Chuyên đề 2 Phương pháp đồ thị trong giải bài tập hóa học

Page 1

CHUYÊN ĐỀ 2: PHƯƠNG PHÁP ĐỒ THỊ TRONG GIẢI BÀI TẬP HÓA HỌC

I. Nội dung của phương pháp

Cơ sở của phương pháp đồ thị là sử dụng đồ thị để giải một số hệ phương trình. Nhưng có thể vận dụng phương pháp này để giải một số dạng bài tập hóa học mà trong thí nghiệm có hai quá trình xảy ra: lượng kết tủa tăng dần, rồi sau đó giảm dần đến hết khi lượng chất phản ứng có dư. II. Phạm vi áp dụng của phương pháp

Trong giải toán hóa học, có thể vận dụng phương pháp này trong các trường hợp sau: Sục từ từ khí CO2 vào dung dịch chứa hiđroxit của kim loại kiềm thổ, như Ca(OH)2, Ba(OH)2,… Cho từ từ dung dịch kiềm đến dư vào dung dịch muối Al3+ hoặc muối Zn2+. Rót từ từ dung dịch axit mạnh, như HCl, H2SO4, HNO3 đến dư vào dung dịch muối aluminat AlO2- hoặc muối zincat ZnO22-. III. Phương pháp

Phương pháp nảy thường dùng để Tính lượng chất phản ứng khi biết kết tủa thu được. Tìm điều kiện để thu được kết tủa lớn nhất, nhỏ nhất.

Dạng 1: Dẫn từ từ khí CO2 đến dư vào dung dịch chứa a mol Ca(OH)2 hoặc Ba(OH)2 thu được b mol kết tủa CaCO3 hoặc BaCO3. Các phản ứng xảy ra theo thứ tự sau:

CO2 + Ca(OH)2 CaCO3↓ + H2O (1) 

CO2 còn dư + H2O + CaCO3 Ca(HCO3)2 (2)  Dựa vào 2 phương trình trên, ta vẽ được đồ thị biểu diễn sự biến đổi số mol kết tủa CaCO3 theo số mol CO2 như sau:

nCO2

nCaCO3

x a y 2a

b

a

nCaCO3 max = nCa2+

A B

Từ đồ thị, ta dễ dàng nhận thấy: nCO2 phản ứng tại A = x = b = n↓ nCO2 phản ứng tại B = y = 2a – b = nOH- – n↓ Ví dụ 1: Dẫn V lit khí CO2 (đktc) vào 300ml dung dịch Ca(OH)2 0,5M, thu được 10g kết tủa. Giá trị của V là: A. 2,24 B. 3,36 C. 2,24 hoặc 3,36 D. 2,24 hoặc 4,48

Hướng dẫn giải Cách 1: giải theo cách thông thường nCa(OH)2 = 0,15; nCaCO3↓ = 0,1 Do nCaCO3 ≠ nCa(OH)2 Có 2 trường hợp xảy ra. 

Trường hợp 1: chỉ tạo muối CaCO3

CO2 + Ca(OH)2 CaCO3↓ + H2O  nCO2 = nCaCO3 = 0,1 V = 2,24 lit  

Trường hợp 2: tạo cả 2 muối

CO2 + Ca(OH)2 CaCO3↓ + H2O 

ThuVienDeThi.com

Page 2

0,1 ← 0,1 ← 0,1

2CO2 + Ca(OH)2 Ca(HCO3)2  0,1 ← (0,15 – 0,1)

nCO2 = 0,2 V = 4,48 lit  

Vậy chọn D Cách 2: sử dụng phương pháp đồ thị

nCO2

nCaCO3

0,1 0,15 0,2 0,3

0,15

nCaCO3 max = nCa(OH)2 = 0,15

0,1 A B

Từ đồ thị nCO2 tại A = 0,1; nCO2 tại B = 0,2 

VCO2 tại A= 2,24 lit; VCO2 tại B = 4,48 lit Chọn D  

Ví dụ 2: Trong 1 bình kín chứa 2 lit dung dịch Ba(OH)2 0,075M. Sục vào bình lượng CO2 với số mol dao động trong đoạn [0,02; 0,12]. Vậy khối lượng kết tủa biến thiên trong giới hạn nào? A. 0 đến 29,55g B. 3,94g đến 23,64g C. 3,94g đến 29,55g D. 23,64g đến 29,55g

Hướng dẫn giải nBa(OH)2 = 0,15

nCO2

nBaCO3

0,12 0,15 0,3

0,15

nBaCO3 max = nBa(OH)2 = 0,15

0,12

0,02

0,02 A

B

Từ đồ thị nBaCO3 tại A = 0,02; nBaCO3 tại B = 0,12  mBaCO3 tại A = 0,02.197 = 3,94g; mBaCO3 tại B = 0,12.197 = 23,64g 

Chọn B 

Dạng 2: Cho từ từ dung dịch kiềm đến dư vào dung dịch chứa a mol muối Al3+ hoặc muối Zn2+. Dạng 2.1: Đối với muối Al3+

Các phản ứng xảy ra theo thứ tự sau:

Al3+ + 3OH- Al(OH)3↓ (1) 

Al(OH)3 + OH- còn dư AlO2- + 2H2O (2)  Dựa vào 2 phương trình trên, ta vẽ được đồ thị biểu diễn sự biến đổi số mol kết tủa Al(OH)3 theo số mol OH- như sau:

ThuVienDeThi.com