Phương pháp giải bài tập chuyên đề dãy hoạt động hoá học của kim loại năm 2021

Trong các phương pháp giải các bài toán Hoá học phương pháp đại số cũng thường được sử dụng. Phương pháp này có ưu điểm tiết kiệm được thời gian, khi giải các bài toán tổng hợp, tương đối khó giải bằng các phương pháp khác. Phương pháp đại số được dùng để giải các bài toán Hoá học sau:

a. Giải bài toán lập CTHH bằng phương pháp đại số.

Thí dụ: Đốt cháy một hỗn hợp 300ml hiđrocacbon và amoniac trong oxi có dư. Sau khi cháy hoàn toàn, thể tích khí thu được là 1250ml. Sau khi làm ngưng tụ hơi nước, thể tích giảm còn 550ml. Sau khi cho tác dụng với dung dịch kiềm còn 250ml trong đó có 100ml nitơ. Thể tích của tất cả các khí đo trong điều kiện như nhau. Lập công thức của hiđrocacbon

Bài giải

Khi đốt cháy hỗn hợp hiđrocacbon và amoniac trong oxi phản ứng xảy ra theo phương trình sau:

4NH3 + 3O₂ → 2N₂ + 6H₂O                                   (1)

CxHy + (x + y/4)O₂ → xCO₂ + H₂O       (2)

Theo dữ kiện bài toán, sau khi đốt cháy amoniac thì tạo thành 100ml nitơ. Theo PTHH (1) sau khi đốt cháy hoàn toàn amoniac ta thu được thể tích nitơ nhỏ hơn 2 lần thể tích amoniac trong hỗn hợp ban đầu, vậy thể tích amonac khi chưa có phản ứng là 100. 2 = 200ml. Do đó thể tích hiđro cácbon khi chưa có phản ứng là 300 - 200 = 100ml. Sau khi đốt cháy hỗn hợp tạo thành (550 - 250) = 300ml, cacbonnic và (1250 - 550 - 300) = 400ml hơi nước.

Từ đó ta có sơ đồ phản ứng:

CxHy + (x + y/4) O₂ → xCO₂ + H₂O

100ml                                300ml   400ml

Theo định luật Avogađro, có thể thay thế tỉ lệ thể tích các chất khí tham gia và tạo thành trong phản ứng bằng tỉ lệ số phân tử hay số mol của chúng.

C_xH_y + 5O₂ → 3CO₂ + 4 H₂O

→ x = 3; y = 8

Vậy CTHH của hydrocacbon là C₃H₈

b. Giải bài toán tìm thành phần của hỗn hợp bằng phương pháp đại số.

Thí dụ: Hoà tan trong nước 0,325g một hỗn hợp gồm 2 muối Natriclorua và Kaliclorua. Thêm vào dung dịch này một dung dịch bạc Nitrat lấy dư - Kết tủa bạc clorua thu được có khối lượng là 0,717g. Tính thành phần phần trăm của mỗi chất trong hỗn hợp.

Bài giải

Gọi M_NaCl là x và m_KCl là y ta có phương trình đại số:

x + y = 0,35 (1)

PTHH:  NaCl + AgNO₃→ AgCl  + NaNO₃

KCl + AgNO₃ → AgCl  + KNO₃

Dựa vào 2 PTHH ta tìm được khối lượng của AgCl trong mỗi phản ứng:

m’_AgCl = x .\(\frac{{{M_{AgCl}}}}{{{M_{NaCl}}}}\) = x . \(\frac{{143}}{{58,5}}\) = x . 2,444

m_AgCl = y .\(\frac{{{M_{AgCl}}}}{{{M_{kcl}}}}\) = y .\(\frac{{143}}{{74,5}}\) = y . 1,919

→ m_AgCl = 2,444x + 1,919y = 0,717                     (2)

Từ (1) và (2) → hệ phương trình \(\left\{ \begin{array}{l}
x + y = 0,325\\
2,444x + 1,919y = 0,717
\end{array} \right.\)

Giải hệ phương trình ta được: x = 0,178

→ y = 0,147

→ % NaCl = \(\frac{{0,178}}{{0,325}}\).100% = 54,76%

% KCl = 100% - % NaCl = 100% - 54,76% = 45,24%.

Vậy trong hỗn hợp: NaCl chiếm 54,76%, KCl chiếm 45,24%

a/ Nguyên tắc:

Trong phản ứng hoá học, các nguyên tố và khối lượng của chúng được bảo toàn.

Từ đó suy ra:

+ Tổng khối lượng các chất tham gia phản ứng bằng tổng khối lượng các chất tạo thành.

+ Tổng khối lượng các chất trước phản ứng bằng tổng khối lượng các chất sau phản ứng.

b/ Phạm vi áp dụng:

Trong các bài toán xảy ra nhiều phản ứng, lúc này đôi khi không cần thiết phải viết các phương trình phản ứng và chỉ cần lập sơ đồ phản ứng để thấy mối quan hệ tỉ lệ mol giữa các chất cần xác định và những chất mà đề cho.

Bài 1. Cho một luồng khí clo dư tác dụng với 9,2g kim loại sinh ra 23,4g muối kim loại hoá trị I. Hãy xác định kim loại hoá trị I và muối kim loại đó.

Hướng dẫn giải:

Đặt M là KHHH của kim loại hoá trị I.

PTHH:    2M    +    Cl₂   →     2MCl

                2M(g)                  (2M + 71)g

                9,2g                     23,4g

Ta có:  23,4 x 2M   =  9,2(2M + 71)

Suy ra: M = 23.

Kim loại có khối lượng nguyên tử bằng 23 là Na.

Vậy muối thu được là: NaCl

Bài 2: Hoà tan hoàn toàn 3,22g hỗn hợp X gồm Fe, Mg và Zn bằng một lượng vừa đủ dung dịch H₂SO₄ loãng, thu được 1,344 lit hiđro (ở đktc) và dung dịch chứa m gam muối. Tính m?

Hướng dẫn giải:

PTHH chung:    M   +   H₂SO₄  →   MSO₄   +    H₂

n_H2SO4  = n_H2 =  \(\frac{{1,344}}{{22,4}}\) = 0,06 mol

áp dụng định luật BTKL ta có:

m_Muối = m_X + m _H2SO4 - m _H2 = 3,22 + 98 * 0,06 - 2 * 0,06 = 8,98g

Bài 3: Có 2 lá sắt khối lượng bằng nhau và bằng 11,2g. Một lá cho tác dụng hết với khí clo, một lá ngâm trong dung dịch HCl dư. Tính khối lượng sắt clorua thu được.

Hướng dẫn giải:

PTHH:

2Fe   +    3Cl₂  →   2FeCl₃         (1)

Fe   +   2HCl  →   FeCl₂  +    H₂   (2)

Theo phương trình (1,2) ta có:

n_FeCl  =  nFe = 0,2mol                  

n_FeCl  =  nFe = 0,2mol

Số mol muối thu được ở hai phản ứng trên bằng nhau nhưng khối lượng mol phân tử của FeCl₃ lớn hơn nên khối lượng lớn hơn.

m_FeCl = 127 * 0,2 = 25,4g                 

m_FeCl = 162,5 * 0,2 = 32,5g  

---(Nội dung đầy đủ, chi tiết vui lòng xem tại online hoặc đăng nhập để tải về máy)---

a/ Nguyên tắc:

Khi trong bài toán xảy ra nhiều phản ứng nhưng các phản ứng cùng loại và cùng hiệu suất thì ta thay hỗn hợp nhiều chất thành 1 chất tương đương. Lúc đó lượng (số mol, khối lượng hay thể tích) của chất tương đương bằng lượng của hỗn hợp.

b/ Phạm vi sử dụng:

Trong vô cơ, phương pháp này áp dụng khi hỗn hợp nhiều kim loại hoạt động hay nhiều oxit kim loại, hỗn hợp muối cacbonat, ... hoặc khi hỗn hợp kim loại phản ứng với nước.

Bài 1: Một hỗn hợp 2 kim loại kiềm A, B thuộc 2 chu kì kế tiếp nhau trong bảng hệ thống tuần hoàn có khối lượng là 8,5 gam. Hỗn hợp này tan hết trong nước dư cho ra 3,36 lit khí H₂ (đktc). Tìm hai kim loại A, B và khối lượng của mỗi kim loại.

Hướng dẫn giải:

PTHH

2A   +   2H₂O  →   2AOH    +   H₂   (1)

2B   +   2H₂O  →   2BOH    +   H₂   (2)

Đặt a = n_A , b = n_B

ta có: a  +  b = 2.\(\frac{{3,36}}{{22,4}}\)  = 0,3 (mol)    (I)

\(\overline M \) trung bình: \(\overline M \)  = \(\frac{{8,5}}{{0,3}}\) = 28,33

Ta thấy 23 < \(\overline M \) = 28,33 < 39

Giả sử M_A < M_B thì A là Na, B là K hoặc ngược lại.

m_A + m_B  = 23a + 39b = 8,5    (II)

Từ (I, II) ta tính được: a = 0,2 mol, b = 0,1 mol.

Vậy m_Na = 0,2 * 23 = 4,6 g, m_K = 0,1 * 39 = 3,9 g.

Bài 2: Hoà tan 115,3 g hỗn hợp gồm MgCO₃ và RCO₃ bằng 500ml dung dịch H₂SO₄ loãng ta thu được dung dịch A, chất rắn B và 4,48 lít CO₂ (đktc). Cô cạn dung dịch A thì thu được 12g muối khan. Mặt khác đem nung chất rắn B tới khối lượng không đổi thì thu được 11,2 lít CO₂ (đktc) và chất rắn B₁. Tính nồng độ mol/lit của dung dịch H₂SO₄ loãng đã dùng, khối lượng của B, B₁ và khối lượng nguyên  tử của R. Biết trong hỗn hợp đầu số mol của RCO₃ gấp 2,5 lần số mol của MgCO₃.

Hướng dẫn giải:

Thay hỗn hợp MgCO₃ và RCO₃ bằng chất tương đương CO₃

PTHH

MCO₃   +   H₂SO₄   →  MSO₄  + CO₂  + H₂O   (1)

0,2                0,2                    0,2        0,2

Số mol CO₂ thu được là: n_CO2  = 0,2 (mol)

Vậy n_H2SO4   = n_CO2  = 0,2 (mol)

 C_{M H2SO4}   = 0,4 M

Rắn B là CO₃ dư:

MCO₃   →    MO + CO₂   (2)

0,5               0,5       0,5

Theo phản ứng (1): từ 1 mol MCO₃ tạo ra 1 mol MSO₄ khối lượng tăng 36 gam.

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:

115,3 = m_B + m_{muối tan} - 7,2

Vậy m_B = 110,5 g

Theo phản ứng (2): từ B chuyển thành B₁, khối lượng giảm là:

m_CO  = 0,5 * 44 = 22 g.

Vậy m_B  = m_B -  m_CO  = 110,5 - 22 = 88,5 g

Tổng số mol MCO₃ là: 0,2 + 0,5 = 0,7 mol

Ta có  M + 60 =  \(\frac{{115,3}}{{0,7}}\) = 164,71  → M  = 104,71

Vì trong hỗn hợp đầu số mol của RCO₃ gấp 2,5 lần số mol của MgCO₃.

Nên 104,71 =  \(\frac{{24*1 + R*2,5}}{{3,5}}\) →  R = 137

Vậy R là Ba.

Bài 3: Để hoà tan hoàn toàn 28,4 gam hỗn hợp 2 muối cacbonat của 2 kim loại thuộc phân nhóm chính nhóm II cần dùng 300ml dung dịch HCl aM và tạo ra 6,72 lit khí (đktc). Sau phản ứng, cô cạn dung dịch thu được m(g) muối khan. Tính giá trị a, m và xác định 2 kim loại trên.

Hướng dẫn giải:

n_CO2  = 0,3 (mol)

Thay hỗn hợp bằng MCO₃

MCO₃   +   2HCl   →  MCl₂  +  CO₂  + H₂O   (1)

 0,3               0,6                0,3          0,3

Theo tỉ lệ phản ứng ta có:

n_HCl = 2 n_CO2  = 2 * 0,3 = 0,6 mol

C_{M HCl} = 2M

Số mol của CO₃ = n_CO2  =  0,3 (mol)

Nên M  +   60 = \(\frac{{28,4}}{{0,3}}\) = 94,67

→ M  =  34,67

Gọi A, B là KHHH của 2 kim loại thuộc phân nhóm chính nhóm II, M_A < M_B

Ta có:  M_A < M = 34,67 < M_B để thoả mãn ta thấy 24 < M = 34,67 < 40.

Vậy hai kim loại thuộc phân nhóm chính nhóm II đó là: Mg và Ca.

Khối lượng muối khan thu được sau khi cô cạn là: m = (34,67 + 71)* 0,3 = 31,7 gam.

 

a/ Nguyên tắc áp dụng:

Trong mọi quá trình biến đổi hoá học: Số mol mỗi nguyên tố trong các chất được bảo toàn.

b/ Ví dụ: Cho 10,4g hỗn hợp bột Fe và Mg (có tỉ lệ số mol 1:2) hoà tan vừa hết trong 600ml dung dịch HNO₃ x(M), thu được 3,36 lit hỗn hợp 2 khí N₂O và NO. Biết hỗn hợp khí có tỉ khối d = 1,195. Xác định trị số x?

Hướng dẫn giải:

Theo bài ra ta có:

n_Fe : n_Mg = 1 : 2   (I) và  56n_Fe + 24n_Mg = 10,4   (II)

Giải phương trình ta được: n_Fe = 0,1 và n_Mg = 0,2

Sơ đồ phản ứng.

Fe,     Mg      +    HNO₃   →  Fe(NO₃)₃ , Mg(NO₃)₂ + N₂O, NO + H₂O

0,1 và 0,2                x                     0,1               0,2           a và  b        (mol)

Ta có:

a + b = 0,15   và \(\frac{{44a + 30b}}{{(a + b)29}}\)  = 1,195 →  a = 0,05 mol và b = 0,1 mol

Số mol HNO₃ phản ứng bằng:

n_HNO = n_N = 3n_{Fe(NO )}  + 2n_{Mg(NO )} + 2n_{N O} + n_NO = 3.0,1 + 2.0,2 + 2.0,05 + 0,1 = 0,9 mol

Nồng độ mol/lit của dung dịch HNO₃:

x(M) = (0,9 : 600).1000 = 1,5M

a. Nguyên tắc áp dụng:

Khi giải các bài toán hoá học theo phương pháp đại số, nếu số phương trình toán học thiết lập được ít hơn số ẩn số chưa biết cần tìm thì phải biện luận

→ Bằng cách: Chọn 1 ẩn số làm chuẩn rồi tách các ẩn số còn lại. Nên đưa về phương trình toán học 2 ẩn, trong đó có 1 ẩn có giới hạn (tất nhiên nếu cả 2 ẩn có giới hạn thì càng tốt). Sau đó có thể thiết lập bảng biến thiên hay dự vào các điều kiện khác để chọn các giá trị hợp lí.

b. Ví dụ:

Bài 1: Hoà tan 3,06g oxit M_xO_y bằng dung dich HNO₃ dư sau đó cô cạn thì thu được 5,22g muối khan. Hãy xác định kim loại M biết nó chỉ có một hoá trị duy nhất.

Hướng dẫn giải:

PTHH:   M_xO_y  +   2yHNO₃ → xM(NO₃)_2y/x +  yH₂O

Từ PTPƯ ta có tỉ lệ:

\(\frac{{3,06}}{{{M_x} + 16y}}\) =  \(\frac{{5,22}}{{{M_x} + 124y}}\) → M = 68,5.2y/x

Trong đó: Đặt 2y/x = n là hoá trị của kim loại. Vậy M = 68,5.n  (*)

Cho n các giá trị 1, 2, 3, 4. Từ (*) → M = 137 và n =2 là phù hợp.

Do đó M là Ba, hoá trị II.

Bài 2: A, B là 2 chất khí ở điều kiện thường, A là hợp chất của nguyên tố X với oxi (trong đó oxi chiếm 50% khối lượng), còn B là hợp chất của nguyên tố Y với hiđrô (trong đó hiđro chiếm 25% khối lượng). Tỉ khối của A so với B bằng 4. Xác định công thức phân tử A, B. Biết trong 1 phân tử A chỉ có một nguyên tử X, 1 phân tử B chỉ có một nguyên tử Y.

Hướng dẫn giải:

Đặt CTPT A là XO_n, M_A = X + 16n  = 16n + 16n = 32n.

Đặt CTPT A là YO_m, M_B = Y + m = 3m + m = 4m.

d = \(\frac{{{M_A}}}{{{M_B}}}\) = \(\frac{{32n}}{{4m}}\) = 4 → m = 2n.

Điều kiện thoả mãn: 0 < n, m < 4, đều nguyên và m phải là số chẵn.

Vậy m chỉ có thể là 2 hay 4.

Nếu m = 2 thì Y = 6 (loại, không có nguyên tố nào thoả)

Nếu m = 4 thì Y = 12 (là cacbon) → B là CH₄

và n = 2 thì X = 32 (là lưu huỳnh) → A là SO₂

a/ Nguyên tắc áp dụng: 

Dựa vào các đại lượng có giới hạn, chẳng hạn:

KLPTTB (M), hoá trị trung bình, số nguyên tử trung bình, ....

Hiệu suất:   0(%) <  H  < 100(%)

Số mol chất tham gia:   0 < n(mol) < Số mol chất ban đầu,...

Để suy ra quan hệ với đại lượng cần tìm. Bằng cách:

Tìm sự thay đổi ở giá trị min và max của 1 đại lượng nào đó để dẫn đến giới hạn cần tìm.

Giả sử thành phần hỗn hợp (X,Y) chỉ chứa X hay Y để suy ra giá trị min và max của đại lượng cần tìm.

b/ Ví dụ:

Bài 1: Cho 6,2g hỗn hợp 2 kim loại kiềm thuộc 2 chu kỳ liên tiếp trong bảng tuần hoàn phản ứng với H₂O dư, thu được 2,24 lit khí (đktc) và dung dịch A.

a/ Tính thành phần % về khối lượng từng kim loại trong hỗn hợp ban đầu.

Hướng dẫn:

a/ Đặt R là KHHH chung cho 2 kim loại kiềm đã cho

M_R là khối lượng trung bình của 2 kim loại kiềm A và B, giả sử M_A < M_B

→ M_A < M_R < M_B .

Viết PTHH xảy ra:

Theo phương trình phản ứng:

n_R = 2n_H = 0,2 mol. → M_R = 6,2 : 0,2 = 31

Theo đề ra: 2 kim loại này thuộc 2 chu kì liên tiếp, nên 2 kim loại đó là:

A là Na(23) và B là K(39)

Bài 2:

a/ Cho 13,8 gam (A) là muối cacbonat của kim loại kiềm vào 110ml dung dịch HCl 2M. Sau phản ứng thấy còn axit trong dung dịch thu được và thể tích khí thoát ra V₁ vượt quá 2016ml. Viết phương trình phản ứng, tìm (A) và tính V₁ (đktc).

b/ Hoà tan 13,8g (A) ở trên vào nước. Vừa khuấy vừa thêm từng giọt dung dịch HCl 1M cho tới đủ 180ml dung dịch axit, thu được V₂ lit khí. Viết phương trình phản ứng xảy ra và tính V₂ (đktc).

Hướng dẫn:

a/ M₂CO₃ + 2HCl → 2MCl + H₂O + CO₂

Theo PTHH ta có:

Số mol M₂CO₃ = số mol CO₂ > 2,016 : 22,4 = 0,09 mol

→ Khối lượng mol M₂CO₃ < 13,8 : 0,09 = 153,33   (I)

Mặt khác: Số mol M₂CO_{3 phản ứng} = 1/2 số mol HCl < 1/2. 0,11.2 = 0,11 mol

→ Khối lượng mol M₂CO₃ = 13,8 : 0,11 = 125,45   (II)

Từ (I, II) → 125,45 < M₂CO₃ < 153,33 →  32,5 < M < 46,5 và M là kim loại kiềm

→ M là Kali (K)

Vậy số mol CO₂ = số mol K₂CO₃ = 13,8 : 138 = 0,1 mol → V_CO  = 2,24 (lit)

b/ Giải tương tự: → V₂ = 1,792 (lit)

Bài 3: Cho 28,1g quặng đôlômít gồm MgCO₃; BaCO₃ (%MgCO₃ = a%) vào dung dịch HCl dư thu được V (lít) CO₂ (ở đktc).

a/ Xác định V (lít).

Hướng dẫn:

a/ Theo bài ra ta có PTHH:

    MgCO₃    +    2HCl  →   MgCl₂   +     H₂O    +    CO₂      (1)

     x(mol)                                                                    x(mol)

    BaCO₃     +    2HCl  → BaCl₂     +     H₂O    +    CO₂      (2)

     y(mol)                                                                   y(mol)

    CO₂      +      Ca(OH)₂  → CaCO₃    +   H₂O                 (3)

 0,2(mol)  0,2(mol)   0,2(mol)

     CO₂     +     CaCO₃   +  H₂O  → Ca(HCO₃)₂                   (4)

Giả sử hỗn hợp chỉ có MgCO₃.Vậy ^mBaCO₃ = 0

Số mol: ⁿMgCO₃ = 0,3345 (mol)

Nếu hỗn hợp chỉ toàn là BaCO₃ thì ^mMgCO₃ = 0

Số mol: ⁿBaCO₃  =  0,143 (mol)

Theo PT (1) và (2) ta có số mol CO₂ giải phóng là:

 0,143  (mol)  ⁿCO₂   0,3345 (mol)

Vậy thể tích khí CO₂ thu được ở đktc là:   3,2 (lít) \( \le \) V_CO  \( \le \)  7,49 (lít)

 

Trên đây là một phần trích đoạn nội dung Phương pháp giải bài tập chuyên đề dãy hoạt động hoá học của kim loại năm 2021. Để xem toàn bộ nội dung các em chọn chức năng xem online hoặc đăng nhập vào trang hoc247.net để tải tài liệu về máy tính.

Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh  ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong kì thi sắp tới.