Phương pháp sử dụng hỗn hợp ảo
PHƯƠNG PHÁP 10: SỬ DỤNG CHẤT ẢO, SỐ OXI HÓA ẢO
I. PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG CHẤT ẢO, SỐ OXI HÓA ẢO
Phương pháp sử dụng chất ảo, số oxi hóa ảo là một phương pháp mới lạ để giải nhanh một số dạng bài tập trắc nghiệm hóa học.
Cơ sở của phương pháp : Chuyển hỗn hợp ban đầu thành hỗn hợp mới hoặc hợp chất mới; chuyển dung dịch ban đầu thành một dung dịch mới; gán cho nguyên tố số oxi hóa mới khác với số oxi hóa thực của nó. Từ đó giúp cho việc tính toán trở nên dễ dàng và nhanh chóng hơn.
Hỗn hợp, hợp chất, dung dịch, số oxi hóa mới được gọi là ảo vì nó không có trong giả thiết của bài toán.
II. PHÂN DẠNG BÀI TẬP VÀ CÁC VÍ DỤ MINH HỌA
1. Sử dụng dung dịch ảo
Ví dụ 1: Dung dịch X chứa a mol Na+; b mol ; c mol và d mol . Để tạo kết tủa lớn nhất người ta phải dùng 100 ml dung dịch Ba(OH)2 x mol/l. Biểu thức tính x theo a và b là:
A. . B. . C. . D. .
(Đề thi thử Đại học lần 1 – THPT Chuyên Hùng Vương – Phú Thọ, năm học 2012 – 2013)
Hướng dẫn giải
Chuyển ion thành 2 ion ảo là và H+.
Chuyển dung dịch X thành dung dịch ảo X’ gồm : a mol Na+; b mol H+, (b+c) mol và d mol .
Cho Ba(OH)2 vào dung dịch X’ sẽ tạo ra kết tủa là BaSO4 và BaCO3. Như vậy các ion Na+ và H+ đã được thay thế bằng ion Ba2+.
Áp dụng bảo toàn điện tích, ta có :
Ví dụ 2: Dung dịch X chứa các ion: , , , 0,1 mol và 0,3 mol Na+. Thêm V lít dung dịch Ba(OH)2 1M vào X thì thu được lượng kết tủa lớn nhất. Giá trị nhỏ nhất của V là :
A. 0,15. B. 0,25. C. 0,20. D. 0,30.
(Đề thi thử Đại học lần 1 – THPT Hạ Hòa – Phú Thọ, năm học 2013 – 2014)
Hướng dẫn giải
Chuyển ion thành 2 ion ảo là và H+.
Chuyển X thành dung dịch ảo X’ gồm : 0,1 mol H+, 0,3 mol Na+ và các ion , , .
Sau phản ứng của X’ với Ba(OH)2, các ion , , được thay bằng ion .
Theo bảo toàn điện tích, ta có :
Ví dụ 3: Dung dịch E gồm x mol Ca2+, y mol Ba2+, z mol . Cho từ từ dung dịch Ca(OH)2 nồng độ a mol/l vào dung dịch E đến khi thu được lượng kết tủa lớn nhất thì vừa hết V lít dung dịch Ca(OH)2. Biểu thức liên hệ giữa các giá trị V, a, x, y là
A. B. C. D.
(Đề thi tuyển sinh Cao đẳng năm 2012)
Hướng dẫn giải
Chuyển E thành dung dịch ảo E’ gồm : x mol Ca2+, y mol Ba2+, z mol và z mol .
Áp dụng bảo toàn điện tích cho dung dịch E’, ta có :
Sơ đồ phản ứng :
Áp dụng bảo toàn điện tích trong phản ứng của Ba2+, Ca2+ với ion , ta có :
Hoặc áp dụng bảo toàn điện tích trong phản ứng của ion H+ với ion , ta có :
Ví dụ 4: Một cốc chứa dung dịch A gồm a mol Ca2+, b mol Mg2+ và c mol . Dùng V lít dung dịch Ca(OH)2 x mol/l để kết tủa lượng cation trong cốc. Biết kết tủa tạo ra là CaCO3 và Mg(OH)2. Mối quan hệ giữa V, a, b, x là :
A. V = (a + 2b)/x B. V = (2a + b)/x C. V = (a + b)/x D. V = (2a + 2b)/x
(Đề thi thử đại học lần 1 – THPT Cẩm Khê – Phú Thọ, năm học 2013 – 2014)
Hướng dẫn giải
Chuyển A thành dung dịch ảo A’ gồm : a mol Ca2+, b mol Mg2+, c mol và c mol .
Áp dụng bảo toàn điện tích cho dung dịch A’, ta có :
Sơ đồ phản ứng :
Áp dụng bảo toàn điện tích trong phản ứng của Ca2+ với ion , ta có :
Hoặc áp dụng bảo toàn điện tích trong phản ứng của ion Mg2+, H+ với ion , ta có :
2. Sử dụng hỗn hợp ảo
Ví dụ 1: Hỗn hợp X gồm Na, Ba, Na2O và BaO. Hòa tan hoàn toàn 21,9 gam X vào nước, thu được 1,12 lít khí H2 (đktc) và dung dịch Y, trong đó có 20,52 gam Ba(OH)2. Hấp thụ hoàn toàn 6,72 lít khí CO2 (đktc) vào Y, thu được m gam kết tủa. Giá trị của m là
A. 23,64. B. 15,76. C. 21,92. D. 39,40.
(Đề thi tuyển sinh Đại học khối A năm 2013)
Hướng dẫn giải
Vấn đề mấu chốt của bài tập này là phải tính được số mol của NaOH trong dung dịch Y. Tuy nhiên, dung dịch Y được tạo thành khi cho hỗn hợp X gồm 4 chất là Na, Na2O, Ba, BaO tác dụng với H2O nên việc tính toán gặp nhiều khó khăn (do phải sử dụng nhiều ẩn số mol).
Giả sử ta có thể biến hỗn hợp 4 chất trong X thành một hỗn hợp trung gian X’ gồm 2 chất là Na2O và BaO (bằng cách cho X tác dụng với O2) thì việc tính toán sẽ trở nên dễ dàng hơn nhiều. Vì số mol Ba(OH)2 trong Y đã biết nên dễ dàng tính được số mol và khối lượng của BaO trong X’. Từ đó sẽ tính được khối lượng của và số mol của Na2O, rồi suy ra số mol của NaOH.
Muốn làm như vậy, ta phải biết được tổng số mol electron mà Na, Ba trong X đã nhường trong phản ứng với O2. Khi đó sẽ biết được số mol electron mà O2 có thể nhận, từ đó suy ra được số mol của O2 phản ứng với X để chuyển thành X’.
Trong phản ứng của X với nước, chỉ có Na và Ba phản ứng giải phóng H2. Nên thông qua số mol H2 giải phóng ta có thể tính được số mol electron mà Na và Ba nhường.
Theo giả thiết, ta có :
Theo bảo toàn nguyên tố Ba, ta có :
Theo bảo toàn nguyên tố Na:
Vậy dung dịch Y có 0,14 mol NaOH và 0,12 mol Ba(OH)2. Suy ra :
tạo ra cả
Vì phản ứng tạo ra cả hai muối, nên sử dụng công thức giải nhanh, ta có:
Như vậy để chuyển hỗn hợp gồm các kim loại và oxit thành hỗn hợp các oxit thì ta thêm một lượng oxi là . Tùy thuộc vào từng bài mà số mol electron có thể tính theo H2, SO2, NO, NO2,…
Ví dụ 2: Cho 30,7 gam hỗn hợp X gồm Na, K, Na2O, K2O tác dụng với dung dịch HCl vừa đủ thu được 2,464 lít H2 (đktc), dung dịch chứa 22,23 gam NaCl và x gam KCl. Giá trị của x là:
A. 32,78. B. 31,29. C. 35,76. D. 34,27.
Hướng dẫn giải
Chuyển hỗn hợp X thành hỗn hợp ảo X’ gồm Na2O và K2O bằng cách cho X phản ứng với một lượng O2 là :
Áp dụng bảo toàn nguyên tố Na và K, ta có :
Ví dụ 3: Hỗn hợp X gồm CaO, Mg, Ca, MgO. Hòa tan 5,36 gam hỗn hợp X bằng dung dịch HCl vừa đủ thu được 1,624 lít H2 (đktc) và dung dịch Y trong đó có 6,175 gam MgCl2 và m gam CaCl2. Giá trị của m là
A. 7,4925 gam. B. 7,770 gam. C. 8,0475 gam. D. 8,6025 gam.
(Đề thi thử Đại học lần 4 – THPT Chuyên Vĩnh Phúc, năm học 2011 – 2012)
Hướng dẫn giải
Chuyển X thành hỗn hợp ảo X’ gồm CaO và MgO bằng cách cho X phản ứng với một lượng oxi là :
Theo bảo toàn nguyên tố Mg và Ca, ta có :
O2 Education gửi các thầy cô link download file pdf đầy đủ
Xem thêm