Tài liêu dung cho HSG

BIỆN LUẬN TÌM CÔNG THỨC HÓA HỌC CHO HỌC SINH GIỎI

DẠNG 1: BIỆN LUẬN THEO ẨN SỐ TRONG GIẢI PHƯƠNG TRÌNH
1) Nguyên tắc áp dụng:
GV cần cho HS nắm được một số nguyên tắc và phương pháp giải quyết dạng bài tập này như sau:
- Khi giải các bài toán tìm CTHH bằng phương pháp đại số, nếu số ẩn chưa biết nhiều hơn số phương trình toán học thiết lập được thì phải biện luận. Dạng này thường gặp trong các trường hợp không biết nguyên tử khối và hóa trị của nguyên tố, hoặc tìm chỉ số nguyên tử các bon trong phân tử hợp chất hữu cơ …
- Phương pháp biện luận:
+) Thường căn cứ vào đầu bài để lập các phương trình toán 2 ẩn: y = f(x), chọn 1 ẩn làm biến số ( thường chọn ẩn có giới hạn hẹp hơn. VD : hóa trị, chỉ số … ); còn ẩn kia được xem là hàm số. Sau đó lập bảng biến thiên để chọn cặp giá trị hợp lí.+) Nắm chắc các điều kiện về chỉ số và hoá trị : hoá trị của kim loại trong bazơ, oxit bazơ; muối thường ( 4 ; còn hoá trị của các phi kim trong oxit ( 7; chỉ số của H trong các hợp chất khí với phi kim ( 4; trong các CxHy thì : x ( 1 và y ( 2x + 2 ; …
Cần lưu ý : Khi biện luận theo hóa trị của kim loại trong oxit cần phải quan tâm đến mức hóa trị của Fe.
Ví dụ 1: Hòa tan một kim loại chưa biết hóa trị trong 500ml dd HCl thì thấy thoát ra 11,2 dm3 H2 ( ĐKTC). Phải trung hòa axit dư bằng 100ml dd Ca(OH)2 1M. Sau đó cô cạn dung dịch thu được thì thấy còn lại 55,6 gam muối khan. Tìm nồng độ M của dung dịch axit đã dùng; xác định tên của kim loại đã đã dùng.
* Gợi ý HS :
Cặp ẩn cần biện luận là nguyên tử khối R và hóa trị x 55,6 gam là khối lượng của hỗn hợp 2 muối RClx và CaCl2
* Giải :
Giả sử kim loại là R có hóa trị là x ( 1( x, nguyên ( 3
số mol Ca(OH)2 = 0,1( 1 = 0,1 mol
số mol H2 = 11,2 : 22,4 = 0,5 mol
Các PTPƯ:
2R + 2xHCl ( 2RClx + xH2 ( (1)
1/x (mol) 1 1/x 0,5
Ca(OH)2 + 2HCl ( CaCl2 + 2H2O (2)
0,1 0,2 0,1
từ các phương trình phản ứng (1) và (2) suy ra:
nHCl = 1 + 0,2 = 1,2 mol
nồng độ M của dung dịch HCl : CM = 1,2 : 0,5 = 2,4 M
theo các PTPƯ ta có :

ta có :
(( R + 35,5x ) = 44,5
( R = 9x

x
 1 2 3

R
 9 18 27

Vậy kim loại thoã mãn đầu bài là nhôm Al ( 27, hóa trị III )

Ví dụ 2: Khi làm nguội 1026,4 gam dung dịch bão hòa R2SO4.nH2O ( trong đó R là kim loại kiềm và n nguyên, thỏa điều kiện 7< n < 12 ) từ 800C xuống 100C thì có 395,4 gam tinh thể R2SO4.nH2O tách ra khỏi dung dịch.
Tìm công thức phân tử của Hiđrat nói trên. Biết độ tan của R2SO4 ở 800C và 100C lần lượt là 28,3 gam và 9 gam.
* Gợi ý HS:


lập biểu thức toán : số mol hiđrat = số mol muối khan.
Lưu ý HS : do phần rắn kết tinh có ngậm nước nên lượng nước thay đổi.
* Giải:
S( 800C) = 28,3 gam ( trong 128,3 gam ddbh có 28,3g R2SO4 và 100g H2O
Vậy : 1026,4gam ddbh ( 226,4 g R2SO4 và 800 gam H2O.
Khối lượng dung dịch bão hoà tại thời điểm 100C:
1026,4 ( 395,4 = 631 gam
ở 100C, S(R2SO4 ) = 9 gam, nên suy ra:
109 gam ddbh có chứa 9 gam R2SO4
vậy 631 gam ddbh có khối lượng R2SO4 là :

khối lượng R2SO4 khan có trong phần hiđrat bị tách ra : 226,4 – 52,1 = 174,3 gam
Vì số mol hiđrat = số mol muối khan nên :

442,2R-3137,4x