Giải bài tập định luật bảo toàn điện tích

Tài liệu gồm 44 trang, được trích dẫn từ cuốn sách Phương Pháp Trọng Tâm Giải Toán Hóa Học THPT của tác giả Lê Văn Nam, hướng dẫn sử dụng phương pháp bảo toàn điện tích giải nhanh bài tập Hóa học THPT.

1. PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN ĐIỆN TÍCH 1. Nội dung phương pháp bảo toàn điện tích. – Nguyên tử, phân tử luôn trung hòa về điện: electron = proton. – Cơ sở của phương pháp bảo toàn điện tích là định luật bảo toàn điện tích: Trong một hệ cô lập điện tích được bảo toàn. Suy ra trong phân tử hợp chất ion hoặc dung dịch chất điện li, tổng giá trị điện tích dương bằng tổng giá trị điện tích âm. – Hệ quả của của định luật bảo toàn điện tích. – Với các bài toán nâng cao thì, ta thường sử dụng 2 bước để giải: + Xác định trong dung dịch gồm nhưng ion nào. + Áp dụng n- = n+ để giải tiếp yêu cầu bài toán. 2. Ưu điểm của phương pháp bảo toàn điện tích. Phương pháp bảo toàn điện tích có ưu điểm là trong quá trình làm bài tập thay vì phải viết phương trình phản ứng, học sinh chỉ cần lập sơ đồ phản ứng, tính toán đơn giản dựa vào sự bảo toàn điện tích và cho kết quả nhanh. – Như vậy: Nếu sử dụng phương pháp bảo toàn điện tích một cách hiệu quả thì có thể tăng đáng kể tốc độ làm bài so với việc sử dụng phương pháp thông thường là viết phương trình phản ứng ở dạng phân tử hoặc bản chất hơn là viết phương trình ion rút gọn. 3. Phạm vi áp dụng. – Phương pháp bảo toàn điện tích có thể giải quyết được nhiều dạng bài tập liên quan đến phản ứng trong hóa vô cơ, có thể là phản ứng oxi hóa – khử hoặc phản ứng không oxi – hóa khử. Một số dạng bài tập thường dùng bảo toàn điện tích là: + Phản ứng trao đổi ion trong dung dịch chất điện ly. + Khí CO2 tác dụng với dung dịch chứa hỗn hợp các bazơ. + Cho từ từ dung dịch axit vào dung dịch chứa ion CO3 2− hoặc chứa đồng thời các ion CO3 2- và HCO3 -. + Dung dịch axit tác dụng với dung dịch chứa ion [Al[OH]4]−. + Phản ứng của kim loại, oxit, muối … với dung dịch axit có tính oxi hóa hoặc không có tính oxi hóa. – Để sử dụng thành thạo bảo toàn điện tích trong phản ứng, cần phải hiểu được bản chất của phản ứng. Dưới đây là bảng tổng kết các phản ứng trao đổi ion thường gặp và biểu thức bảo toàn điện tích trong phản ứng. 4. Bảng tính nhanh số mol điện tích của ion. II. PHÂN DẠNG BÀI TẬP VÀ CÁC VÍ DỤ MINH HỌA Phương pháp bảo toàn điện tích thường sử dụng để tính toán lượng chất trong phản ứng trao đổi ion hoặc phản ứng oxi hóa – khử ở trong các bài tập hóa vô cơ. Phương pháp giải: – Bước 1: Lập sơ đồ phản ứng biểu diễn quá trình chuyển hóa giữa các chất, để thấy rõ bản chất hóa học của bài toán. – Bước 2: Nhận dạng nhanh phương pháp giải bài tập: Khi gặp một trong các dạng bài tập sau đây thì ta nên sử dụng phương pháp bảo toàn điện tích: + Đề bài cho dung dịch chứa các chất phản ứng ở dạng ion. + Phản ứng của CO2 tác dụng với dung dịch chứa hỗn hợp các bazơ [NaOH, Ba[OH]2…]. + Cho từ từ dung dịch axit vào dung dịch chứa ion CO3 2− hoặc chứa đồng thời các ion CO3 2- và HCO3 −. + Phản ứng của dung dịch axit với dung dịch chứa ion [Al[OH]4]− hoặc chứa đồng thời các ion OH− và [Al[OH]4]−. + Phản ứng của dung dịch HCl, H2SO4 loãng hoặc dung dịch HNO3 với hỗn hợp kim loại và oxit kim loại. – Bước 3: Xác định giữa lượng chất cần tính và lượng chất đề cho có mối liên quan với nhau bởi những ion nào. Từ đó xác định xem áp dụng bảo toàn điện tích trong dung dịch hay bảo toàn điện tích trong phản ứng thì có lợi về mặt tính toán hơn. – Bước 4: Thiết lập phương trình: Tổng số mol điện tích của ion dương bằng tổng số mol số mol điện tích của ion âm. Ngoài ra, kết hợp với các giả thiết khác để lập các phương trình toán học có liên quan. Từ đó suy ra lượng chất cần tính. Trong phương pháp bảo toàn điện tích, nếu xác định sai hoặc thiếu các ion tham gia phản ứng hoặc có trong dung dịch thì bảo toàn điện tích không còn đúng nữa. III. BÀI TẬP ÁP DỤNG

[ads]

Câu 1: Một dung dịch có chứa các ion:Mg2+ [0,05 mol],K+ [0,15 mol],NO3– [0,1 mol], và SO42- [x mol]. Giá trị của x là: A. 0,05. B. 0,075. C. 0,1. D. 0,15.

Câu 2: Một dung dịch có chứa 0,02 mol NH4+ , x mol Fe3+ , 0,01 mol Cl– và 0,02 mol SO42- . Khi cô cạn dung dịch này thu được lượng muối khan là:

1. 2,635 gam. B. 3,195 gam. C. 4,315 gam. D. 4,875 gam.

Câu 3: Dung dịch A chứa: 0,15 mol Ca2+ ; 0,6 mol Cl– ; 0,1 mol Mg2+ ; a mol HCO3– ; 0,4 mol Ba2+ . Cô cạn dung dịch A được chất rắn B. Nung B trong không khí đến khối lượng không đổi thu được m gam chất rắn khan. Giá trị của m là:

1. 90,1. B. 105,5. C. 102,2. D. 127,2.

Bài tập tự vận dụng

Bài 1: Dung dịch A chứa 5 ion :Mg2+ ,Ba2+ ,Ca2+ ,Cl– [0,1 mol], NO3– [0,2 mol]. Thêm dần V ml dung dịch K2CO3 1M vào dung dịch A cho đến khi lượng kết tủa thu được lớn nhất. Giá trị của V là:

1. 150. B. 300. C. 200. D. 250.

Bài 2: Cho dung dịch X chứa 0,1 mol Al3+ , 0,2 mol Mg2+ , 0,2 mol NO3– , x mol Cl– , y mol Cu2+ . Cho dung dịch X tác dụng với dung dịch AgNO3 dư thì thu được 86,1 gam kết tủa. Nếu cho 850 ml dung dịch NaOH 1M vào dung dịch X thì khối lượng kết tủa thu được là:

1. 26,4 gam. B. 25,3 gam. C. 21,05 gam. D. 20,4 gam.

Bài 3: Cho dung dịch X gồm 0,09 mol Na+ ; 0,05 mol Ca2+ ; 0,08 molCl– ; 0,1 mol HCO3– ; 0,01 mol NO3– . Để loại bỏ hết ion Ca2+ trong X cần dùng 1 lượng vừa đủ dung dịch chứa a gam Ca[OH]2 . Giá trị của a là