CHUYÊN ĐỀ BÀI TẬP ĐỒ THỊ TRONG HÓA HỌC
1. Dạng bài CO2 tác dụng với Ca(OH)2
1.1. Hình dạng đồ thị:
Khi sục CO2 đến dư vào dung dịch chứa a mol Ca(OH)2, số mol kết tủa CaCO3 phụ thuộc vào số mol CO2 theo đồ thị dưới đây:
Trong đồ thị trên, ta đặt các điểm mốc O, A, B tương ứng. Khi đó
Đoạn OA: CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3↓ + H2O.
Bạn đang xem: Bài tập đồ thị hóa học hay và khó
Trên đoạn OA, cứ 1 mol CO2 thêm vào thì tạo thành 1 mol CaCO3, như vậy hệ số góc của đoạn OA là 1 (∠AOB = 45o). Tại A
kết tủa đạt cực đại.Đoạn AB: CaCO3 + CO2 + H2O → Ca(HCO3)2.
Trên đoạn AB, cứ 1 mol CO2 thêm vào thì có 1 mol CaCO3 bị hòa tan, như vậy hệ số góc của đoạn AB là -1 (∠ABO = 45o). Tại B
kết tủa bị hòa tan hoàn toàn.Như vậy, để thu được x mol kết tủa CaCO3 sau phản ứng, có 2 trường hợp:
- Trường hợp 1:
(thuộc đoạn OA). Khi đó Ca(OH)2 còn dư (a – x) mol- Trường hợp 2:
(thuộc đoạn AB). Khi đó Ca(HCO3)2 tạo ra là (a – x) molVới trường hợp khí SO2 hoặc dung dịch là Ba(OH)2 ta cũng áp dụng dạng đồ thị tương tự.
1.2. Ví dụ minh họa:
Câu 1: Sục từ từ đến dư CO2 vào dung dịch Ca(OH)2. Kết quả thí nghiệm được biểu diễn trên đồ thị như hình vẽ
Giá trị của a và b là
A. 0,2 và 0,4. B. 0,2 và 0,5. C. 0,2 và 0,3. D. 0,3 và 0,4.
Giải:
Dựa theo đồ thị mẫu xác định được a = 0,2 và b = 2a = 0,4. Đáp án A.
Câu 2: Sục từ từ đến dư CO2 vào dung dịch chứa a mol Ca(OH)2. Kết quả thí nghiệm được biểu diễn trên đồ thị như hình vẽ
Giá trị của a và x là
A. 0,3; 0,1. B. 0,4; 0,1. C. 0,5; 0,1. D. 0,3; 0,2.
Giải:
Dựa theo đồ thị mẫu xác định được x = 0,1. Tại B
⇒ a = 0,3. Đáp án A.Câu 3: Sục CO2 vào dung dịch Ba(OH)2 ta có kết quả theo đồ thị như hình
Giá trị của x là
A. 1,8 mol. B. 2,2 mol. C. 2,0 mol. D. 2,5 mol.
Giải:
Dựa theo đồ thị mẫu xác định được x = 2a = 1,5 + 0,5a ⇒ a = 1 và x = 2. Đáp án C.
2. Dạng bài CO2 tác dụng với NaOH và Ca(OH)2
2.1. Hình dạng đồ thị:
Khi sục CO2 đến dư vào dung dịch chứa a mol Ca(OH)2 và b mol NaOH, số mol kết tủa CaCO3 phụ thuộc vào số mol CO2 theo đồ thị dưới đây:
Trong đồ thị trên, ta đặt các điểm mốc O, A, B, C tương ứng. Khi đó
Đoạn OA: CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3↓ + H2O. Ta có ∠AOC = 45o và tại A
kết tủa đạt cực đại.Đoạn AB: CO2 + 2NaOH→ Na2CO3+ H2O. Sau đó Na2CO3 + CO2 + H2O→ 2NaHCO3.
Như vậy trong 2 quá trình này không tạo ra hay làm mất đi kết tủa, đường biểu diễn số mol kết tủa là đường nằm ngang.
Gộp 2 quá trình: CO2+ NaOH → NaHCO3
Nhận thấy trong khoảng từ A đến B thì
. Vậy tại B số mol CO2 đã thêm vào là (a + b).Đoạn BC: CaCO3 + CO2 + H2O → Ca(HCO3)2. Ta có ∠BCO = 45o và tại C
kết tủa bị hòa tan hoàn toàn.Như vậy, để thu được x mol kết tủa CaCO3 sau phản ứng, có 2 trường hợp:
- Trường hợp 1:
(thuộc đoạn OA).- Trường hợp 2:
(thuộc đoạn AB).Với trường hợp khí SO2 hoặc dung dịch là KOH, Ba(OH)2 ta cũng áp dụng dạng đồ thị trên.
2.2. Ví dụ minh họa:
Câu 1: Sục CO2 vào dung dịch hỗn hợp gồm Ca(OH)2 và KOH ta quan sát hiện tượng theo đồ thị hình vẽ (số liệu tính theo đơn vị mol).
Giá trị của x là
A. 0,12 mol. B. 0,11 mol. C. 0,13 mol. D. 0,10 mol.
Giải:
Dựa theo đồ thị mẫu ta có tại C
⇒ x = 0,1. Đáp án D.Câu 2:Khi sục từ từ đến dư CO2 vào dung dịch hỗn hợp gồm a mol Ca(OH)2 và b mol NaOH, kết quả thí nghiệm được biểu diễn trên đồ thị sau:
Tỉ lệ a : b là
4: 5. B. 5: 4. C. 2: 3. D. 4: 3.Giải:
Dựa theo đồ thị mẫu ta có a = 0,5 và 2a + b = 1,4 ⇒ b = 0,4. Đáp án B.
3. Dạng bài OH- tác dụng với Al3+
3.1. Hình dạng đồ thị:
Khi nhỏ từ từ dung dịch NaOH đến dư vào dung dịch chứa a mol AlCl3, số mol kết tủa Al(OH)3 phụ thuộc vào số mol NaOH theo đồ thị dưới đây:
Trong đồ thị trên, ta đặt các điểm mốc O, A, B tương ứng. Khi đó
Đoạn OA: Al3+ + 3OH- → Al(OH)3↓
Trên đoạn OA, cứ 3 mol OH- thêm vào thì tạo thành 1 mol Al(OH)3, như vậy hệ số góc của đoạn OA là 1/3. Tại A
kết tủa đạt cực đại.Đoạn AB: Al(OH)3 + OH- → AlO2- + 2H2O
Trên đoạn AB, cứ 1 mol OH- thêm vào thì có 1 mol Al(OH)3 bị hòa tan, như vậy hệ số góc của đoạn AB là -1 (∠ABO = 45o). Tại B
kết tủa bị hòa tan hoàn toàn.Như vậy, để thu được x mol kết tủa Al(OH)3sau phản ứng, có 2 trường hợp:
- Trường hợp 1:
(thuộc đoạn OA). Khi đó Al3+ còn dư (a – x) mol- Trường hợp 2:
(thuộc đoạn AB). Khi đó AlO2- tạo ra là (a – x) molVới các trường hợp OH- phản ứng với Al3+ có thể áp dụng đồ thị trên để xác định số mol kết tủa Al(OH)3
3.2. Ví dụ minh họa:
Câu 1: Nhỏ từ từ dung dịch KOH vào dung dịch AlCl3. Kết quả thí nghiệm được biểu diễn trên đồ thị sau:
Giá trị của x trong đồ thị trên là
A. 2,4. B. 3,2. C. 3,0. D. 3,6.
Giải:
Dựa theo đồ thị mẫu ta có x = 4.0,8 – 0,2 = 3. Đáp án C.
Câu 2: Cho 200 ml dung dịch Al2(SO4)3tác dụng với dung dịch NaOH 1M, nhận thấy số mol kết tủa phụ thuộc vào thể tích dung dịch NaOH theo đồ thị sau.
Nồng độ của dung dịch Al2(SO4)3trong thí nghiệm trên là
A. 0,125M. B. 0,25M. C. Xem thêm: Sự Phát Triển Của Trẻ 18 Tháng Ngủ Bao Nhiêu Là Đủ, Giấc Ngủ Của Trẻ 12
Giải:
Tại V = 180 ml có
.Tại V = 340 ml có
Vậy
. Đáp án B.4. Dạng bài H+ tác dụng với AlO2-
4.1. Hình dạng đồ thị:
Khi nhỏ từ từ dung dịch HCl đến dư vào dung dịch chứa a mol NaAlO2, số mol kết tủa Al(OH)3 phụ thuộc vào số mol HCl theo đồ thị dưới đây:
Trong đồ thị trên, ta đặt các điểm mốc O, A, B tương ứng. Khi đó
Đoạn OA: H+ + AlO2- + H2O → Al(OH)3↓
Trên đoạn OA, cứ 1 mol H+ thêm vào thì tạo thành 1 mol Al(OH)3, ta có ∠AOB = 45o và tại A
kết tủa đạt cực đại.Đoạn AB: Al(OH)3 + 3H+ → Al3+ + 3H2O
Trên đoạn AB, cứ 3 mol H+ thêm vào thì có 1 mol Al(OH)3 bị hòa tan, ta có hệ số góc của đoạn AB là -1/3. Tại B
kết tủa bị hòa tan hoàn toàn.Như vậy, để thu được x mol kết tủa Al(OH)3sau phản ứng, có 2 trường hợp:
- Trường hợp 1: (thuộc đoạn OA). Khi đó AlO2- còn dư (a – x) mol
- Trường hợp 2:
(thuộc đoạn AB). Khi đó Al3+ tạo ra là (a – x) molVới các trường hợp H+ phản ứng với AlO2- có thể áp dụng đồ thị trên để xác định số mol kết tủa Al(OH)3
4.2. Ví dụ minh họa:
Câu 1: Rót từ từ dung dịch HCl 0,1M vào 200 ml dung dịch KAlO2 0,2M. Khối lượng kết tủa thu được phụ thuộc vào V (ml) dung dịch HCl như hình bên dưới.
Giá trị của a và b lần lượt là
A. 200 và 1000. B. 200 và 800. C. 200 và 600. D. 300 và 800.
Giải:
Dựa vào đồ thị mẫu ta có
– Với a ml HCl 0,1M:
⇒ a = 200– Với b ml HCl 0,1M:
⇒ b = 1000. Đáp án A.5. Một số dạng đồ thị khác
5.1. Bài toán H+ phản ứng với dung dịch HCO3- và CO32-
Khi nhỏ từ từ dung dịch HCl đến dư vào dung dịch chứa a mol NaHCO3 và b mol Na2CO3, lượng khí thoát ra phụ thuộc vào số mol HCl theo đồ thị dưới đây:
Đoạn OA: H+ + CO32- → HCO3-. Chưa có khí thoát ra. Tại A số mol HCl đã dùng là b mol.
Đoạn AB: H+ + HCO3- → CO2↑ + H2O. Thêm vào 1 mol H+ thì có 1 mol khí thoát ra. Tại B số mol HCl đã dùng là a + 2b và số mol khí thoát ra cực đại
.5.2. Đồ thị của Zn:
a. Bài toán OH- và Zn2+:
Khi nhỏ từ từ dung dịch NaOH đến dư vào dung dịch chứa a mol ZnCl2, số mol kết tủa Zn(OH)2 phụ thuộc vào số mol NaOH theo đồ thị trên.
Đoạn OA: Zn2+ + 2OH- → Zn(OH)2. Tỉ lệ
.Đoạn AB: Zn(OH)2 + 2OH- → ZnO22- + 2H2O. Tỉ lệ 2 mol OH- thêm vào hòa tan 1 mol Zn(OH)2.
b. Bài toán H+ và ZnO22-
Khi nhỏ từ từ dung dịch HCl đến dư vào dung dịch chứa a mol Na2ZnO2, số mol kết tủa Zn(OH)2 phụ thuộc vào số mol HCl theo đồ thị trên.
Đoạn OA: ZnO22- + 2H+ → Zn(OH)2. Tỉ lệ
.Đoạn AB: Zn(OH)2 + 2H+ → Zn2+ + 2H2O. Tỉ lệ 2 mol H+ thêm vào hòa tan 1 mol Zn(OH)2.
5.3. Phát triển từ đồ thị của Al
a. Bài toán OH- phản ứng với H+ và Al3+
Khi nhỏ từ từ dung dịch NaOH đến dư vào dung dịch chứa a mol HCl, b mol AlCl3, số mol kết tủa Al(OH)3 phụ thuộc vào số mol NaOH theo đồ thị dưới đây:
Hiểu một cách đơn giản, đồ thị gốc đã bị tính tiến sang phải a mol (tương ứng với số mol H+).
b. Bài toán H+ phản ứng với OH- và AlO2-
Khi nhỏ từ từ dung dịch HCl đến dư vào dung dịch chứa a mol NaOH, b mol NaAlO2, số mol kết tủa Al(OH)3 phụ thuộc vào số mol NaOH theo đồ thị dưới đây:
Tương tự bài toán trên, ở đây đồ thị gốc đã tịnh tiến sang phải a mol (tương ứng số mol OH-).
5.4. Bài toán Ba(OH)2 phản ứng với Al2(SO4)3
a. Hình dạng đồ thị:
Khi nhỏ từ từ dung dịch Ba(OH)2 đến dư vào dung dịch chứa a mol Al2(SO4)3, khối lượng kết tủa thu được phụ thuộc vào số mol Ba(OH)2 theo đồ thị dưới đây:
Đoạn OA: Xảy ra đồng thời 2 quá trình
Ba2+ + SO42- → BaSO4↓ và Al3+ + 3OH- → Al(OH)3↓
Tại A, cả 2 kết tủa đều cực đại. Khi đó
vàLượng Ba(OH)2 đã dùng là 3a mol.
Đoạn AB: Al(OH)3 + OH- → AlO2- + 2H2O.
Lượng kết tủa Al(OH)3 giảm dần còn BaSO4 giữ nguyên. Tại B, Al(OH)3 đã bị hòa tan hoàn toàn. Khi đó lượng Ba(OH)2 đã dùng là 4a mol.
b. Bài toán Ba(OH)2 phản ứng với Al2(SO4)3 và Al3+
Khi nhỏ từ từ dung dịch Ba(OH)2 đến dư vào dung dịch chứa a mol Al2(SO4)3 và b mol AlCl3, khối lượng kết tủa thu được phụ thuộc vào số mol Ba(OH)2 theo đồ thị dưới đây:
Đoạn OA: Xảy ra đồng thời 2 quá trình
Ba2+ + SO42- → BaSO4↓ và Al3+ + 3OH- → Al(OH)3↓
Tại A, kết tủa BaSO4 cực đại. Khi đó
.Lượng Ba(OH)2 đã dùng là 3a mol.
Đoạn AB: chỉ có quá trình Al3+ + 3OH- → Al(OH)3↓
Tại B, kết tủa Al(OH)3 cực đại.Khi đó
và.Lượng Ba(OH)2 đã dùng là 3a + 1,5b mol.
Đoạn BC: Al(OH)3 + OH- → AlO2- + 2H2O.
Tại C, Al(OH)3 đã bị hòa tan hoàn toàn. Khi đó lượng Ba(OH)2 đã dùng là 4a+2b mol.
c. Bài toán Ba(OH)2 phản ứng với Al2(SO4)3 và SO42-
Khi nhỏ từ từ dung dịch Ba(OH)2 đến dư vào dung dịch chứa a mol Al2(SO4)3 và b mol Na2SO4, khối lượng kết tủa thu được phụ thuộc vào số mol Ba(OH)2 theo đồ thị dưới đây:
(Điều kiện: b 2+ + SO42- → BaSO4↓ và Al3+ + 3OH- → Al(OH)3↓
Tại A, kết tủa Al(OH)3 cực đại.Khi đó
. Lượng Ba(OH)2 đã dùng là 3a mol.Đoạn AB: Xảy ra đồng thời 2 quá trình
Ba2+ + SO42- → BaSO4↓ và Al(OH)3 + OH- → AlO2- + 2H2O.
Do khối lượng BaSO4 sinh ra lớn hơn Al(OH)3 bị hòa tan nên đồ thị tiếp tục đi lên.
Tại B, kết tủa BaSO4 cực đại.Khi đó
và.Lượng Ba(OH)2 đã dùng là 3a + b mol.
Đoạn BC: tiếp tục Al(OH)3 + OH- → AlO2- + 2H2O.
Tại C, Al(OH)3 đã bị hòa tan hoàn toàn. Khi đó lượng Ba(OH)2 đã dùng là 4a mol.
d. Bài toán Ba(OH)2 phản ứng với Al2(SO4)3 và H2SO4
Khi nhỏ từ từ dung dịch Ba(OH)2 đến dư vào dung dịch chứa a mol Al2(SO4)3 và b mol H2SO4, khối lượng kết tủa thu được phụ thuộc vào số mol Ba(OH)2 theo đồ thị dưới đây:
Đoạn OA: Ba2+ + SO42- → BaSO4↓ đồng thời H+ + OH- → H2O
Tại A, H+ hết. Khi đó
. Lượng Ba(OH)2 đã dùng là b mol.Đoạn AB, AC: tương tự như bài toán gốc
Tại B, kết tủa BaSO4 và Al(OH)3 đồng thời cực đại. Khi đó
và. Lượng Ba(OH)2 đã dùng là 3a + b mol.Tại C, Al(OH)3 đã bị hòa tan hoàn toàn. Khi đó lượng Ba(OH)2 đã dùng là 4a+b mol.