Bài viết giới thiệu chi tiết về pp bảo toàn điện tích và các ứng dụng của pp này trong giải các bài tập sự điện li.

BẢO TOÀN ĐIỆN TÍCH

Nguyên tắc : Tổng điện tích dương luôn luôn bằng tổng điện tích âm, vì thế dung dịch luôn luôn trung hòa về điện.

S + = S –

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 : S n đt + = a + 3b và S n đt – = c + 2d

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

S + = 0,05 + 0,02 = 0,07

S – = 0,04 + 0,025 = 0,065

à Kết quả phân tích trên là sai

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 = n NO3-= 0,7 mol

à m muối = 24*0,2 + 27*0,1 + 0,7*62= 50,9 gam à chọn 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 : 2.0,1 + 3.0,2 = x + 2y

ĐLBTKL :

m muối = S m cation KL + S m anion gốc axit

= 56.0,1 + 27.0,2 +35,5 . x + 96 .y = 46,9

à x = 0,2 ; y = 0,3 à B

• I. Cơ Sở Của Phương Pháp
• 1. Cơ sở: Nguyên tử, phân tử, dung dịch luôn trung hòa về điện

– Trong nguyên tử: số proton = số electron

– Trong dung dịch:   tổng số mol x điện tích ion = | tổng số mol x điện tích ion âm |

2. Áp dụng và một số chú ý

• a) khối lượng muối (trong dung dịch) = tổng khối lượng các ion âm
• b) Quá trình áp dụng định luật bảo toàn điện tích thường kết hợp:
• – Các phương pháp bảo toàn khác: Bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố
• – Viết phương trình hóa học ở đạng ion thu gọn

II. CÁC DẠNG BÀI TẬP THƯỜNG GẶP

Dạng 1: Áp dụng đơn thuần định luật bảo toàn điện tích

Ví Dụ 1: Một dung dịch có chứa 4 ion với thành phần : 0,01 mol Na⁺, 0,02mol Mg­²⁺ , 0,015 mol SO₄^2- , x mol Cl^– . Giá trị của x là:

A. 0,015.                        C. 0,02.                    B. 0,035.                        D. 0,01.

Hướng dẫn:

Áp dụng định luật bảo toàn điện tích ta có:

0,01×1 + 0,02×2 = 0,015×2 + Xx1 → x = 0,02 → Đáp án

Dạng 2: Kết hợp với định luật bảo toàn khối lượng

Ví Dụ 2: Dung dịch A chứa hai cation là Fe²⁺: 0,1 mol và Al³⁺ : 0,2 mol và hai anion là Cl^–: x mol và SO₄^2- : y mol. Đem cô cạn dung dịch A thu được 46,9  gam hỗn hợp muối khan. Giá trị của x và y lần lượt là:

A. 0,6 và 0,1                   C. 0,5 và 0,15          B. 0,3 và 0,2                   D. 0,2 và 0,3

Hướng dẫn:

– Áp dụng định luật bảo toàn điện tích ta có:

0,1×2 + 0,2×3 = Xx1 + y x 2 → X + 2y = 0,8 (*)

– Khi cô cạn dung dịch, khối lượng muối = tổng khối lượng các ion tạo muối

0,1×56 + 0,2×27 + Xx35,5 + Yx 96 = 46,9

→ 35,5X + 96Y = 35,9 (**)

Từ (*) và (**) →X = 0,2 ; Y = 0,3 → Đáp án D

Ví dụ 3: Chia hỗn hợp X gồm 2 kim loại có hóa trị không đổi thành 2 phần bằng nhau.

Phấn 1: Hòa tan haonf toàn bằng dung dịch HCl dư thu được 1,792 lít H₂ (đktc).

Phần 2: Nung trong không khí dư, thu được 2,84 gam hỗn hợp rắn chỉ gồm các oxit.

Khối lượng hỗn hợp X là:
A. 1,56 gam.                    C. 2,4 gam. B. 1,8 gam.                      D. 3,12 gam.

Hướng dẫn:

Nhận xét: Tổng số mol x điện tích ion dương (của 2 kim loại) trong 2 phần là

Bằng nhau => Tổng số mol x điện tích ion âm trong 2 phần cũng bằng nhau.                                        O₂ ↔ 2 Cl^–

Mặt khác: n_Cl- = n_H+ = 2n_H2 = 1,792/ 22,4 = 0,08 (mol)

Suy ra: n_{O (trong oxit)} = 0,04 (mol)

Suy ra: Trong một phần: m_{Kim Loại}  – m _oxi  = 2,84 – 0,08.16 = 1,56 gam

Khối lượng hỗn hợp X = 2.1,56 = 3,12 gam

Dạng 3: Kết hợp với bảo toàn nguyên tố

Ví Dụ 4: 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.

Hướng dẫn:

– Áp dụng bảo toàn nguyên tố:        Fe³⁺ : x mol  ;  Cu²⁺ : 0,09  ;  SO₄^2-  : ( x + 0,045) mol

– Áp dụng định luật bảo toàn điện tích (trong dung dịch chỉ chứa muối sunfat)

Ta có : 3x + 2.0,09 = 2(x + 0,045)

Ví Dụ 5: 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 Mg^2+, Ba²⁺, Ca²⁺ thành M²⁺ ;                  M²⁺ + CO₃^2-  → MCO₃ ¯

Khi phản ứng kết thúc, phần dung dịch chứa K⁺, Cl^–, và NO₃^–

Áp dụng định luật bảo toàn toàn điện tích ta có:

n_K+ = n_Cl- + n_NO3-  = 0,3 (mol) suy ra: n _K2CO3 = 0,15 (mol)

suy ra V _K2CO3 = 0,15/1 = 0,15 (lít) = 150ml

Dạng 4: Kết hợp với việc viết phương trình ở dạng ion thu gọn

Ví Dụ 6: Cho hòa tan hoàn toàn 15,6 gam hỗn hợp gồm Al vàAl2O3 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 vaof 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- + n _OH-  = 0,5

Suy ra thể tích HCl = 0,5/2 = 0,25 (lít)

Dạng 5 : Bài toán tổng hợp

Ví dụ 7: Hoàn toàn 10g hỗn hợp X gồm Mg và  Fe bằng dung dịch HCl 2M.Kết thúc thí nghiệm thu được dung dịch Y và 5,6l khí H₂ (đktc). Để kết tủa hoàn toàn các cation có trong Y cần vừa đủ 300ml NaOH 2M.Thể tích dungdịch HCl đã dùng là:

A: 0,2  lít                                 B: 0,24 lít        C: 0,3 lít                                  D: 0,4 lít

Hướng dẫn:

n_Na+ = n_OH- = n_NaOH = 0,6M

Khi cho NaOH vào dung dịch Y(chứa các ion :Mg²⁺;Fe²⁺;H⁺ dư;Cl^–) các iondương sẽ tác dụng với OH^– để tạo thành kết tủa .Như vậy dung dịch thu được sau phản ứng chỉ chứa Na⁺ và Cl^–.

=>n_Cl- = n_Na+=0,6 =>V_HCl=0,6/2= 0,3 lít ==> đáp án C.

Ví dụ 8: Để hòa tan hoàn toàn 20 gam hỗn hợp X gồm Fe,FeO,Fe₃O₄,Fe₂O₃ cần vừa đủ 700ml dung dịch HCl 1M thu được dung dịch X và3,36 lít khí H₂ (đktc). Cho NaOH dư vào dung dịch X rồi lấy toàn bộ kết tủa thu được đem nung trong không khí đến khối lượng không đổi thì lượng chất rắn  thu được là :

A: 8 gam                                  B: 16 gam       C: 24 gam                                D:32 gam

III .   BÀI TẬP TỰ LUYỆN

Câu 1: Dung dịch X có chứa a mol Na⁺ ,b mol Mg²⁺  ,C mol Cl^–  và  d mol SO₄^2-. Biểu thức liên hệ giữa a,b,c,d là

A: a+2b=c+2d                       B:a+2b=c+d           C:a+b=c+                   D : 2a+b=2c+d

Câu 2:Có 2 dung dịch,mỗi dung dịch đều chứa 2 cation và 2  anion không  trùng nhau trong các ion sau

K⁺  :0,15 mol, Mg²⁺ : 0,1 mol,NH₄⁺:0,25 mol,H⁺ :0,2 mol, Cl^– :0,1 mol SO₄^2- :0,075

mol NO₃^– :0,25 mol,NO₃^– :0,25 mol và CO₃^2- :0,15 mol. Một trong 2 dung dịch trên chứa

A: K⁺,Mg²⁺,SO₄^2- và Cl^–;                                     B : K⁺,NH₄⁺,CO₃^2- và Cl^–

C  :NH₄⁺,H⁺,NO₃^–, và SO₄^2-                                D : Mg²⁺,H⁺,SO₄^2- và Cl^–

Câu 3: Dung dịch Y chứa Ca²⁺ 0,1 mol ,Mg²⁺  0,3 mol,Cl^– 0,4 mol,HCO₃^– y mol. Khi cô cạn dung dịch Y thì được muối khan thu được là :

A: 37,4 gam                       B 49,8 gam                c: 25,4 gam               D : 30,5 gam

Câu 4 : Một dung dịch chứa 0,02 mol Cu²⁺;0,03 mol K⁺,x mol Cl^– và y mol  SO₄^2-.Tổng khối lượng các muối tan có trong dung dịch là 5,435 gam. Giá trị của x và y lần lượt là:

A:0,03 và 0,02                 B: 0,05 và 0,01           C : 0,01 và 0,03            D:0,02 và 0,05

Câu 5: Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp gồm 0,12 mol FeS₂ và x mol Cu₂S vào dung dịch HNO₃ vừa đủ , thu được dung dịch X chỉ chứa 2 muối sunfat của các kim loại và giải khí NO duy nhất. Giá trị là :

A :0,03                                 B :0,045             C:0,06                                D:0,09

Câu 6: Cho m gam hỗn hợp Cu,Zn,Mg tác dụng hoàn toàn với dung dịch HNO3 loãng,dư. Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được (m+62). Gammuối khan. Nung hỗn hợp muối khan trên đến khối lượng không đổi thu được chất rắn có khối lượng là:

A: (m+4) gam                   B: (m+8) gam        C: (m+16) gam           D: (m+32)gam

Câu 7:Cho 2,24 gam hỗn hợp Na₂CO₃,K₂CO₃ tác dụng vừa đủ với dung dịch BaCl₂.Sau phản ứng thu được 39,4 gam kết tủa.Lọc tách kết tủa,cô cạn dung dịch thì thu được bao nhiêu gam muối clorua khan ?

A: 2,66 gam                             B 22,6 gam            C: 26,6 gam                 D : 6,26 gam

Câu 8: Trộn dung dịch chứa Ba²⁺;OH^– 0,06 mol và Na⁺ 0,02 mol với dung dịch chứa HCO₃^– 0,04 mol; CO₃^2- 0,03 mol va Na⁺. Khối lượng kết  tủa thu được sau khi trộn là

A: 3,94 gam                      B 5,91 gam           C: 7,88 gam                      D : 1,71 gam

Câu 9:Hòa tan hoàn toàn 5,94 gam hỗn hợp hai muối clorua của 2 kim loại nhóm IIA vào nước được 100ml dung dịch X. Để làm kết tủa hết  ion Cl^‑ có trong dung dịch X,người ta cho dung dịch X ở trên tác dụng vừa đủ với dung dịch AgNO₃. Kết thúc thí nghiệm, thu được dung dịch Y và 17,22 gam kết tủa. Khối lượng muối khan thu được khi kết tủa dung dịch Y là:

A: 4,86 gam                  B: 5,4 gam                 C: 7,53 gam                    D : 9,12 gam

Câu 10: Dung dịch X chứa 0.025 mol CO₃^2-;0,1 mol Na⁺;0,25 mol  NH₄⁺ và 0,3 mol Cl^–. Cho 270ml dung dịch Ba(OH)₂ 0,2M vào và đun nóng nhẹ (giả sử H₂O bay hơi không đáng kể). Tổng khối lượng dung dịch X và dung dịch Ba(OH)2 sau quá trình phản ứng giảm đi là :

A: 4,125 gam                           B: 5,296 gam

C: 6,761 gam                           D : 7,015 gam

Câu 11: Trộn 100ml dung dịch AlCl₃ 1M với 200ml dung dịchNaOH1,8M đến phản ứng hoàn toàn thì lượng kết tủa thu được là :

A: 3,12 gam                B: 6,24 gam                 C: 1,06 gam                        D : 2,08 gam

Câu 12: Dung dịch B chứa ba ion K⁺;Na⁺;PO₄^3-. 1 lít dung dịch B tác dụng với CaCl₂ dư thu được 31 gam kết tủa. Mặt khác nếu cô cạn 1 lít dung dịch B thu được 37,6 gam chất rắn khan. Nồng độ của 3 ion K⁺;Na⁺;PO₄^3- lần lượt là:

A:0,3M;0,3M và 0,6M                        B: 0,1M;0,1M và 0,2M

C: 0,3M;0,3M và 0,2M                       D : 0,3M;0,2M và 0,2M

Câu 13: Cho dung dịch Ba(OH)₂ đến dư vào 100ml dung dịch Xgồm các ion: NH₄⁺, SO₄^2-,NO₃^–, rồi tiến hành đun nóng thì được 23,3gam kết tủa và 6,72 lít(đktc) một chất duy nhất. Nồng đọ mol của (NH₄)₂SO₄ và NH₄NO₃ trong dung dịch X lần lượt là :

A: 1M và 1M                   B: 2M và 2M                    C: 1M và 2M                 D : 2M và 1M

Câu 14:Dung dịch X chứa các ion : Fe³⁺,SO₄^2-,NH₄⁺,Cl^–. Chia dung dịch X thành 2 phần bằng nhau:

-Phần 1 tác dụng với lượng dư dung dịch NaOH,đun nóng thu được 0.672 lít khí (đktc) và 1,07 gam kết tủa

-Phần 2 tác dụng với lượng dư dung dịch BaCl₂, thu được 4,66gam kết tủa

Tổng khối lượng các muối khan thu được khi cô cạn dung dịch X là(quá trình cô cạn chỉ có nước bay hơi)

A:3,73 gam          B: 7,04 gam                      C: 7,46 gam                      D : 3,52 gam

 

 

Comments

comments