Phương pháp bảo toàn điện tích

Khúa học Luyện thi ĐH Đảm bảo TLBG Phương phỏp bảo toàn điện tớch Hocmai.vn – Ngụi trường chung của học trũ Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 1 - PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN ĐIỆN TÍCH 1. Nguyờn tắc Trong một dung dịch luụn luụn cú sự trung hoà về điện tớch, nghĩa là tổng số điện tớch dương bằng tống số điện tớch õm. 2. Cỏc vớ dụ minh hoạ Vớ dụ 1: Một dung dịch chứa 0,02 mol 2Cu + , 0,03 mol K+ , x mol Cl− và y mol 24SO − . Tổng khối lượng cỏc muối tan cú trong dung dịch là 5,435 gam. Giỏ trị của x và y lần lượt là A. 0,03 và 0,02. B. 0,05 và 0,01. C. 0,01 và 0,03. D. 0,02 và 0,05. (Trớch đề thi TSCĐ năm 2007 - Khối A, B) Hướng dẫn Vỡ trong một dung dịch luụn trung hoà về điện tớch nờn: 2ì 2Cun + + 1ì Kn + = 1ì Cln − + 2ì 24SOn − ↔ 2ì 0,02 + 1ì 0,03 = 1ì x + 2ì y → x + 2y = 0,07 (1) Tổng khối lượng muối bằng tổng khối lượng cỏc ion: 64ì 0,02 + 39ì 0,03 + 35,5ì x + 96ì y = 5,435 (g) → 35,5x + 96y = 2,985 (2) Giải hệ hai pt (1, 2) ta được: x = 0,03, y = 0,02. Vớ dụ 2: Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp gồm 0,12 mol FeS2 và a mol Cu2S vào axit HNO3 (vừa đủ), thu được dung dịch X (chỉ chứa hai muối sunfat) và khớ duy nhất NO. Giỏ trị của a là A. 0,04. B. 0,075. C. 0,12. D. 0,06. (Trớch đề thi TSĐH năm 2007 - Khối A) Hướng dẫn Sơ đồ phản ứng: 3 HNO 2 4 32 2 2 4 Fe (SO )FeS dd X NO H O Cu S CuSO +  → + ↑ +    FeS2 → 3Fe + + 2 24SO − 0,12 → 0,12 0,24 Cu2S → 2 2Cu + + 24SO − a → 2a a Áp dụng sự bảo toàn điện tớch trong dung dịch X, ta cú: 3ì 0,12 + 2ì 2a = 2ì (0,24 + a) → a = 0,06 (mol). Vớ dụ 3: Cho 24,4 gam hỗn hợp Na2CO3, K2CO3 tỏc dụng vừa đủ với dung dịch BaCl2, thu được 39,4 gam kết tủa. Lọc tỏch kết tủa, cụ cạn dung dịch thu được m gam muối clorua khan. Giỏ trị m là A. 2,66. B. 26,6. C. 6,26. D. 22,6. Hướng dẫn 2Ba + + 23CO − → 3BaCO ↓ 0,2 ← 0,2 Khúa học Luyện thi ĐH Đảm bảo TLBG Phương phỏp bảo toàn điện tớch Hocmai.vn – Ngụi trường chung của học trũ Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 2 - Ta cú 3BaCO n ↓ = 39,4 197 = 0,2 (mol) → Nam + + Km + = 24,4 – 60ì 0,2 =12,4 (g) → Nan + + Kn + = 2ì 23COn − = 2ì 0,2 = 0,4 (mol) Áp dụng sự bảo toàn điện tớch cho dung dịch sau phản ứng: Cln − = Nan + + Kn + = 0,4 (mol) Vậy m = Nam + + Km + + Clm − = 12,4 + 35,5ì 0,4 = 26,6 (g). Vớ dụ 4: Cú hai dung dịch là dung dịch A và dung dịch B. Mỗi dung dịch chỉ chứa 2 cation và 2 anion trong số cỏc ion sau: K+ (0,15 mol), 2Mg + (0,1 mol), 4NH+ (0,25 mol), H+ (0,2 mol), Cl− (0,1 mol), 24SO − (0,075 mol), 3NO− (0,25 mol), 23CO − (0,15 mol). Xỏc định dung dịch A và dung dịch B. Hướng dẫn Vỡ anion 23CO − khụng tồn tại đồng thời với cỏc cation 2Mg + , H+ nờn: - Dung dịch A: K+ , 4NH + , 2 3CO − , yX − - Dung dịch B: 2Mg + , H+ , * , * . Áp dụng sự bảo toàn điện tớch đối với dung dịch A, ta cú 1ì 0,15 + 1ì 0,25 = 2ì 0,15 + yì nXn − → yì nXn − = 0,1 y 1 2 nXn − 0,1 0,5 Chỉ cú cặp nghiệm y = 1, nXn − = 0,1 là thớch hợp Vậy dung dịch A chứa: K+ , 4NH + , 2 3CO − , Cl− và dung dịch B chứa: 2Mg + , H+ , 3NO − , 2 4SO − . Vớ dụ 5: Dung dịch A chứa a mol Na+ , b mol 4NH+ , c mol 3HCO− , d mol 23CO − , e mol 24SO − (khụng kể cỏc ion H+ và OH− của nước). a) Lập biểu thức liờn hệ giữa a, b, c, d, e. b) Thờm (c + d + e) mol Ba(OH)2 vào dung dịch A, đun núng thu được kết tủa B, dung dịch X và khớ Y duy nhất. Tớnh số mol của mỗi chất trong kết tủa B, khớ Y và của mỗi ion trong dung dịch X theo a, b, c, d, e. Hướng dẫn a) Áp dụng sự bảo toàn điện tớch trong một dung dịch, ta cú 1ì Nan + + 1ì 4NH n + = 1ì 3HCO n − + 2ì 2 3CO n − + 2ì 2 4SO n − → a + b = c + 2d + 2e b) Ba(OH)2 → 2Ba + + 2 OH− c + d + e → c + d + e 2(c + d + e) Cỏc phương trỡnh hoỏ học dạng ion: 2Ba + + 24SO − → BaSO4 ↓ (1) Khúa học Luyện thi ĐH Đảm bảo TLBG Phương phỏp bảo toàn điện tớch Hocmai.vn – Ngụi trường chung của học trũ Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 3 - e ← e → e 2Ba + + 23CO − → BaCO3 ↓ (2) d ← d → d 2Ba + + 3HCO − + OH− → BaCO3 ↓ + H2O (3) c ← c → c c 4NH + + OH− → NH3 ↑ + H2O (4) b → b b Vỡ dung dịch X phải chứa Na+ nờn OH− dư. Do đú kết tủa thu được gồm 4 3 BaSO e mol BaCO (c d) mol   + ; khớ Y là NH3 b mol Dung dịch X chứa Na+ (a mol) và OH− dư = 2(c + d + e) – c – b = a (mol) Hoặc dựa vào sự trung hoà về điện của dung dịch X để tớnh số mol OH− Nan + = n OH− = a (mol). Vớ dụ 6: Dung dịch Z cú chứa 5 ion: 2Mg + , 2Ba + , 2Ca + và 0,1 mol Cl− , 0,2 mol 3NO− . Thờm dần V ml dung dịch K2CO3 0,5M vào Z đến khi được lượng kết tủa lớn nhất thỡ giỏ trị V tối thiểu cần dựng là A. 150. B. 200. C. 220. D. 300. Hướng dẫn Cú thể quy đổi cỏc cation 2Mg + , 2Ba + , 2Ca + thành 2M + 2M + + 23CO − → 3MCO ↓ Khi phản ứng kết thỳc, phần dung dịch chứa K+ , Cl− và 3NO − . Áp dụng sự bảo toàn điện tớch, ta cú: Kn + = Cln − + 3NO n − = 0,1 + 0,2 = 0,3 (mol) → 2 3K COn = 1 2 ì Kn + = 0,15 (mol) Vậy 2 3dd K COV = 0,15 0,5 = 0,3 (l) = 300 (ml). Vớ dụ 7: Dung dịch X chứa cỏc ion: 3Fe + , 4NH+ , 24SO − , Cl− . Chia dung dịch X thành hai phần bằng nhau. Phần một tỏc dụng với lượng dư dung dịch NaOH, đun núng thu được 0,672 lớt khớ (ở đktc) và 1,07 gam kết tủa ; Phần hai tỏc dụng với lượng dư dung dịch BaCl2, thu được 4,66 gam kết tủa. Tổng khối lượng cỏc muối khan thu được khi cụ cạn dung dịch X là (quỏ trỡnh cụ cạn chỉ cú nước bay hơi) A. 3,73 gam. B. 7,04 gam. C. 7,46 gam. D. 3,52 gam. (Trớch đề thi TSCĐ năm 2008 - Khối A, B) Hướng dẫn Cỏc phương trỡnh hoỏ học dạng ion:
Phần 1: 3Fe + + 3 OH− → Fe(OH)3 ↓ (1) 0,01 ← 0,01 4NH + + OH− → NH3 ↑ + H2O (2) 0,03 ← 0,03 Khúa học Luyện thi ĐH Đảm bảo TLBG Phương phỏp bảo toàn điện tớch Hocmai.vn – Ngụi trường chung của học trũ Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 4 -
Phần 2: 2Ba + + 24SO − → BaSO4 ↓ (3) 0,02 ← 0,02 Ta cú 3Fe(OH)n ↓ = 1,07 107 = 0,01 (mol) 3NH n ↑ = 0,672 22,4 = 0,03 (mol) 4BaSO n ↓ = 4,66 233 = 0,02 (mol) Vỡ trong dung dịch X luụn trung hoà về điện tớch nờn: 3ì 0,01 + 1ì 0,03 = 2ì 0,02 + 1ì Cln − → Cln − = 0,02 (mol) Vậy tổng khối lượng của cỏc chất tan trong dung dịch Z là 2ì (56.0,01 + 18.0,03 + 96.0,02 + 35,5.0,02) = 7,46 (g). Bài 8. Cho dung dịch A chứa đồng thời 2 axit H2SO4 1,5M và HCl 2M vào 200ml dung dịch B chứa NaOH 1,8M và KOH 1,2M. Khi mụi trường dung dịch trung tớnh thỡ thể tớch dung dịch A cần là A. 100 ml B. 120 ml C. 200 ml D. 250 ml Lời giải + − = + = = + = ∑ ∑ H OH n V.(2.1,5 2) 5V (mol) n 0,2.(1,8 1,2) 0,6 (mol) Khi mụi trường trung tớnh : 5V = 0,6 ⇒V= 120 ml Bài 9. Cho 200ml dung dịch A chứa đồng thời 2 axit HCl 1M và HNO3 2M vào 300ml dung dịch B chứa NaOH 0,8M và KOH x(M) thu được dung dịch C. Biết rằng để trung hoà 100ml dung dịch C cần 60ml dung dịch HCl 1M. x cú giỏ trị là A. 2,2M B. 3,2M C. 2,3M D. 2M Lời giải H OH 60.500 n 0,2(1 2) .1 0,9(mol) 100.1000 n 0,3(0,8 x)(mol) + − = + + = = + ∑ ∑ Mụi trường trung tớnh: 0,9 = 0,3(0,8+x) ⇒ x = 2,2M. Bài 10. Hoà tan hoàn toàn 23,8g hỗn hợp gồm một muối cacbonat của kim loại hoỏ trị I và một muối cacbonat của kim loại hoỏ trị II vào dung dịch HCl thu được 0,2 mol khớ CO2. Khối lượng muối mới tạo ra trong dung dịch là A. 16g B. 26g C. 36g D. 46g Lời giải Đặt cụng thức của cỏc muối là M2CO3 và RCO3 Khúa học Luyện thi ĐH Đảm bảo TLBG Phương phỏp bảo toàn điện tớch Hocmai.vn – Ngụi trường chung của học trũ Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 5 - → 2 3 2 2 3 2 M CO MCl + HCl + CO + H O RCO RCl Phương trỡnh ion thu gọn : 2H+ + CO32– → CO2 + H2O 0,4 0,2 mol Theo phương phỏp tăng giảm khối lượng, ta cú: mmuối = 23,8 + 0,2.11 = 26 (g) Bài 11. Cho 100ml dung dịch A chứa NaCl 1,5M và HCl 3M vào 100ml dung dịch B chứa AgNO3 1M và Pb(NO3)2 1M thu được dung dịch C và kết tủa D. Khối lượng kết tủa D là A. 56,72 g B. 49,13 g C. 34,48 g D. 50,10 g Lời giải Ag+ + Cl– → AgCl ↓ Pb2+ + 2Cl– → PbCl2 ↓ − + + − + = + = = = = ⇒ = + =2 ( )Cl ( )Ag Pb n 0,1.(1,5 3) 0,45 (mol) n n 0,1mol ; n 0,1mol n 0,1 0,1.2 0,3 (mol) Ion Cl– dư: mmuối = 108.0,1 + 0,1.207 + 0,3.62 = 50,10 (gam). Bài 12. Dung dịch A chứa axit HCl a M và HNO3 b M. Để trung hoà 100 ml dung dịch A cần dựng 200 ml dung dịch hỗn hợp NaOH 0,05M và Ba(OH)2 0,15M. Mặt khỏc để kết tủa hoàn toàn ion Cl– cú trong 50ml dung dịch A cần 100ml dung dịch AgNO3 0,1M. Cỏc giỏ trị a, b lần lượt là A. 0,2M; 0,1M. B. 0,2M; 0,2M. C. 0,2M; 0,3M. D. 0,1M; 0,2M. Lời giải + − = + = + ∑ ∑ H OH n 0,1.(a b) mol n 0,2.(0,05 0,15) mol a b 0,04⇒ + = Ag Cl AgCl+ −+ → ↓ a 0,2M 0,05a 0,01 b 0,1M = = ⇒  = Bài 13. Cho 4,64g hỗn hợp A gồm FeO, Fe2O3, Fe3O4 ( = 2 3FeO Fe O n n ) hoà tan hoàn toàn trong V lớt dung dịch H2SO4 0,2M và HCl 0,6M (đó lấy dư 20% so với lượng cần thiết). V cú giỏ trị là A. 1,80 lớt B. 1,92 lớt C. 1,94 lớt D. 1,56 lớt Lời giải = 2 3FeO Fe O n :n 1:1 , mà FeO.Fe2O3 = Fe3O4, vậy A xem như 1 chất Fe3O4 = = = 3 4A Fe O 4,64 n n 0,02 232 (mol) Fe3O4 + 8H+ → Fe2+ + 2Fe3+ + 4H2O 0,02 0,16 Khúa học Luyện thi ĐH Đảm bảo TLBG Phương phỏp bảo toàn điện tớch Hocmai.vn – Ngụi trường chung của học trũ Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 6 - Do lấy dư 20% ⇒ 0,16 + 0,16.0,2 = 0,1V ⇒ V = =0,192 1,92 0,1 (lớt) Bài 14. Cho 2 kim loại Fe, Mg tỏc dụng với 200ml dung dịch A gồm HCl 0,1M, H2SO4 0,2M thu được dung dịch B và khớ C. Cho từ từ dung dịch D gồm NaOH 0,3M, KOH 0,1M vào B để tỏc dụng vừa đủ với cỏc chất trong B thỡ thể tớch dung dịch D là A. 0,15 lớt. B. 0,25 lớt. C. 0,35 lớt. D. 0,45 lớt. Lời giải + + + − + + → + + → 2 2 2 2 2 2 Fe Fe Fe(OH) H H H OH H O Mg Mg Mg(OH) Định luật bảo toàn điện tớch : +∑ ( )n trong B = +∑ Hn trong A = −∑ OHn trong D. Dung dịch trung tớnh khi : + −= ⇒ + = + ⇒ =∑ ∑H OHn n 0,2(0,1 0,2.2) V(0,3 0,1) V 0,25 (lớt) Bài 15. Để tỏc dụng vừa đủ với 0,96g hiđroxit của 2 kim loại kiềm ở hai chu kỡ liờn tiếp trong bảng tuần hoàn, phải dựng 20ml dung dịch HCl 0,4M và H2SO4 0,3M. Tờn kim loại đú là A. Na, K B. Li, Na C. K, Rb D. Na, Rb Lời giải 2ROH H R H O + ++ → + H n 0,02(0, 4 0,3.2) 0, 02(mol)+ = + = = = ⇒ + = ⇒ = ⇒ ROH R R 0,96 M 48 (g / mol) M 17 48 M 31 Na,K 0,02 Bài 16. Hỗn hợp chất rắn X gồm Fe, Fe2O3, Fe3O4 và FeO (cú số mol bằng nhau là 0,1 mol). Hũa tan hết X vào dung dịch Y gồm HCl và H2SO4 loóng (dư), thu được dung dịch Z và 1,12 lớt khớ H2 (đktc). Nhỏ từ từ dung dịch Cu(NO3)2 1M vào dung dịch Z cho tới khi ngừng khớ NO thoỏt ra thỡ dừng lại. Thể tớch dung dịch Cu(NO3)2 đó dựng là A. 58,3 ml. B. 40,5 ml. C. 50,2 ml. D. 60,5 ml. Lời giải Ta cú: FeO + Fe2O3 ≡ Fe3O4 0,1 0,1 0,1 Hỗn hợp X coi như gồm: 0,2 mol Fe3O4; 0,1 mol Fe + dung dịch Y: Fe3O4 + 8H+ Fe2+ + 2Fe3+ + 4H2O (1) 0,2 0,2 0,4 Fe + 2H+ Fe2+ + H2 ↑ (2) 0,05 0,05 0,05 Dung dịch Z chứa Fe2+ (0,35 mol), Fe3+ (0,35 mol), H+ dư, Cl–, SO −24 . Nhỏ từ từ dung dịch Cu(NO3)2 vào dung dịch Z : Khúa học Luyện thi ĐH Đảm bảo TLBG Phương phỏp bảo toàn điện tớch Hocmai.vn – Ngụi trường chung của học trũ Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 7 - Fe + Fe3+ → 2Fe2+ 0,05 0,05 0,1 3Fe2+ + NO −3 + 4H + → 3Fe3+ + NO↑ + 2H2O (3) 0,35 → 0,35 3 3 3 23 3 3 2 Cu(NO )NO Fe NO Cu(NO ) 1 0,35 1(3) n n (mol) n n 0,05 mol 3 3 2 V 50 ml − + −⇒ = = ⇒ = = ⇒ = Bài 17. Cho 12,15 gam bột Al vào 112,5 ml dung dịch hỗn hợp NaNO3 1M và NaOH 3M, khuấy đều cho đến khi ngừng khớ thoỏt ra thỡ dừng lại. Thể tớch khớ thoỏt ra ở đktc là A. 2,24 lớt B. 7,56 lớt C. 15,92 lớt D. 10,08 lớt Lời giải nAl = 0,45 (mol) ; 33 NaNONOn n 0,11205 mol− = = ; OHn − = nNaOH = 0,3375 mol 3 2 4 38Al 3NO 5OH 18H O 8[Al(OH) ] 3NH (1) : 0, 45 0,1125 0,3375 : 0,3 0,1125 0,1875 0,3 0,1125 : 0,15 0 0,15 − − −+ + + → + Ban đầu Phản ứng D− 2 4 22Al 2OH 6H O 2 Al(OH) 3H (2) : 0,15 0,15 Ph : 0,15 0,15 0,225 D : 0 0 [ ] Ban đầu ản ứng − − −+ + → + (1) và (2)⇒∑ nKhớ = 0,1125 + 0,225 = 0,3375 (mol) ⇒Vkhớ = 0,3375.22,4 = 7,56 (lớt) Bài 18. Cho 6,4 gam Cu tỏc dụng với 120 ml dung dịch hỗn hợp gồm HNO31M và H2SO4 0,5 M loóng, thu được V lớt khớ NO duy nhất (đktc), phản ứng xảy ra hoàn toàn. Giỏ trị của V là A. 0,672 lớt B. 0,896 lớt C. 1,344 lớt D. 2,24 lớt Lời giải nCu = 0,1 mol; 33 HNOH NO n n n 0,12 mol+ −= = = ; 2 4H SOH H n 2n 0,12.0,5 0,06 (mol) n 0,12 2.0,06 0,24 (mol) + + = = = ⇒ = + =∑ 3Cu + 2NO −3 + 8H + → 3Cu2+ + 2NO↑ + 4H2O Ban đầu : 0,1 0,12 0,24 Phản ứng : 0,09 0,06 0,24 0,06 Dư : 0,01 0,06 0 ⇒VNO = 0,06.22,4 = 1,344 (lớt) Khúa học Luyện thi ĐH Đảm bảo TLBG Phương phỏp bảo toàn điện tớch Hocmai.vn – Ngụi trường chung của học trũ Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 8 - Bài 19. Hũa tan hoàn toàn 9,65 gam hỗn hợp 2 kim loại Fe, Al trong dung dịch hỗn hợp HCl và H2SO4 loóng, kết thỳc phản ứng thu được 7,28 lớt H2 (đktc). Phần trăm khối lượng của nhụm trong hỗn hợp ban đầu là A. 40,32%. B. 35,53%. C. 41,19 %. D. 56,48%. Lời giải 2Hn = 0,325 mol ; đặt x, y lần lượt là số mol của Al, Fe chứa trong hỗn hợp. Ta cú: 27x + 56y = 9,65 (1) Phương trỡnh ion rỳt gọn của cỏc phản ứng 2Al + 6H+ → 2Al3+ + 3H2 ↑ (2) x 1,5x Fe + 2H+ → Fe2+ + H2 ↑ (3) y y Từ (2) và (3)⇒ 2HV = 1,5 x + y = 0,325 → y = 0,325 – 1,5x (4) Từ (4) và (1) ta tớnh được : x = 0,15 mol ⇒ %mAl = 0,15.27 .100% 41,19% 9,65 = Giỏo viờn: Phạm Ngọc Sơn Nguồn: Hocmai.vn