Một số phương pháp giải toán Hóa học thông dụng năm 2019-2020

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 th­ờng 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

1mol CO₂ = 44g

Lập tỉ lệ thức:  44g CO₂ có 12g C

                          xg             3g C

44 : x  = 12 : 3

\( \to x = \frac{{44.3}}{{12}} = 11\)

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

\( \to x = \frac{{16.64}}{{160}} = 6,4g\)

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:

“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 d­ới dạng toán học như­ sau:

\(\frac{{{m_1}}}{{{m_2}}} = \frac{{{m_1}.{n_1}}}{{{m_2}.{n_2}}}\)

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 nh­ 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

M_KOH = (39 + 16 + 1) = 56g

MFeCl₂ = (56 + 35,5.3) = 162,5g

\(\frac{{mKOH}}{{mFeC{l_3}}} = \frac{{56.3}}{{162,5}} = \frac{{168}}{{162,5}}\)

* Tìm khối lượng KOH: \(mKOH = \frac{{160}}{{162,5}}.10 = 10,3g\)

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 ; M_KCl  74,5g

\(\frac{{{m_{FeC{l_3}}}}}{{{m_{KCl}}}} = \frac{{162,5}}{{74,5.3}} = \frac{{162,5}}{{223,5}}\)

* Tính khối lượng FeCl₃: \({M_{FeC{l_3}}} = 2,5.\frac{{162,5}}{{223,5}} = 1,86g\)

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 nh­ phép tính theo tỉ số hợp thức nh­ng 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:

\(\begin{array}{l}
f = \frac{{162,5}}{{223,5}} = 0,727\\
 \to {M_{FeC{l_3}}} = 2,5.f = 2,5.0,727 = 1,86
\end{array}\)

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 th­ờng được sử dụng. Phương pháp này có ­u 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 d­. Sau khi cháy hoàn toàn, thể tích khí thu được là 1250ml. Sau khi làm ng­ng 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 nh­ 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 + y/2H₂O       (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 ch­a có phản ứng là 100. 2 = 200ml. Do đó thể tích hiđro cácbon khi ch­a 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 + y/2H₂O

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 d­ - 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:

\(m{_{AgCl}} = {\rm{ }}x{\rm{ }}.\frac{{{M_{AgCl}}}}{{{M_{NaCl}}}} = {\rm{ }}x{\rm{ }}.\frac{{143}}{{58,5}} = {\rm{ }}x{\rm{ }}.{\rm{ }}2,444\;\;\;\;\;\;\;\)

\({m_{AgCl}} = {\rm{ }}y{\rm{ }}.\frac{{{M_{AgCl}}}}{{{M_{KCl}}}} = {\rm{ }}y{\rm{ }}.\frac{{143}}{{74,5}} = {\rm{ }}y{\rm{ }}.{\rm{ }}1,919\)

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

Từ (1) và (2) → hệ phương trình

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

 y = 0,147

→ % NaCl = (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%

3. Phương pháp áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố và khối lượng.

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 tr­ớc 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 = 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 d­. 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_FeCl3 =  nFe =  0,2mol                  

n_FeCl2 =  nFe =  = 0,2mol

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

m_FeCl3 = 127 * 0,2 = 25,4g                 

m_FeCl2 = 162,5 * 0,2 = 32,5g  

 

----(Để xem nội dung các phương pháp còn lại vui lòng xem tại online hoặc đăng nhập để tải về máy)----

 

8. Phương pháp lập luận khả năng.

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 ch­a biết cần tìm thì phải biện luận → Bằng cách: Chọn 1 ẩn số làm chuẩn rồi tách các ẩn số còn lại. Nên đ­a 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 d­ 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:

\(\frac{{3,06}}{{Mx + 16y}} = \frac{{5,22}}{{Mx + 124y}}\) → 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 th­ờng, 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.

\(d = \frac{{{M_A}}}{{{M_B}}} = \frac{{32n}}{{4m}}\) → 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 l­u huỳnh) → A là SO₂

9. Phương pháp giới hạn một đại lượng.

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 d­, 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_H2 = 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 v­ợt 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 d­ 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) < V_CO2 < 7,49 (lít)

...

Trên đây là phần trích dẫn Một số phương pháp giải toán Hóa học thông dụng năm 2019-2020 để xem toàn bộ nội dung chi tiết, mời các bạn cùng quý thầy cô vui lòng đăng nhập để tải về máy. 

Chúc các em đạt điểm số thật cao trong kì thi sắp đến!