Phương pháp giải một bài hóa vô cơ

Rocky vừa nhận được một phản hồi yêu cầu giới thiệu phương pháp trung bình để giải toán hóa học. Nhân tiện đây Rocky post luôn một bài về tất tần tật các phương pháp thông dụng mà Rocky biết để giải các bài toán tổng quát trong hóa học. Phần này sẽ là phần phương pháp trong hóa vô cơ.

Liệt kê sơ bộ chúng ta hay áp dung 5 phương pháp sau để giải quyết một bài toán bài toán vô cơ cơ bản (nghĩa là không phải đề olympic hay học sinh giỏi😀

  • Phương pháp bảo toàn khối lượng.
  • Phương pháp bảo toàn nguyên tố.
  • Phương pháp bảo toàn electron (hay rộng hơn là bảo toàn điện tích).
  • Phương pháp dùng M trung bình (Mtb).

Mình có một số đánh giá sơ bộ và khách quan (cũng hơi có tí chủ quan😀 )về 5 phương pháp trên như sau:

  • Hai phương pháp đầu tiên gần như lúc nào chúng ta cũng phải dùng, trong mọi bài toán đều phải dựa trên cơ sở này để tính toán.
  • Phương pháp thứ 3 là sự kết hợp tinh tế hơn của 2 phương pháp đầu, bạn hoàn toàn có thể không sử dụng phương pháp này mà vẫn ra kết quả đúng. Nhưng có thể bạn sẽ thấy rất thích thú khi biết cách sử dụng nó.
  • Phương pháp thứ 4 dùng tương đối thường xuyên nếu bài toán xây dựng trên phản ứng oxy hóa – khử (hay gặp nhất là những bài về HNO3, Fe và các oxit của nó, kim loại mạnh đẩy yếu v.v…).
  • Phương pháp cuối hơi ít dùng, nó thường dùng trong các bài toán có yêu cầu bắt xác định nguyên tố này là nguyên tố gì, nguyên tố kia là nguyên tố gì. Do đó Mtb có thể hỗ trợ bạn dự đoán hoặc đưa ra kết luận chính xác, vì hóa khác với toán.

Trong toán, một hệ n ẩn cần có n phương trình để giải, nhưng trong hóa ta chỉ cần n – 1 hoặc ít hơn mà vẫn cho kết quả đẹp.Mình sẽ post các phương pháp theo thứ tự trên. Hy vọng sau khi nắm được các phương pháp này các bạn sẽ không còn bị thầy cô xem là những “tay mơ” trong môn hóa nữa, thay vào đó các thầy sẽ nói: “ Mời anh Bờ – rồ lên bảng giải bài tập”😀

1. Phương pháp bảo toàn khối lượng.

Phương pháp nàu có thể phát biểu như sau: Nếu phản ứng A + B → C + D thì mA + mB = mc + mD (hay mtham gia = mtạo thành) hoặc có thể ứng dụng trong những trường hợp khác như mmuối = mkim loại + m gốc acid , moxit = mkim loại + moxy v.v …. Tư tưởng chung là như vậy. Bây giờ là một ví dụ đơn giản:

Cho 24,4g hỗn hợp X gồm Na2CO3, K2CO3 tác dụng vừa đủ với dung dịch BaCl2. Sau phản ứng thu được 39,4g kết tủa. Lọc tách kết tủa, cô cạn dung dịch thu được m(g) muối clorua Y. Vậy m có giá trị là bao nhiều?

Lời giải: Phản ứng có dạng : X + BaCl2 = BaCO3↓ + Y. Vậy mY = (mX + mBaCl2) – m. Ta có

mX = 24.4 gam

nBaCl2 = nBaCO3 = 39.4 / 197 = 0.2 → mBaCl2 = 208*0.2 = 41.6 gam

m = m BaCO3 = 39.4 gam

Vậy mY = (24.4+41.6) – 39.4 = 26.6 gam

2. Phương pháp bảo toàn nguyên tố.

Phát biểu của phương pháp là ”sau tất cả các phản ứng thì một nguyên tố luôn được bảo toàn”. Nghĩa là chúng nó có thể chạy đi đâu tùy thích, nhưng tổng số mol của chúng sẽ bằng số mol ban đầu. Như vậy, chúng ta sẽ “chạy theo” những nguyên tố chính mà chúng ta quan tâm để có thể tính được só mol các chất liên quan. Chúng ta sẽ không phải viết nhiều phương trình, vừa mất thời gian lại vừa gây mệt mỏi, nhầm lẫn. Để hiểu thêm, các bạn xem ví dụ sau đây:

Hoà tan X gồm 0.2 mol Fe và 0.1 mol Fe2O3 vào dd HCl dư được . Cho dd D tác dụng với NaOH dư thu được kết tủa . Lọc kết tủa , rửa sạch đem nung trong không khí đến khối lượng không dổi thu được m gam chất rắn Y . Giá trị của m là bao nhiêu?

Lời giải: Ta thấy (Fe, Fe2O3) td với HCl → FeClx td với NaOH → Fe(OH)x nung trong kk đến khối lượng không đổi → m gam Y là Fe2O3. Rõ ràng nguyên tố chính ở đây là Fe, và ta không dại gì và viết hết phương trình phản ứng trong chuỗi trên.

Ta có nFe(trong Fe2O3 cuối cùng) = nFe(X) = 0.2 + 0.1*2 = 0.4 mol. Nhìn vào công thức Fe2O3 ta thấy nFe2O3 = 0.5 nFe = 0.2 mol. Vậy mY = 0.2*160 = 32 gam.

3. Phương pháp tăng giảm khối lượng.

Thực gia cũng không có gì phức tạp. Các bạn xem ví dụ sau nhé:

Hòa tan 14 gam hỗn hợp 2 muối cacbonat của một kim loại kiềm và mkootj kim loại kiềm thổ bằng dung dịch HCl dư, thu được dung dịch A và 0.672 lít khí (đktc). Cô cạn dung dịch A thì thu được m gam muối khan. Hỏi m có giá trị là bao nhiêu?

Lời giải: giả sử hai muối đó là R2CO3 MCO3 (R là kim loại kiềm, M là kiềm thổ). Khi đó có phương trình:

R2CO3 + 2HCl →2RCl + H2O + CO2

MCO3 + 2HCl →MCl2 + H2O + CO2

Nhận thấy cứ 1 mol R2CO3 biến thành 1 mol R2Cl2 (thay cho 2 mol RCl cho nó đồng nhất), hay 1 mol MCO3 biến thành 1 mol MCl2 đều nhả ra 1 mol CO2 và làm khối lượng tăng thêm: 71 -60 = 11 gam (vì thay 1 CO32- =60 bằng 2Cl = 71). Tức cứ nhả ra 1 mol CO2 là khối lượng sẽ tăng thêm 11 gam. Đó là mấu chốt của vấn đề. Theo bài ta có nCO2 = 0.672 / 22.4 = 0.03 mol nên khối lượng tăng 0.03*11 = 0.33 gam. Vậy m = 14 + 0.33 =14.33 gam. Mình diễn giải thế này cho các bạn đẽ hiểu nên hơi dài, khi đã biết cách làm rồi các bạn chỉ cần nhẩm là ra kết quả🙂. Bài này đã sử cả 3 định luật đầu. Rõ ràng, không nên phân biệt rõ bài nào nên làm theo dạng nào mà quan trọng là phải biết phối hợp phương pháp với nhau để ra lời giải đẹp nhất. Chẳng qua phương pháp nào thể hiện được ý đồ của bài toán nhất thì sẽ được nhắc như là phương pháp chính thôi.

4. Phương pháp bảo toàn Electron.

Phương pháp này dựa trên số mol electron nhường = số mol electron nhận (ne nhường = ne nhận). Mình sẽ lấy ví dụ một bài như sau:

Để m gam bột Fe ngoài không khí một thời gian thu được 12 gam hỗn hợp A các chất rắn gồm FeO, Fe3O4. Hòa tan B bằn dung dịch HNO3 loãng thì thu được 2.24 lit khí NO duy nhất. Giá trị m là bao nhiêu?

Lời giải: nhận thấy ban đầu Fe0, đến cuối phản ứng thì lên hết Fe3+. Vậy coi như các phản ứng của Fe chỉ quy về:

Fe – 3e →Fe3+ (1)

ne nhường = 3* (m/56) =3m/56 (mol). Số mol e này cho làm hai lần.

Lần 1: cho oxy khi biến thành oxyt: O + 2e → O2- (2). Mà mO = mA – mFe = 12 – m (gam) → nO = (12 – m)/16 mol. Theo (2) thì n1 nhận = (12 – m)/8 (mol).

Lần 2: cho N+5 để thành NO:   N+5 + 3e → N+2 (3). Mà nNO = 0.1 → n2 nhận = 0.3 (mol)

Vậy ta có phương trình: 3m/56 = (12 – m)/8 + 0.3 m =10.08 (gam).

Bài này cũng sử dụng 2 định luật đầu, thế nên mình mới nói trong mọi bài toán đều sử dụng chúng. Chúng ta sử dụng nhiều đến mức chúng ta không nhận ra nó là định luật nữa mà coi nó như một điề hiển nhiên, một cách suy luận tự nhiên.

5. Phương pháp nguyên tử khối (NTK), phân tử khối (PTK) trung bình.

Đây là phương pháp cuối cùng mà Rocky giới thiệu với các bạn. Bây giờ cần nói qua về định nghĩa của nó một chút. Mtb của một hỗn hợp chất là NTK hoặc PTK trung bình của hỗn hợp đó. Nó có ý nghĩa đại diện cho hỗn hợp để coi hỗn hợp như “một chất duy nhất”. Vì vậy, Mtb = (tổng khối lượng) / (tổng số mol) =  mhh / nhh . Giả sử hỗn hợp có 2 chất A, B với số mol tương ứng là a và b thì mhh = (aA+bB)/(a+b). Về ứng dụng của Mtb thì nếu A “nhẹ hơn” B (tức A < B) thì ta có: A< Mtb< B. Nhờ đó ta có các mốc để so sánh. Loại bài mà có  cụm từ kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng (với hữu cơ), hoặc cùng phân nhóm chính (với vô cơ) thì 99.99% là có áp dụng cái này . Bây giờ ta lại xét một ví dụ đơn giản nữa:

Hòa tan 4.68 gam hỗn hợp hai muối cacbonat của hai kim loại kiềm thổ (IIA) kế tiếp nhau vào dung dịch HCl dư thì thu được 1.12 lit CO2(đktc). Xác định A, B.

Lời giải: Coi 2 kim loại như là 1 kim loại có NTK là M (vì hai thằng này cùng là kiềm thổ, nên phản ứng với HCl theo hệ số giống nhau, hơn nữa lại hoàn toàn nên ta mới giả sử như vậy. Chứ 1 thằng hóa trị 1 và I thằng hóa trị II thì … die). Muối là MCO3 .

Phản ứng : MCO3 + 2HCl → MCl2 + MCl2 + H2O + CO2

Ta thấy nhh = nCO2 = 0.05 mol → MCO3 = 93.6 (g/mol) → M + 60 = 93.6(g/mol)  → M =33.6 (g/mol). Mà 2 kim loại liên tiếp trong nhóm IIA nên là Mg = 24 và Ca = 40.

Như vậy, mình đã đưa ra những phương pháp thông dụng nhất để giải quyết một bài toán vô cơ. Các bạn thấy đấy, không có gì khó khăn cả, quan trọng là các bạn phải biết phối hợp chúng với nhau. Đây mới chỉ là kiến thức, để giải một bài toán không chỉ cần kiến thức mà còn cần cả kỹ năng nữa. Kỹ năng là một yếu tố vô cùng quan trọng, đôi khi nó còn quan trọng hơn cả kiến thức nữa. Nếu bạn biết (kiến thức) mà không làm được (kỹ năng) thì biết cũng chẳng để làm gì. Muốn có kỹ năng tốt thì các bạn phải làm thật nhiều và thật nhiều … bài tập. Còn bây giờ thì …

“Các anh Bờ-rồ đâu hết rồi, lên bảng làm bài tập cho tôi !”

Gửi phản hồi

Mời bạn điền thông tin vào ô dưới đây hoặc kích vào một biểu tượng để đăng nhập:

WordPress.com Logo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản WordPress.com Log Out / Thay đổi )

Twitter picture

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Twitter Log Out / Thay đổi )

Facebook photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Facebook Log Out / Thay đổi )

Google+ photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Google+ Log Out / Thay đổi )

Connecting to %s

%d bloggers like this: