Phương pháp giải Hóa học - Phương pháp 15: Mối quan hệ giữa các đại lượng

Ph­¬ng ph¸p 15
Ph­¬ng ph¸p mèi quan hÖ gi÷a c¸c ®¹i l­îng
I. CƠ SƠ CỦA PHƯƠNG PHÁP
 Để làm được các bài tập về mối liên quan giữa các đại lượng ở dạng khái quát đòi hỏi các em học sinh phải nắm chắc các kiến thức cơ bản theo cả hai chiều từ cụ thê tới tổng quát và ngược lại từ tổng quát tới cụ thể. Các vấn đề về kiến thức phục vụ phương pháp này cần phải hiểu kĩ bản chất một cách đầy đủ.
 Chú ý: Phương pháp này bao hàm kiến thức rất rộng cả ở ba khối (lớp 10, 11 và 12) nên cần phải nắm chắc đầy đủ kiến thức cơ bản mới có thể tư duy và vận dụng tốt được.
II. CÁC DẠNG BÀI TẬP THƯỜNG GẶP
Ví dụ 1 : Hỗn hợp X có một số ankan. Đốt cháy 0,05 mol hỗn hợp X thu được a mol CO2 và b mol H2O Kết luận nào sau đây là đúng ?
 A. a = b. 	B. a = b – 0,02.
 C. a = b – 0,05. 	D. a = b – 0,07.
Giải:
Khi đốt cháy các ankan ta có:
Số mol các ankan = Số mol H2O – Số mol CO2
	 0,05 = b – a ® a = b – 0,05 
Đáp án C
 Ví dụ 2: Tỉ lệ thể tích CO2 và hơi nước (T) biến đổi trong khoảng nào khi đốt cháy hoàn toàn các ankin ?
 A. 1 < T ≤ 2.	B. 1 ≤ T < 1,5.	 C. 0,5 < T ≤ 1.	D. 1< T < 1,5. 
Giải:
CnH2n-2 ® nCO2 + (n - 1)H2O
Điều kiện: n ≥ 2 và n 
Vậy 1 < T ≤ 2. 
Đáp án A.
Ví dụ 3: Công thức phân tử của một ancol X là CnHmOx. Để cho X là ancol no, mạch hở thì m phải có giá trị là:
 A. m = 2n. B. m = 2n + 2.	 C. m = 2n - 1. 	D. m = 2n + 1.
Giải:
Theo phương pháp đồng nhất hệ số: Công thức tổng quát của ancol no là CnH2n+2x(OH)x hay CnH2n+2Ox . Vậy m = 2n+2.
Đáp án B.
Ví dụ 4: Trộn dung dịch chứa a mol AlCl3 với dung dịch chứa b mol NaOH. Để thu được kết tủa thì cần có tỉ lệ:
 A. a: b = 1: 4.	 B. a: b 1: 4.
Giải:
Trộn a mol AlCl3 với b mol NaOH để thu được kết tủa thì:
 a 4a mol
Để kết tủa tan hoàn toàn thì 
Vậy để có kết tủa thì 1: 4 Đáp án D.
Ví dụ 5: Đốt cháy hoàn toàn a mol axit hữu cơ Y được 2a mol CO2. Mặt khác, để trung hòa a mol Y cần vừa đủ 2a mol NaOH. Công thức cấu tạo thu gọn của Y là:
 A. HCOOC-CH2-CH2-COOH.	B. C2H5-COOH.
 C. CH3-COOH.	D. HOOC-COOH.
Giải:
Đốt a mol axit hữu cơ Y được 2a mol CO2 ® axit hữu cơ Y có 2 nguyên tử C trong phân tử.
Trung hòa a mol axit hữu cơ Y cần dùng đủ 2a mol NaOH ® axit hữu cơ Y có 2 nhóm chức cacboxyl (COOH).
® Công thức cấu tạo thu gọi của Y là HOOC-COOH Đáp án D.
Ví dụ 6: Dung dịch HCl và dung dịch CH3COOH có cùng nồng độ mol/l. Giá trị pH của hai dung dịch tương ứng là x và y. Quan hê giữa x và y là (giả thiết, cứ 100 phân tử CH3COOH thì có 1 phân tử điện li)
 A. y = 100x. 	 B. y = 2x.	C. y = x – 2.	D. y = x + 2.
Giải:
pHHCl = x ® [H+]HCl = 10-x
Ta có: HCl ® H+ + Cl-
 10-x ¬ 10-x M
 CH3COOH H+ + CH3COO-
 100.10-y ¬ 10-y M
Mặt khác: [HCl] = [CH3COOH]
10-x = 100.10-y ® y = x + 2
Đáp án D.
Ví dụ 7: Để thu lấy Ag tinh khiết từ hỗn hợp X (gồm a mol Al2O3, b mol CuO, c mol Ag2O), người ta hòa tan X bởi dung dịch chứa (6a + 2b + 2c) mol HNO3 được dung dịch Y, sau đó cần thêm (giả thiết hiệu suất các phản ứng đều là 100%)
 A. c mol bột Al vào Y.	B. c mol bột Cu vào Y.
 C. 2c mol bột Al vào Y. 	D. 2c mol bột Cu vào Y.
Giải:
Hòa tan hỗn hợp X trong dung dịch HNO3
 Al2O3 + 6HNO3 ® 2Al(NO3)3 + 3H2O
 a ® 6a ® 2a mol 
 CuO + 2HNO3 ® Cu(NO3)2 + H2O
 b ® 2b ® b mol
 Ag2O + 2HNO3 ® 2AgNO3 + H2O
 c ® 2c ® 2c mol
Dung dịch HNO3 vừa đủ. Dung dịch Y gồm 2a mol Al(NO3)3, b mol Cu(NO3)2, 2c mol AgNO3. Để thu Ag tinh khiết cần cho thêm kim loại Cu vào phương trình
 Cu + 2AgNO3 ® Cu(NO3)2 + 2Ag
 c mol ¬ 2c
Vậy cần c mol bột Cu vào dung dịch Y Đáp án B.
Ví dụ 8: Đốt cháy hoàn toàn a mol một anđehit X (mạch hở) tạo ra b mol CO2 và c mol H2O (biết b = a + c). Trong phản ứng tráng gương, một phân tử X chỉ cho 2 electron. X thuộc dãy đồng đẳng anđehit
 A. no, đơn chức.	B. không no có hai nối đôi, đơn chức.
 C. không no có một nối đôi, đơn chức.	D. no, hai chức.
Giải:
 +1 +3
Trong phản ứng tráng gương một anđehit X chỉ cho 2e X là anđehit đơn chức bởi vì:
 RCHO ® RCOOHNH4
 trong đó: C+1 ® C+3 + 2e.
Một chất hữu cơ khi cháy cho: nX = – 
 Chất đó có 2 liên kết π: 1 ở nhóm chức CHO và 1 liên kết π ở mạch C.
Đáp án C.
Ví dụ 9: Một dung dịch hỗn hợp chứa a mol NaAlO2 và a mol NaOH tác dụng với 1 dung dịch chứa b mol HCl. Điều kiện để thu được kết tủa sau phản ứng là:
 A. a = b. 	 B. a = 2b. 	 C. b = 5a. D. a < b < 5a.
Giải:
Phương trình phản ứng:
	NaOH + HCl → NaCl + H2O (1)
	 a mol → a mol
 	NaAlO2 + HCl + H2O → Al(OH)3↓ + NaCl (2)
	Al(OH)3 + 3HCl → AlCl3 + 3H2O 	 (3)
	NaAlO2 + 4HCl → AlCl3 + NaCl + 2H2O	 	(4)
	 a mol → 4a mol
Điều kiện để không có kết tủa khi nHCl ≥ 4+ nNaOH = 5a. Vậy suy ra điều kiện để có kết tủa: 
nNaOH < nHCl < 4+ nNaOH 
a < b < 5a
Đáp án D.
Ví dụ 10: Dung dịch chứa a mol NaOH tác dụng với dung dịch chứa b mol H3PO4 sinh ra hỗn hợp Na2HPO4 + Na3PO4. Tỉ số là:
 A. 	B. 	C. 	D. 
Giải:
Các phương trình phản ứng :
NaOH + H3PO4 ® NaH2PO4 + H2O (1)
2NaOH + H3PO4 ® Na2HPO4 + 2H2O (2)
3NaOH + H3PO4 ® Na3PO4 + 3H2O (3)
Ta có: nNaOH = a mol, 
Để thu được hỗn hợp muối Na2HPO4 + Na3PO4 thì phản ứng xảy ra ở cả 2 phương trình (2) và (3), do đó:
 Tức là: 
Đáp án C.
Ví dụ 11: Hỗn hợp X gồm Na và Al.
- Thí nghiệm 1: Nếu cho m gam X tác dụng với H2O dư thì thu được V1 lít H2 .
- Thí nghiệm 2: Nếu cho m gam X tác dụng với dung dịch NaOH dư thì thu được V2 lít H2.
Các khí đo ở cùng điều kiện. Quan hệ giữa V1 và V2 là:
 A. V1 = V2. 	B. V1 > V2. C. V1 < V2. D. V1 ≤ V2.
Giải:
Các phương trình phản ứng khi hòa tan hỗn hợp Na và Al với H2O và với dung dịch NaOH dư:
Na + H2O ® NaOH + H2 (1)
2Al + 6H2O + 2NaOH ® Na[Al(OH)4] + 3H2 (2)
Đặt số mol Na và Al ban đầu lần lượt là x và y mol.
Thí nghiệm 1: x ≥ y ® nNaOH vừa đủ hoặc dư khi hòa tan Al ® cả 2 thí nghiệm cùng tạo thành
Thí nghiệm 2: x < y ® Trong TN1 (1) Al dư, TN2 (2) Al tan hết ® 
V2 > V1
Như vậy (x,y > 0) thì V1 ≤ V2
Đáp án D.
Ví dụ 12: Một bình kín chứa V lít NH3 và V’ lít O2 ở cùng điều kiện. Nung nóng bình có xúc tác NH3 chuyển hết thành NO, sau đó NO chuyển hết thành NO2. NO2 và lượng O2 còn lại trong bình hấp thụ vừa vặn hết trong nước thành dung dịch HNO3. Tỉ số V’:V là:
 A. 1 	B. 2 	C. 3 	D. 4
Giải:
Các phương trình phản ứng:
	4NH3 + 5O2 4NO + 6H2O
	V 	5V/4 V 
	2NO + O2 2NO2
	V V/2 V
	4NO2 + O2 + 2H2O ® 4HNO3
 	V ® (V’) 
 V = 4 (V’) ® Đáp án B.
 Ví dụ 13: Chất X có phân tử khối là M. Một dung dịch chất X có nồng độ a mol/l, khối lượng riêng D g/ml. Nồng độ C% của dung dịch X là:
 A. 	B. 	 C. 	D. 
Giải: 
Xét 1 lít dung dịch chất X:
nX = a mol ® mX = a.M mdd X =
Đáp án A.
Ví dụ 14: Thực hiện 2 thí nghiệm:
Cho 3,84 gam Cu phản ứng với 80 ml dung dịch HNO3 1M thoát ra V1 lít NO.
Cho 3,84 gam Cu phản ứng với 80 ml dung dịch chứa HNO3 1M và H2SO4 0,5M thoát ra V2 lít NO.
 Biết NO là sản phẩm khử duy nhất, các thể tích khí đo ở cùng điều kiện. Quan hệ giữa V1 và V2 là:
 A. V1 = V2 	B. V2 = 2V1 	C. V2 = 2,5V1 D. V2 = 1,5V1
Giải:
TN1: 
	3Cu + 8H+ + 2NO3- ® 3Cu2+ + 2NO↑ + 4H2O
Đầu bài: 0,06 0,08 0,08
Phản ứng: 0,03 ¬ 0,08 ® 0,02 ® 0,02 mol
V1 tương ứng với 0,02 mol NO.
TN2: nCu = 0,06 mol; 
Tổng nH+ = 0,16 mol; 
	3Cu + 8H+ + 2NO3- ® 3Cu2+ + 2NO↑ + 4H2O
Đầu bài: 0,06 0,16 0,08
Phản ứng: 0,06 ¬ 0,16 ® 0,04 ® 0,04 mol
V2 tương ứng với 0,04 mol NO Như vậy V2 = 2V1 Đáp án B.
Nhẩm nhanh: Lượng Cu không đổi, lượng NO3- không đổi mà lượng H+ tăng gấp đôi và vừa đủ ® V2 = 2V1 Đáp án B.
Ví dụ 15: Cho từ từ dung dịch chứa a mol HCl vào dung dịch chứa b mol Na2CO3 đồng thời khuấy đều, thu được V lít khí (ở đktc) và dung dịch X. Khi cho dư nước vôi trong vào dung dịch X thấy có xuất hiện kết tủa. Biểu thức liên hệ giữa V với a,b là:
 A. V = 22,4(a – b)	B. V = 11,2(a – b)
 C. V = 11,2(a + b)	D. V = 22,4(a + b)
Giải:
Cho từ từ dung dịch HCl vào dung dịch Na2CO3, ta có phương trình:
 HCl + Na2CO3 ® NaHCO3 + NaCl (1)
 b ¬ b ® b mol
 HCl + NaHCO3 ® NaCl + CO2↑ + H2O (2)
 (a – b) 	 (a – b) mol
Dung dịch X chứa NaHCO3 dư, do đó HCl tham gia phản ứng hết,
	NaHCO3 + Ca(OH)2 dư ® CaCO3↓ + NaOH + H2O
Vậy: V = 22,4(a – b) Đáp án A.
Ví dụ 16 : Clo hoá PVC thu được một polime chứa 63,96% clo về khối lượng, trung bình 1 phân tử clo phản ứng với k mắt xích trong mạch PVC. Giá trị của k là 
 A. 3. 	B. 6. 	C. 4. 	D. 5.
Giải: 
Một phân tử Clo phản ứng với k mắt xích trong mạch PVC theo phương trình:
n	 	 n-k k
 – CH – CH2 – + kCl2 → xt,t0 – CH – CH2 CH–CH–
 Cl	 	 	 Cl Cl Cl
Do %mCl = 63,96%
%mC,H còn lại = 36,04%.
Vậy 
Đáp án A.
Ví dụ 17 : Điện phân dung dịch chứa a mol CuSO4 và b mol NaCl (với đến cực 1 trơ có màng ngăn xốp). Để dung dịch sau điện phân làm phenolphtalein chuyển sang màu hồng thì điều kiện của a và b là ( biết ion SO42- không bị điện phân trong dung dịch) 
 A. b >2a. 	B. b = 2a. 	C. b < 2a. 	D. 2b - a. 
Giải:
 Phương trình điện phân dung dịch 
 có màng ngăn
	CuSO4 + 2NaCl → đpdd Cu↓ + Cl2↑ + Na2SO4 (1)
đpdd
Dung dịch sau điện phân làm phenolphthalein chuyển sang màu hồng → sau phản ứng (1) thì dung dịch NaCl còn dư và tiếp tục bị điện phân theo phương trình
	2NaCl + 2H2O 2NaOH + H2 + Cl2 (2)
Vậy: b > 2a Đáp án A.
Bài tập tự luyện:
Câu 1 : Dung dịch X có a mol NH4+, b mol Mg2+, c mol SO42- Và b mol HCO3–. Biểu thúc nào hiểu thị sẽ liên quan giữa a. b, c, d sau đây là đúng ?
 A. a + 2b = c + d. 	B. A + 2b = 2c + d.
 C. a + b = 2c + d. 	 	D. a + b = c + d.
Câu 2 : Cho a mol Fe vào dung dịch chứa b mol dung dịch AgNO3. a và b có quan hệ như thế nào để thu được dung dịch Fe(NO3)3 duy nhất sau phản ứng ?
 A.b = 2a. 	B. b ≥ a. 	C. b = 3a. 	 D. b ≥ a.
Câu 3 : Dung dịch X chứa các ion Na+: a mol; HCO3–: b mol; : c mol; : d mol. Để tạo ra kết tủa lớn nhất người ta dùng 100ml dung dịch Ba(OH)2 nồng độ x mol/l. Biểu thức xác định x theo a và b là
 A. x = a + b. 	B. x = a – b. 	C. 	 D. x = 
Câu 4 : Dung dịch X chứa a mol NaAlO2 Khi thêm vào dung dịch X b mol hoặc 2b mol dung dịch HCl thì lượng kết tủa sinh ra đều như nhau. Tỉ số có giá trị bằng: 
 A. 1. 	B. 1,25. 	C. 1,5. 	D. 1,75.
Câu 5 : Oxi hoá một lượng Fe thành hỗn hợp X gồm FeO, Fe3O4, Fe2O3 cần a mol Oxi. Khử hoàn toàn hỗn hợp X thành Fe cần b mol Al. Tỉ số có giá trị bằng 
 A. 0,75. 	B. 1. 	C. 1,25. 	D. 1,5.
Câu 6 : Có một lượng anđehit HCHO được chia làm 2 phần bằng nhau mỗi phần chứa a mol HCHO. 
Phần 1: Cho tác dụng với dung dịch AgNO3/NH3 thu được m gam Ag. 
 - Phần 2: Oxi hoá bằng oxi thành HCOOH với hiệu suất 40% thu được dung dịch X. Cho X tác dụng với dung dịch AgNO3/NH3 thu được m’ gam Ag. Tỉ số có giá trị bằng 
 A. 0,2. 	B. 0,4. 	C. 0,6. 	D. 0,8.
Câu 7 : X là axit chứa ba nguyên tử cacbon trong phân tử. Cho 0,015 mol X tác dụng với dung dịch chứa a mol Ba(OH)2 thu được dung dịch Y. Người ta nhân thấy : 
Nếu a = 0,01 mol thì dung dịch Y làm đỏ quỳ tím.
Nếu a = 0,02 mol thì dung dịch Y làm xanh quỳ tím. Công thức cấu tạo của Y là 
 A. CH3–CH2–COOH. 	B. CH2=CH–COOH. 
 C. CHºC–COOH. 	D. HOOC–CH2–COOH.
Câu 8 : Có 2 axit hữu cơ no : (Y) là axit đơn chức và (Z) là axit đa chức. Hỗn hợp (X) chứa x mol (Y) và y mol (Z). Đốt cháy hoàn toàn (X) thì thu được 11,2 lít CO2 (đktc). Cho x + y = 0,3 và MY < MZ. Vậy công thức cấu tạo của (Y) là 
 A. CH3COOH. 	B. C2H5COOH. C. HCOOH. 	D. C3H7COOH.
Câu 9 : Hỗn hợp X gồm Al và Fe2O3 có khối lượng trung bình là . Tiến thành phản ứng nhiệt nhôm, sau một thời gian thu được hỗn hợp Y có phân tử khối trung bình là . Quan hệ giữa và là
 A. = 	B. > 	 C. < 	D. ≥ 	
Câu 10 : Khử hoàn toàn một lượng oxit sắt cần V lít H2. Hoà tan hoàn toàn lượng sắt sinh ra ở trên trong dung dịch HCl thấy tạo ra V’ lít H2. Biết V > V’ (các khí đo ở cùng điều kiện). Công thức oxit sắt là 
 A. Fe2O3	 	B. FeO. 	C. Fe3O4.	 D. Fe2O3 hoặc Fe3O4
ĐÁP ÁN
1B	2C	3C	4B	5A	6D	7D	8C	9A	10D