Nội dung

Sách dành tặng học sinh phổ thông
16 Phương pháp và kĩ thuật giải nhanh hóa học
Các công thức giải nhanh trắc nghiệm hóa học 2 MỤC LỤC PHẦN I: 16 PHƯƠNG PHÁP VÀ KĨ THUẬT GIẢI NHANH BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM HÓA HỌC 3 Ph−¬ng ph¸p b¶o toµn khèi l−îng 4 Ph−¬ng ph¸p 2: Ph−¬ng ph¸p B¶o toµn nguyªn tè 16 Ph−¬ng ph¸p 3: Ph−¬ng ph¸p t¨ng gi¶m khèi l−îng 24 Ph−¬ng ph¸p 4: Ph−¬ng ph¸p B¶o toµn ®iÖn tÝch 40 Ph−¬ng ph¸p 5: Ph−¬ng ph¸p B¶o toµn electron 46 Ph−¬ng ph¸p 6: Ph−¬ng ph¸p trung b×nh 62 Ph−¬ng ph¸p 7: Ph−¬ng ph¸p quy ®æi 77 Ph−¬ng ph¸p 8: Ph−¬ng ph¸p ®−êng chÐo 89 Ph−¬ng ph¸p 9: Ph−¬ng ph¸p hÖ sè 105 Ph−¬ng ph¸p 10: Ph−¬ng ph¸p sö dông ph−¬ng tr×nh ion thu gän 114 Ph−¬ng ph¸p 11: Kh¶o s¸t ®å thÞ 125 Ph−¬ng ph¸p 1: Ph−¬ng ph¸p kh¶o s¸t tû lÖ sè mol CO vµ H O 133 Ph−¬ng ph¸p 13: Ph−¬ng ph¸p chia hçn hîp thµnh hai phÇn kh«ng ®Òu nhau 145 Ph−¬ng ph¸p 14: Ph−¬ng ph¸p mèi quan hÖ gi÷a c¸c ®¹i l−îng 150 Ph−¬ng ph¸p 15: Ph−¬ng ph¸p chän ®¹i l−îng thÝch hîp 160 Ph−¬ng ph¸p 16: Ph−¬ng ph¸p chän ®¹i l−îng thÝch hîp 170 Ph−¬ng ph¸p 16+: Ph−¬ng ph¸p sö dông c«ng thøc kinh nghiÖm 178 Ph−¬ng ph¸p 12: 2 2 PHẦN II: CÁC CÔNG THỨC GIẢI NHANH TRẮC NGHIỆM HÓA HỌC 185 CHƯƠNG I: CÁC CÔNG THỨC GIẢI NHANH TRONG HÓA HỌC 186 CHƯƠNG II: MỘT SỐ BÀI TẬP THAM KHẢO 218 CHƯƠNG III: HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP 228 2 3 PHẦN I: 16 PHƯƠNG PHÁP VÀ KĨ THUẬT GIẢI NHANH BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM HÓA HỌC 3 4 Ph−¬ng ph¸p 1 Ph−¬ng ph¸p b¶o toµn khèi l−îng 1. Nội dung phương pháp - Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng (BTKL): “ Tổng khối lượng các chất tham gia phản ứng bằng tổng khối lượng các chất sản phẩm” Điều này giúp ta giải bài toán hóa học một cách đơn giản, nhanh chóng Xét phản ứng: A + B → C + D Ta luôn có: mA + mB = mC + mD (1) * Lưu ý: Điều quan trọng nhất khi áp dụng phương pháp này đó là việc phải xác định đúng lượng chất (khối lượng) tham gia phản ứng và tạo thành (có chú ý đến các chất kết tủa, bay hơi, đặc biệt là khối lượng dung dịch). 2. Các dạng bài toán thường gặp Hệ quả 1: Biết tổng khối lượng chất ban đầu ↔ khối lượng chất sản phẩm Phương pháp giải: m(đầu) = m(sau) (không phụ thuộc hiệu suất phản ứng) Hệ quả 2: Trong phản ứng có n chất tham gia, nếu biết khối lượng của (n – 1) chất thì ta dễ dàng tính khối lượng của chất còn lại. Hệ quả 3: Bài toán: Kim loại + axit → muối + khí mmuối = mkim loại + manion tạo muối - Biết khối lượng kim loại, khối lượng anion tạo muối (tính qua sản phẩm khí) → khối lượng muối - Biết khối lượng muối và khối lượng anion tạo muối → khối lượng kim loại - Khối lượng anion tạo muối thường được tính theo số mol khí thoát ra: • Với axit HCl và H2SO4 loãng + 2HCl → H2 nên 2Cl− ↔ H2 + H2SO4 → H2 nên SO42− ↔ H2 • Với axit H2SO4 đặc, nóng và HNO3: Sử dụng phương pháp ion – electron (xem thêm phương pháp bảo toàn electron hoặc phương pháp bảo toàn nguyên tố) Hệ quả 3: Bài toán khử hỗn hợp oxit kim loại bởi các chất khí (H2, CO) Sơ đồ: Oxit kim loại + (CO, H2) → rắn + hỗn hợp khí (CO2, H2O, H2, CO) Bản chất là các phản ứng: CO + [O] → CO2 H2 + [O] → H2O ⇒ n[O] = n(CO2) = n(H2O) → mrắn = m oxit - m[O] 4 5 3. Đánh giá phương pháp bảo toàn khối lượng. Phương pháp bảo toàn khối lượng cho phép giải nhanh được nhiều bài toán khi biết quan hệ về khối lượng của các chất trước và sau phản ứng. Đặc biệt, khi chưa biết rõ phản ứng xảy ra hoàn toàn hay không hoàn toàn thì việc sử dụng phương pháp này càng giúp đơn giản hóa bài toán hơn. Phương pháp bảo toàn khối lượng thường được sủ dụng trong các bài toán nhiều chất. 4. Các bước giải. - lập sơ đồ biến đổi các chất trước và sau phản ứng. - Từ giả thiết của bài toán tìm ∑ trước m = ∑ sau m (không cần biết phản ứng là hoàn toàn hay không hoàn toàn) - Vận dụng định luật bảo toàn khối lượng để lập phương trình toán học, kết hợp dữ kiện khác để lập hệ phương trình toán. - Giải hệ phương trình. THÍ DỤ MINH HỌA Ví dụ 1: Hoà tan hoàn toàn 3,9 gam kali vào 36,2 gam nước thu được dung dịch có nồng độ A. 15,47%. B. 13,97%. C. 14,0% D. 4,04%. Giải: 2K + 2H2O 2KOH + H2 ↑ 0,1 0,10 0,05(mol) mdung dịch = mK + m H 2O - m H 2 C%KOH = = 3,9 + 36,2 - 0,05 × 2 = 40 gam 0,1× 56 × 100 % = 14% ⇒ Đáp án C 40 Ví dụ 2: Điện phân dung dịch chứa hỗn hợp CuSO4 và KCl với điện cực trơ đến khi thấy khí bắt đầu thoát ra ở cả hai điện cực thì dừng lại thấy có 448 ml khí (đktc) thoát ra ở anot. Dung dịch sau điện phân có thể hoà tan tối đa 0,8 gam MgO. Khối lượng dung dịch sau điện phân đã giảm bao nhiêu gam (coi lượng H2O bay hơi là không đáng kể) ? A. 2,7 B. 1,03 C. 2,95. D. 2,89. Giải: CuSO4 + 2KCl → Cu ↓ + Cl2 ↑ + K2SO4 (1) 0,01 ← 0,01 Dung dịch sau điện phân hoà tan được MgO ⇒ Là dung dịch axit, chứng tỏ sau phản ứng (1) CuSO4 dư 2CuSO4 + 2H2O → 2Cu ↓ + O2 ↑ + H2SO4 (2) 0,02 ← 0,01 ← 0,02 (mol) 5 6 n Cl + n O 2 = 2 480 = 0,02 (mol) 22400 H2SO4 + MgO → MgSO4 + H2O (3) 0,02 ← 0,02 (mol) mdung dịch giảm = mCu + m Cl 2 + m O 2 = 0,03 × 64 + 0,01x71 + 0,01x32 = 2,95 gam ⇒ Đáp án C Ví dụ 3: Cho 50 gam dung dịch BaCl2 20,8 % vào 100 gam dung dịch Na2CO3, lọc bỏ kết tủa được dung dịch X. Tiếp tục cho 50 gam dung dịch H2SO4 9,8% vào dung dịch X thấy ra 0,448 lít khí (đktc). Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Nồng độ % của dung dịch Na2CO3 và khối lượng dung dịch thu được sau cùng là: A. 8,15% và 198,27 gam. B. 7,42% và 189,27 gam. C. 6,65% và 212,5 gam. D. 7,42% và 286,72 gam. Giải: n = 0,05 mol; n BaCl2 H2SO4 = 0,05 mol BaCl2 + Na2CO3 → BaCO3 ↓ + 2NaCl 0,05 0,05 0,05 0,1 Dung dịch B + H2SO4 → khí ⇒ dung dịch B có Na2CO3 dư Na2CO3 + H2SO4 → Na2SO4 + CO2↑ + H2O 0,02 0,02 ⇒ n Na CO ban đầu = 0,05 + 0,02 = 0,07 mol 2 3 ⇒ C%Na2CO3= 0,07 × 106 × 100% = 7,42% 100 ĐLBTKL: mdd sau cùng = 50 + 100 + 50 - m ↓ - mCO2 = 50 + 100 + 50 - 0,05.197 - 0,02.44 = 189,27 gam ⇒ Đáp án B Ví dụ 4: X là một α - aminoaxit, phân tử chứa một nhóm -NH2 và một nhóm -COOH. Cho 0,89 gam X phản ứng vừa đủ với HCl thu được 1,255 gam muối. Công thức tạo ra của X là: A. CH2 =C(NH2)-COOH. B. H2N-CH=CH-COOH. C. CH3-CH(NH2)-COOH. D. H2N-CH2-CH2-COOH. Giải: HOOC - R - NH2 + HCl → HOOC -R-NH3Cl ⇒ mHCl = m muối - maminoaxit = 0,365 gam ⇒ mHCl = 0,01 (mol) 6 7 ⇒ Maminoxit = 0,89 = 89 0,01 Mặt khác X là α -aminoaxit ⇒ Đáp án C Ví dụ 5: Cho 15,6 gam hỗn hợp hai ancol đơn chức, kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng tác dụng hết với 9,2 gam Na, thu được 24,5 gam chất rắn. Hai ancol đó là: A. CH3OH và C2H5OH. B. C2H5OH và C3H7OH. C. C3H5OH và C4H7OH. D. C3H7OH và C4H9OH. Giải: 2 ROH + 2Na → 2 RONa + H2 Theo đề bài hỗn hợp rượu tác dụng với hết Na ⇒ Học sinh thường nhầm là: Na vừa đủ, do đó thường giải sai theo hai tình huống sau: Tình huống sai 1: nNa= 9,2 15,6 = 0,4 ⇒ nrượu = 0,4 ⇒ M rượu = = 39 23 0,4 ⇒ Đáp án A ⇒ Sai. Tình huống sai 2: Áp dụng phương pháp tăng giảm khối lượng: nrượu = 24,5 − 15,6 15,6 = 0,405 ⇒ Mrượu = = 38,52 22 0,405 ⇒ Đáp án A ⇒ Sai Áp dụng phương pháp bảo toàn khối lượng ta có: m = mrượu + mNa - mrắn = 15,6 + 9,2 - 24,5 = 0,3 gam H2 ⇒ nrượu= 2n H = 0,3 (mol) ⇒ M rượu = 2 15,6 = 52 ⇒ Đáp án B 0,3 Ví dụ 6: Trùng hợp 1,680 lít propilen (đktc) với hiệu suất 70%, khối lượng polime thu được là: A. 3,150 gam. B. 2,205 gam. C. 4,550 gam. D.1,850 gam. Giải: ĐLBTKL: mpropilen = mpolime = 70% 1,680 .42. = 2,205 gam ⇒ Đáp án B 22,4 100% Ví dụ 7: Xà phòng hoá hoàn toàn 17,24 gam chất béo cần vừa đủ 0,06 mol NaOH, cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được khối lượng xà phòng là: A. 17,80 gam. B.18,24 gam. C. 16,68 gam. D.13,38 gam. (Trích đề thi tuyển sinh vào các trường Đại học, Cao đẳng khối B, 2008) Giải: (RCOO)3C3H5 + 3NaOH → 3RCOONa + C3H5(OH)3 0,06 → 0,02 (mol) 7 8 Theo định luật bảo toàn khối lượng: 17,24 + 0,06.40= mxà phòng + 0,02.92 ⇒ mxà phòng =17,80 gam ⇒ Đáp án: A Ví dụ 8: Cho 3,60 gam axit cacboxylic no, đơn chức X tác dụng hoàn toàn với 500ml dung dịch gồm KOH 0,12M và NaOH 0,12M. Cô cạn dung dịch thu được 8,28 gam hỗn hợp chất rắn khan. Công thức phân tử của X là: A. C2H5COOH. B. CH3COOH. C. HCOOH. D. C3H7COOH. (Trích đề thi tuyển sinh vào các trường Đại học, Cao đẳng khối B, 2008) Giải: RCOOH + KOH → RCOOK + H2O RCOOH + NaOH → RCOONa + H2O nNaOH = nKOH = 0,5.0,12 = 0,06 mol ĐLBTKL: mX + mNaOH + mKOH = mrắn + m ⇒ m H O = 1,08 gam ⇒ n 2 H2O H2O = 0,06 mol ⇒ nRCOOH = n H O= 0,06 mol ⇒ MX = R + 45 = 2 3,60 = 60 ⇒ R = 15 0,06 ⇒ X: CH3COOH ⇒ Đáp án B Ví dụ 9: Nung 14,2 gam hỗn hợp 2 muối cacbonat của 2 kim loại hoá trị 2 được 7,6 gam chất rắn và khí X. Dẫn toàn bộ lượng khí X vào 100ml dung dịch KOH 1M thì khối lượng muối thu được sau phản ứng là: A. 15 gam B. 10 gam C. 6,9 gam D. 5 gam Giải: X là CO2 ĐLBTKL: 14,2 = 7,6 + mX ⇒ mX = 6,6 gam ⇒ nX = 0,15 mol Vì: m KOH 0,1 = < 1 ⇒ muối thu được là KHCO3 n CO 2 0,15 CO2 + KOH → KHCO3 0,1 0,1 0,1 ⇒ m = 0,1.100 = 10 gam ⇒ Đáp án B KHCO3 Ví dụ 10: Nhiệt phân hoàn toàn M gam hỗn hợp X gồm CaCO3 và Na2CO3 thu được 11,6 gam chất rắn và 2,24 lít khí ở điều kiện tiêu chuẩn. Hàm lượng % của CaCO3 trong X là: A. 6,25% B. 8,62% C. 50,2% D. 62,5% 8 9 Giải: o t CaCO3 → CaO + CO2 nCaCO 3 = nCO = 0,1 (mol) ⇒ mCaCO 3 = 10 gam 2 Theo ĐLBTKL: mX = mchất rắn = mkhí = 11,6 + 0,1 × 44=16 gam ⇒ %CaCO3= 10 × 100% = 62,5% ⇒ Đáp án: D 16 Ví dụ 11: Đun 27,6 gam hỗn hợp 3 ancol đơn chức với H2SO4 đặc ở 140oC (H=100%) được 22,2 gam hỗn hợp các ete có số mol bằng nhau. Số mol mỗi ete trong hỗn hợp là: A. 0,3. B. 0,1 C. 0,2 D.0,05 Giải: Số ete thu được là: 3(3 + 1) =6 2 ĐLBTKL: 27,6= 22,2 + m H 2 O ⇒ m H 2 O = 5,4 gam ⇒ n H 2 O = 0,3 mol ∑n H 2O = ∑n ete = 6nete ⇒ nmỗi ete = 0,3: 6 = 0,5 mol ⇒ Đáp án: D Ví dụ 12: Đốt cháy hoàn toàn 0,025 mol chất hữu cơ X cần 1,12 lít O2 (đktc), dẫn toàn bộ sản phẩm thu được qua bình 1 đựng P2O5 khan và bình 2 đựng Ca(OH)2 dư thấy khối lượng bình 1 tăng 0,9 gam, bình 2 tăng 2,2 gam. Công thức phân tử của X là: A. C2H4O. B. C3H6O. C. C3H6O2. D. C2H4O2. Giải mbình 2 tăng = m CO 2 , mbình 1 tăng = m H 2 O ĐLBTKL: mx + m O 2 = m CO 2 + m H 2 O ⇔ mx + 32.0,05 = 0,9 + 2,2 ⇒ mx = 1,5 gam ⇒ Mx = 1,5:0,025=60 ⇒ Đáp án: D Ví dụ 13: Cho 20,2 gam hỗn hợp 2 ancol tác dụng vừa đủ với K thấy thoát ra 5,6 lít H2(đktc) và khối lượng muối thu được là: A. 3,92 gam B. 29,4 gam C. 32,9 gam D. 31,6 gam Giải: R (OH)a + aK → R (OK)a + x xa a H2 2 0,5 ax ⇒ n H 2 = 0,5 ax = 0,25 ⇒ ax = 0,5 mol ĐLBTKL: 20,2 + 39.0,5 = mmuối + 2.0,25 ⇒ mmuối = 39,2 gam ⇒ Đáp án A 9 10 Ví dụ 14: Xà phòng hoá chất hữu cơ X đơn chức được 1 muối Y và ancol Z. Đốt cháy hoàn toàn 4,8 gam Z cần 5,04 lít O2 (đktc) thu được lượng CO2 sinh ra nhiều hơn lượng nước là 1,2 gam. Nung muối Y với vôi tôi xút thu được khí T có tỉ khối hơi đối với H2 là 8. Công thức cấu tạo của X là: A. C2H5COOCH3 B. CH3COOCH3 C. HCOOCH3. D. CH3COOC2H5 Giải: X + NaOH → muối Y + ancol Z ⇒ X: este đơn chức o t RCOONa + R’OH RCOOR’ + NaOH → CaO/t0 RCOONa + NaOH RH + Na2CO3 MRH = 8.2 =16 ⇒ RH: CH4 ⇒ RCOONa : CH3COONa CxHyO(Z) + O2 → CO2 + H2O ĐLBTKL: 4,8 + 0,225.32 = m CO 2 + m H 2 O = 12 m CO 2 = m H 2 O + 1,2 ⇒ m CO 2 = 6,6 gam, m H 2 O = 5,4 gam mC = 12. n CO 2 =1,8 gam; mH = 2. n H 2O = 0,6 gam; mO = 2,4 gam x: y: z = 1,8 0,6 2,4 : : = 0,15: 0,6: 0,15 = 1: 4: 1 12 1 16 ⇒ Z: CH3OH ⇒ X : CH3COOCH3 ⇒ Đáp án B Ví dụ 15: Đốt cháy hoàn toàn 4,3 gam một axit cacboxylic X đơn chức thu được 4,48lít CO2 (đktc) và 2,7 gam H2O. Số mol của X là: A. 0,01mol B. 0,02 mol C. 0,04 mol D. 0,05 mol Giải: Theo ĐLBTKL: mX + m O 2 = m CO 2 + m H 2O ⇒ m O 2 = 2,7 + 0,2 × 44 – 4,3 = 10,3 gam ⇒ n O 2 = 0,225 (mol) Áp dụng bảo toàn nguyên tố đối với oxi: nX + n O 2 = n CO 2 + n H 2O 2 ⇒ nX = n CO2 + nH O 2 2 - n O 2 = 0,05(mol) ⇒ Đáp án D Ví dụ 16: Đốt cháy hoàn toàn x gam hỗn hợp X gồm propan, buten-2, axetilen thu được 47,96 gam CO2 và 21,42 gam H2O. Giá trị X là: A. 15,46. B. 12,46. C. 11,52. D. 20,15. 10