- 25 Tháng mười 2018
- 1,560
- 1,681
- 251
- 27
- Quảng Bình
- Đại học Sư phạm Huế
[TẶNG BẠN] TRỌN BỘ Bí kíp học tốt 08 môn
Chắc suất Đại học top - Giữ chỗ ngay!!
ĐĂNG BÀI NGAY để cùng trao đổi với các thành viên siêu nhiệt tình & dễ thương trên diễn đàn.
Ở các bài viết trước, mình đã giới thiệu về phương pháp bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố, bảo toàn e. Hôm nay, mình sẽ trình bày phương pháp bảo toàn điện tích. Việc kết hợp nhuần nhuyễn các phương pháp giải toán sẽ giúp các bạn rất nhiều trong việc làm bài tập hóa học.
Các nội dung được trình bày dưới đây là kiến thức mình tổng hợp lại từ các nguồn tài liệu. Hy vọng sẽ giúp ích cho các bạn
PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN ĐIỆN TÍCH
I. Cơ sở của phương pháp
Các nguyên tử, phân tử trong dung dịch luôn trung hòa về điện
- Trong nguyên tử: số p = số e
- Trong dung dịch: tổng số mol điện tích dương = tổng số mol điện tích âm
Khi vận dụng định luật bảo toàn điện tích cần lưu ý:
- Khối lượng muối (trong dung dịch) = tổng khối lượng các ion tạo muối
- Thường kết hợp với các phương pháp khác như: bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố, ... và thường viết phương trình phản ứng ở dạng ion thu gọn.
II. Các dạng toán thường gặp
Dạng 1: Áp dụng đơn thuần định luật bảo toàn điện tích
VD1 : Một dd chứa a mol K+, b mol Fe3+, c mol Cl-, d mol SO42- . Biểu thức liên hệ giữa các đại lượng trên là:
A) 2a + b = 2c + d B) a + 3b = c + 2d
C) 3a + b = 2c + d D) a + 2b = c + 2d
Giải :
Ion dượng: K+:a mol ; Fe3+: b mol
Ion âm: Cl-: c mol và SO42-: c mol
Áp dụng định luật bảo toàn điện tích
Tổng số mol điện tích dương = tổng số mol điện tích âm
a.1 + b.3 = c.1 + d.2
Vậy đáp án đúng là B
VD2 : Kết quả xác định nồng độ mlo/l của các ion trong dd như sau: Na+(0,05); Ca2+(0,01) ; NO3-(0,04); HCO3-(0,025) . Hỏi kết quả trên đúng hay sai, tại sao?
Giải : Theo ĐLBTĐT
Tổng mol điện tích dương = 0,05 + 0,02 = 0,07
Tổng mol điện tích âm = 0,04 + 0,025 = 0,065
=> Kết quả phân tích trên là sai
Dạng 2: Kết hợp đinh luật bảo toàn điện tích và định luật bảo toàn khối lượng
VD 3: Cô cạn dung dịch có chứa 0,2 mol Mg2+; 0,1 mol Al3+, và ion NO3- thì thu được bao nhiêu gam muối khan là :
A. 55,3 gam B. 59,5 gam
C. 50,9 gam D. 0,59 gam
Giải : Theo ĐLBT điện tích: 0,2 .2 + 0,1.3 = 1.nNO3-= 0,7 mol
Khối lượng muối = mMg2+ + mAl3+ + mNO3- = 0,2.24 + 0,1.27 + 0,7.62 = 50,9
=> Đáp án C
VD4 : Một dung dịch có chứa 2 Cation là Fe2+ (0,1 mol) và Al3+ (0,2 mol) và 2 Anion là Cl- (x mol) và SO42- (y mol). Khi cô cạn dung dịch thu được 46,9 gam chất rắn khan. ( Biết Fe = 56, Al = 27, Cl = 35,5; S = 32, O = 16). Giá trị x, y trong câu trên lần lượt là:
A) 0,1 ; 0,2 B) 0,2 ; 0,3
C) 0,3 : 0,1 D) 0,3 : 0,2
Giải : Theo ĐLBTĐT : Tổng số mol điện tích dương = tổng số mol điện tích âm
=> 2.0,1 + 3.0,2 = x + 2y
ĐLBTKL :
m muối = mFe2+ + mAl3+ + mCl- + mSO42-
= 56.0,1 + 27.0,2 +35,5 . x + 96 .y = 46,9
Giải hệ: x = 0,2 ; y = 0,3 à
Đáp án B
Dạng 3: Kết hợp định luật bảo toàn điện tích và định luật bảo toàn nguyên tố
Ví Dụ 5: Cho hỗn hợp X gồm x mol FeS2 và 0,045 mol Cu2S tác dụng vừa đủ với HNO3 loãng, đun nóng thu được dung dịch chỉ chứa muối sunfat của các kim loại Và giải phóng khí NO duy nhất, Giá trị của x là
A. 0,045. B. 0,09. C. 0,135. D. 0,18.
Giải: Khi các chất tác dụng với HNO3 thì bị HNO3 oxi hóa lên mức oxi hóa cao nhất, vậy dung dịch X chứa các muối: Fe3+:x mol ; Cu2+:0,09 và SO42- (do chỉ chứa muối sunfat)
Theo định luật bảo toàn nguyên tố nSO42- = nS/FeS2 + nS/Cu2S = 2x + 0,045 (mol)
Theo định luật bảo toàn điện tích:
Tổng số mol điện tích dương = tổng số mol điện tích âm
=> 3x + 2.0,09 = 2.(2x + 0,045)
=> x = 0,09 mol
=> Đáp án B
Ví Dụ 6: Dụng 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 thi giá trị tối thiểu cần dùng là:
A. 150ml. B. 300 ml. C. 200ml. D. 250ml.
Hướng dẫn:
Có thể qui đổi các ion Mg2+, Ba2+, Ca2+ thành M2+ : a mol
Áp dụng định luật bảo toàn điện tích: 2.a = 0,1.1 + 0,2.1 = 0,3
=> a = 0,15 mol
M2+ + CO32- → MCO3 (kết tủa)
0,15-->0,15 mol
nK2CO3 = nCO32- = 0,15 mol
VK2CO3 = n/CM = 0,15 lít = 150 ml
=> Đáp án A
Dạng 4: Kết hợp với việc viết phương trình ở dạng ion thu gọn
Ví Dụ 7: Cho hòa tan hoàn toàn 15,6 gam hỗn hợp gồm Al và Al2O3 trong 500 dung dịch NaOH 1M thu được 6,72 lít H2 (đktc) và dung dịch X. Thể tích HCl 2M tối thiểu cần cho vào X để thu được lượng kết tủa lớn nhất:
A. 0,175 lít. B. 0,25 lít. C. 0,25 lít. D. 0,52 lít.
Hướng dẫn :
Dung dịch X chứa các ion Na+ ; AlO2- ; OH- dư (có thể). Áp dụng định luật Bảo toàn điện tích:
n AlO2- + n OH- = n Na+ = 0,5
Khi cho HCl vào dung dịch X:
H+ + OH- → H2O (1)
H+ + AlO2- + H2O → Al(OH)3 ↓ (2)
3H+ + Al(OH)3 → Al3+ + 3H2O (3)
Để kết tủa là lớn nhất, suy ra không xảy ra (3) và n H+ = n AlO2- + nOH- = 0,5
VHCl = 0,5/2 = 0,25 (lít)
=> Đáp án B
Dạng 5: Bài toán tổng hợp
Bài 8: Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp gồm FeS2 và Fe3O4 bằng 1 lít dung dịch HNO3 xM vừa đủ thu được 14,336 lít hỗn hợp khí gồm NO và NO2 có tỉ khối so với H2 = 18 và dung dịch X chỉ chứa 82,08 gam muối. Giá trị của X là:
A.1,4 M B.2M C. 1,36M D. 1,2M
Giải: Ta có:
Áp dụng định luật bảo toàn:
Bảo toàn e: 15a + b = 0,4.3 + 0,24.1 = 1,44
Bảo toàn điện tích: 3.(a+3b) = 2.(2a +c)
Bảo toàn khối lượng: 56.(a + 3b) + 2a.96 +62.c = 82,08
=> a=b= 0,09 mol ; c = 0,72 mol
Bảo toàn nguyên tố N: tổng mol N = c + 0,4 + 0,24 = 1,36 = nHNO3
=> x = 1,36 M
Các nội dung được trình bày dưới đây là kiến thức mình tổng hợp lại từ các nguồn tài liệu. Hy vọng sẽ giúp ích cho các bạn
PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN ĐIỆN TÍCH
I. Cơ sở của phương pháp
Các nguyên tử, phân tử trong dung dịch luôn trung hòa về điện
- Trong nguyên tử: số p = số e
- Trong dung dịch: tổng số mol điện tích dương = tổng số mol điện tích âm
Khi vận dụng định luật bảo toàn điện tích cần lưu ý:
- Khối lượng muối (trong dung dịch) = tổng khối lượng các ion tạo muối
- Thường kết hợp với các phương pháp khác như: bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố, ... và thường viết phương trình phản ứng ở dạng ion thu gọn.
II. Các dạng toán thường gặp
Dạng 1: Áp dụng đơn thuần định luật bảo toàn điện tích
VD1 : Một dd chứa a mol K+, b mol Fe3+, c mol Cl-, d mol SO42- . Biểu thức liên hệ giữa các đại lượng trên là:
A) 2a + b = 2c + d B) a + 3b = c + 2d
C) 3a + b = 2c + d D) a + 2b = c + 2d
Giải :
Ion dượng: K+:a mol ; Fe3+: b mol
Ion âm: Cl-: c mol và SO42-: c mol
Áp dụng định luật bảo toàn điện tích
Tổng số mol điện tích dương = tổng số mol điện tích âm
a.1 + b.3 = c.1 + d.2
Vậy đáp án đúng là B
VD2 : Kết quả xác định nồng độ mlo/l của các ion trong dd như sau: Na+(0,05); Ca2+(0,01) ; NO3-(0,04); HCO3-(0,025) . Hỏi kết quả trên đúng hay sai, tại sao?
Giải : Theo ĐLBTĐT
Tổng mol điện tích dương = 0,05 + 0,02 = 0,07
Tổng mol điện tích âm = 0,04 + 0,025 = 0,065
=> Kết quả phân tích trên là sai
Dạng 2: Kết hợp đinh luật bảo toàn điện tích và định luật bảo toàn khối lượng
VD 3: Cô cạn dung dịch có chứa 0,2 mol Mg2+; 0,1 mol Al3+, và ion NO3- thì thu được bao nhiêu gam muối khan là :
A. 55,3 gam B. 59,5 gam
C. 50,9 gam D. 0,59 gam
Giải : Theo ĐLBT điện tích: 0,2 .2 + 0,1.3 = 1.nNO3-= 0,7 mol
Khối lượng muối = mMg2+ + mAl3+ + mNO3- = 0,2.24 + 0,1.27 + 0,7.62 = 50,9
=> Đáp án C
VD4 : Một dung dịch có chứa 2 Cation là Fe2+ (0,1 mol) và Al3+ (0,2 mol) và 2 Anion là Cl- (x mol) và SO42- (y mol). Khi cô cạn dung dịch thu được 46,9 gam chất rắn khan. ( Biết Fe = 56, Al = 27, Cl = 35,5; S = 32, O = 16). Giá trị x, y trong câu trên lần lượt là:
A) 0,1 ; 0,2 B) 0,2 ; 0,3
C) 0,3 : 0,1 D) 0,3 : 0,2
Giải : Theo ĐLBTĐT : Tổng số mol điện tích dương = tổng số mol điện tích âm
=> 2.0,1 + 3.0,2 = x + 2y
ĐLBTKL :
m muối = mFe2+ + mAl3+ + mCl- + mSO42-
= 56.0,1 + 27.0,2 +35,5 . x + 96 .y = 46,9
Giải hệ: x = 0,2 ; y = 0,3 à
Đáp án B
Dạng 3: Kết hợp định luật bảo toàn điện tích và định luật bảo toàn nguyên tố
Ví Dụ 5: Cho hỗn hợp X gồm x mol FeS2 và 0,045 mol Cu2S tác dụng vừa đủ với HNO3 loãng, đun nóng thu được dung dịch chỉ chứa muối sunfat của các kim loại Và giải phóng khí NO duy nhất, Giá trị của x là
A. 0,045. B. 0,09. C. 0,135. D. 0,18.
Giải: Khi các chất tác dụng với HNO3 thì bị HNO3 oxi hóa lên mức oxi hóa cao nhất, vậy dung dịch X chứa các muối: Fe3+:x mol ; Cu2+:0,09 và SO42- (do chỉ chứa muối sunfat)
Theo định luật bảo toàn nguyên tố nSO42- = nS/FeS2 + nS/Cu2S = 2x + 0,045 (mol)
Theo định luật bảo toàn điện tích:
Tổng số mol điện tích dương = tổng số mol điện tích âm
=> 3x + 2.0,09 = 2.(2x + 0,045)
=> x = 0,09 mol
=> Đáp án B
Ví Dụ 6: Dụng 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 thi giá trị tối thiểu cần dùng là:
A. 150ml. B. 300 ml. C. 200ml. D. 250ml.
Hướng dẫn:
Có thể qui đổi các ion Mg2+, Ba2+, Ca2+ thành M2+ : a mol
Áp dụng định luật bảo toàn điện tích: 2.a = 0,1.1 + 0,2.1 = 0,3
=> a = 0,15 mol
M2+ + CO32- → MCO3 (kết tủa)
0,15-->0,15 mol
nK2CO3 = nCO32- = 0,15 mol
VK2CO3 = n/CM = 0,15 lít = 150 ml
=> Đáp án A
Dạng 4: Kết hợp với việc viết phương trình ở dạng ion thu gọn
Ví Dụ 7: Cho hòa tan hoàn toàn 15,6 gam hỗn hợp gồm Al và Al2O3 trong 500 dung dịch NaOH 1M thu được 6,72 lít H2 (đktc) và dung dịch X. Thể tích HCl 2M tối thiểu cần cho vào X để thu được lượng kết tủa lớn nhất:
A. 0,175 lít. B. 0,25 lít. C. 0,25 lít. D. 0,52 lít.
Hướng dẫn :
Dung dịch X chứa các ion Na+ ; AlO2- ; OH- dư (có thể). Áp dụng định luật Bảo toàn điện tích:
n AlO2- + n OH- = n Na+ = 0,5
Khi cho HCl vào dung dịch X:
H+ + OH- → H2O (1)
H+ + AlO2- + H2O → Al(OH)3 ↓ (2)
3H+ + Al(OH)3 → Al3+ + 3H2O (3)
Để kết tủa là lớn nhất, suy ra không xảy ra (3) và n H+ = n AlO2- + nOH- = 0,5
VHCl = 0,5/2 = 0,25 (lít)
=> Đáp án B
Dạng 5: Bài toán tổng hợp
Bài 8: Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp gồm FeS2 và Fe3O4 bằng 1 lít dung dịch HNO3 xM vừa đủ thu được 14,336 lít hỗn hợp khí gồm NO và NO2 có tỉ khối so với H2 = 18 và dung dịch X chỉ chứa 82,08 gam muối. Giá trị của X là:
A.1,4 M B.2M C. 1,36M D. 1,2M
Giải: Ta có:
Áp dụng định luật bảo toàn:
Bảo toàn e: 15a + b = 0,4.3 + 0,24.1 = 1,44
Bảo toàn điện tích: 3.(a+3b) = 2.(2a +c)
Bảo toàn khối lượng: 56.(a + 3b) + 2a.96 +62.c = 82,08
=> a=b= 0,09 mol ; c = 0,72 mol
Bảo toàn nguyên tố N: tổng mol N = c + 0,4 + 0,24 = 1,36 = nHNO3
=> x = 1,36 M
