18 Cách giải bài toán vô cơ kinh điển

18 Cách giải bài toán vô cơ kinh điển

"" hướng dẫn các bạn cách giải một bài toán hoá học theo nhiều cách khác nhau. Bộ tài liệu này đưa ra các nhóm phương pháp giải bài toán hoá học vô cơ như: nhóm phương pháp đại số, nhóm phương pháp bảo toàn... Các bạn có thể download về để tham khảo thêm.

TỔNG KẾT 18 CÁCH GIẢI CHO BÀI TOÁN VÔ CƠ KINH ĐIỂN 

"Một phoi bào Sắt có khối lượng m để lâu ngoài không khí bị oxi hóa thành hỗn hợp A gồm Fe, FeO, Fe₃O₄, Fe₂O₃ có khối lượng 12g. Cho A tan hoàn toàn trong HNO₃ sinh ra 2,24 lít khí NO duy nhất (ở điều kiện tiêu chuẩn). Tìm giá trị của m?”

Các phương trình phản ứng xảy ra trong bài:

- Khi cho Fe tác dụng với O₂:

2Fe + O₂ →2FeO

3Fe + 2 O₂ → Fe₃O₄

4 Fe + 3 O₂ → 2 Fe₂O₃

- Khi cho hỗn hợp A tác dụng với NO₃:

Fe + 4 HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + NO + 2 H₂O

3FeO + 10 HNO₃ → 3 Fe(NO₃)₃ + NO + 5 H₂O

3 Fe₃O₄ + 28 HNO₃ → 9 Fe(NO₃)₃ + NO + 14 H₂O

3 Fe₂O₃ + 6 HNO₃ → 2 Fe(NO₃)₃ + 3 H₂O

I. Nhóm các phương pháp đại số:

Đây là nhóm các phương pháp giải toán Hóa học dựa trên việc đặt ẩn và biểu diễn các quan hệ Hóa học trong bài toán bằng các biểu thức đại số. 

Đặt x, y, z, t lần lượt là số mol của Fe, FeO, Fe₃O₄, Fe₂O₃:

Phương trình đã cho :

m_hh = 56x + 72y + 232z + 160t = 12   (1)

n_e cho = 3x + y + z = 0,3    (2)

Biểu thức cần tìm:

M = 56 (x + y + 3z + 2t)     (3)

Trong bài tập này, số ẩn cần tìm là 4 trong khi chỉ có 2 phương trình đã biết, do đó, bài toán không thể giải bằng phương pháp đại số thông thường (đặt ẩn – giải hệ) để tìm ra giá trị của mỗi ẩn mà chỉ có thể bằng cách ghép ẩn số, đi từ phương trình đã cho đến biểu thức cần tìm. Quá trình biến đổi đó (đi từ phương trình đã cho đến biểu thức cần tìm), có thể tiến hành theo 3 hướng: biến đổi ngẫu hứng, đồng nhất hệ số hoặc ghép ẩn – giải hệ. 

A. Biến đổi ngẫu hứng:

Có rất nhiều phương pháp biến đổi ngẫu hứng trong trường hợp này, tùy thuộc vào sự thông minh, khéo léo và những nhận xét tinh tế của mỗi người. Ở đây, tôi chỉ xin giới thiệu một số cách biến đổi đơn giản và logic nhất:

Cách 1.1:

Nhận thấy ẩn t chỉ xuất hiện trong phương trình (1) và biểu thức (3), trong đó hệ số của t ở phương trình (1) gấp 80 hệ số của t ở biểu thức (3). Ta có cách biến đổi dưới đây:

Nhân phương trình (2) với 8 rồi cộng với phương trình (1), ta có:

(2) x 8 + (1) = 80 (x + y + 3z + 2t) = 14,4

Chia phương trình này cho 80 rồi nhân với 56, ta dễ dàng có được kết quả cần tìm:

M = 56 (x + y + 3z + 2t) = 14,4/80 x 56 = 10,08g