0

Phương pháp tăng giảm khối lượng

Phương pháp tăng giảm khối lượng

CHUYÊN ĐỀ 3: PHƯƠNG PHÁP TĂNG GIẢM KHỐI LƯỢNG

I. Phương pháp tăng giảm khối lượng

1. Nội dung phương pháp tăng giảm khối lượng

– Cơ sở của phương pháp tăng giảm khối lượng : Trong phản ứng hóa học, khi chuyển chất này thành chất khác, do thành phần cấu tạo của các chất thay đổi nên khối lượng của chúng cũng thay đổi. Sự thay đổi khối lượng của các chất có mối liên quan với số mol của chúng. Do đó, dựa vào sự thay đổi khối lượng ta có thể tính được số mol của chất phản ứng và sản phẩm tạo thành.

– Phương pháp giải bài tập hóa học dựa trên sự thay đổi khối lượng của các chất trước và sau phản ứng gọi là phương pháp tăng giảm khối lượng.

2. Ưu điểm của phương pháp tăng giảm khối lượng

a. Xét các hướng giải bài tập sau :

Câu 39 – Mã đề 174: Hỗn hợp X gồm alanin và axit glutamic. Cho m gam X tác dụng hoàn toàn với dung dịch NaOH (dư), thu được dung dịch Y chứa (m+30,8) gam muối. Mặt khác, nếu cho m gam X tác dụng hoàn toàn với dung dịch HCl, thu được dung dịch Z chứa (m+36,5) gam muối. Giá trị của m là

A. 112,2. B. 165,6. C. 123,8. D. 171,0.

(Đề thi tuyển sinh Đại học khối B năm 2010)

Hướng dẫn giải

Cách 1 : Phương pháp thông thường – Tính theo phương trình phản ứng

alanin : CH3CH(NH2)COOH (M=89), axit glutamic : HOOCC3H5(NH2)COOH (M=147).

Gọi số mol của alanin và axit glutamic trong hỗn hợp X lần lượt là x và y mol.

Phương trình phản ứng :

CH3CH(NH2)COOH + NaOH CH3CH(NH2)COONa + H2O (1)

mol: x x

HOOCC3H5(NH2)COOH + 2NaOHNaOOCC3H5(NH2)COONa + 2H2O (2)

mol: y y

CH3CH(NH2)COOH + HCl CH3CH(NH3Cl)COOH (3)

mol: x x

HOOCC3H5(NH2)COOH + HCl HOOCC3H5(NH3Cl)COOH (4)

mol: y y

Theo (1),(2), (3) và (4), ta có :

Cách 2 : Phương pháp tăng giảm khối lượng

alanin : CH3CH(NH2)COOH (M=89), axit glutamic : HOOCC3H5(NH2)COOH (M=147).

Gọi số mol của alanin và axit glutamic trong hỗn hợp X lần lượt là x và y mol.

Bản chất phản ứng của hỗn hợp X với NaOH là phản ứng của nhóm –COOH với NaOH; phản ứng của X với HCl là phản ứng của nhóm –NH2 với HCl.

Phương trình phản ứng :

–COOH + NaOH –COONa + H2O

mol: x + 2y x + 2y

NH2 + HCl –NH3Cl

mol: x + y x + y

Trong phân tử axit glutamic có 2 nhóm –COOH nên số mol của nhóm –COOH là 2y.

Trong phản ứng với NaOH, khối lượng muối tăng so với khối lượng X ban đầu là do Na (M=23) đã thay thế H (M=1) trong nhóm –COOH. Ta thấy : cứ 1 mol –COOH phản ứng tạo thành 1 mol –COONa thì khối lượng tăng 23 – 1 = 22. Vậy có (x+2y) mol –COOH phản ứng thì khối lượng tăng là 22(x+2y) gam.

Trong phản ứng với dung dịch HCl, khối lượng muối tăng lên là khối lượng HCl đã tham gia phản ứng.

Theo giả thiết và sự tăng khối lượng của các chất trong phản ứng, ta có :

b. Nhận xét :

Với cách 1 : Tính số mol, khối lượng của các sản phẩm tạo thành theo số mol của các chất ban đầu (là các ẩn số x, y). Lập các phương trình liên quan đến các ẩn số x, y, m. Giải hệ phương trình để tìm x, y, m.

Với cách 2 : Dựa vào sự thay đổi khối lượng của các chất trước và sau phản ứng để lập các phương trình liên quan đến các ẩn số mol x, y cần tìm. Giải hệ phương trình tìm x, y.

Để giải quyết bài toán theo cách 1, ta phải viết đầy đủ 4 phản ứng, tính khối lượng mol của 4 sản phẩm muối tạo thành và giải hệ 3 phương trình 3 ẩn. Tất cả những điều đó làm mất khá nhiều thời gian.

Để giải quyết bài toán theo cách 2, ta chỉ cần quan tâm đến bản chất phản ứngsự thay đổi khối lượng của các thành phần tham gia phản ứng. Do đó chỉ cần viết hai phản ứng đơn giản, và việc lập các phương trình toán học để tìm số mol của các chất cũng dễ dàng hơn, tốn ít thời gian hơn.

c. Kết luận :

Phương pháp tăng giảm khối lượng giúp cho việc giải bài tập hóa học trở nên đơn giản hơn, nhanh hơn so với phương pháp thông thường, đặc biệt là khi áp dụng cho các bài tập có sự thay đổi khối lượng của các chất trước và sau phản ứng.

3. Phạm vi áp dụng :

Phương pháp tăng giảm khối lượng có thể giải quyết được nhiều dạng bài tập hóa vô cơ hoặc hóa hữu cơ, có thể là phản ứng oxi hóa – khử hoặc phản ứng không oxi hóa – khử.

Một số dạng bài tập thường dùng phương pháp tăng giảm khối lượng là :

+ Kim loại, muối cacbonat, oxit tác dụng với dung dịch axit (HCl, H2SO4).

+ Phản ứng kim loại mạnh đẩy kim loại yếu, halogen mạnh đẩy halgen yếu.

+ Nhiệt phân các muối nitrat, cacbonat.

+ Phản ứng thay thế nguyên tử H trong nhóm –OH của ancol, axit cacboxylic, phenol bằng các nguyên tử kim loại Na, K.

+ Phản ứng thủy phân este, chất béo.

+ Amino axit tác dụng với dung dịch axit, dung dịch bazơ.

II. Phân dạng bài tập và các ví dụ minh họa

Dạng 1 : Tính lượng chất trong phản ứng

Phương pháp giải

– Bước 1 : Lập sơ đồ phản ứng biểu diễn quá trình chuyển hóa giữa các chất, để thấy rõ hơn bản chất hóa học của bài toán.

– Bước 2 : Nhận dạng nhanh phương pháp giải bài tập : Khi gặp bài tập mà đề bài cho biết thông tin về sự thay đổi khối lượng của các chất trước và sau phản ứng thì ta nên sử dụng phương pháp tăng giảm khối lượng.

– Bước 3 : Xác định nguyên nhân dẫn đến sự thay đổi khối lượng của các chất trong phản ứng : Trong phản ứng hóa học, ion hoặc nguyên tử trong chất phản ứng được thay bằng ion hoặc nguyên tử khác làm cho khối lượng chất sản phẩm tăng lên hay giảm xuống.

– Bước 4 : Thiết lập các phương trình liên quan đến số mol của các thành phần làm thay đổi khối lượng của các chất và phương trình liên quan đến sự tăng giảm khối lượng của các thành phần đó. Giải hệ phương trình để tìm số mol và suy ra kết quả cần tìm.

PS : Thông thường, phương pháp tăng giảm khối lượng thường hay được sử dụng kết hợp với các phương trình phản ứng. Tuy nhiên, nếu sử dụng phương pháp tăng giảm khối lượng kết hợp với phương pháp bảo toàn điện tích, bảo toàn electron, bảo toàn nguyên tố thì sẽ cho hiệu quả cao hơn.

Các ví dụ minh họa ◄

Ví dụ 1: Hoà tan hoàn toàn 4,78 gam hỗn hợp muối cacbonat của 3 kim loại vào dung dịch HCl thấy thoát ra V lít khí (đktc). Dung dịch thu được đem cô cạn thu được 5,33 gam muối khan. Giá trị của V là :

A. 1,12 lít. B. 1,68 lít. C. 2,24 lít. D. 3,36 lít.

Hướng dẫn giải

Bước 1 : Lập sơ đồ phản ứng biểu diễn quá trình chuyển hóa giữa các chất, để thấy rõ hơn bản chất hóa học của bài toán.

Thay 3 kim loại bằng một kim loại M có hóa trị n.

M2(CO3)n + HCl MCln + CO2 + H2O (1)

Bước 2 : Nhận dạng nhanh phương pháp giải bài tập :

Do có sự thay đổi khối lượng của các chất trước và sau phản ứng, đây là dấu hiệu chứng tỏ bài tập này sẽ sử dụng phương pháp tăng giảm khối lượng.

Bước 3 : Xác định nguyên nhân dẫn đến sự thay đổi khối lượng của các chất trong phản ứng :

Trong phản ứng (1), ion đã được thay bằng ion , khối lượng muối clorua tăng lên 5,33 – 4,78 = 0,55 gam so với khối lượng muối cacbonat là do khối lượng ion thay thế lớn hơn khối lượng ban đầu.

Bước 4 : Thiết lập các phương trình liên quan đến số mol của các thành phần làm thay đổi khối lượng của các chất và phương trình liên quan đến sự tăng giảm khối lượng của các thành phần đó. Giải hệ phương trình để tìm số mol và suy ra kết quả cần tìm.

Ta có hệ :

Ví dụ 2: Hỗn hợp X có khối lượng 17,86 gam gồm CuO, Al2O3 và FeO. Hòa tan X bằng V ml HCl 1M, được dung dịch Y. Cô cạn dung dịch Y thu được 33,81 gam muối khan. Giá trị của V là :

A. 580. B. 450. C. 1600. D. 900.

Hướng dẫn giải

Thay các kim loại Cu, Al, Fe bằng một kim loại M.

Sơ đồ phản ứng :

M2On + HCl MCln + H2O (1)

Trong phản ứng (1), ion đã được thay thế bằng ion . Khối lượng muối tăng thêm 33,81 – 17,86 = 15,95 gam so với khối lượng oxit là do khối lượng ion thay thế lớn hơn khối lượng trong oxit. Ta có :

Ví dụ 3: Hỗn hợp X gồm NaBr và NaI. Cho hỗn hợp X tan trong nước thu được dung dịch Y. Nếu cho brom dư vào dung dịch Y, sau phản ứng hoàn toàn, cô cạn thấy khối lượng muối khan thu được giảm 7,05 gam. Nếu sục khí clo dư vào dung dịch Y, phản ứng hoàn toàn, cô cạn dung dịch thấy khối lượng muối khan giảm 22,625 gam. Thành phần % khối lượng của một chất trong hỗn hợp X là:

A. 35,9%. B. 47,8%. C. 33,99%. D. 64,3%.

(Đề thi thử đại học lần 2 – THPT Chuyên Nguyễn Huệ – Hà Nội, năm học 2011 – 2012)

Hướng dẫn giải

Trong phản ứng của Br2 với dung dịch Y, ion (M=127) đã được thay bằng ion (M=80) nên khối lượng muối thu được giảm so với khối lượng muối ban đầu. Ta có :

Trong phản ứng của Cl2 với dung dịch Y, ion (M=80) và (M=127) đã được thay thế bằng ion (M=35,5) nên khối lượng muối thu được giảm. Ta có :

Vậy phần trăm khối lượng NaI, NaBr trong hỗn hợp ban đầu là :

Ví dụ 4: Ngâm một lá Zn trong 200 gam dung dịch CuSO4 16%. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thấy khối lượng lá Zn giảm 0,5%. Khối lượng lá Zn trước khi tham gia phản ứng là

A. 40 gam. B. 13 gam. C. 60 gam. D. 6,5 gam.

Hướng dẫn giải

Theo giả thiết, ta thấy muối CuSO4 đã phản ứng hoàn toàn với Zn. Vì vậy :

Theo bảo toàn electron, ta có :

Gọi m là khối lượng thanh Zn ban đầu.

Căn cứ vào sự thay đổi khối lượng của thanh Zn, ta có :

 

O2 Education gửi các thầy cô link download file pdf

PP3 – TĂNG GIẢM KHỐI LƯỢNG

 

Xem thêm

Tổng hợp các phương pháp giải bài tập môn hoá học

Tổng hợp đề thi THPT QG 2021 file word có lời giải chi tiết

Polime

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *