4 dạng toán hoá học bằng hình vẽ, đồ thị

1. Blog: http://vuducluan.tk Email: vuducluanltv@gmail.com 1
GIẢI BÀI TOÁN HOÁ HỌC BẰNG PHƢƠNG PHÁP ĐỒ THỊ
Vũ Đức Luận
Trƣờng THPT Lƣơng Thế Vinh-Vụ Bản-Nam Định
Trong phƣơng pháp này ta xét 4 bài toán làm mẫu sau:
 Bài toán 1: Bài toán hấp thụ CO2 bằng dung dịch Ba(OH)2
 Bài toán 2: Bài toán muối nhôm tác dụng với dung dịch kiềm
 Bài toán 3: Bài toán muối kẽm tác dụng với dung dịch kiềm
 Bài toán 4: Bài toán hấp thụ CO2 bằng dung dịch hỗn hợp chứa Ba(OH)2 và NaOH
Bài toán 1: Bài toán hấp thụ CO2 bằng dung dịch Ba(OH)2
Nội dung: Hấp thụ hoàn toàn V lít CO2 bằng dung dịch chứa a mol Ba(OH)2 . Lập đồ thị biểu diễn lượng kết
tủa thu được theo số mol CO2 phản ứng.
Hướng dẫn
Khi cho CO2 tác dụng với dung dịch Ba(OH)2 ta có các phương trình sau:
CO2 + Ba(OH)2 BaCO3 + H2O
Nếu còn CO2 thì kết tủa BaCO3 tan dần do phản ứng sau:
BaCO3 + CO2 + H2O Ba(HCO3)2
Khi số mol CO2 = số mol Ba(OH)2 = a thì lượng kết tủa thu được là cực đại( a mol)
Khi số mol CO2 = 2nBa(OH)2 = 2a thì ta thấy chỉ sinh ra muối Ba(HCO3)2
Do đó ta có đồ thị sau:
nBaCO 3
nCO
20 a 2a
a
Chú ý: Khi CO2 phản ứng vừa đủ với dung dịch Ba(OH)2 mà thu được lượng kết tủa chưa phải là cực đại thì
bài toán này có 2 đáp số(đường thẳng song song với trục hoành và không đi qua cực đại cắt đồ thì tại 2 điểm)
M là trung điểm của AB
nBaCO 3
nCO
20 a 2a
a
A B
M
Vận dụng đồ thị trên cho bài toán sau:
Ví dụ 1: Trích đề thi ĐH khối A 2007: Hấp thụ hoàn toàn 2,688 lít khí CO2 (đktc) vào 2,5 lít dung dịch
Ba(OH)2 a mol/l thu được 15,76 gam kết tủa. Giá trị của a là:
A. 0,032 mol/l B.0,06 mol/l C.0,04 mol/l D.0,048 mol/l
Giải
Số mol CO2 = 0,12 mol; số mol Ba(OH)2 =2,5a mol; số mol BaCO3 = 0,08 mol
Ta có đồ thị:

2. Blog: http://vuducluan.tk Email: vuducluanltv@gmail.com 2
2,5a
5a
nBaCO 3
nCO
20 0,08 0,122,5a
0,08
A B
Ta thấy rằng hoàng độ của cực đại là trung điểm của AB do đó: 2,5a = (0,08+0,12)/2=0,1 => a= 0,04 mol/l
Bài toán 2: Bài toán muối nhôm tác dụng với dung dịch kiềm
Nội dung: Cho dung dịch NaOH tác dụng với dung dịch chứa a mol Al3+
. Lập đồ thị biểu diễn lượng kết tủa
thu được theo số mol NaOH cho vào?
Hướng dẫn
Khi cho NaOH tác dụng với dung dịch chứa Al3+
ta có phương trình:
Al3+
+ 3OH-
Al(OH)3
Nếu NaOH dư, kết tủa sẽ tan:
Al(OH)3 + OH-
AlO2
-
+ H2O
Khi số mol NaOH =3nAl3+ = 3a ; ta có lượng kết tủa cực đại( nAl(OH)3 = a mol)
Khi số mol NaOH > 3a; kết tủa bắt đầu tan ra.
Khi số mol NaOH = 4a; kết tủa vừa tan hết
Ta có đồ thị sau:
nAlCl3
0 nNaOH
a
3a 4a
Nhìn vào đồ thị ta thấy: Khi số nNaOH > 4nAl3+ thì không có kết tủa.
Khi lượng kết tủa chưa đạt đến cực đại thì thì bài toán này có 2 đáp số ứng với 2 giá trị của NaOH
(đường thẳng song song với trục hoành và không đi qua cực đại cắt đồ thì tại 2 điểm)
áp dụng đồ thị trên vào bài toán sau:
Ví dụ 2: ĐH khối B 2007 Cho V lít dung dịch NaOH 0,5M tác dụng với 200 ml dung dịch AlCl3 1,5M thu
được 15,6 gam kết tủa. Giá trị lớn nhất của V là:
A. 1,2 lít B. 1,8 lít C.2,0 lít D.2,4 lít
Giải
Số mol AlCl3 = 0,3 mol
Số mol kết tủa Al(OH)3 là 0,2 mol
Số mol NaOH= 0,5V
nAlCl3
0
0,3
0,90,6 1 1,2
0,2
nNaOH
Giá trị lớn nhất của V ứng với số mol NaOH = 1 => 0,5V=1 => V = 2 lít

3. Blog: http://vuducluan.tk Email: vuducluanltv@gmail.com 3
Bài toán 3: Bài toán muối kẽm tác dụng với dung dịch kiềm
Nội dung: Cho dung dịch NaOH tác dụng với dung dịch chứa a mol Zn2+
. Lập đồ thị biểu diễn lượng kết tủa
thu được theo số mol NaOH cho vào?
Hướng dẫn
Khi cho NaOH tác dụng với dung dịch chứa Al3+
ta có phương trình:
Zn2+
+ 2OH-
Zn(OH)2
Nếu NaOH dư, kết tủa sẽ tan:
Zn(OH)2 + 2OH-
ZnO2
2-
+ 2H2O
Khi số mol NaOH =2nZn3+ = 2a ; ta có lượng kết tủa cực đại( nZn(OH)2 = a mol)
Khi số mol NaOH > 2a; kết tủa bắt đầu tan ra.
Khi số mol NaOH = 4a; kết tủa vừa tan hết
Ta có đồ thị sau:
nZn(OH)
2
0 nOH-
a
2a 4aA B
M
Nhìn vào đồ thị ta thấy: Khi số nNaOH > 4nZn2+ thì không có kết tủa.
Khi lượng kết tủa chưa đạt đến cực đại thì thì bài toán này có 2 đáp số ứng với 2 giá trị của NaOH
(đường thẳng song song với trục hoành và không đi qua cực đại cắt đồ thì tại 2 điểm)
áp dụng đồ thị trên vào bài toán sau:
Ví dụ 3: Cho dung dịch X chứa 8,16 gam ZnCl2 tác dụng vừa đủ với V lít dung dịch Y chứa (NaOH 1,5M,
KOH 0,5M). Sau phản ứng thu được 3,96 gam kết tủa. Tính V.
Giải
Số mol ZnCl2 = 0,06 mol
Số mol OH-
= 2V mol
Số mol Zn(OH)2 = 0,04 mol
Ta có đồ thị sau:
nZn(OH)
2
0 nOH-
0,06
0,12 0,24
0,04
0,160,08
Nhìn trên đồ thị dễ dàng ta thấy có 2 giá trị của OH-
để thu được 0,04 mol kết tủa đó là:
Số mol OH-
= 0,08 = 2V => V = 0,04 lít
Số mol OH-
= 0,16 = 2V => V = 0,08 lít
Bài toán 4: Bài toán hấp thụ CO2 bằng dung dịch chứa Ba(OH)2 và NaOH
Nội dung: Hấp thụ hoàn toàn x mol CO2 bằng dung dịch X chứa a mol Ba(OH)2 và b mol NaOH. Lập đồ thị
biểu thị số mol CO2 và lượng kết tủa thu được.
Hướng dẫn
Ta có dung dịch X chưa a mol Ba2+
, b mol Na+
và 2a+b mol OH-

4. Blog: http://vuducluan.tk Email: vuducluanltv@gmail.com 4
<1> Ta dễ thấy lượng kết tủa cực đại là a mol.
<2> Khi số mol CO2 = a , ta thấy OH-
dư do đó chỉ có muối CO3
2-
, khi đó lượng kết tủa cực đại
<3> Xét trường hợp lượng kết tủa cực đại nhưng vẫn có muối axit :
CO2 + 2OH-
CO3
2-
+ H2O
a mol 2a mol a mol
CO2 + OH-
HCO3
-
b mol b mol b mol
CO3
2-
+ Ba2+
BaCO3
a mol a mol a mol
Do đó số mol CO2 = a+b
Khi số mol CO2 > a+b, lượng kết tủa bắt đầu giảm xuống. Đến khi số mol CO2 = 2a+b thì không còn kết tủa
nữa. Vậy ta có đồ thị như sau :
nBaCO3
0
nCO2
a
2a+ba a+b
a = nBa(OH)2
b = nNaOH
Nhìn vào đồ thị trên ta thấy để thu được lượng kết tủa cực đại thì: a ≤ nCO2 ≤ a + b
áp dụng vào bài toán sau (Trích đề thi HS giỏi tỉnh Thái Bình năm 2009):
Ví dụ 4 : Cho 18,3 gam hỗn hợp X gồm Na và Ba vào nước thu được dung dịch Y và 4,48 lít H2 (đktc). Xác
định thể tích CO2 (đktc) cho vào dung dịch Y để thu được kết tủa cực đại?
A. 1,12 lít ≤ V ≤ 6,72 lít B. 2,24 lít ≤ V ≤ 6,72 lít
C. 2,24 lít ≤ V ≤ 4,48 lít D. 4,48 lít ≤ V ≤ 6,72 lít
Giải
Trước hết đi tìm số mol NaOH và Ba(OH)2
(1) Na + H2O NaOH + 1/2H2
(2) Ba + 2H2O Ba(OH)2 + H2
Gọi số mol của Na và Ba lần lượt là x và y mol, ta có hệ:
23x+137y=18,3
1/2x+y= 0,2
Giải được: x= 0,2; y= 0,1 số mol NaOH = 0,2 mol; số mol Ba(OH)2 =0,1 mol
Để thu được lượng kết tủa cực đại thì 0,1 ≤ nCO2 ≤ 0,1+ 0,2 = 0,3. Hay 2,24 ≤ VCO2 ≤ 6,72