Sư dụng đồ thị trong giải toán hoá học - Hay nhất

PHƯƠNG PHÁP ĐỒ THI TRONG GIẢI TOÁN
Giáo viên:Trần Văn Bảo – Trường THPT Lạng Giang số 1 – Bắc Giang
A. KIẾN THỨC CẦN NHỚ
Từ năm 2014 đến nay, trong đề thi Đại học, Cao đẳng và đề thi THPT Quốc Gia thường có dạng bài tập liên môn Hóa - Toán: Sự biến thiên lượng chất tạo thành theo lượng chất tham gia phản ứng được biểu diễn bằng đồ thị.
Phương pháp “Giải bài tập hóa học bằng đồ thị” sẽ giúp các em làm quen, hiểu và vận dụng thành thạo kiến thức liên môn Hóa – Toán để tìm ra phương pháp giải tối ưu nhất.
Dưới đây là một số dạng đồ thị và tính chất của chúng:
1. Sục từ từ khí CO2 vào dung dịch Ca(OH)2 hoặc Ba(OH)2
Bài toán: Dẫn từ từ x mol CO2 vào dung dịch chứa a Ca(OH)2/Ba(OH)2 thu được y mol kết tủa CaCO3/BaCO3. Hãy vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc số mol kết tủa CaCO3/BaCO3 vào số mol CO2?
- Khi sục CO2 vào dung dịch chứa a mol Ca(OH)2 thì đầu tiên xảy ra phản ứng:
+ TH1: Nếu x ≤ a
CO2 + Ca(OH)2
CaCO3↓ + H2O
x x
Số mol kết tủa: y = x
+TH2: Nếu a < x ≤ 2a
Xảy ra phản ứng hoà tan kết tủa, khi đó kết tủa sẽ giảm dần.
CO2 + Ca(OH)2
CaCO3 + H2O
a a
CO2 + H2O + CaCO3
Ca(HCO3)2
x – a x-a
Số mol kết tủa y = a – (x – a) = 2a – x
Hình dạng đồ thị:
/
Nhận xét: Từ hình dạng đồ thị ta thấy, tại giá trị số mol CO2 bằng x1 hoặc x2 ta cùng thu được một giá trị kết tủa như nhau.
2. Sục khí CO2 vào dung dịch chứa hỗn hợp các bazơ NaOH (hoặc KOH) và Ba(OH)2 (hoặc Ca(OH)2)
Bài toán: Sục từ từ x mol khí CO2 vào dung dịch chứa a mol Ca(OH)2 và b mol NaOH. Vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc số mol kết tủa CaCO3 vào số mol CO2.
Bản chất phản ứng:
+ TH1: Nếu x ≤ a
CO2 + Ca(OH)2
CaCO3 + H2O
Số mol kết tủa: y = x
+ TH2: Nếu a < x ≤ a + b
CO2 + NaOH
Na2CO3 + H2O
CO2 + Na2CO3 + H2O
NaHCO3.
- Tổng số mol CO2 cho 2 phản ứng này là b mol.
Số mol kết tủa không đổi, có giá trị cực đại: y = a.
+ TH3: Nếu a + b < x ≤ 2a + b
CO2 + H2O + CaCO3
Ca(HCO3)2.
Số mol kết tủa: y = a – (x – a – b) = 2a + b – x
Vậy sự biến thiên lượng kết tủa BaCO3 hoặc CaCO3 theo lượng CO2 được biểu diễn bằng đồ thị sau:
/
● Nhận xét: Dựa vào dạng hình học của đồ thị, ta thấy đường biến thiên lượng kết tủa hợp với trục hoành tạo thành một hình thang cân.
Suy ra: Nếu phản ứng tạo ra một lượng kết tủa x mol (nhỏ hơn lượng kết tủa cực đại) thì ta dễ dàng tính được số mol CO2 tham gia phản ứng là x mol hoặc
.
/
3. Phản ứng của dung dịch bazơ (chứa ion
) với dung dịch chứa muối Al3+
Bài toán: Nhỏ từ từ dung dịch chứa x mol OH- vào dung dịch chứa a mol Al3+. Vẽ đồ thị biểu diễn dự phụ thuộc số mol kết tủa Al(OH)3 vào số mol OH-.
TH1: Nếu x ≤ 3a
Al3+ + 3OH-
Al(OH)3.
Số mol kết tủa

TH2: Nếu 3a < x ≤ 4a
Al(OH)3 + NaOH
NaAlO2 + 2H2O
Phản ứng hoà tan kết tủa.
Số mol kết tủa y = a – (x – 3a) = 4a – x
Vậy sự biến thiên lượng kết tủa Al(OH)3 theo lượng
được biểu diễn bằng đồ thị sau:
/
● Nhận xét: Dựa vào dạng hình học của đồ thị, suy ra: Nếu phản ứng tạo ra x mol kết tủa (x < a) thì có thể dễ dàng tính được lượng
tham ra phản ứng là 3x mol hoặc
.
/
4. Phản ứng của dung dịch bazơ (chứa ion
) với dung dịch chứa các ion H+ và Al3+
Bài toán: Nhỏ từ từ dung dịch chứa a mol ion OH- vào dung dịch