Phương pháp bảo toàn điện tích trong Hóa học

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (752.35 KB, 10 trang )

(1)<div class='page_container' data-page=1>

Phương pháp bảo tồn điện tích trong hóa học

Phương pháp giải

1. Nội dung

+ Nguyên tử, phân tử, dung dịch ln trung hịa về điện
+ Trong nguyên tử: Số proton = số electron

+ Trong dung dịch: số mol x điện tích âm = số mol x điện tích dương
2. Phạm vi sử dụng

+ Đối với bài toán dung dịch

+ Trong bài tốn có xuất hiện các chất điện li mạnh: muối, axit, bazơ

Chú ý: Với phương pháp này thường sử dụng kết hợp với các phương pháp sau:
+ Bảo toàn khối lượng

+ Bảo toàn nguyên tố

+ Viết phương trình ion rút gọn

`Phương pháp này thường chỉ sử dụng với bài tồn vơ cơ
Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Một dung dịch có chứa 4 ion với thành phần: 0,01 mol Na+; 0,02 mol Mg2+; 0,015 mol SO42-; x
mol Cl-. Gía trị của x là:

A. 0,015
B. 0,035
C. 0,02

D. 0,01
Giải:

Áp dụng định luật bảo tồn điện tích ta có:
nNa+ + 2n Mg2+ = 2 nSO42- + nCl

-⇒ 0,01 + 2.0,02 = 2.0,015 + x

⇒ x = 0,02 ⇒ Đáp án C

Ví dụ 2: Dung dịch A chứa hai cation là Fe2+: 0,1mol và Al3+: 0,2 mol và hai anion là Cl-: x mol và
SO42+: y mol. Đem cô cạn dung dịch A thu được 46,9g hỗn hợp muối khan. Gía trị của x, y lần lượt là:
A. 0,6 và 0,1

B. 0,3 và 0,2
C. 0,5 và 0,15
D. 0,2 và 0,3
Giải:

Áp dụng định luật bảo tồn điện tích ta có:
2nFe2+ + 3nAl3+ = nCl- + 2nSO4

2-⇒ x + 2y = 0,8 (1)

Khi cô cạn dung dịch: mmuối = ∑ mion

⇒ 0,1.56 + 0,2.27 + 35,5x + 96y = 46,9

</div>
(2)<div class='page_container' data-page=2>

Từ (1)(2) ⇒ x = 0,2 mol; y = 0,3 mol

⇒ Đáp án D

Ví dụ 3: Chia hỗn hợp X gồm hai kim loại có hóa trị khơng đổi thành 2 phần bằng nhau
Phần 1: Hịa tan hồn tồn bằng dung dịch HCl dư thu được 1,792 lít H2 (đktc)

Phần 2: Nung trong khơng khí dư thu được 2,84g hỗn hợp rắn chỉ gồm các oxit. Khối lượng hỗn hợp X
là:

B. 1,8g
C. 2,4g
D. 3,12g
Giải:

Ta có: Tổng số mol x điện tích dương ( của hai kim loại) trong 2 phần là bằng nhau

⇒Tổng số mol x điện tích âm của 2 phần cũng bằng nhau
O2- (trong oxit) ⇔ 2Cl

-nCl- = nH+ = 2 nH2 = 2. 1,792/22,4 = 0,16 mol

⇒ nO( trong oxit) = 0,08

Trong một phần: mkim loại = moxit – moxi = 2,84 – 0,08.16 = 1,56g

⇒ mX = 2.1,56 = 3,12g ⇒ Đáp án D

Ví dụ 4: Hịa tan hồn tồn 10g hỗn hợp X gồm Mg và Fe bằng dung dịch HCl 2M. Kết thúc thí nghiệm
thu được dung dịch Y và 5,6 lít H2 (đktc). Để kết tủa hồn tồn cation có trong Y cần vừa đủ 300ml
dung dịch NaOH 2M. Thể tịch dung dịch HCl đã dùng là:

A. 0,2 lít
B. 0,24 lít
C. 0,3 lít
D. 0,4 lít
Giải:

nN+ = nOH- = nNaOH = 0,6 mol

Khi cho NaOH vào dung dịch Y ( chứa các ion: Mg2+

; Fe2+; H+dư; Cl-) các ion dương sẽ tác dụng với
dung dịch NaOH tạo kết tủa.

⇒ Dung dịch sau phản ứng chỉ gồm Na+ và Cl

-⇒ nNa+ = nCl- = 0,6 mol

⇒ nH+ = nCl- = 0,6 mol

⇒ VHCl = 0,6/2 = 0,3 lít ⇒ Đáp án C

Ví dụ 5: Để hịa tan hồn tồn 20g hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3 cần vừa đủ 700ml dung dịch
HCl 1M thu được dung dịch X và 3,36 lít H2(đktc). Cho NaOH dư vào dung dịch X rồi lấy tồn bộ kết
tủa thu được đem nung trong khơng khí đến khối lượng khơng đổi thì lượng chất rắn thu được là:

</div>
(3)<div class='page_container' data-page=3>

Ta có: nHCl hịa tan Fe = 2n H2 = 0,3 mol
nHCl hòa tan các oxit = 0,7 – 0,3 = 0,4 mol
Theo định luật bảo tồn điện tích ta có:
nO2-(oxit) = ½ n Cl- = 0,2 mol

⇒ mFe (trong X) = moxit – moxi = 20 – 0,2.16 = 16,8g

⇒ nFe = 0,3 mol

Bảo toàn nguyên tố ta có: nFe2O3 = ½ nFe = 0,15mol

⇒ mc/rắn = mFe2O3 = 0,15. 160 = 24g

⇒ Đáp án C

Ví dụ 6: Hịa tan hồn tồn 15,6g hỗn hợp gồm Al và Al2O3 trong 500ml dung dịch NaOH 1M thu được
6,72 lít H2 ( đktc) và dung dịch X. Thể tích HCl 2M tối thiểu cần cho vào X để thu được lượng kết tủa
lớn nhất là:

A. 0,175 lít
B. 0,25 lít
C. 0,125 lít
D. 0,52 lít
Giải:

Dung dịch X chứa các ion Na+

; AlO2-; OH- dư ( có thể có)
Áp dụng định luật bảo tồn điện tích: nAlO2

+ nOH- = nNa+ = 0,5
Khi cho HCl vào dung dịch X:

H+ + OH- → H2O (1)

H+ + AlO2- + H2O → Al(OH)3 (2)
3H+ + Al(OH)3 → Al3+ + 3H2O (3)

Để kết tủa lớn nhất ⇒ không xảy ra phản ứng (3)

⇒ nH+ = nAlO2- + nOH- = 0,5 mol

⇒ VHCl = 0,5/2 = 0,25 (lít) ⇒ Đáp án B

Ví dụ 7: Cho hỗn hợp X gồm X mol FeS2 và 0,045 mol Cu2S tác dụng vừa đủ với HNO3 lỗng đun
nóng thu được dung dịch chỉ chứa muối sunfat của các kim loại và giải phóng khí NO duy nhất. Gía trị
của x là:

A. 0,045
B. 0,09
C. 0,135
D. 0,18
Giải:

Áp dụng bảo toàn nguyên tố:

Fe3+: x mol; Cu2+: 0,09 mol; SO42-: (x + 0,045) mol

Áp dụng định luật bảo tồn điện tích trong dung dịch chỉ chứa muối sunfat ta có:
3nFe3+ + 2nCu2+ = 2nSO4

2-⇒ 3x + 2.0,09 = 2.(x + 0,045) ⇒ x = 0,09

</div>
(4)<div class='page_container' data-page=4>

Ví dụ 8: Cho m gam hỗn hợp Cu, Zn, Mg tác dụng hoàn toàn với dung dịch HNO3 lỗng, dư. Cơ cạn
cẩn thận dung dịch thu được sau phản ứng thu được (m + 62) gam muối khan. Nung nóng hỗn hợp muối

khan trên đến khối lượng khơng đổi thu được chất rắn có khối lượng là:

A. (m + 4) gam
B. (m + 8) gam
C. (m + 16) gam
D. (m + 32) gam
Giải:

Kim loại + HNO3 → Muối nitrat
Ta có: mmuối – mkim loại = m NO3

= 62g
n NO3- = 1 mol

Muối nitrat ( Cu, Zn, Mg) Oxit
Bảo tồn điện tích ta có: n NO3

(muối) =2 nO2-(oxit) ( cùng = số mol cation)

⇒ nO ( oxit) = 0,5 mol

⇒ mc/rắn = mkim loại + moxi = m + 0,5.16 = m + 8 (gam)

⇒ Đáp án B

Ví dụ 9: Dung dịch X chứa 0,025 mol CO32-; 0,1 mol Na+; 0,25 mol NH4+ và 0,3 mol Cl-. Cho 270ml
dung dịch Ba(OH)2 0,2M vào đun nóng nhẹ (giả sử H2O bay hơi không đáng kể). Tổng khối lượng dung
dịch X và dung dịch Ba(OH)2 sau quá trình phản ứng giảm đi là:

A. 4,215g

B. 5,296g
C. 6,761g
D. 7,015g
Giải:

n Ba(OH)2 = 0,054 mol ⇒ nBa2+ = 0,054 mol; nOH- = 0,108 mol
CO32- + Ba2+ → BaCO3↓

NH4+ + OH- → NH3 + H2O

Ta có: nBa2+ > nCO32-⇒ nBaCO3 = 0,025 mol
n NH4+ > n OH-⇒ nNH3 = nOH- = 0,108 mol

Khối lượng dung dịch X và dung dịch Ba(OH)2 giảm đi = mNH3 + mBaCO3
= 0,025.197 + 0,108.17 = 6,761g

⇒ Đáp án C

Ví dụ 10: Trộn 100ml dung dịch AlCl3 1M với 200ml dung dịch NaOH 1,8M đến khi phản ứng hồn
tồn thì lượng kết tủa thu được là:

A. 3,12g
B. 6,24g
C. 1,06g
D. 2,08g
Giải:

</div>
(5)<div class='page_container' data-page=5>

Al(3+ + 3OH- → Al(OH)3

Ta có n Al(3+ < 3 n OH-⇒ OH- dư;

n OH- dư = 0,36 – 0,1.3 = 0,06
OH- + Al(OH)3 → AlO2- + 2H2O

n Al(OH)3 > n OH- dư ⇒ Al(OH)3 tan một phần

⇒ nAl(OH)3 không tan = 0,1 – 0,06 = 0,04 mol
mkết tủa = mAl(OH)3 = 0,04 . 78 = 3,12g

⇒ Đáp án A
Bài tập tự luyện

Bài 1: Dung dịch X chứa a mol Na+; b mol Mg2+; c mol Cl- và d mol SO42-. Biểu thức liên hệ giữa a, b,
c, d là:

A. a + 2b = c + 2d
B. a + 2b = c + d
C. a + b = c + d
D. 2a + b = 2c + d
Hiển thị đáp án

Áp dụng định luật bảo tồn điện tích ta có:
nNa+ + 2nMg2+ = nCl- + 2 nSO4

2-⇒ a + 2b = c + 2d

⇒ Đáp án A

Bài 2: Dung dịch Y chứa Ca2+ 0,1 mol, Mg2+ 0,3 mol, Cl- 0,4 mol, HCO3- y mol. Khi cô cạn dung dịch
Y thì lượng muối khan thu được là:

A. 37,4g
B. 49,8g
C. 25,4g
D. 30,5g
Hiển thị đáp án

Áp dụng định luật bảo tồn điện tích ta có:

nHCO3- = 2nCa2+ + 2n Mg2+ - nCl- = 0,2 + 0,6 – 0,4 = 0,4 mol
m muối = m HCO3

+ mCa2+ + mMg2+ + mCl- = 0,1.40 + 0,3.24 + 0,4.35,5 + 0,4.61
m muối = 49,8g ⇒ Đáp án B

Bài 3: Hòa tan hoàn toàn 10g hỗn hợp X gồm Mg và Fe bằng dung dịch HCl 2M.Kết thúc thí nghiệm
thu được dung dịch Y và 5,6l khí H2 (đktc). Để kết tủa hoàn toàn các cation có trong Y cần vừa đủ
300ml NaOH 2M.Thể tích dungdịch HCl đã dùng là:

A. 0,2 lít
B. 0,24 lít
C. 0,3 lít
D. 0,4 lít

</div>
(6)<div class='page_container' data-page=6>

B. 18,5g
C. 16,25
D. 13,5g
Hiển thị đáp án

nNa+ = nOH- = nNaOH = 0,6M
X + NaOH → dung dịch Y(Mg2+

;Fe2+;H+ dư;Cl-)
NaOH + Y: Mg2+; Fe2+ kết tủa với OH- .

⇒ dung dịch thu được sau phản ứng chỉ chứa Na+ và Cl-.

⇒ nCl- = nNa+=0,6⇒ VHCl=0,6 : 2= 0,3lít ⇒ Đáp án C
nHCl đã dùng = 0,6mol

nH2 = 0,25 mol ⇒ nHCl pư kim loại = 2nH2 = 0,5mol

⇒ nNaOH pư HCl = n HCl dư = 0,6 – 0,5 = 0,1 mol
nNaOH tạo kết tủa với kim loại = 0,6 – 0,1 = 0,5 mol
mkết tuả = mKL + mOH

= 10 + 0,5.17 = 18,5g ⇒ Đáp án B

Bài 4: Cho hịa tan hồn tồn 15,6 gam hỗn hợp gồm Al và Al2O3 trong 500 dung dịch NaOH 1M thu
được 6,72 lít H2 (đktc)Và dung dịch X. Thể tích HCl 2M tối thiểu cần cho vào X để thu được lượng kết
tủa lớn nhất:

A. 0,175 lít.
B. 0,25 lít.
C. 0,25 lít.
D. 0,52 lít.
Hiển thị đáp án

Dung dịch X chứa các ion Na+

; AlO2- ; OH- dư (có thể). Áp dụng định luật Bảo tồn điện tích:

n AlO2- + n OH- = n Na+ = 0,5

Khi cho HCl vaof dung dịch X:
H+ + OH- → H2O (1)

H+ + AlO2- + H2O → Al(OH)3 ↓ (2)
3H+ + Al(OH)3 → Al3+ + 3H2O (3)

Để kết tủa là lớn nhất, thì khơng xảy ra (3) và n H+

= n AlO2- + n OH- = 0,5 mol

⇒ VHCl = 0,5/2 = 0,25 (lít) ⇒ Đáp án C

Bài 5: Một dung dịch X chứa 0,02mol Cu2+; 0,03mol K+; x mol Cl- và y mol SO42- Tổng khối lượng các
muối tan trong dung dịch là 5,435g. Giá trị của x và y lần lượt là :

A . 0,01 và 0,03
B. 0,02 và 0,05
C. 0,05 và 0,01
D. 0,03 và 0,02
Hiển thị đáp án

Bảo toàn điện tích ta có:
2nCu2+ + nK+ = nCl- + 2nSO4

</div>
(7)<div class='page_container' data-page=7>

mmuối = mCu2+

+ mK+ + mCl- + mSO42- = 5,435

⇒ 35,5x + 96y = 2,985 (2)
Từ (1)(2) ⇒ x = 0,03; y = 0,02

⇒ Đáp án D

Bài 6: Dung dịch X chứa các ion: Fe3+, SO42-, NH4+, Cl-. Chia dung dịch X thành 2 phần bằng nhau:
+ Phần 1: Tác dụng với lượng dư dung dịch NaOH, đun nóng thu được 0,672 lít khí ( ở đktc) và 1,07g
kết tủa

+ Phần 2: Tác dụng với lượng dư dung dịch BaCl2 thu được 4,66g kết tủa

Tổng khối lượng các muối khan thu được khi cô cạn dung dịch X là ( q trình cơ cạn chỉ có bay hơi
nước)

A. 3,73g
B. 7,04g
C. 7,46g
D. 3,52g
Hiển thị đáp án

Phần 1:

0,672l khí là khí NH3; n NH3 = n NH4+ = 0,03 mol
1,07g kết tuả là Fe(OH)3; nFe(OH)3 = nFe3+ = 0,01 mol
Phần 2:

4,66g kết tủa là BaSO4; nBaSO4 = n SO42- = 0,02 mol
Áp dụng định luật bảo tồn điện tích ta có:

nCl- = 3nFe3+ + nNH4+ - 2nSO42- = 0,03 + 0,03 – 0,04 = 0,02 mol

mmuối = 2.(56.0,01 + 0,03.18 + 0,02.96 + 0,02.35,5) = 7,46g

⇒ Đáp án C

Bài 7: Hịa tan hồn tồn 5,94g hỗn hợp hai muối clorua của 2 kim loại nhóm IIA vào nước được 100ml
dung dịch X. Để làm kết tủa hết ion Cl

có trong dung dịch X trên ta cho toàn bộ lượng dung dịch X trên
tác dụng với dung dịch AgNO3. Kết thúc thí nghiệm, thu được dung dịch Y và 17,22g kết tủa. Khối
lượng muối khan thu được khi cô cạn dung dịch Y là:

A. 4,86g
B. 5,4g
C. 7,53g
D. 9,12g
Hiển thị đáp án

17,22g kết tủa là AgCl; nAgCl = 0,12 mol

⇒ nCl- = 0,12 mol

Áp dụng định luật bảo toàn điện tích ta có:

nCl- = n NO3- = 0,12 mol( bằng số mol điện tích của cation)
mcation kim loại = mmuối clorua – mCl

= 5,94 – 0,12.35,5 = 1,68g
mmuối nitrat (Y) = mkim loại + mNO3

= 1,68 + 0,12.62 = 9,12g

</div>
(8)<div class='page_container' data-page=8>

Bài 8: Trộn dung dịch chứa Ba2+; OH- 0,06mol và Na+ 0,02 mol với dung dịch chứa HCO3- 0,04 mol;
CO32- 0,03 mol và Na+. Khối lượng kết tủa thu được sau khi trộn 2 dung dịch trên là:

A. 3,94g
B. 5,91g
C. 7,88g
D. 1,71g
Hiển thị đáp án

Bảo tồn điện tích với dung dịch chứa Ba2+

; OH- 0,06mol và Na+ 0,02 mol

⇒ nBa2+ =(0,06-0,02)/2 = 0,02 mol

Bảo tồn điện tích với dung dịch chứa HCO3

0,04 mol; CO32- 0,03 mol và Na+

⇒ nNa+ = 0,04 + 0,03 = 0,07 mol
Khi trộn 2 dung dịch vào ta có:
HCO3- + OH- → CO32- + H2O
nOH- > nHCO3-⇒ OH- dư

nCO32- sinh ra = nHCO3- = 0,04 mol
∑n CO3

= 0,03 + 0,04 = 0,07 mol
Ba2+ + CO32- → BaCO3 ↓

n Ba2+ < n CO32-⇒ nBaCO3 = n Ba2+ = 0,02 mol
mkết tủa = 0,02. 197 = 3,94g ⇒ Đáp án A

Bài 9: Cho 24,4g hỗn hợp Na2CO3, K2CO3 tác dụng vừa đủ với dung dịch BaCl2 sau phản ứng thu được
39,4g kết tuả. Lọc tách kết tủa, cô cạn dung dịch thu được bao nhiêu gam muối clorua khan.

A. 2,66g
B. 22,6g
C. 26,6g
D. 6,26g
Hiển thị đáp án

mkết tủa = m BaCO3 = 39,4g ⇒ n BaCO3 = 0,2 mol

⇒ n CO32- = 0,2 mol

m cation kim loại = m muối - mCO3

= 24,4 – 0,2.60 = 12,4g
Bảo toàn điện tích ta có:

2nCO32- = nCl- = 0,4( bằng số mol điện tích cation)
mmuối clorua = mkim loại + mCl

= 12,4 + 0,4.35,5 = 26,6g

⇒ Đáp án C

Bài 10: Hịa tan hồn tồn hỗn hợp gồm 0,12 mol FeS2 và x mol Cu2S vào dung dịch HNO3 vừa đủ, thu

được dung dịch X chỉ chứa 2 muối sunfat của các kim loại và giải phóng khí NO duy nhất. Gía trị của x
là:

</div>
(9)<div class='page_container' data-page=9>

Hiển thị đáp án

Dung dịch X chỉ chứa 2 muối là: Fe2(SO4)3 và CuSO4
n FeS2 = ½ n Fe2(SO4)3 = 0,06mol

n CuSO4 = 2n Cu2S = 2x mol

Bảo toàn nguyên tố S: 0,12.2 + x = 0,06.3 + 2x

⇒ x = 0,06

</div>
(10)<div class='page_container' data-page=10>

Website HOC247 cung cấp một môi trường học trực tuyến sinh động, nhiều tiện ích thơng minh, nội 
dung bài giảng được biên soạn công phu và giảng dạy bởi những giáo viên nhiều năm kinh nghiệm,
giỏi về kiến thức chuyên môn lẫn kỹ năng sư phạm đến từ các trường Đại học và các trường chuyên 
danh tiếng.

I. Luyện Thi Online

-Luyên thi ĐH, THPT QG: Đội ngũ GV Giỏi, Kinh nghiệm từ các Trường ĐH và THPT danh tiếng 
xây dựng các khóa luyện thi THPTQG các mơn: Tốn, Ngữ Văn, Tiếng Anh, Vật Lý, Hóa Học và Sinh
Học.

-Luyện thi vào lớp 10 chun Tốn: Ơn thi HSG lớp 9 và luyện thi vào lớp 10 chuyên Toán các 
trường PTNK, Chuyên HCM (LHP-TĐN-NTH-GĐ), Chuyên Phan Bội Châu Nghệ An và các trường 
Chuyên khác cùng TS.Trần Nam Dũng, TS. Pham Sỹ Nam, TS. Trịnh Thanh Đèo và Thầy Nguyễn Đức
Tấn.

II. Khoá Học Nâng Cao và HSG

-Toán Nâng Cao THCS: Cung cấp chương trình Tốn Nâng Cao, Tốn Chuyên dành cho các em HS 
THCS lớp 6, 7, 8, 9 u thích mơn Tốn phát triển tư duy, nâng cao thành tích học tập ở trường và đạt
điểm tốt ở các kỳ thi HSG.

-Bồi dưỡng HSG Tốn: Bồi dưỡng 5 phân mơn Đại Số, Số Học, Giải Tích, Hình Học và Tổ Hợp dành 
cho học sinh các khối lớp 10, 11, 12. Đội ngũ Giảng Viên giàu kinh nghiệm: TS. Lê Bá Khánh Trình, TS.
Trần Nam Dũng, TS. Pham Sỹ Nam, TS. Lưu Bá Thắng, Thầy Lê Phúc Lữ, Thầy Võ Quốc Bá Cẩn cùng 
đơi HLV đạt thành tích cao HSG Quốc Gia.

III. Kênh học tập miễn phí

-HOC247 NET: Website hoc miễn phí các bài học theo chương trình SGK từ lớp 1 đến lớp 12 tất cả 
các môn học với nội dung bài giảng chi tiết, sửa bài tập SGK, luyện tập trắc nghiệm mễn phí, kho tư liệu
tham khảo phong phú và cộng đồng hỏi đáp sôi động nhất.

-HOC247 TV: Kênh Youtube cung cấp các Video bài giảng, chuyên đề, ôn tập, sửa bài tập, sửa đề thi 
miễn phí từ lớp 1 đến lớp 12 tất cả các mơn Tốn- Lý - Hoá, Sinh- Sử - Địa, Ngữ Văn, Tin Học và Tiếng
Anh.