A. Tổng Quan Lý Thuyết và Phương Pháp Giải Bài Tập Tính Theo PTHH
1. Tính Khối Lượng Chất Tham Gia và Sản Phẩm dựa vào PTHH
Các bài toán tính toán khối lượng chất tham gia hoặc sản phẩm phản ứng dựa trên phương trình hóa học (PTHH) là nền tảng quan trọng trong hóa học. Để giải quyết dạng bài tập này một cách hiệu quả, cần tuân theo các bước sau:
-
Bước 1: Chuyển đổi dữ kiện đề bài cung cấp về số mol (n). Đây là bước quan trọng để liên kết thông tin đề bài với tỉ lệ mol trong PTHH.
-
Nếu đề bài cho khối lượng chất (m): Sử dụng công thức
n = m/M(trong đó M là khối lượng mol của chất). -
Nếu đề bài cho thể tích khí ở điều kiện tiêu chuẩn (đktc): Sử dụng công thức
n = V/22.4.
-
-
Bước 2: Viết đúng phương trình hóa học (PTHH) của phản ứng. Đảm bảo cân bằng phương trình hóa học để có tỉ lệ mol chính xác giữa các chất. Việc cân bằng PTHH giúp xác định đúng hệ số tỉ lượng, từ đó tính toán chính xác số mol của các chất liên quan.
-
Bước 3: Dựa vào PTHH và số mol của chất đã biết, sử dụng quy tắc tỉ lệ để tính số mol của chất cần tìm. Từ số mol đã biết của một chất, ta có thể suy ra số mol của các chất khác trong phản ứng dựa trên hệ số tỉ lượng trong PTHH. Ví dụ, nếu biết số mol của chất A và tỉ lệ mol giữa A và B là 2:1, thì số mol của chất B sẽ bằng một nửa số mol của chất A.
-
Bước 4: Tính khối lượng của chất cần tìm dựa vào công thức
m = n * M. Sau khi đã xác định được số mol của chất cần tìm, ta áp dụng công thức này để tính khối lượng tương ứng. -
Lưu ý: Trong trường hợp bài toán cho biết khối lượng của (n – 1) chất tham gia và sản phẩm, ta có thể sử dụng định luật bảo toàn khối lượng để tính khối lượng của chất còn lại. Định luật này khẳng định rằng tổng khối lượng của các chất tham gia phản ứng bằng tổng khối lượng của các chất sản phẩm.
2. Tính Thể Tích Khí Tham Gia và Tạo Thành dựa vào PTHH
Các bài toán tính thể tích khí tham gia hoặc sản phẩm tạo thành cũng tương tự như tính khối lượng, nhưng chú trọng vào việc sử dụng công thức tính thể tích khí ở điều kiện tiêu chuẩn (đktc).
-
Bước 1: Chuyển đổi số liệu đầu bài sang số mol (n), tương tự như phần tính khối lượng.
-
Nếu đề bài cho khối lượng:
n = m/M(mol) -
Nếu đề bài cho thể tích khí ở điều kiện tiêu chuẩn:
n = V/22.4(mol)
-
-
Bước 2: Viết phương trình hóa học (PTHH) đã được cân bằng.
-
Bước 3: Dựa vào phương trình phản ứng để tính số mol chất tham gia hoặc sản phẩm. Sử dụng tỉ lệ mol từ PTHH để suy ra số mol của chất cần tìm.
-
Bước 4: Áp dụng công thức
V = n * 22.4(lít) để tính thể tích khí ở điều kiện tiêu chuẩn (đktc).
B. Ví Dụ Minh Họa Cách Giải Bài Tập Tính Theo PTHH
Ví dụ 1: Đốt cháy hoàn toàn 13 gam kẽm (Zn) trong khí oxi (O2), thu được kẽm oxit (ZnO).
a) Viết phương trình hóa học của phản ứng.
b) Tính khối lượng kẽm oxit (ZnO) thu được sau phản ứng.
Lời giải:
a) Phương trình hóa học: 2Zn + O2 → 2ZnO
b)
- Bước 1: Tính số mol của Zn.
nZn = mZn / MZn = 13 / 65 = 0,2 mol - Bước 2: Dựa vào PTHH, ta thấy cứ 2 mol Zn tạo ra 2 mol ZnO. Vậy 0,2 mol Zn sẽ tạo ra 0,2 mol ZnO.
- Bước 3: Tính khối lượng ZnO.
mZnO = nZnO * MZnO = 0,2 * (65 + 16) = 0,2 * 81 = 16,2 gam
Ví dụ 2: Cacbon (C) cháy trong khí oxi (O2) tạo ra khí carbon dioxide (CO2). Tính thể tích khí CO2 (ở đktc) sinh ra nếu có 8 gam khí O2 tham gia phản ứng.
Lời giải:
-
Bước 1: Tính số mol O2.
nO2 = mO2 / MO2 = 8 / 32 = 0,25 mol -
Bước 2: Viết PTHH:
C + O2 → CO2 -
Bước 3: Theo PTHH, cứ 1 mol O2 tạo ra 1 mol CO2. Vậy 0,25 mol O2 sẽ tạo ra 0,25 mol CO2.
-
Bước 4: Tính thể tích CO2 (đktc).
VCO2 = nCO2 * 22,4 = 0,25 * 22,4 = 5,6 lít
Ví dụ 3: Đốt cháy hoàn toàn 27 gam nhôm (Al) trong khí oxi (O2) thu được nhôm oxit (Al2O3). Tính thể tích khí oxi (đktc) đã dùng trong phản ứng.
Lời giải:
- Bước 1: Tính số mol Al.
nAl = mAl / MAl = 27 / 27 = 1 mol
- Bước 2: Viết PTHH:
4Al + 3O2 → 2Al2O3 - Bước 3: Theo PTHH, cứ 4 mol Al cần 3 mol O2. Vậy 1 mol Al cần (3/4) = 0,75 mol O2.
- Bước 4: Tính thể tích O2 (đktc).
VO2 = nO2 * 22,4 = 0,75 * 22,4 = 16,8 lít
C. Bài Tập Vận Dụng Cách Giải Bài Tập Tính Theo PTHH
Câu 1: Cho phương trình hóa học: CaCO3 → CO2 + CaO (phản ứng nhiệt phân). Nếu có 3,5 mol CaCO3 tham gia phản ứng, sẽ sinh ra bao nhiêu lít CO2 (đktc)?
A. 7,84 lít.
B. 78,4 lít.
C. 15,68 lít.
D. 156,8 lít.
Lời giải:
Đáp án B
Theo phương trình: nCO2 = nCaCO3 = 3,5 mol
Thể tích khí CO2 thu được là: VCO2 = 22,4 * nCO2 = 22,4 * 3,5 = 78,4 lít
Câu 2: Lưu huỳnh (S) cháy trong không khí tạo ra khí sulfur dioxide (SO2), một chất khí có mùi hắc. Biết khối lượng lưu huỳnh tham gia phản ứng là 1,6 gam. Tính khối lượng khí sulfur dioxide sinh ra.
A. 1,6 gam.
B. 3,2 gam.
C. 4,8 gam.
D. 6,4 gam.
Lời giải:
Đáp án B
nS = mS / MS = 1,6 / 32 = 0,05 mol
Phương trình hóa học: S + O2 → SO2
Theo phương trình hóa học, nSO2 = nS = 0,05 mol
Khối lượng khí sulfur dioxide sinh ra là: mSO2 = nSO2 * MSO2 = 0,05 * 64 = 3,2 gam
Câu 3: Để đốt cháy hoàn toàn a gam nhôm (Al) cần dùng hết 19,2 gam oxi (O2). Phản ứng kết thúc thu được sản phẩm là Al2O3. Giá trị của a là:
A. 21,6 gam
B. 16,2 gam
C. 18,0 gam
D. 27,0 gam
Lời giải:
Đáp án A
nO2 = mO2 / MO2 = 19,2 / 32 = 0,6 mol
Phương trình hóa học: 4Al + 3O2 → 2Al2O3
Theo phương trình: nAl = (4/3) * nO2 = (4/3) * 0,6 = 0,8 mol
mAl = nAl * MAl = 0,8 * 27 = 21,6 gam
Câu 4: Tính thể tích của oxi (đktc) cần dùng để đốt cháy hết 3,1 gam phosphorus (P), biết phản ứng sinh ra chất rắn P2O5.
A. 1,4 lít.
B. 2,24 lít.
C. 3,36 lít.
D. 2,8 lít.
Lời giải:
Đáp án D
nP = mP / MP = 3,1 / 31 = 0,1 mol
Phương trình hóa học: 4P + 5O2 → 2P2O5
Theo phương trình: nO2 = (5/4) * nP = (5/4) * 0,1 = 0,125 mol
Thể tích của oxi (đktc) cần dùng là: VO2 = 22,4 * nO2 = 22,4 * 0,125 = 2,8 lít
Câu 5: Đốt cháy hoàn toàn 1,12 lít khí methane (CH4) (đktc) cần dùng V lít khí O2 (đktc), sau phản ứng thu được sản phẩm là khí carbonic (CO2) và nước (H2O). Giá trị của V là:
A. 2,24 lít
B. 1,12 lít
C. 3,36 lít
D. 4,48 lít
Lời giải:
Đáp án A
nCH4 = VCH4 / 22,4 = 1,12 / 22,4 = 0,05 mol
Phương trình hóa học: CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
Theo phương trình: nO2 = 2 * nCH4 = 2 * 0,05 = 0,1 mol
Thể tích khí O2 cần dùng là: VO2 = 22,4 * nO2 = 22,4 * 0,1 = 2,24 lít
Câu 6: Cho phương trình: CaCO3 → CO2 + CaO
Để thu được 2,24 lít CO2 (đktc) thì số mol CaCO3 cần dùng là:
A. 1 mol
B. 0,1 mol
C. 0,001 mol
D. 2 mol
Lời giải:
Đáp án B
nCO2 = VCO2 / 22,4 = 2,24 / 22,4 = 0,1 mol
Phương trình hóa học: CaCO3 → CO2 + CaO
Theo phương trình: nCaCO3 = nCO2 = 0,1 mol
Câu 7: Cho 5,6 g sắt (Fe) tác dụng hết với dung dịch hydrochloric acid (HCl) loãng thu được FeCl2 và H2. Sau phản ứng thu được bao nhiêu lít khí H2 (đktc)?
A. 2,24 lít
B. 22,4 lít
C. 1,12 lít
D. 3,36 lít
Lời giải:
Đáp án A
nFe = mFe / MFe = 5,6 / 56 = 0,1 mol
Phương trình hóa học: Fe + 2HCl → FeCl2 + H2
Theo phương trình: nH2 = nFe = 0,1 mol
Thể tích khí H2 thu được sau phản ứng là: VH2 = 22,4 * nH2 = 22,4 * 0,1 = 2,24 lít
Câu 8: Khi nung nóng kali permanganate (KMnO4) tạo thành kali manganate (K2MnO4), manganese dioxide (MnO2) và khí oxi (O2). Tính khối lượng KMnO4 cần lấy để điều chế được 3,36 lít khí oxi (đktc)?
A. 23,7 gam
B. 35,55 gam
C. 47,4 gam
D. 31,6 gam
Lời giải:
Đáp án C
nO2 = VO2 / 22,4 = 3,36 / 22,4 = 0,15 mol
Phương trình hóa học: 2KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2
Theo phương trình: nKMnO4 = 2 * nO2 = 2 * 0,15 = 0,3 mol
Khối lượng KMnO4 cần dùng là: mKMnO4 = nKMnO4 * MKMnO4 = 0,3 * 158 = 47,4 gam
Câu 9: Cho 6,72 lít khí acetylene (C2H2) (đktc) phản ứng hoàn toàn với khí oxi (O2) thu được khí carbonic (CO2) và hơi nước (H2O). Thể tích khí oxi cần dùng (đktc) là:
A. 22,4 lít.
B. 13,44 lít.
C. 15,68 lít.
D. 16,8 lít.
Lời giải:
Đáp án D
nC2H2 = VC2H2 / 22,4 = 6,72 / 22,4 = 0,3 mol
Phương trình hóa học: 2C2H2 + 5O2 → 4CO2 + 2H2O
Theo phương trình: nO2 = (5/2) * nC2H2 = (5/2) * 0,3 = 0,75 mol
Thể tích khí oxi cần dùng (đktc) là: VO2 = 22,4 * nO2 = 22,4 * 0,75 = 16,8 lít
Câu 10: Cho phương trình: CaCO3 → CO2 + CaO
Để thu được 11,2 gam CaO cần dùng bao nhiêu mol CaCO3 ?
A. 0,1 mol.
B. 0,3 mol.
C. 0,2 mol.
D. 0,4 mol
Lời giải:
Đáp án C
nCaO = mCaO / MCao = 11,2 / 56 = 0,2 mol
Phương trình hóa học: CaCO3 → CO2 + CaO
Theo phương trình: nCaCO3 = nCaO = 0,2 mol
Bài viết này cung cấp hướng dẫn chi tiết về cách giải bài tập Tính Theo Pthh, bao gồm lý thuyết, phương pháp giải và các ví dụ minh họa. Hy vọng, với những kiến thức và bài tập vận dụng này, các bạn học sinh sẽ nắm vững hơn về dạng bài tập quan trọng này trong môn Hóa học.
