Phương pháp tự chọn lượng chất

                                                          

I. Cơ sở của phương pháp
Trong hóa học các đại lượng % như % khối lượng , % thể tích , % số mol , C% .Các đại lượng trung bình như khối lượng mol trung bình , số nguyên tử trung bình … Các loại tỉ lệ hoặc các lượng chất đề bài cho đều có chứa chung một tham số:  m (g), V(l), a(mol) …  ,công thức phân tử đều không phụ thuộc vào lượng ban đầu mà chỉ phụ thuộc vào tỉ lệ giữa chúng .Trong thực tế  nhiều bài toán hóa học cho số liệu dưới dạng nêu trên để cho bài toán đơn giản hơn ta nên dùng phương pháp tự chọn lượng chất . Chúng ta có thể chọn  một đại lượng tổng quát nào đó bằng một số liệu cụ thể như : khối lượng , số mol , thể tích , tỉ lệ … nhưng theo hướng có lợi cho việc tính toán, biến bài toán từ phức tạp trở nên đơn giản, biến bài toán từ dạng tổng quát về một bài toán cụ thể . Sau khi đã chọn lượng chất thích hợp thì bài toán trở thành một dạng rất cơ bản, việc giải toán lúc này sẽ thuận lợi hơn rất nhiều.

II. Một số lưu ý khi giải toán
1.Nếu bài toán cho số liệu dưới dạng khối lượng thì thường chọn khối lượng m =100 gam hoặc m =M , nếu cho số liệu dưới dạng V thì thường chọn V=22,4 lít hoặc 1 mol .Nếu cho dưới dạng tỉ lệ thì chọn tỉ lệ .
2.Phương pháp tự chọn lượng chất về bản chất chỉ là một mẹo giúp ta đơn giản bài toán hóa học trong tính toán cho nên phương pháp này phải sử dụng kết hợp với  các phương pháp khác như : phương pháp bảo toàn nguyên tố ,phương pháp bảo toàn khối lượng , phương pháp bảo toàn e , phương pháp quy đổi , phương phap trung bình…. và cả công thức tính nhanh nữa sẽ giúp giải bài toán phức tạp trở lên đơn giản nhất .
3.Không phải lúc nào cũng áp dụng được phương pháp tự chọn lượng chất , cho nên chúng ta phải nắm vững và hiểu được phương pháp này nếu không rất có thể chúng ta nhầm lẫn dẫn đến việc giải toán một cách ngộ nhận thì thật đáng tiếc .Để hiểu rõ hơn về phương pháp này các em hãy đọc kĩ các bài tập minh họa dưới đây và nhớ là làm lại nó nhé !

III. PHẦN BÀI TẬP MINH HỌA

Bài 1 :Khi hòa tan hiđroxit kim loại M(OH)₂ bằng một lượng vừa đủ dung dịch H₂SO₄ 20% thu được dung dịch muối trung hoà có nồng độ 27,21%. Kim loại M là
      A. Cu.                         B. Zn.                            C. Fe.                                   D. Mg.

Giải

Phân tích bài toán : Bài cho dữ kiện dưới dạng  C% và bài bắt tìm công thức phân tử .Rõ ràng các đại lượng này không phụ thuộc vào lượng ban đầu
Cách 1:  ta chọn m _H2SO4 = 98 gam ( nên chọn H₂SO₄ vì nếu chọn m H₂SO₄ ta có thể tính được số mol của H₂SO₄  , nếu chọn m=M thì số mol chất sẽ = C%)
+ m _H2SO4 = 98 .20% =19,6 gam => n_H2SO4  = 19,6/98 = 0,2(mol)
Phản ứng :
M(OH)₂         +             H₂SO₄    ----------- > MSO₄           +          2H₂O
0,2(mol)  < -------------- 0,2 mol ------------ > 0,2 mol
Theo bảo toàn khối lượng
=> m _{dung dịch sau phản ứng}   = m _{dung dịch H2SO4}  + m _{M(OH)2 tan vào}  = 98 + 0,2(M +34)  ( gam)

Cách 2: Chọn n _M(OH)2 = 1 mol
M(OH)₂         +             H₂SO₄    ----------- > MSO₄           +          2H₂O
1(mol)   ---------------- > 1 mol -------------- > 1 mol

=> mH₂SO₄ = 98 gam => m dung dịch H₂SO₄  = 98.100/20 = 490 gam
Theo bảo toàn khối lượng
=> m _{dung dịch sau phản ứng}   = m _{dung dịch H2SO4}  + m _{M(OH)2 tan vào}  =  490 + (M +34) = 524 +M   ( gam)

Như vậy có thể  chọn chất nào cũng được kết quả vẫn ra giống nhau , các em có thể chọn m dung dịch H₂SO₄ = 100 gam (nếu chọn 100 gam số mol H₂SO₄ sẽ lẻ khó tính ) hoặc chọn H₂O , muối .... nhưng việc chọn như thế có thể sẽ làm bài toán khó giải hơn nên phải linh hoạt trong việc chọn lượng chất

=>Đáp án A

Bài  2. Cho dung dịch axit axetic có nồng độ x % tác dụng vừa đủ với dung dịch NaOH 10% thì thu được dung dịch muối có nồng độ 10,25%. Giá trị của x là:
      A. 20                           B. 16                             C. 15                                    D. 13

Giải

Ta chọn : m _{dung dịch NaOH} = 40 gam -> n_NaOH = 10% =0,1(mol)
Phản ứng :
 
Cách 1:
CH₃COOH      +         NaOH   ----- > CH₃COONa           +        H₂O
0,1(mol) < ------------- 0,1 (mol) ------ > 0,1 (mol)
=> m _CH3COOH  = 0,1 .60 =6 gam => m dung dịch _CH3COOH = 6.100/x =600/ x ( gam)
Theo phương pháp  bảo toàn khối lượng
=> m _{dung dịch sau phản ứng}   = m _{dung  dịch NaOH} + m _{dung dịch CH3COOH}    =  (40 + 600/x )( gam)

Cách 2:

Chọn n _CH3COOH = 1 mol => m_CH3COOH  =60 gam => m _{dung dịch CH3COOH}  =60.100/x ( gam)
CH₃COOH      +         NaOH   ----- > CH₃COONa           +        H₂O
1(mol)  ------------- -- > 1 (mol) ------ > 1 (mol)
 
=> m _CH3COOH  = 1 .60 =60 gam => m _{dung dịch CH3COOH} = 60.100/x =6000/ x ( gam)
=> m _NaOH  = 40.1 =40 gam => m _{dung dịch NaOH} = 40.100/10 =400 gam
Theo phương pháp  bảo toàn khối lượng
=> m _{dung dịch sau phản ứng}   = m _{dung  dịch NaOH} + m _{dung dịch CH3COOH}    =  400 + 6000/x ( gam)

=> Đáp án C

Bài 3: Hoà tan một lượng oxit của kim loại R vào trong dung dịch  H₂SO₄ 4,9% ( vừa đủ ) thì thu được một dung dịch muối có nồng độ 5,87%. Xác định công thức phân tử  của oxit kim loại.
A.CaO                         B.FeO                         C.MgO                        D.CuO

Giải

Đặt công thức tổng quát của oxit là R₂O_n  ( n là hoá trị của R )
Chọn số mol của  R₂O_n =1 (mol)
Phương trình phản ứng :
R₂O_n                  +       nH₂SO₄    ------>    R₂ (SO₄)_n             +          nH₂O
1mol ------------------- >  n(mol) ---------- > 1 (mol)
=> m _H2SO4 = 98n ( gam) => m _{dung dịch H2SO4}  = 98n.100/4,9 =2000n (gam)
Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có :
=> m _{dung dịch sau phản ứng}   = m _R2On + m _{dung dịch H2SO4}     =  1.(2R +16n) + 2000n  =2R +2016n ( gam)


=> Đáp án C

Các em có thể chọn số mol H2SO4  = 1 mol và thử giải xem sao nhé !

Bài 4: Oxi hoá C₂H₅OH bằng CuO nung nóng, thu được hỗn hợp chất lỏng gồm CH₃CHO, C₂H₅OH dư và H₂O có M = 40. Hiệu suất phản ứng oxi hoá là:
      A. 25%                       B. 35%                          C. 45%                                 D. 55%
Chọn số mol C₂H₅OH ban đầu = 1 mol  
Phản ứng  :
 
C₂H₅OH   +   CuO    ----  > CH₃CHO     +    H₂O     +  Cu
a mol -------------------------- > a mol ----- > a mol
=> hỗn hợp chất lỏng sau phản ứng gồm :
CH₃CHO  = H₂O  = a mol
C₂H₅OH dư  = (1-a) mol
=> m _{hỗn hợp sau phản ứng}  = (44+18).a  + 46(1-a) = 40 ( a+a +1-a)
=> a  = 0,25(mol)   => %H  = 0,25 .100 %/1 = 25% => Đáp án A

Bài 5:Hỗn hợp X gồm N₂ và H₂ có tỉ khối so với H₂ bằng 3,6. Sau khi tiến hành phản ứng tổng hợp thu được hỗn hợp Y có tỉ khối so với H₂ bằng 4. Hiệu suất phản ứng tổng hợp là:
      A. 10%                        B. 18,75%                     C. 20%                                 D. 25%

Giải

=> Đáp án D
 

Bài 6:Hỗn hợp chứa Fe,FeO, Fe₂O₃ . Nếu hoà tan hết a gam hỗn hợp bằng HCl thì lượng H₂ thoát ra bằng 1% lượng hỗn hợp đem thí nghiệm. Nếu khử a (g ) hỗn hợp bằng H₂ đun nóng, dư thì thu được một lượng nước bằng 21,15% lượng hỗn hợp đem thí nghiệm. Xác định % mỗi chất trong hỗn hợp đem thí nghiệm.
A. 28%, 36%, 36%             B.25% , 25% , 50%                 C.30% , 60% , 10%     D.22% , 26% ,52%

Giải

Chọn a =100 gam
=> m_H2 = 100.1% =1 gam  => n_H2 = 0,5(mol)
=> m_H2O = 100.21,15% =21,25 gam  => n_H2O =1,175(mol)

Chỉ có Fe tạo ra H₂ theo phản ứng :
  Fe   +      2HCl   ->    FeCl₂   +    H₂
0,5 mol < ---------------------------- 0,5 mol
Phản ứng với H₂
 FeO    +    H₂   -------  > Fe    +      H₂O
a mol  ------------------------------- > a mol
Fe₂O₃   +   3H₂    ------ > 2Fe     +   3H₂O
b mol  --------------------------------- > 3 b mol

 

=> Đáp án A

Bài 7: Cho a gam dung dịch H₂SO₄ loãng nồng độ C% tác dụng hoàn toàn với hỗn hợp 2 kim loại K và Fe ( Lấy dư so với lượng phản ứng ). Sau phản ứng, khối lượng khí sinh ra là 0,04694 a (g). Tìm C%
 A. 30,6%                                     B.24,5%                                     C.48,5%                                               D.50,2%

Giải

Chọn  a = 100 g 
=> m _H2SO4  = 100.C% = C (gam) => n_H2SO4  = C /98 (mol)
=> m_H2O  = m _{dung dịch H2SO4}  - m_H2SO4  = 100 – C (gam) => n_H2O = (100-C) /18
=> m_H2 = 0,04694a =4,694 gam => n_H2  = 2,347 (mol)

Vì hỗn hợp kim loại Fe, Na lấy dư nên H₂SO₄ và H₂O đều phản ứng hết
   2K       +          H₂SO₄     ---- >  K₂SO₄                +      H₂                    (1)

    Fe       +          H₂SO₄     ---- >  FeSO₄                 +      H₂                    (2)

   2K    +              2H₂O       ---- >  2KOH                 +     H₂                    (3)

Từ các phương trình  (1),(2),(3) dễ thấy :

=> Đáp án B

Bài 8: Hỗn hợp A gồm 1 anken và H₂ có tỉ khối so với H₂ bằng 6,4. Cho A qua Ni nung nóng được hỗn hợp B có tỉ khối so với H₂ bằng 8 (giả thiết hiệu suất phản ứng đạt 100%). Công thức phân tử của anken là:
      A. C₂H₄                       B. C₃H₆                         C. C₄H₈                               D. C₅H_10­

Giải

=> Đáp án C

Bài 9: Trộn a gam hỗn hợp X gồm 2 hiđrocacbon C₆H₁₄ và C₆H₆ theo tỉ lệ số mol 1:1 với m gam hiđrocacbon D rồi đốt cháy hoàn toàn thì thu được  275a /82 gam CO₂ và 94,5a / 82 gam H₂O. D thuộc laọi hiđrocacbon nào?
      A. C_nH_2n+2                   B. C_nH_2n-2                      C. C_nH_2n                               D. C_nH_n
 

Giải

Ta nên chọn a =82 gam
=> m _CO2  = 275 (gam ) => n_CO2  = 6,25(mol)
=> m_H2O  = 94,5 (gam) => n_H2O =5,25(mol)
Do C₆H₁₄ và C₆H₆ có số mol bằng nhau .Nên theo phương pháp quy đổi ta có :
C₆H₁₄  + C₆H₆  = C₁₂H₂₀ => n_C12H20  = 82 / 164 = 0,5(mol)
=> n_CO2 do C₁₂H₂₀ sinh ra  = 0,5.12 =6 mol  => n_CO2 do D sinh ra  = 6,25 -6 =0,25(mol)
=> n_H2O do C₁₂H₂₀ sinh ra  = 0,5.20/2  =5  mol => n_H2O do D sinh ra  = 5,25 -5 =0,25(mol)
=> Số mol CO₂ do D sinh ra = số mol CO₂ do D sinh ra => D có dạng C_nH_2n
=> Đáp án C

Bài 10:  Đốt cháy hoàn toàn một hợp chất hữu cơ đơn chức X thu được sản phẩm cháy chỉ gồm CO₂ và H₂O với tỷ lệ khối lượng tương ứng là 44 : 27. Công thức phân tử của X là:
A. C₂H₆.                  B. C₂H₆O.                     C. C₂H₆O₂.                          D. C₂H₄O.

Giải

=> Đáp án B