MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP GIẢI TOÁN HOÁ HỌC THÔNG DỤNG.
1. Phương pháp số học
Giải các phép tính Hoá học ở cấp II phổ thông, thông thường sử dụng phương pháp số học: Đó là các phép tính dựa vào sự phụ thuộc tỷ lệ giữa các đại lượng và các phép tính phần trăm. Cơ sở của các tính toán Hoá học là định luật thành phần không đổi được áp dụng cho các phép tính theo CTHH và định luật bảo toàn khối lượng các chất áp dụng cho cá phép tính theo PTHH. Trong phương pháp số học người ta phân biệt một số phương pháp tính sau đây:
a. Phương pháp tỉ lệ.
Điểm chủ yếu của phương pháp này là lập được tỉ lệ thức và sau đó là áp dụng cách tính toán theo tính chất của tỉ lệ thức tức là tính các trung tỉ bằng tích các ngoại tỉ.
Thí dụ: Tính khối lượng cácbon điôxit CO2 trong đó có 3 g cacbon.
Bài giải
MCO2 = 12 + (16.2) = 44
1 mol CO2 = 44g
Lập tỉ lệ thức: 44g CO2 có 12g C
xg 3g C
44 : x = 12 : 3
→ \(x = \frac{{44.3}}{{12}} = 11\)
Vậy, khối lượng cacbon điôxit là 11g
Thí dụ 2: Có bao nhiêu gam đồng điều chế được khi cho tương tác 16g đồng sunfat với một lượng sắt cần thiết.
Bài giải
Phương trình Hoá học: CuSO4 + Fe → FeSO4 + Cu
160g 64g
16g xg
→ \(x = \frac{{16.64}}{{160}} = 6,4g\)
Vậy điều chế được 6,4g đồng.
b. Phương pháp tính theo tỉ số hợp thức.
Dạng cơ bản của phép tính này tính theo PTHH tức là tìm khối lượng của một trong những chất tham gia hoặc tạo thành phản ứng theo khối lượng của một trong những chất khác nhau. Phương pháp tìm tỉ số hợp thức giữa khối lượng các chất trong phản ứng được phát biểu như sau:
\(\frac{{{m_1}}}{{{m_2}}} = \frac{{{m_1}.{n_1}}}{{{m_2}.{n_2}}}\)
“Tỉ số khối lượng các chất trong mỗi phản ứng Hoá học thì bằng tỉ số của tích các khối lượng mol các chất đó với các hệ số trong phương trình phản ứng”. Có thể biểu thị dưới dạng toán học như sau:
Trong đó: m1 và m2 là khối lượng các chất, M1, M2 là khối lượng mol các chất còn n1, n2 là hệ số của PTHH.
Vậy khi tính khối lượng của một chất tham gia phản ứng Hoá học theo khối lượng của một chất khác cần sử dụng những tỉ số hợp thức đã tìm được theo PTHH như thế nào ? Để minh hoạ ta xét một số thí dụ sau:
Thí dụ 1: Cần bao nhiêu gam Pôtat ăn da cho phản ứng với 10g sắt III clorua ?
Bài giải
PTHH FeCl3 + 3KOH → Fe(OH)3 + 3KCl
10g ?
Tính tỉ số hợp thức giữa khối lượng Kali hiđrôxit và sắt II clorua
MKOH = (39 + 16 + 1) = 56g
mFeCl3 = (56 + 35,5.3) = 162,5g
\(\frac{{mKOH}}{{mFeC{l_3}}} = \frac{{56.3}}{{162,5}} = \frac{{168}}{{162,5}}\)
* Tìm khối lượng KOH: \(mKOH = 10.\frac{{160}}{{162,5}} = 10,3g\)
Thí dụ 2: Cần bao nhiêu gam sắt III chorua cho tương tác với kalihiđrôxit để thu được 2,5g Kaliclorua?
Bài giải
PTHH FeCl3 + 3 KOH → Fe(OH)3 + 3KCl
Tính tỉ số hợp thức giữa khối lượng FeCl3 và Kaliclorua
MFeCl3 = 162,5g ; MKCL 74,5g
\(\frac{{{m_{FeC{l_3}}}}}{{{m_{KCl}}}} = \frac{{162,5}}{{74,5.3}}\)
* Tính khối lượng FeCl3: \({M_{FeC{l_2}}} = 2,5.\frac{{162,5}}{{223,5}} = 1,86g\)
c. Phương pháp tính theo thừa số hợp thức.
Hằng số được tính ra từ tỉ lệ hợp thức gọi là thừa số hợp thức và biểu thị bằng chữ cái f. Thừa số hợp thức đã được tính sẵn và có trong bảng tra cứu chuyên môn.
Việc tính theo thừa số hợp thức cũng cho cùng kết quả như phép tính theo tỉ số hợp thức nhưng được tính đơn giản hơn nhờ các bảng tra cứu có sẵn.
Thí dụ: Theo thí dụ 2 ở trên thì thừa số hợp thức là:
f = 162,5 : 223,5 = 0,727
→ MFeCl3 = 2,5.0,727 = 1,86g
Vậy, khối lượng FeCl3 là 1,86g
2. Phương pháp đại số
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.
CxHy + 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 MNaCl là x và mKcl 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 . 2,444
mAgCl = y . 1,919
→ mAgCl = 2,444x + 1,919y = 0,717 (2)
Từ (1) và (2) → hệ phương trình (1) và (2)
Giải hệ phương trình ta được: x = 0,178, y = 0,147
→ % NaCl = 54,76%
% KCl = 100% - % NaCl = 100% - 54,76% = 45,24%.
Vậy trong hỗn hợp: NaCl chiếm 54,76%, KCl chiếm 45,24%
---(Để xem nội dung phương pháp 3 đến phương pháp 8 vui lòng xem tại online hoặc đăng nhập để tải về máy)---
8. Phương pháp biện luận theo ẩn số.
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 MxOy 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: MxOy + 2yHNO3 → xM(NO3)2y/x + yH2O
Từ PTPƯ ta có tỉ lệ:
\(\frac{{3,06}}{{Mx + 16y}} = \frac{{5,22}}{{Mx + 124y}} \to M = 68,5.\frac{{2y}}{x}\) → 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 XOn, MA = X + 16n = 16n + 16n = 32n.
Đặt CTPT A là YOm, MB = 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
9. Phương pháp dựa vào các đại lượng có giới hạn để tìm giới hạn của một đại lượng khác.
a. Nguyên tắc áp dụng:
Dựa vào các đại lượng có giới hạn, chẳng hạn:
KLPTTB ( ), 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
MR là khối lượng trung bình của 2 kim loại kiềm A và B, giả sử MA < MB
→ MA < MR < MB .
Viết PTHH xảy ra:Theo phương trình phản ứng:
nR = 2nH = 0,2 mol. → MR = 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 M2CO3 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 ---> VCO = 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). Xác định V (lít).
Hướng dẫn:
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) < VCO < 7,49 (lít)
...
Trên đây là trích đoạn nội dung Một số phương pháp giải toán Hóa học thông dụng môn Hóa 9 năm 2019-2020. Để xem thêm nhiều tài liệu tham khảo hữu ích khác các em vui lòng đăng nhập vào trang Chúng tôi để tải tài liệu về máy tính.
Chúc các em học tập tốt !
