Sáng kiến KN môn Hóa

Giải bài toán bằng phơng pháp khối lợng mol trung bình

A.Đặt vấn đề.
ở cấp THCS học sinh bắt đầu bộc lộ khả năng t duy và phất triển t duy
lô gic. Hoá học là một môn khoa học tự nhiên có nhiều thú vị nhng
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 cha chịu khó trong t duy. Việc học
tập của học sinh chỉ dừng lại ở mức độ giải các bài tập ở sách giáo khoa
mà cha 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 đợc mối
liên hệ giữa các kiến thức đã học và t duy sáng tạo để giải quyết vấn đề.
Trong thực tế các em không biết hớng giải nh 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 t duy sáng tạo đúng lúc đúng chỗ, tạo điều kiện
cho ta vô hiệu hoá đợc tính phức tạp của bài toán và tìm ra phơng pháp
giải đơn giản, ngắn gọn phù hợp với thời gian ngắn nhất.
Trong phạm vi bài viết này tôi xin đề cập đến phơng pháp :
Giải bài toán tìm công thức của các chất bằng phơng pháp khối lợng
mol trung bình.
Phạm vi áp dụng: đối với những bài tập hỗn hợp các chất có tính
chất hoá học tơng tự nhau cùng tác dụng với một chất khác.
Đối tợng áp dụng: học sinh khá và giỏi.


Giải bài toán bằng phơng pháp khối lợng mol trung bình
b. nội dung
1. Phơng 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 lợng mol chất M từ đó suy ra tên kim loại, phi kim
( đối chiếu theo phơng trình hoá học hoặc giải phơng trình bậc nhất một ẩn,
hoặc giải hệ phơng trình bậc nhất hai ẩn. Song có những bài toán khi giải theo
phơng pháp thông thờng sẽ xuất hiện nhiều ẩn và việc giải phơng trình ghép ẩn
số rất phức tạp dài dòng và đôi khi còn không tìm đợc nghiệm. Khi gặp trờng
hợp đó nếu biết vận dụng khéo léo phơng pháp khối lợng 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 thờng đợc quy về các dạng
sau:
- Tính trực tiếp khối lợng 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 phơng pháp khối lợng mol trung bình thì sẽ vô hiệu hoá những
bài toán hóc búa, lúc đó ta cảm thấy thú vị nh đã tìm ra đợc
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 đợc 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 đợc làm quỳ tím hoá đỏ.
Giải
Vì Fe và M khi tác dụng với HCl đều thu đợc 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 phơng pháp khối lợng mol trung bình
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 phơng pháp thông thờng thì học sinh sẽ gọi
x,y,M là số mol của Fe, M và khối lợng mol của M và dựa vào bài ra sẽ lập đ-
ợc hệ phơng trình nh sau: 56x + yM =4
x + y = 0,1
y< 0,25 và M> 9,6
và việc giải hệ phơng trình này và biện luận nghiệm thì thật là phức tạp và hầu
nh bế tắc không tìm ra đáp số hoặc nếu tìm đợc thì cũng rất dài dòng.
Vậy mà khi sử dụng phơng pháp khối lợng 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 đợc khí
B . Cho khí B hấp thụ hết vào 450 ml dung dịch Ba(OH)
2

0,2M thu đợc 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 phơng trình hoá học :
MCO
3
+ H
2
SO
4
MSO
4
+ CO
2
+ H
2
O
xmol x mol
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
d nên chỉ tạo ra đợc 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
Giải bài toán bằng phơng pháp khối lợng mol trung bình
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 lợng bằng nhau vào 500 gam nớc thu đợc dung dịch C có
D= 1,03464g/ml. Xác định A và B.
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 nớc thu đợc dung dịch Y và 0,336 -
Giải bài toán bằng phơng pháp khối lợng mol trung bình
lit H
2
(đktc). Cho HCl d vào dd Y và cô cạn thu đợc 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 phơng 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 lợng 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 phơng trình hoá học
Na
X
+ AgNO
3
NaNO
3
+ Ag
X

0,03mol 0,03mol 0,03 mol
)(749,403,0).3,50108(

/3,502,203,0).23(
g
kettua
molgXgamX
A
m
m
=+=
==>=+=
b) Khối lợng 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