Phương pháp 11: Sử dụng phương trình ion thu gọn

Ph­¬ng ph¸p 11 Ph­¬ng ph¸p sö dông ph­¬ng tr×nh ion thu gän I. CƠ SƠ CỦA PHƯƠNG PHÁP Phương trình hóa học thường được viết dưới hai dạng là phương trình hóa học ở dạng phân tử và dạng ion thu gọn. Ngoài việc thể hiện được đúng bản chất của phản ứng hóa học, phương trình ion thu gọn còn giúp giải nhanh rất nhiều dạng bài tập khó hoặc không thể giải theo các phương trình hóa học ở dạng phân tử. II. CÁC DẠNG BÀI TẬP THƯỜNG GẶP Dạng 1: Phản ứng axit, bazơ và pH của dung dịch Ví dụ 1 : Cho một mẫu hợp kim Na - Ba tác dụng với nước (dư), thu được dung dịch X và 3,36 lít H2 (ở đktc). Thể tích dung dịch axit H2so4 2M cần dùng để trung hoà dung dịch X là A. 150ml. B. 75ml. C. 60ml. D. 30ml. Giải: Na + H2O ® NaOH + (1) Ba + 2H2O ® Ba(OH)2 + H2 (2) Theo (1) và (2) Phương trình ion rút gọn của dung dịch axit với dung dịch bazơ là H+ + OH- ® H2O Đáp án B Ví dụ 2: Trộn 100ml dung dịch (gồm Ba(OH)2 0,1M và NaOH 0,1M) với 400ml dung dịch (gồm H2SO4 0,0375M và HCl 0,0125M), thu được dung dịch X. Giá trị pH của dung dịch X là A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 Giải: Tổng Tổng Khi trộn hỗn hợp dung dịch bazơ với hỗn hợp dung dịch axit ta có phương trình ion rút gọn: H+ + OH- ® H2O\ Ban đầu 0,035 0,03 mol Phản ứng 0,03 ¬ 0,03 (dư) Sau phản ứng: = 0,035 – 0,03 = 0,005 mol. Vdd(sau trộn) = 100 + 400 = 500 ml =0,5 lít pH=2 Đáp án B Ví dụ 3: Cho m gam hỗn hợp Mg, Al vào 250ml dung dịch X chứa hỗn hợp axit HCl 1M và axit H2SO4 0,5M, thu được 5,32 lít H2 (ở đktc) và dung dịch Y (coi thể tích dung dịch không đổi). Dung dịch Y có pH là A. 1 B. 2 C. 6 D. 7 Giải: (dư) (phản ứng) (tạo thành) Đáp án A Dạng 2: CO2, SO2 tác dụng với dung dịch bazơ Ví dụ 4 : Sục từ từ 7,84 lít khí CO2 (đktc) vào 1 lít dung dịch X chứa NaOH 0,2M và Ca(oh)2 0,1M thì lượng kết tủa thu được là A. 0 gam. B. 5 gam. C. 10 gam. D. 15 gam. Giải: = 0,35 mol; nNaOH = 0,2 mol; Tổng: nOH- = 0,2 + 0,1. 2 = 0,4 mol và nCa2+ = 0,1 mol. Phương trình ion rút gọn: CO2 + 2OH- ® CO32- + H2O 0,35 0,4 0,2 ¬ 0,4 ® 0,2 mol (dư) =0,35 – 0,2 = 0,15 mol Tiếp tục xảy ra phản ứng: CO32- + CO2 + H2O ® 2HCO3- Ban đầu : 0,2 0,15 mol Phản ứng: 0,15 ¬ 0,15 mol CO32- + Ca2+ ® CaCO3 ↓ (dư) = 0,05 mol < (dư) = 0,05 mol Đáp án B Dạng 3: Bài toán liên quan đến oxit và hiđroxit lưỡng tính Ví dụ 5 : Hoà tan hết hỗn hợp gồm một kim loại kiềm và một kim loại kiềm thổ trong nước được dung dịch A và có 1,12 lít H2 bay ra (ở đktc). Cho dung dịch chứa 0,03 mol Alcl3 vào dung dịch A. Khối lượng kết tủa thu được là A. 0,78 gam. B. 0,81 gam. C. 1,56 gam. D. 2,34 gam. Giải: Gọi công thức chung của 2 kim loại là M M + nH2O ® M(OH)n + Dung dịch A tác dụng với 0,03 mol dung dịch AlCl3: Al3+ + 3OH- ® Al(OH)3↓ Ban đầu : 0,03 0,1 mol Phản ứng: 0,03 → 0,09 → 0,03 mol (dư) = 0,01 mol Kết tủa bị hòa tan (một phần hoặc hoàn toàn). Theo phương trình : Al(OH)3 + OH- → AlO2- + 2H2O 0,01 ¬ 0,01 mol Đáp án C Dạng 4: Chất khử tác dụng với dung dịch chứa H+ và NO3- ví dụ 6 : Dung dịch A chứa 0,01 mol Fe(no3)3 và 0,15 mol HCl có khả năng hoà tan tối đa bao nhiêu gam Cu kim loại ? (Biết NO là sản phẩm khử duy nhất) A. 2,88 gam. B. 3,2 gam. C. 3,92 gam. D. 5,12 gam. Giải: Phương trình ion: 3Cu + 8H+ + 2NO3- ® 3Cu2+ + 2NO↑ + 4H2O Ban đầu: 0,15 0,03 mol Phản ứng: 0,045 ¬ 0,12 ¬ 0,03 mol Cu + 2Fe3+ ® 2Fe2+ + Cu2+ 0,005 ¬ 0,01 mol mCu (tối đa) = (0,045 + 0,005). 64 = 3,2 gam Đáp án B. Ví dụ 7 : Hoà tan 0,1 mol Cu kim loại trong 120ml dung dịch X gồm HNO3 1m và H2so4 0,5M. Sau khi phản ứng kết thúc thu được V lít khí NO duy nhất (đktc). Giá trị của V là A. 1,344 lít. B. 1,49 lít C. 0,672 lít. D. 1,12 lít. Giải: Tổng: nH+ = 0,24 mol và Phương trình ion: 3Cu + 8H+ + 2NO3- ® 3Cu2+ + 2NO↑ + 4H2O Ban đầu: 0,1 ® 0,24 ® 0,12 mol Phản ứng: 0,09 ¬ 0,24 ® 0,06 ® 0,06 mol Sau phản ứng: 0,01(dư) (hết) 0,06(dư) VNO = 0,06. 22,4 =1,344 lít Đáp án A. ví dụ 8 : Thực hiện hai thí nghiệm : - Thí nghiệm 1 : Cho 3,84 gam Cu phản ứng với 80ml dung dịch HNO3 1m thoát ra Vl lít NO - Thí nghiệm 2 : Cho 3,84 gam Cu phản ứng với 80ml dung dịch chứa HNO3 1m và H2so4 0,5M thoát ra V2 lít NO - Biết NO là sản phẩm khử duy nhất các thể tích khí đo ở cùng điều kiện. Quan hệ giữa Vl và V2 là A. v2 = v1 B. V2 = 2vl. C. V2 = 2,5vl D. V2 = l,5vl. Giải: Thí nghiệm 1: 3Cu + 8H+ + 2NO3- ® 3Cu2+ + 2NO↑ + 4H2O (1) Ban đầu: 0,06 0,08 0,08 mol Phản ứng: 0,03 ¬ 0,08 ® 0,02 ® 0,02 mol V1 tương ứng với 0,02 mol NO. Thí nghiệm 2: nCu =0,06 mol; nH+ = 0,16 mol ; 3Cu + 8H+ + 2NO3- ® 3Cu2+ + 2NO↑ + 4H2O (2) Ban đầu: 0,06 0,16 0,08 mol Phản ứng: 0,06 ¬ 0,16 ® 0,04 ® 0,04 mol Từ (1) và (2) suy ra: V2 = 2V1 Đáp án B. Dạng 5: Các phản ứng ở dạng ion thu gọn khác (tạo chất kết tủa, chất dễ bay hơi, chất điện li yếu) ví dụ 9 : Dung dịch X có chứa 5 ion : Mg2+, Ba2+, Ca2+, 0,1 mol Cl- và 0,2 mol NO3- . Thêm dần V lít dung dịch K2co3 1m vào X đến khi được lượng kết tủa lớn nhất thì giá trị V tối thiếu cần dùng là A. 150ml. B. 300ml. C. 200ml. D. 250ml. Giải: Áp dụng định luật bảo toàn điện tích: (xem thêm phương pháp bảo toàn điện tích) ncation . 2 = 0,1.1 +0,2.1 = 0,3 mol ncation =0,15 mol Mg2+ + CO32- ® MgCO3 ↓ Ba2+ + CO32- → BaCO3 ↓ Ca2+ + CO32- → CaCO3 ↓ Hoặc có thể quy đổi 3 cation thành M2+ (xem thêm phương pháp quy đổi) M2+ + CO32- ® MCO3 ↓ Đáp án A. Ví dụ 10 : Cho hỗn hợp gồm Nacl và NaBr tác đụng với dung dịch AgNO3 dư thu được kết tủa có khối lượng đúng bằng khối lượng AgNO3 đã phàn ứng . Tính phần trăm khối lượng Nacl trong hỗn hợp đầu. A. 23,3% B. 27,84%. C. 43,23%. D. 31,3%. Giải: Phương trình ion: Ag+ + Cl- → AgCl↓ Ag+ + Br- → AgBr↓ Đặt: nNaCl = x mol ; nNaBr = y mol mAgCl + mAgBr = (p.ứ) mCl- + mBr- = 35,5x + 80y = 62.(x+y) x : y = 36 : 53 Chọn x = 36, y = 53 Đáp án B. Có thể giải bài toán bằng việc kết hợp với phương pháp tăng giảm khối lượng hoặc phương pháp đường chéo. Ví dụ 11 : Cho 270 ml dung dịch Ba(oh)2 0,2M vào dung dịch X chứa 0,025 mol CO32- ; 0,1 mol Na+ ; 0,25 mol NH4+ và 0,3 mol Cl- và đun nóng nhẹ (giả sử H2o bay hơi không đáng kể). Tổng khối lượng dung dịch X và dung dịch Ba(Oh)2 sau phản ứng giảm đi bao nhiêu gam ? A. 4,215 gam. B. 5,296 gam. C. 6,761 gam. D. 7,015 gam. Giải: Ba2+ + CO32- → BaCO3↓ (1) nBa2+ > NH4+ + OH- → NH3↑ + H2O (2) nOH- < Khối lượng 2 dung dịch giảm = 4,925 + 1,836 = 6,716 gam Đáp án C. Ví dụ 12 : Trộn 100ml dung dịch A (gồm KHCO3 1m và K2CO3 1M ) vào 100ml dung dịch B (gồm NaHCO3 1m và Na2co3 1M ) thu được dung dịch C. Nhỏ từ từ 100ml dung dịch D (gồm H2so4 1m và HCl 1M ) vào dung dịch C thu được V lít CO2 (đktc) và dung dịch E. Cho dung dịch Ba(oh)2 tới dư vào dung dịch E thì thu được m gam kết tủa. Giá trị của m và V lần lượt là A. 82,4 gam và 2,24 lít. B. 4,3 gam và 1,12 lít. C. 43 gam và 2,24 lít. D. 3,4 gam và 5,6 lít. Giải: Dung dịch C chứa: HCO3- :0,2 mol; CO32-: 0,2 mol Dung dịch D có tổng : nH+ = 0,3 mol. Nhỏ từ từ dung dịch C và dung dịch D: CO32- + H+ → HCO3- 0,2 → 0,2 → 0,2 mol HCO3- + H+ → H2O + CO2 Ban đầu: 0,4 0,1 mol Phản ứng: 0,1 ¬ 0,1 ® 0,1 mol Dư: 0,3 mol Tiếp tục cho dung dịch Ba(OH)2 dư vào dung dịch E: Ba2+ + HCO3- + OH- ® BaCO3↓ + H2O 0,3 → 0,3 mol Ba2+ + SO42- → BaSO4 0,1 → 0,1 mol Tổng khối lượng kết tủa: m= 0,3. 197 + 0,1. 233 = 82,4 gam Đáp án A. III. BÀI TẬP TỰ LUYỆN Câu 1 : Thể tích dung dịch HCl 0,3M cần để trung hoà 100ml dung dịch hỗn hợp: NaOH 0,1M và Ba(oh)2 0,1M là A. 100ml. B. 150ml. C. 200ml. D. 250ml. Câu 2 : Để trung hoà 150ml dung dịch X gồm NaOH 1m và Ba(oh)2 0,5M cần bao nhiêu ml dung dịch chứa HCl 0,3M và H2so4 0,1M ? A.180. B. 600. c. 450. D. 90. Câu 3 : Dung dịch X chứa hỗn hợp KOH và Ba(oh)2 có nồng độ tương ứng là 0,2M và 0,1M. Dung dịch Y chứa hỗn hợp H2SO4 và HCl có nồng độ lần lượt là 0,25M và 0,75M. Thể tính dung dịch X cần đề trung hoà vừa đủ 40ml dung dịch Y là A. 0,063 lít. B. 0,125 lít. C. 0,15 lít. D. 0,25 lít Câu 4 : Trộn 250ml dung dịch hỗn hợp HCl 0,08M và H2so4 0,01 M với 250ml dung dịch NaOH x M được 500ml dung dịch có pH = 12. Giá trị của x là A. 0,1. B. 0,12. C. 0,13. D. 0,14. Câu 5 : Trộn 3 dung dịch HCl 0,3m ; H2so4 0,2M và H3po4 0,1M với những thể tích bằng nhau thu được dung dịch X. Dung dịch Y gồm NaOH 0,1M và Ba(oh)2 0,2M. Để trung hoà 300ml dung dịch X cần vừa đủ V ml dung dịch Y. Giá trị của V là A. 200. B. 333,3. C. 600. D. 1000. Câu 6 : Hấp thu hoàn toàn 4,48 lít khí CO2 (ở đktc) vào 500ml dung dịch hỗn hợp gồm NaOH 0,1M và Ba(oh)2 0,2M, sinh ra m gồm kết tủa. Giá trị của m là A. 19,7 B. 17,73. C. 9,85. D. 11,82. Câu 7 : Hoà tan mẫu hợp kim Na - Ba (tỉ lệ 1 : l) vào nước được dung dịch X và 0,672 lít khí (đktc). Sục 1,008 lít CO2 (đktc) vào dung dịch X được m (gam) kết tủa. Giá trị của m là A. 3,94. B. 2,955. C. 1,97. D. 2,364. Câu 8 : Cho V lít dung dịch NaOH 2M vào dung dịch chứa 0,1 mol Al2(so4)3; 0,05 mol HCl và 0,025 mol H2so4 đến khi phản ứng hoàn toàn, thu được 7,8 gam kết tủa. Giá trị lớn nhất của V để thu được lượng kết tủa trên là A. 0,4 B. 0,35. C. 0,25. D. 0,2. Câu 9 : Thêm m gam Kali vào 300ml dung dịch chứa Ba(oh)2 0,1M và NaOH 0,1 M thu được dung dịch X. Cho từ từ dung dịch X vào 200ml dung dịch Al2(so4)3 0,1 M thu được kết tủa Y. Để lượng kết tủa Y lớn nhất thi giá trị của m là A. 1,17. B. 1,71. C. 1,95. D. 1,59. Câu 10 : Dung dịch X gồm các chất Naalo2 0,16 mol; Na2so4 0,56 mol; NaOH 0,66 mol. Thể tích của dung dịch HCl 2M cần cho vào dung dịch X để thu được 0,1 mol kết tủa là A. 0,50 lít hoặc 0,41 lít. B. 0,41 lít hoặc 0,38 lít. C. 0,38 lít hoặc 0,50 lít. D. 0,25 lít hoặc 0,50 lít. Câu 11 : Cho 3,2 gam bột Cu tác dụng với 100ml dung dịch hỗn hợp gồm HNO3 0,8M và H2SO4 0,2 m. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, sinh ra V lít khí NO (sản phản khử duy nhất ở đktc). Giá trị của V là A. 0,746. B. 0,448. C. 1,792. D. 0,672. Câu 12 : Hoà tan 9,6 gam bột Cu bằng 200ml dung dịch hỗn hợp HNO3 0,5M và H2SO4 1,0m. sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được khí NO và dung dịch X. Cô cạn cẩn thận dung dịch X được khối lượng muối khan là A. 28,2 gam B. 35,0 gam. C. 24,0 gam. D. 15,8 gam. Câu 13 : Cho 5,8 gam FeCO3 tác dụng vừa đủ với dung dịch HNO3 được hỗn hợp khí CO2, NO và dung dịch X. Khi thêm dung dịch H2so4 loãng dư vào X thì dung dịch thu được hoà tan tối đa m gam Cu (biết rằng có khí NO bay ra). Giá trị của m là A. 16 B. 14,4 C. 1,6 D. 17,6 Câu 14 : Hoà tan 9,6 gam bột Cu bằng 200ml dung dịch hỗn hợp HNO3 0,5M và H2SO4 1,0m. sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được khí NO và dung dịch X . Cô cạn cẩn thận dung dịch X được khối lượng muối khan là A. 28,2 gam. B. 25,4 gam. C. 24 gam. D. 32 gam. Câu 15 : Dung dịch X chứa các ion : Fe3+, SO42- , NH4+, Cl- . Chia dung dịch X thành hai phần bằng nhau: - Phần 1: tác dụng với lượng dư dung dịch NaOH, đun nóng thu được 0,672 lít khí (ở đktc) và 1,07 gam kết tủa; - Phần 2: tác dụng với lượng dư dung dịch Bacl2 thu được 4,66 gam kết tủa. Tổng khối lượng các muối khan thu được khi cô cạn dung dịch X là (quá trình cô cạn chỉ có nước bay hơi) A. 3,73 gam. B. 7,04 gam. C. 7,46 gam. D. 3,52 gam. Câu 16 : Dung dịch X chứa 0,025 mol CO32- ; 0,1 mol Na+ ; 0,25 mol NH4+ và 0,3 mol Cl- . Cho 270ml dung dịch Ba(oh)2 0,2M vào và đun nóng nhẹ (giả sử H2o bay hơi không đáng kể). Tổng khối lượng dung dịch X và dung dịch Ba(oh)2 sau quá trình phản ứng giảm đi là : A. 4,215 gam. B. 5,296 gam. C. 6,761 gam. D. 7,015 gam. Câu 17 : Cho hỗn hợp X gồm 0,05 mol Cacl2; 0,03 mol KHCO3; 0,05 mol NaHCO3; 0,04 mol Na2o; 0,03 mol Ba(no3)2 vào 437,85 gam H2o. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được a gam kết tủa và dung dịch Y có khối lượng là A. 420 gam. B. 400 gam. C. 440gam. D. 450 gam Câu 18 : Cho hỗn hợp gồm 0,15 mol Cufes2 và 0,09 mol Cu2fes2 tác dụng với dung dịch HNO3 dư thu được dung dịch X và hỗn hợp khí Y gam NO và NO2 . Thêm Bacl2 dư vào dung dịch X thu được m gam kết tủa. Mặt khác, nếu thêm Ba(oh)2 dư vào dung dịch X, lấy kết tủa nung trong không khí đến khối lượng không đổi thu được x gam chất rắn. Giá trị của m và x lần lượt là : A. 111,84 và 157,44. B. 111,84 và 167,44. C. 112,84 và 157,44. D. 112,84 và 167,44. ĐÁP ÁN 1A 2B 3B 4B 5A 6C 7B 8A 9A 10C 11D 12C 13D 14C 15C 16C 17D 18A