Bài tập Hóa học bằng đồ thị - Một số dạng đơn giản

Nội dung text: Bài tập Hóa học bằng đồ thị - Một số dạng đơn giản

1. (dư Zn2+) (dư OH ) (dư OH ) Sản phẩm: Zn(OH)2 ; Zn(OH)2 ; OH dư 2+ 2 2 và Zn dư ; và ZnO2 ; và ZnO2 Phản ứng xảy ra: (1) ; (1) và (2) ; (2) Số mol các chất: Nửa trái: n 2nZn(OH ) ; Nửa phải: n 4n 2 2nZn(OH ) . ; ( n 2 n 2 ) OH 2 OH Zn 2 ZnO2 Zn Hình *: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của số mol Zn(OH)2 thu được vào số mol NaOH phản ứng với dung dịch chứa a mol ZnSO4. Biểu thức tinh nhanh số mol Zn(OH)2. Nhìn vào trục hoành Nửa trái đồ thị (đồng biến): Dư Zn2+: n OH chỉ xảy ra phản ứng (1), n 2n hay n . OH Zn(OH )2 Zn(OH) 2 2 Nửa phải đồ thị (nghịch biến): Dư OH : 4.n - n Zn2 OH xảy ra đồng thời (1) và (2), bên phải có n 4n 2 2n hay n . OH Zn Zn(OH )2 Zn(OH) 2 2 2 Gọi số mol Zn(OH)2 và ZnO2 lần lượt là x và y. Ta có: x + y = số mol Zn2+ (*) 2x + 4y = số mol OH ( ) 4.n - n Giải hệ phương trình: Nhân (*) với 4, trừ ( ) x = n Zn2 OH Zn(OH) 2 2 Ví dụ 1(KA-09)-: Hòa tan hết m gam ZnSO4 vào nước được dung dịch X. Cho 110ml dung dịch KOH 2M vào X, thu được a gam kết tủa. Mặt khác, nếu cho 140 ml dung dịch KOH 2M vào X thì cũng thu được a gam kết tủa. Giá trị của m là A. 20,125. B. 12,375. C. 22,540. D. 17,710. Ví dụ 2: KA-2010)- Hoà tan hoàn toàn m gam ZnSO4 vào nước được dung dịch X. Nếu cho 110 ml dung dịch KOH 2M vào X thì thu được 3a gam kết tủa. Mặt khác, nếu cho 140 ml dung dịch KOH 2M vào X thì thu được 2a gam kết tủa. Giá trị của m là A. 32,20 B. 24,15 C. 17,71 D. 16,10 Bài tập cho dưới dạng đồ thị Ví dụ 1 (KA-2010)): Khi nhỏ từ từ đến dư dung dịch KOH vào dung dịch chứa ZnSO4 , kết quả thí nghiệm được biểu diễn trên đồ thị sau (số liệu các chất tính theo đơn vị mol): Giá trị của x là: A. 0,125. B. 0,177. C. 0,140. D. 0,110. Giải: Số mol ZnSO4 = số mol Zn(OH)2 max = x mol. 9
2. Tỉ lệ x : y là: A. 10 : 13. B. 11 : 13. C. 12 : 15. D. 11 : 14. 2+ 0,2 Giải: Số mol Zn = số mol Zn(OH)2 max = a = = 0,1 mol. 2 4.n - n Nhận xét: Vì nghịch biến, nửa phải của đồ thị: n Zn2 OH , thay số, tìm x và y. Zn(OH)2 2 4 0,1- x 4 0,1 - y (*) 0,09 x = 0,22 mol; và ( )0,06 y = 0,28 mol. 2 2 3- Dung dịch kiềm (OH ) tác dụng với dung dịch muối nhôm (Al3+) Các phương trình phản ứng xảy ra: 3NaOH + AlCl3 Al(OH)3 + 3NaCl (1) (đoạn (I), đồ thị đồng biến- nửa trái) Nếu dư NaOH: NaOH + Al(OH)3 NaAlO2 + 2H2O (a) (đoạn (II), đồ thị nghịch biến-nửa phải) hoặc: 4NaOH + AlCl3 NaAlO2 + 3NaCl + 2H2O (2) Đồ thị (Al(OH)3- NaOH) (hai nửa không đối xứng) n Al(OH)3 n Al(OH)3 max a 0,5a o 0 45 nNaOH a1 3a a2 4a (dư AlCl3) (dư NaOH) (dư NaOH) Sản phẩm: Al(OH)3 Al(OH)3; Al(OH)3 ; NaAlO2 ; NaOH dư AlCl3 dư ; ; NaAlO2 NaAlO2 Phản ứng xảy ra (1) ; (1) ; (1) và (2); (2) (2) n NaOH Số mol các chất (tính nhanh): Nửa trái: n = 3n Al(OH ) hay n ; OH 3 Al(OH)3 3 Nửa phải: n = 4n 3 - n hay n 4nAlCl - n NaOH . OH Al Al(OH)3 Al(OH)3 3 Hình *: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của số mol Al(OH)3 thu được vào số mol NaOH phản ứng với dung dịch muối chứa a mol AlCl3. Biểu thức tinh nhanh số mol Al(OH)3 11
3. Nửa phải đồ thị (II): n 4n 3 - n , thay số ta có: OH Al Al(OH)3 y = 4a – 0,4a = 3,6a. x : y = 3a : 3,6a = 5 : 6. Ví dụ 3: Cho từ từ dung dịch hỗn hợp KOH và Ba(OH)2 vào dung dịch AlCl3. Kết quả thí nghiệm được biểu diễn trên đồ thị sau: Biểu thức liên hệ giữa x và y trong đồ thị trên là A. (x + 3y) = 1,26. B. (x + 3y) = 1,68. C. (x - 3y) = 1,68. D. (x - 3y) = 1,26. Giải: Gọi số mol kết tủa Al(OH)3 là a. Số mol Al(OH)3 max = 0,42 : 3 = 0,14 mol. - - Nửa trái đồ thị (I): n 3n , thay số số mol OH = x=3a OH Al(OH)3 x - Nửa phải đồ thị (II) n 4n 3 - n , thay số y = 4.0,14 - . x + 3y = 1,68 OH Al Al(OH)3 3 Ví dụ 4: Cho từ từ dung dịch KOH vào dung dịch hỗn hợp (AlCl3, Al2(SO4)3). Kết quả thí nghiệm được biểu diễn trên đồ thị sau: Biểu thức liên hệ giữa x và y trong sơ đồ trên là; A. (2x - 3y) = 1,44. B. (2x + 3y) = 1,08. C. (2x + 3y) = 1,44. D. (2x - 3y) = 1,08. Giải: Số mol Al(OH)3 max = 0,36 : 3 = 0,12 mol. 13
4. Ví dụ 6: Cho từ từ đến dư dung dịch NaOH 0,1M vào 300 ml dung dịch hổn hợp gồm H2SO4 a mol/lít và Al2(SO4)3 b mol/lít. Đồ thị dưới đây mô tả sự phụ thuộc của số mol kết tủa Al(OH)3 vào số mol NaOH đã dùng. a Tỉ số gần giá trị nào nhất sau đây ? b A. 1,7. B. 2,3. C. 2,7. D. 3,3. + 3+ Giải: Số mol H = 0,6a , số mol Al(OH)3 max = số mol Al = 0,6b . Số mol OH (I) = số mol H+ = 0,6a. Số mol OH (II) = 2,4b - 0,6a. Số mol OH (III) = 1,4a - 0,6a = 0,8a. - Nửa trái đồ thị (II): n (II) 3n n , thay số 2,4b = 3y + 0,6a 0,8b=y +0,2a. (*) OH Al(OH)3 H - Nửa phải đồ thị (III): n (III) 4n 3 - n n , 1,4a = 4.0,6b – y +0,6a OH Al Al(OH)3 H a 2,4b= y+0,8a ( ).Lấy ( ) –(*) ta được: 1,6b = 0,6a = 2,66 2,7. b 5.Dung dịch kiềm (OH ) tác dụng với dung dịch hỗn hợp muối Fe3+ và Al3+ Các phương trình phản ứng xảy ra: 3+ 3OH + Fe Fe(OH)3 (*) (đoạn (I), đồ thị đồng biến- nửa trái) 3+ 3OH + Al Al(OH)3 (1) (đoạn (II), đồ thị đồng biến- nửa trái) Nếu dư OH : OH + Al(OH)3 AlO2 + 2H2O (a) (đoạn (III), đồ thị nghịch biến- nửa phải) 3+ hoặc: OH + Al AlO2 + 2H2O (2) dư OH , Al(OH)3 hòa tan hết, còn lại Fe(OH)3. (đoạn (IV), kết tủa không đổi, đoạn nằm ngang) Ví dụ 7: Khi nhỏ từ từ đến dư dung dịch NaOH vào dung dịch hỗn hợp gồm a mol FeCl3 và b mol AlCl3, kết quả thí nghiệm được biểu diễn trên đồ thị sau (số liệu các chất tính theo đơn vị mol): 15
5. + 6- Dung dịch axit HCl (H ) tác dụng với dung dịch muối NaAlO2 (AlO2 ) Các phương trình phản ứng xảy ra: HCl + NaAlO2 + H2O Al(OH)3 + NaCl (1) (đoạn (I), đồ thị đồng biến- nửa trái) Nếu dư HCl: 3HCl + Al(OH)3 AlCl3 + 3H2O (a) (đoạn (II), đồ thị nghịch biến- nửa phải) hoặc: 4HCl + NaAlO2 AlCl3 + NaCl + 2H2O (2) Đồ thị (Aln(O H)3- HCl) (hai nửa không đối xứng) Al(OH)3 n Al(OH)3 max a 0,5a o 0 45 a1 a a2 4a nHCl (dư NaAlO2) (dư HCl) (dư HCl) Sản phẩm: Al(OH)3 Al(OH)3; Al(OH)3 ; AlCl3 ; HCl dư NaAlO2 dư ; AlCl3 ; AlCl3 Phản ứng xảy ra: (1) ;(1) ; (1) và (2) ; (2) (2) 4.n - n Số mol các chất (tính nhanh): Nửa trái: n n ; Nửa phải: n AlO2 H . HCl Al(OH)3 Al(OH)3 3 Hình *: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của số mol Al(OH)3 thu được vào số mol HCl phản ứng với dung dịch muối chứa a mol NaAlO2. Biểu thức tinh nhanh số mol Al(OH)3 + Nửa trái đồ thị: Dư AlO2 , chỉ xảy ra phản ứng (1), n n . Al(OH)3 HCl Nửa phải đồ thị: Dư H+, xảy ra đồng thời (1) và (2), 4.n - n AlO2 H n 4.n -3n hay n . H AlO2 Al(OH)3 Al(OH)3 3 3+ Gọi số mol Al(OH)3 và Al lần lượt là x và y. Ta có: x + y = số mol AlO2 (*) x + 4y = số mol H+ ( ) 4.n - n Giải hệ phương trình: Nhân (*) với 4, trừ ( ) x = n AlO2 H . Al(OH)3 3 Ví dụ 1: Cho từ từ dung dịch HCl 0,2M vào dung dịch NaAlO2, kết quả thí nghiệm được biểu diễn 17
6. Giá trị của y là A. 1,4. B. 1,8. C. 1,5. D. 1,7. Giải: Số mol NaAlO2 = số mol Al(OH)3 max = y. - (I) số mol HCl = x = 1,1 mol. - Số mol Al(OH)3 = 1,1 mol. - (III), nửa phải đồ thị: Số mol HCl = 3,8 - 1,1 = 2,7 mol. Áp dụng: n 4n 3nAl(OH ) , thay số: 2,7 = 4y – 3.1,1 y = 1,5 mol. H AlO2 3 Ví dụ 3: Khi nhỏ từ từ đến dư dung dịch HCl vào dung dịch hỗn hợp gồm a mol Ba(OH)2 và b mol Ba(AlO2)2 (hoặc Ba[Al(OH)4]2), kết quả được biểu diễn trên đồ thị sau: Tỉ lệ a : b là A. 1 : 3. B. 1 : 2. C. 2 : 3. D. 2 : 1. Giải: - Số mol OH = 2a. - Số mol AlO2 = số mol Al(OH)3 max = 2b. - (I), số mol OH = 2a = số mol H+ = 0,1 mol a = 0,05 mol. - (II), nửa trái của đồ thị, số mol Al(OH)3 =0,3 – 0,1= 0,2 mol. - (III), nửa phải của đồ thị, áp dụng: Áp dụng: n 4n 3nAl(OH ) , H AlO2 3 19
7. Ví dụ 1: Khi nhỏ từ từ đến dư dung dịch HCl vào dung dịch chứa Na2ZnO2 , kết quả thí nghiệm được biểu diễn trên đồ thị sau (số liệu các chất tính theo đơn vị mol): Giá trị của x là: A. 0,125. B. 0,177. C. 0,140. D. 0,110. Ví dụ 2: Khi nhỏ từ từ đến dư dung dịch HCl vào dung dịch chứa Na2ZnO2 , kết quả thí nghiệm được biểu diễn trên đồ thị sau (số liệu các chất tính theo đơn vị mol): Giá trị của x là A. 0,20 B. 0,15 C. 0,11 D. 0,10 9- Một số dạng đồ thị khác + 2 - Nhỏ từ từ dung dịch axit (H ) vào dung dịch hỗn hợp CO3 và HCO3 Thứ tự phản ứng trong dung dịch: + 2 H + CO3 HCO3 (đoạn (I), không có khí, đoạn nằm ngang) + + nếu dư H : H + HCO3 CO2 + H2O (đoạn (II), đồ thị đồng biến, tam giác vuông cân) Ví dụ 1 : Cho từ từ dung dịch HCl vào dung dịch có chứa a mol Na2CO3 và b mol NaHCO3. Số mol khí CO2 thu được phụ thuộc vào số mol HCl được biểu diễn trên đồ thị sau (coi khí CO2 không tan trong nước): Tỉ lệ của a : b là A. 3 : 1. B. 3 : 4. C. 7 : 3. D. 4 : 3. Giải: a = 0,15 mol. 2 Số mol khí CO2 = số mol CO3 + số mol HCO3 = a + b a + b = 0,35 - 0,15 = 0,2 mol b = 0,05 mol. 21
8. Ví dụ 4: Nhỏ từ từ dung dịch HCl vào dung dịch chứa x mol NaOH, y mol KOH và z mol K2CO3. Số mol khí CO2 thu được phụ thuộc vào số mol HCl được biểu diễn trên đồ thị sau (coi khí CO2 không tan trong nước): Tổng (x + y) có giá trị là A. 0,05. B. 0,20. C. 0,15. D. 0,25. Giải: - Đoạn (I), (x + y + z) = 0,2 - Đoạn (II), z = 0,25 - 0,2 = 0,05 (x + y) = 0,15 mol. 2+ + 2 D.dịch kiềm (OH ) tác dụng với muối kẽm (Zn ) D.dịch axit (H ) tác dụng với muối ZnO2 2+ + 2 2OH + Zn Zn(OH)2 (1) 2H + ZnO2 Zn(OH)2 (1) 2 + + 2+ dư OH : Zn(OH)2 + 2OH ZnO2 +2H2O (a) dư H : Zn(OH)2 + 2H Zn + 2H2O (a) 2+ 2 + 2 2+ hoặc: 4OH + Zn ZnO2 + 2H2O (2) hoặc: 4H + ZnO2 Zn + 2H2O (2) Biểu thức tính nhanh số mol Zn(OH)2 Biểu thức tính nhanh số mol Zn(OH)2 - Nửa trái, p.ứng (1): n 2n - Nửa trái, p.ứng (1): n 2n OH Zn(OH)2 H Zn(OH)2 - Nửa phải, p.ứ(1) và (2): n 4.n 2 - 2n - Nửa phải, p.ứ (1),(2): n 4.n 2 - 2n OH Zn Zn(OH)2 H ZnO2 Zn(OH)2 Dự đoán lượng kết tủa Zn(OH)2 Dự đoán lượng kết tủa Zn(OH)2 n n OH H - Số mol Zn(OH)2 max = = n 2 - Số mol Zn(OH)2 max = = n 2 2 Zn 2 ZnO2 n n n OH Zn2 1 n ZnO2 1 - Điều kiện có Zn(OH)2: - Đ.kiện có Zn(OH) : H n n 4 2 Zn2 OH n 2 n 4 ZnO2 H n n 2 1 OH Zn n n 2 - Đk không có Zn(OH)2: 4; H ZnO2 1 -Đk không có Zn(OH)2: 4, n 2 n 4 Zn OH n 2 n 4 ZnO2 H Dung dịch kiềm (OH ) tác dụng với dung dịch muối nhôm (Al3+) Đồ thị (Al(OH)3- NaOH) (hai nửa không đối xứng) 23
9. n n 3 n OH Al 1 n AlO 1 - Điều kiện có Al(OH)3: - Đ.kiện có Al(OH) : H n n 4 3 Al3 OH n n 4 AlO2 H n n 3 1 OH Al n n - Đk không có Al(OH)3: 4; H AlO2 1 -Đk không có Al(OH)3: 4, n 3 n 4 Al OH n n 4 AlO2 H 25