liên hệ giữa M và hoá trị nguyên tố biện luận xác định tên
nguyên tố….
Nếu nắm chắc phương pháp khối lượng mol trung bình thì sẽ vô hiệu hoá
những bài toán hóc búa, lúc đó ta cảm thấy thú vị như đã tìm ra được
“ chiếc chìa khoá vạn năng ” để mở những cánh cửa của bài toán khó tính .

2. Một số ví dụ
Ví dụ 1
Hoà tan 4 gam hỗn hợp Fe và một kim loại M hoá trị hai vào dung dịch
HCl thu được 2,24 lit H
2
(đktc) . Xác định tên kim loại M, biết khi hoà tan
2,4 gam M vào 500ml dung dịch HCl 1M thì dung dịch thu được làm quỳ
tím hoá đỏ.
Giải

Vì Fe và M khi tác dụng với HCl đều thu được muối của kim loại hoá trị 2.
Gọi A là kim loại trung bình của Fe và M.
A + 2HCl  ACl
2
+ H
2

)/(40
1,0
4
)(1,0
4,22
24,2
2
molgamA
mol
H
n
n
A
==>−
===

Vì Fe = 56 > A nên M < 40 (1)
Theo phản ứng và bài ra ta có:
Giải bài toán bằng phương pháp khối lượng mol trung bình_SKKN hóa học THCS
6,9
25,0
4,2
25,015,0

2
1
2
1
=>>−
==<
M
molxx
HCl
n
n
M
(2)
Kết hợp (1) và (2) ta có 9,6< M< 40 và M là kim loại có hoá trị 2 .
Vậy M là Mg.
Với bài toán này nếu giải theo phương pháp thông thường thì học sinh sẽ gọi
x,y,M là số mol của Fe, M và khối lượng mol của M và dựa vào bài ra sẽ lập
được hệ phương trình như sau: 56x + yM =4
x + y = 0,1
y< 0,25 và M> 9,6
và việc giải hệ phương trình này và biện luận nghiệm thì thật là phức tạp và
hầu như bế tắc không tìm ra đáp số hoặc nếu tìm được thì cũng rất dài dòng.
Vậy mà khi sử dụng phương pháp khối lượng mol trung bình thì giải bài
toán rất đơn giản và ngắn gọn.
Ví dụ 2
Hoà tan hoàn toàn 7,2 gam hỗn hợp A gồm hai muối cacbonat của hai kim
loại kiềm thổ thuộc 2 chu kì liên tiếp bằng dung dịch H
2
SO
4

loãng thì thu
được khí B . Cho khí B hấp thụ hết vào 450 ml dung dịch Ba(OH)
2
0,2M thu
được 15,76 gam kết tủa. Xác định tên của 2 kim loại trong hỗn hợp A.
Giải
Gọi MCO
3
là công thức trung bình của hai muối và x là tổng số mol của
hai muối.Ta có phương trình hoá học :
MCO
3
+ H
2
SO
4
 MSO
4
+ CO
2
+ H
2
O
xmol x mol
Giải bài toán bằng phương pháp khối lượng mol trung bình_SKKN hóa học THCS
Theo bài ra
mol
BaCO
mol
OHBa

n
n
08,0
197
76.15
09,02,0.45,0
)(
3
2
==
==
Khi cho x mol CO
2
hấp thụ hết vào 0,09 mol Ba(OH)
2
tạo ra 0,08 mol
BaCO
3
sẽ có hai khả năng xẩy ra:
a, Ba(OH)
2
dư nên chỉ tạo ra được một muối BaCO
3
CO
2
+ Ba(OH)
2
 BaCO
3
+ H

2
O
0,08mol 0,08mol
Ta có: x= 0,08 và x(M +60) = 72 => M = 30g/mol.
Hai kim loại kiềm thổ kế tiếp phải là Mg(24) < 30< Ca(40).
b, CO
2
và Ba(OH)
2
vừa hết để tạo ra hai muối với số mol là a và b
CO
2
+ Ba(OH)
2
 BaCO
3
+ H
2
O
amol amol amol
2CO
2
+ Ba(OH)
2
 Ba(HCO
3
)
2
2b mol b mol b mol
a + b = 0,09 và a= 0,08 suy ra b= 0,01

Số mol CO
2
= x= a+ 2b = 0,08 + 2. 0,01 = 0,1 mol.
Ta có: x(M+60) = 72 và x=0,1 suy ra M = 12g/mol
Hai kim loại kế tiếp là Be(9) và Mg(24)
Ví dụ 3
Hoà tan hoàn toàn 17,94 gam hỗn hợp hai kim loại kiềm A và B có
khối lượng bằng nhau vào 500 gam nước thu được dung dịch C có
D= 1,03464g/ml. Xác định A và B.
Giải bài toán bằng phương pháp khối lượng mol trung bình_SKKN hóa học THCS
Giải
Gọi M là kim loại trung bình của A và B ( A<M<B)
M + H
2
O  MOH +
2
1
H
2
molgM
mol
A
mol
H
g
H
n
n
m
/9,28

62,0
94,17
62,031,0.2
31,0
2
62,0
)(62,003464,1.500)50094,17(
2
2
==
==
==
=−+=
Suy ra A<28,9<B. Theo bài ra
)(97,8
2
94,17
g
BA
mm
===
Ta có: 0<
62,0<
A
n
 0<
A
97,8
< 0,62 , suy ra A>14,5.
Vậy điều kiện của A là 14,5< A < 28,9 và A là kim loại kiềm, nên Alà

Nat ri Na.
Ta có:
mol
A
n
39,0
23
97,8
==
suy ra :
39
23,0
97,8
23,039,062,0
==
=−=
B
mol
B
M
n
Vậy B là kali K.
Ví dụ 4
Hoà tan một ít hỗn hợp X gồm 2 kim loại kiềm A và B thuộc 2 chu kì
- liên tiếp trong bảng tuần hoànvào nước thu được dung dịch Y và
Giải bài toán bằng phương pháp khối lượng mol trung bình_SKKN hóa học THCS
0,336 - lit H
2
(đktc). Cho HCl dư vào dd Y và cô cạn thu được
2,075gam muối - khan. Xác định kimloại A và B?

Giải
Gọi M là kim loại trung bình của A và B ( A<M<B)
2M + 2H
2
O  2 MOH + H
2
(1)
MOH + HCl  MCl + H
2
O (2)
Theo phương trình hoá học (1)và (2) ta có:
molgM
molg
MCl
mol
M
muoi
mol
HM
M
n
n
nn
/5,335,3569
/69
03,0
075,2
03,0
03,02
2

=−=
==
==
==
Vậy hai kimloại kiềm kế tiếp nhau là Na và K.
Ví dụ 5
Cho hỗn hợp A gồm hai muối NaX và NaY( X,Y là hai halogen liên
- tiếp trong bảng HTTH), Để kết tủa hoàn toàn 2,2 gam hỗn hợp A cần
- 150ml dd AgNO
3
0,2M.
a. Xác định khối lượng kết tủa .
b. Xác định X và Y?
Giải
mol
AgNO
n
03,02,0.15,0
3
==
a) Gọi
X
là halogen trung bình của X và Y ta có phương trình hoá
học
Na
X
+ AgNO
3
 NaNO
3

+ Ag
X

0,03mol 0,03mol 0,03 mol
Giải bài toán bằng phương pháp khối lượng mol trung bình_SKKN hóa học THCS
)(749,403,0).3,50108(
/3,502,203,0).23(
g
kettua
molgXgamX
A
m
m
=+=
==>=+=
b) Khối lượng mol trung bình của hai halogen là 50,3g/mol.
Vậy X=Cl(35,5) và Y = Br (80)
hoặc X= Br và Y = Cl.
Ví dụ 6
Hoà tan vào nước 7,14 gam hỗn hợp muối cacbonat và hiđrocacbonat
của một kim loại kiềm. Sau đó đổ thêm vào dd thu được, một lượng
dd HCl vừa đủ thì thu được 0,672l khí (đktc) . Xác định kim loại
kiềm.
Giải
M
2
CO
3
+ 2HCl  2MCl + CO
2

+ H
2
O
xmol x mol
MHCO
3
+ HCl  MCl + CO
2
+ H
2
O
y mol ymol
Gọi x,y là số mol muối M
2
CO
3
và MHCO
3
trong hỗn hợp
Số mol hai muối là x+ y = số molCO
2
= 0,03 mol
Khối lượng mol trung bình của hai muối là 7,14:0,03=238(g/mol).
Ta có M + 61 < 238< 2M + 60
 89 < M < 177  M là Cs = 133.
Ví dụ 7
Giải bài toán bằng phương pháp khối lượng mol trung bình_SKKN hóa học THCS
Hỗn hợp X gồm 2 anken thể khí có số nguyên tử C
4≤
. Tỉ khối của X

So với H
2
là 24,5. Xác định công thức phân tử của hai an ken
Giải
Đặt M là khối lượng mol trung bình của hỗn hợp ta có:
M = 24,5 . 2 = 49(g)
Đặt công thức phân tử trung bình của hai anken là C
n
H
n2
ta có:

5,34914 =>−= nn
+ Theo bài ra phải có một chất có số nguyên tử C < 3,5 , vậy có thể là
C
3
H
6
hoặc C
2
H
4
+ Phải có một chất có số nguyên tử C > 3,5 nhưng vì số nguyên tử
Cacbon không quá 4 nên chỉ có một chất là C
4
H
8
Vậy có hai cặp nghiệm C
2
H

4
và C
4
H
8
; C
3
H
6
và C
4
H
8.
.
Ví dụ 8
Đốt cháy hoàn toàn 3,36 lít hỗn hợp 2 anken thể khí liên tiếp trong
dãy
đồng đẳng, thu được 7,84 lít CO
2
( các khí đo ở đktc). Xác định hai
chất trong hỗn hợp.
Giải
Số mol hỗn hợp là: 3,36 : 22,4 = 0,15 mol
Số mol CO
2
là: 7,84 : 22,4 = 0,35 mol.
Đặt công thức phân tử trung bình của hai anken là C
n
H
n2

ta có:
C
n
H
n2
+
2
3n
O
2

n
CO
2
+
n
H
2
O
0,15mol 0,15
n
mol
Ta có: 0,15
n
= 0,35 
n
= 2,3
Giải bài toán bằng phương pháp khối lượng mol trung bình_SKKN hóa học THCS
Vậy n =2 và n = 3 và hai anken đó là C
2

H
4
và C
3
H
6
.
Ví dụ 9
Cho 2,84 gam hỗn hợp hai rượu liên tiếp trong dãy đồng đẳng của
rươụ etylic tác dụng với kim loại Natri vừa đủ, tạo ra 4,6 gam chất
rắn và V lít Hiđro (đktc). Tính V và tìm công thức phân tử của 2 rượu.
Giải
Đặt
n
là số nguyên tử cacbon trung bình của hai rượu, ta có công
thức
phân tử trung bình của 2 rượu là C
n
H
12 +n
OH .
Gọi x là tổng số mol của 2 rượu
C
n
H
12 +n
OH + Na  C
n
H
12 +n

ONa +
2
1
H
2
x mol x mol
2
x
mol
Ta có: ( 14
n
+ 18) x = 2,84
(14
n
+ 40) x = 4,6
Giải hệ trên ta có x= 0,08 và
n
= 1,25
Vậy V = 22,4 . 0,04 = 0,896 (lít)
Số nguyên tử C trung bình là 1,25 nên có một rượu có 1 nguyên tử C
và rượu còn lại có 2 nguyên tử C
Công thức của hai rượu là CH
3
OH và C
2
H
5
OH
Ví dụ 10
Giải bài toán bằng phương pháp khối lượng mol trung bình_SKKN hóa học THCS

Đốt cháy hoàn toàn a gam hỗn hợp hai rượu thuộc dãy đồng đẳng của
- rượu etylic thu được 70,4 gam CO
2
và 39,6 gam H
2
O. Tính a và xác
định công thức phân tử của hai rượu. Biết tỉ khối hơi của mỗi rượu so
với oxi đều nhỏ hơn 32.

Giải
Đặt công thức phân tử trung bình của 2 rượu là C
n
H
12 +n
OH và
gọi x là tổng số mol của hai rượu.Ta có phương trình hoá học :
C
n
H
12 +n
OH +
2
3n
O
2

n
CO
2
+ (

n
+1) H
2
O
x
n
x (
n
+1) x
Ta có
6,1
44
4,70
2
=== nx
CO
n
(1)

2,2
18
6,39
)1(
2
==+= xnOH
n
(2)
Từ (2) 
n
x + x = 2,2

 x = 2,2 -
n
x = 2,2 – 1,6 = 0,6
Từ (1) 
n
=
67,2
6,0
6,1
=
Rượu có số nguyên tử C< 2,67 là CH
3
OH và C
2
H
5
OH
Rượu có số nguyên tử C > 2,67 là C
3
H
7
OH và C
4
H
9
OH…
Nhưng
2
32
2

<=
ruou
O
ruou
M
M
M
suy ra
64<
ruou
M
Vậy có hai cặp nghiệm là a) CH
3
OH và C
3
H
7
OH
b) C
2
H
5
OH và C
3
H
7
OH
Và a = ( 14
n
+ 18) x = ( 14. 2,67 + 18) . 0,6 = 32(g)

Giải bài toán bằng phương pháp khối lượng mol trung bình_SKKN hóa học THCS


C. KẾT LUẬN
Qua việc áp dụng phương pháp khối lượng mol trung bình vào giải
các bài tập hoá học cho học sinh THCS , đặcbiệt trong việc bồi dưỡng học
sinh giỏi, tôi thấy có những kết quả tốt. Khi hình thành được cho học sinh kỹ
năng phân tích tìm tòi để giải bằng phương pháp này thì các em tiếp thu
nhanh, nhận dạng tốt và giải bài toán rất hiệu quả. Cũng nhờ đó các em phát
triển được năng lực tư duy logic khả năng lập luận chặt chẽ, kỹ năng trình
bày bài toán. Quan trọng hơn là học sinh có ý thức khám phá, có hứng thú và
thêm yêu bộ môn hoá học, đồng thời chất lượng cũng được nâng cao. Đây
cũng là một thuận lợi tạo nền móng cho việc áp dụng kết hợp nhiều phương
pháp giải bài tập hoá học khác và tạo đà cho việc học những kiến thức ở bậc
học cao hơn.
Trong mỗi bài toán trên còn có những cách giải khác và có thể là
những phương pháp hay hơn, người viết cũng rất mong được bổ sung và
nhận được tín hiệu hồi âm từ bạn đồng nghiệp để nhằm hoàn thiện kỹ năng,
trau dồi nghiệp vụ để có nhiều kinh nghiệm trong giảng dạy.
Xin chân thành cảm ơn.
Tháng tư năm 2009



Giải bài toán bằng phương pháp khối lượng mol trung bình_SKKN hóa học THCS