HOÀNG THÀNH CHUNG
MỘT SỐ VẤN ĐỀ PHÁT TRIỂN
HÓA HỌC THCS 8-9
TÀI LIỆU BỒI DƯỢNG GIÁO VIÊN GIỎI
DÀNH CHO HS KHÁ GIỎI, HS THI VÀO 10 CHUYÊN HÓA
3
PHAÀN I: VOÂ CÔ
4
Lời nói đầu
Các em thân mến!
Toán hóa học có khó không? tại sao khá nhiều em lại gặp rất
nhiều khó khăn trong việc giải quyết một bài toán hóa học trung học
cơ sở, mặc dù hiện nay có nhiều kênh thông tin để các em có thể tiếp
cận và học tập bộ môn, vậy làm thế nào để các em có phương pháp
làm bài toán hóa học bậc THCS từ bài đơn giản đến phức tạp?
Để làm tốt một bài tập hóa học, các em cần phải:
- Nắm vững phần lý thuyết hóa học, sẽ không thể giải được bài
toán hóa học nếu không biết các chất tiếp xúc với nhau có xảy ra phản
ứng không, phản ứng nào xảy ra. Vì vậy cần nắm chắc tính chất hóa
học của các loại hợp chất vô cơ, các chất vô cơ cụ thể...., để có thể dự
đoán các phản ứng.
Ví dụ:
BaO phản ứng với nước tạo Ba(OH) 2 nhưng MgO không phản
ứng với nước vì Ba(OH)2 tan còn MgO và Mg(OH)2 không tan.
A. Mối liên hệ giữa các đại lượng.
1. Mối liên hệ gữa số mol (n), khối lượng (m) và khối lượng mol (M) :
n=
m
m
(1) ⇒ m = n × M ⇒ M =
M
n
2. Mối liên hệ giữa số mol n, thể tích khí (V).
a. ở điều kiện tiêu chuẩn (đktc tức 0 oc, 1atm)
n=
V
(2) ⇒ V = n × 22,4
22, 4
b. ở điều kiện thường (đkt tức ở 20oC, 1atm)
V
(3) ⇒ V = n × 24
24
3. Mối liên hệ giữa C%, khối lượng chất tan (mct), khối lượng dung dòch (mdd):
n=
m(g)
V(ml)
(6) ⇒ mdd = D × Vdd và Vdd =
m
D
6. Mối liên hệ giữa C%, CM, D và M (M là khối lượng mol của chất):
CM =
10 × D × C%
M
7. Công thức tính tỉ khối: dA/B =
MA
MB
Chú ý:
7.1. Nếu B là không khí (kk): dA/KK =
6
MA
29
7.2. Tỉ khối của một hỗn hợp A đối với B: dhhA/B =
A x By
2. Tính khối lượng mỗi nguyên tố trong a (gam) hợp chất A xBy
mA =
II.
x×M
M
A
×a
mB =
Ax Oy
M
M
B
× a (hoặc mB = a – mA)
A x By
Một số hướng dẫn chung khi giải bài toán hóa học.
A. Nên quy về số mol làm tính toán căn bản trong tính toán
Ví dụ 1: Cho Mg phản ứng hết với dung dòch HCl 2M, sau phản
ứng thu được 11,2 lít H2(đktc).
a. Tính khối lượng Mg tham gia.
7
b. Tính thể tích dung dòch HCl cần dùng.
Hướng dẫn
V
nH =
2
Số mol H2 tạo thành:
22, 4
=
11, 2
22, 4
= 0,5 (mol)
Phương trình hóa học của phản ứng: Mg + 2HCl → MgCl2 + H2 ↑
Theo phương trình:
1mol 2mol
1mol
a. Theo phương trình:
Theo phương trình:
nA =
Khối lượng mol của A:
MA =
2HCl → ACl2 + H2 ↑
2mol
1
2
nHCl = 0,3 (mol)
m
n
=
19,5
0, 3
= 65 (g)
Do đó A là kẽm (Zn).
PTHH:
Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2 ↑
Vậy nồng độ % của dung dòch sau phản ứng:
C% =
25, 4
210, 8
× 100% = 12,05%
B. Bài tập cho biết lượng 2 chất tham gia.
* Cách làm chung: Nếu bài tập cho lượng 2 chất tham gia:
- Trong 2 chất tham gia sẽ có một chất phản ứng hết, chất còn lại có
thể hết hoặc dư, ta tính sản phẩm tạo thành theo chất phản ứng hết.
- Để xác đònh chất hết hay dư trong phản ứng hóa học, ta lập tỉ lệ giữa
số mol theo bài chia cho số mol theo phương trình rồi so sánh 2 giá trò
phân số đó với nhau, giá trò nào lớn thì chất đó dư, chất còn lại sẽ hết.
* Tổng quát: Giả sử có nA = a, nB = b và phương trình hóa học:
→
A
+
B
C
+
D
(*)
mol:
1
1
1
1
a
22, 4
PTPƯ:
Ta có tỉ lệ:
= 0,2 (mol)
t
4P + 5O2
→
o
0,1
2P2O5
0, 2
500 × 8
40
= 40 (g) ⇒ nCuSO =
= 0,25 (mol)
4
100
160
Ba(OH)2 + CuSO4 → BaSO4 ↓ + Cu(OH)2 ↓
Theo phương trình:
0, 2
1
1
1
1
0, 25
⇒ Ba(OH)2 hết, CuSO4 dư.
1
1
a. Kết tủa A gồm BaSO4 và Cu(OH)2
Theo phương trình: n BaSO4 = nCu(OH)2 = n Ba(OH)2 = 0,2 (mol)
Tỉ lệ:
1
1
Trước phản ứng:
0,2
0,25
Phản ứng:
0,2
0,2
Sau phản ứng:
0
0,05
0,2
0,2
a. Kết tủa A gồm BaSO4 và Cu(OH)2: mA = 0,2 × (233 + 98) = 66,2 (g)
b. Khối lượng dung dòch B sau phản ứng:
mdd = 200 + 500 – 66,2 = 633,8 (g)
Khối lượng CuSO4 còn dư:
m = 0,05 × 160 = 8(g)
Nồng độ % của dung dòch B:
C% B =
8
633, 8
× 100% = 1,26%
Chú ý:
- Phương pháp 4 dòng giúp chúng ta giải quyết một bài toán về
lượng 2 chất tham gia một cách nhanh nhất: Dòng 1 đặt số mol các
PTHH:
FeCl2 +
2NaOH → 2NaCl + Fe(OH)2 ↓
Theo PT:
1
2
Trước PƯ: 0,15
0,4
PƯ:
0,15
0,3
Sau PƯ:
0
0,1
0,3
0,15
a. Tổng khối lượng dung dòch X: mdd = 200 + 150 – 0,15.90 = 336,5 (g)
Khối lượng NaCl:
mNaCl = 0,3 × 58,5 = 17,55 (g)
Khối lượng NaOH dư:
mNaOH = 0,1 × 40 = 4 (g)
Nên:
C%NaCl =
C%NaOH =
17,5 × 100%
= 5,2%
a. Với thể tích dung dòch HCl sử dụng là 2 lit, hỗn hợp A
tan hết hay không?
b. Nếu cho toàn bộ lượng H2 tạo thành ở trên tác dụng với
72 g FeO nung nóng. Tính độ giảm khối lượng của FeO
và % khối lượng mỗi chất sau phản ứng.
Hướng dẫn
Ta có: nFe=
nCuO
12
28
= 0,5(mol )
56
20
=
= 0, 25(mol )
80
Số mol HCl ban đầu:
nHCl = CM. V = 2 . 2 = 4(mol)
Phương trình phản ứng:
Fe + 2HCl → FeCl2 + H2 ↑
( 1)
mol:
1
2
CuO + 2HCl → CuCl2 + H2O
Nhận thấy: Cứ 0,5 mol FeO bò khử cho ra 0,5 mol Fe
Độ giảm khối lượng của FeO chính là khối lượng oxi mất (tức 0,5 mol
FeO mất 0,5 mol O)
Nên: mO= 0,5 . 16 = 8 gam.
Phần trăm khối lượng các chất sau phản ứng:
Sau phản ứng (3): mFeO= ( 1 – 0,5) . 72 = 36 gam
và mFe = 0,5. 56 = 28 gam
Vậy:
% FeO =
36
.100% = 56, 25%
36 + 28
%Fe= 100% - 56,25% = 43,75%
C. Phản ứng hoàn toàn hay không hoàn toàn, hiệu suất.
Giả sử phản ứng hóa học là: A + B à C + D
- Một phản ứng được coi là hoàn toàn(H = 100%) khi trong 2 chất
tham gia sẽ có một chất A phản ứng hết, chất còn lại B có thể hết
hoặc dư. Lúc đó ta tính lượng sản phẩm tạo thành( C, D) theo chất
phản ứng hết.
- Một phản ứng được coi là không hoàn toàn(H CuO hết, H2 dư.
13
Lượng chất tham gia = Lượng chất tham gia trên lí thuyết.
2. Nếu bài yêu cầu tính lượng chất sản phẩm
100
H
Lượng chất sản phẩm = Lượng chất sản phẩm trên lí thuyết.
H
100
Ví dụ 8: Nung 400 gam CaCO3 sau một thời gian thu được 112
gam CaO. Tính hiệu suất phản ứng.
Hướng dẫn
* Cách 1: Tính H chất tham gia
Ta có:
nCaCO3
400
= 100 = 4 (mol)
nCaO =
112
= 2 (mol)
56
t
112
= 2 (mol)
56
t
CaCO3
→ CaO + CO2 ↑
1
1
o
Phương trình:
mol:
Theo phương trình: nCaO = nCaCO3 = 4 (mol)
Thực tế có 2 mol CaO tạo thành.
Nên: H =
2
.100% = 50%
4
(Lưu ý: Đây là một bài tập mà phản ứng xảy ra không hoàn toàn, vì
sau phản ứng vẫn còn 200g CaCO3 chưa bò phân hủy)
Ví dụ 9: Nung 420 gam MgCO 3 một thời gian thu được 288 gam
chất rắn. Tính H phản ứng.
Hướng dẫn
* Cách 1: Tính H chất tham gia
Ta có: nMgCO3 =
420
= 5( mol )
84
15
Khi nung 420 gam MgCO3 thu được 288 gam chất rắn nên khối lượng
giảm chính là khối lượng CO2 tạo ra trên thực tế:
mCO2 = 420 − 288 = 132( gam)
Nên: nCO2 =
132
= 3(mol )
44
Phương trình:
mol:
t
MgCO3
→ MgO + CO2 ↑
1
1
o
Theo phương trình: nCO2 lý thuyết= nMgCO3 = 5 (mol)
3
mol:
a
a
Theo bài ra ta có:
mFe + mFeO dư = 6,4 gam
⇔ 56a + 72( 0,1 - a) = 6,4
⇔ 56a + 7,2 - 72a = 6,4
⇒ a= 0, 05
Vậy hiệu suất phản ứng:
16
H=
0, 05
.100% = 50%
0,1
* Cách 2:
Số mol trong 7,2 gam FeO:
7, 2
= 0,1(mol )
72
nFeO =
Khi cho luồng khí H 2 đi qua 7,2 gam FeO nung nóng, sau phản ứng thu
được 6,4 gam hỗn hợp chất rắn, suy ra độ giảm khối lượng là khối
gam:
100
56
Hay
tấn :
100
56
Theo bài tấn :
50
x
Số tấn CaO thu dược trên lý thuyết:
o
x = mCaO =
56.50
= 28 (tấn)
100
Vì H = 75% nên khối lượng CaO thực tế thu được là:
mCaO =
28.75
= 21 (tấn)
100
(Lưu ý: Khi một số bài tập có sử dụng đại lượng lớn như ví dụ 11, ta
không nhất thiết phải quy bài tập về số mol để tính toán vì khó khăn
và không tiện khi giải quyết bài toán, ta nên quy về đại lượng thực tế
của đề bài để có tính toán đơn giản nhưng vẫn phù hợp)
Nếu phản ứng xảy ra hoàn toàn thì số mol đồng được giải phóng là
nCu = 0,35 mol hay 0,35×64 = 22,4 g.
22,4 g này lại nhỏ hơn 24 g chất rắn tạo thành sau phản ứng là vô
lí, có nghóa là phản ứng xảy ra chưa hoàn toàn, còn dư CuO.
Gọi số mol CuO đã phản ứng với H 2 là x
Theo phương trình (1):
nH 2
PƯ
= nCu = nH 2O = x (mol )
Do đó 24 g chất rắn thu được sau phản ứng gồm CuO dư và Cu tạo
thành.
Ta có phương trình : 64x + 80(0,35–x) = 24.
Giải ra : x = 0,25 mol
Vậy số g hơi nước tạo thành là :
mH 2O = 0,25 . 18 = 4,5 g.
Ví dụ 13: Cho 0,896 lít H2 tác dụng với 0,672 khí Cl2 (đktc), sản
phẩm thu được cho hòa tan vào 19,27 gam nước thu được dung
dòch A. Lấy 5 gam dung dòch A phản ứng với AgNO 3 dư được
0,7175 gam kết tủa. Tính H phản ứng giữa H 2 và Cl2.
Hướng dẫn
Ta có: nH 2 =
0,896
0, 672
nAgCl =
0, 7175
= 0, 005(mol )
143,5
Phương trình hóa học:
HCl + AgNO3 → AgCl ↓ + HNO3 (2)
Theo phương trình (2): nHCl = nAgCl= 0,005(mol)
Khối lượng HCl cần dùng ở phản ứng (2):
mHCl = 0,005. 36,5 = 0,1825 gam
Do đó khối lượng H2O có trong 5 gam dung dòch:
m = 5 – 0,1825 = 4,8175 gam
Như vậy: Cứ 4,8175 gam nước hòa tan 0,005 mol HCl
Cứ 19,27 gam nước hòa tan
x mol HCl
Suy ra: x =
19, 27.0, 005
= 0,02 mol
4,8175
mHCl = 0,02. 36,5 = 0,73(gam)
Vậy: H =
0,073
.100% = 33,33%
2,19
2 M + 16m 2 M + 16m
19
Khối lượng dung dòch H2SO4 10%: mdd H 2 SO4 =
3136m
2 M + 16m
Khối lượng M2(SO4)m tạo thành:
mM 2 ( SO4 ) m =
6, 4 M + 307, 2m
2M + 16m
3, 2
.(2 M + 96m) =
2M + 16m
Theo bài ra ta có:
6, 4 M + 307, 2m
3136m
12,9
: 3, 2 +
=
2M + 16m
2 M + 16 m 100
Ví dụ 15: Cho 19,5 gam Zn tác dụng với 7 lít Cl 2(đktc) thì thu
được 36,72 gam ZnCl2. Tính hiệu suất phản ứng.
Hướng dẫn :
19, 5
= 0,3(mol )
65
7
=
= 0,3125(mol )
22, 4
Ta có: nZn =
nCl2
Phương trình hóa học:
to
Zn
+
Cl2
→ ZnCl2
Bđ:
0,3
0,3125
Pư:
0,3
0,3
Sau: 0
x
3x
2x
Sau:
(4-x )
(14 -3x) 2x
Suy ra ta có : (4 - x ) +(14 -3x) + 2x = 16,4
⇒
x = 0,8 lít
⇒ VNH3 = 0,8 ×2 = 1,6(lit)
b. Nếu để phản ứng hoàn toàn thì N2 hết
⇒ VNH3 = 4 ×2 = 8(lit) ( lượng lý thuyết )
Hiệu suất phản ứng :
H% =
1, 6
×100% = 20%
8
I. Cách tính H tổng.
Giả sử có sơ đồ phản ứng:
H1 %
H2 %
H3 %
H4 %
A
→ B
→ C
Hướng dẫn
Ta có phương trình hóa học:
4 FeS2 + 11O2
t
→ 2Fe2O3 + 8SO2 (1)
o
t ,V2O5
2SO2 + O2
(2)
→ 2SO3
SO3 + H2O → H2SO4
(3)
Hiệu suất tổng của quá trình sản suất:
Htổng = 80%. 60%.90%= 43,2%
Từ các phương trình (1,2,3) ta có sơ đồ sau:
FeS2 → 2SO2 → 2SO3 → 2H2SO4(*)
Theo sơ đồ: 120 gam
2. 98gam
Hay: 120 tấn
2. 98 tấn
Theo bài: 60 tấn
x tấn
Khối lượng H2SO4 thu được theo sơ đồ(*):
o
x=m=
Ví dụ: M = 12a (M là khối lượng mol, a là hóa trò của M):
Với a = 1, M = 12 (loại vì C có M = 12 nhưng C là phi kim)
Với a = 2, M = 24 (phù hợp vì Mg có M = 24)
Với a = 3, M = 36 ( loại vì không có kim loại nào có M = 36)
22
Ví dụ 18: Hòa tan hoàn toàn 16,8 gam một kim loại X bằng
dung dòch HCl vừa đủ, sau phản ứng thu được 6,72 lit H 2 (đktc).
Xác đònh kim loại.
Hướng dẫn
Ta có: nH 2 =
6, 72
= 0,3(mol )
22, 4
Gọi a là hóa trò của X
2X + 2aHCl → 2XCla +aH2 ↑
2
a
Phương trình hóa học:
mol:
Theo phương trình: nX =
Khối lượng mol của X:
2
Ta có: nSO2 =
3,36
= 0,15(mol )
22, 4
Gọi a là hóa trò của R
Phương trình hóa học:
to
2R + 2aH2SO4 đ
→ R2(SO4)a + aSO2 ↑ + 2aH2O
mol: 2
a
Theo phương trình:
nR =
Khối lượng mol của R:
2
2
0,3
nSO2 = .0,15 =
(mol )
a
a
a
0,3
MR = 9,6:
1
1
0, 075
nHCl =
.0,15 =
(mol )
2y
2y
y
Khối lượng mol của FexOy:
4
.y
0, 075
4
y
56x + 16y =
0, 075
M FexOy =
Ta có:
ó 0,075( 56x + 16y) = 4y
ó4,2x + 1,2y = 4y
ó 4,2x = 2,8y
ó
x 2,8 2
=
1
1
0, 2
nHCl =
.0, 4 =
(mol )
2y
2y
y
M AxOy =
Ta có:
8
y = 40 y
0, 2
x. MA+ 16y = 40y
ó x. MA= 24y
ó MA =
Vì
24 y
2y
= 12.
x
x
( Gợi ý: Cần thấy rằng dung dòch trước phản ứng là dung dòch HCl , nếu phản
ứng giữa kim loại với HCl trong dung dòch mà không giải phóng chất khí thì
khối lượng dung dòch sau phản ứng nặng hơn khối lượng dung dòch ban đầu là
16,25 gam, thực tế chỉ nặng hơn khối lượng dung dòch ban dầu là 15,75 gam,
lượng chênh lệch chính là lượng khí H2 tạo ra)
Khối lượng H2 tạo ra: m = 16,25 – 15,75 = 0,5 gam
Suy ra số mol H2 tạo ra: n =
0,5
= 0, 25( mol )
2
Gọi A là khim loại hóa trò II
25
Ta có phương trình hóa học: A + 2HCl → ACl2 + H2 ↑
mol:
1
1
Theo phương trình: nA = nH 2 = 0, 25(mol )
Khối lượng mol của A:
MA =
m 16, 25
=
a. Có:
a + 1,5b = 0,5(mol)
Theo 2 phương trình trên:
nHCl = 2nH 2 = 2a + 3b = 1(mol )
Khối lượng HCl cần dùng: mHCl = 1. 36,5 = 36,5(g)
Theo ĐLBTKL: mmuối = 18,4 + 36,5 – 0,5. 2 = 53,9(g)
b. Theo bài: a = b, mà a + 1,5b = 0,5
Nên: a = b = 0,2(mol)
Suy ra:
a.M + b.N = 18,4
⇔ 0,2( M + N) = 18,4
⇔ M + N = 92(*)
Lại có: 2N < M < 3N.
Nên: 2N + N < M + N < 3N + N
⇔ 3N < 92 < 4N
⇔ 23 < N < 30,6
Mà N(III) nên N là Al , thay vào (*) thì M là Zn
26
Ví dụ 24. Khử 3,48 g một oxit của kim loại M cần dùng 1,344 lit
CO. Toàn bộ lượng kim loại thu được cho tác dụng với dung
dòch HCl dư thu được 1,008 lit H2. (Biết các thể tích khí ở đktc).
Xác đònh kim loại M và oxit của nó.
Hướng dẫn
Đặt công thức oxit MxOy (M có hóa trò
2,52
n = 28n
0, 09
Vì n là hóa trò của M nên nhận giá trò 1, 2, 3. ta có bảng:
n
1
2
3
M
28
56(TM)
84
Vậy M là Fe
Theo phương trình (1) => 0,06.x = 0,045.y
=>
x 3
=
y 4
Do đó công thức oxit là Fe3O4
(Lưu ý: Đây là dạng bài tập cần áp dụng ĐLBTKL một cách linh hoạt,
về mặt đònh tính cần thấy được sự thay đổi hóa trò của M trong oxit ở
phương trình (1) và trong muối clorua ở phương trình (2), vì vậy ta
phải gọi hóa trò khác nhau. Nếu hóa trò của M trong hai phương trình
hóa học không đổi thì
2y
=n)