Phương pháp trung bình trong hóa học: Cơ sở lý thuyết và Các dạng bài tập

Phương pháp tính trung bình cộng trong hóa học thường được sử dụng trong các bài toán liên quan đến các chất cùng loại. Khi đó ta sẽ thay hỗn hợp nhiều chất thành một chất tương đương. Đây là phương pháp hóa học được sử dụng phổ biến nhất. Hãy Tip.edu.vn Tìm hiểu chi tiết cơ sở lý thuyết của phương pháp trung bình trong hóa học là gì? Công thức trung bình phổ biến trong hóa học là gì? Các dạng bài tập toán về phương pháp trung bình cộng?…

Cơ sở phương pháp trung bình trong hóa học

Điều kiện vấn đề khi giải theo phương pháp trung bình cộng

Một hỗn hợp gồm nhiều chất cùng tác dụng với một chất khác, ta có thể thay hỗn hợp đó bằng công thức trung bình với điều kiện cụ thể sau:

• Các phản ứng xảy ra phải cùng loại và cùng hiệu suất.
• Con số mol, thể tích hoặc khối lượng của chất trung bình bằng số mol, thể tích hoặc khối lượng của hỗn hợp.
• Để kết quả phản ứng của môi trường phải đồng thời với kết quả phản ứng của toàn bộ hỗn hợp.

*Ghi chú:

• Công thức chung của cả hỗn hợp là công thức trung bình.
• Phân tử khối, số hiệu nguyên tử của các nguyên tố hoặc số nhóm chức … thuộc công thức trung bình cộng là các giá trị trung bình: M, x, y, z, n, …

Các nguyên tắc khi sử dụng phương pháp tính trung bình

• Đối với bất kỳ hỗn hợp hóa chất nào, chúng ta luôn có thể biểu thị chúng dưới dạng một đại lượng tương đương để thay thế toàn bộ hỗn hợp, đó là đại lượng trung bình (như khối lượng mol trung bình, số nguyên tử trung bình, v.v.), số nhóm chức trung bình. ,…) Được biểu thị bằng biểu thức: ( bar {x} = frac { sum_ {n} ^ {i = 1} X_ {i} n_ {i}} { sum_ {n} ^ {i = 1} n_ {i}} ) (đầu tiên)
  • Lưu ý với:
  • (X_ {i} ) là đại lượng đang xét của chất thứ i trong hỗn hợp
  • (n_ {i} ) là số mol chất i trong hỗn hợp
• Theo tính chất toán học, chúng ta luôn có: (min (X_ {i}) < bar {X}
• Lưu ý với:
• (min (X_ {i}) ) là nhỏ nhất trong tất cả (X_ {i} )
• (max (X_ {i}) ) là lớn nhất trong tất cả (X_ {i} )

Do đó, chúng ta có thể dựa vào các giá trị trung bình để đánh giá bài toán, từ đó giảm khoảng nghiệm để bài toán trở nên đơn giản, thậm chí kết luận trực tiếp lời giải của bài toán.

Một số lưu ý khi giải toán bằng phương pháp trung bình cộng

• Thực chất của phương pháp trung bình trong hóa học là xác định số trung bình chính xác liên quan trực tiếp đến lời giải của bài toán. Qua đó cũng dựa vào dữ kiện của bài toán để suy ra giá trị trung bình.
• Các giá trị trung bình trong phương pháp này thường sẽ được sử dụng trong giải quyết vấn đề như tính nguyên tử trung bình, hoặc số nhóm trung bình hoặc khối lượng mol trung bình.

Công thức tính khối lượng mol trung bình của hỗn hợp

Bên trong:

Các dạng toán sử dụng phương pháp trung bình cộng trong hóa học

Dạng 1: Xác định giá trị trung bình

Khi chúng ta biết các giá trị (X_ {i} ) và (n_ {i} ) thay vì công thức (1), chúng ta dễ dàng tìm thấy ( bar {X} )

Dạng 2: Bài toán về hỗn hợp nhiều chất có tính chất hoá học giống nhau

Thay vì viết nhiều phương trình phản ứng hóa học với nhiều chất dễ dẫn đến sai sót, ta gọi công thức tổng quát biểu diễn hỗn hợp là ( rightarrow ) là giảm số phương trình phản ứng, từ đó đơn giản hóa vấn đề.

Dạng 3: Xác định thành phần về số mol các chất trong hỗn hợp 2 chất

Gọi a là% số mol chất X ( rightarrow )% số mol chất Y là (100-a)

Khi biết các giá trị (M_ {X}, M_ {Y}, bar {M} ), chúng ta có thể dễ dàng tính a bằng công thức:

( bar {M} = frac {M_ {X} a + M_ {Y} (100 – a)} {100} ) (3)

Dạng 4: Xác định 2 nguyên tố X, Y cùng chu kì hoặc cùng phân nhóm chính

Đây là dạng toán xác định 2 nguyên tố X, Y cùng chu kì hoặc cùng phân nhóm chính của bảng tuần hoàn.

• Nếu 2 phần tử liên tiếp

Chúng tôi có thể xác định: (M_ {X} < bar {M}

Sau đó tìm X, Y

• Nếu bạn không biết liệu hai phần tử có liên tiếp hay không

Đầu tiên, chúng ta tìm thấy ( bar {M} rightarrow ) hai nguyên tố có khối lượng mol lớn hơn và nhỏ hơn ( bar {M} ). Sau đó dựa vào điều kiện của bài toán để kết luận cặp nghiệm được thỏa mãn.

Thông thường nguyên tố đầu tiên có thể được xác định dễ dàng, do đó chỉ có một nguyên tố có khối lượng mol thỏa mãn (M_ {X} < bar {M} ) hoặc ( bar {M}

Dạng 5: Xác định công thức phân tử của hỗn hợp hai chất hữu cơ

Nếu hai chất liên tiếp trong cùng một dãy đồng đẳng thì

• Dựa vào phân tử khối trung bình ta có:

(M_ {Y} = M_ {X} + 14 )

Từ dữ liệu của vấn đề có thể được xác định: (M_ {X} < bar {M}

Sau đó tìm X và Y

• Dựa trên số nguyên tử C trung bình: (C_ {x} < bar {C}
• Dựa trên số nguyên tử H trung bình: (H_ {x} < bar {H}

Nếu không biết 2 chất có phải kế tiếp hay không.

• Dựa vào bài toán ( rightarrow ) tính đại lượng trung bình ( bar {X} ) ( rightarrow ) hai chất có X lớn hơn và nhỏ hơn ( bar {X} ). Sau đó dựa vào điều kiện của bài toán để kết luận cặp nghiệm được thỏa mãn.
• Nếu chưa biết hai chất có thuộc cùng dãy đồng đẳng hay không. Thông thường chỉ sử dụng một đại lượng trung bình, trong những trường hợp phức tạp hơn cần kết hợp sử dụng nhiều đại lượng.

Một số bài tập về phương pháp tính trung bình cộng

Bài 1: Hỗn hợp khí X gồm etilen, metan, propin và vinylaxetilen có tỉ khối so với (H_ {2} ) là 17. Đốt cháy hoàn toàn 0,05 mol hỗn hợp X rồi hấp thụ toàn bộ sản phẩm cháy vào bình. Nếu thay đổi (Ca (OH) _ {2} ) thì khối lượng bình tăng m gam. Tính m.

Dung dịch:

Người ta nhận thấy các hiđrocacbon tham gia tạo hỗn hợp X đều có 4 nguyên tử H trong phân tử.

Gọi công thức chung của X là (C_ {a} H_ {4} )

Theo chủ đề chúng tôi có:

(M_ {X} = 17,2 = 34 Rightarrow 12 bar {a} + 4 = 34 Leftrightarrow bar {a} = 2,5 )

(C_ {2,5} H_ {4} + O_ {2} rightarrow 2,5CO_ {2} + 2H_ {2} O )

( Rightarrow left { begin {matrix} n_ {CO_ {2}} = 2.5n_ {X} = 0.125 \ n_ {H_ {2} O} = 2n_ {X} = 0.1 end {matrix} đúng.)

Vậy, thể tích của bình tăng lên là:

(m_ {CO_ {2}} + m_ {H_ {2} O} = 0,125.44 + 0,1.18 = 7,3 , (g) )

Bài 2: Cho m gam hỗn hợp bột X gồm 3 kim loại Zn, Cr, Sn có cùng số mol phản ứng hoàn toàn với lượng dư dung dịch HCl loãng, nóng thu được dung dịch Y và khí (H_ {2} ). Làm bay hơi dung dịch Y thu được 8,98 gam muối khan. Nếu cho m gam hỗn hợp X phản ứng với (O_ {2} ) dư tạo thành hỗn hợp 3 oxit thì thể tích khí (O_ {2} ) đã phản ứng là bao nhiêu?

Dung dịch:

Ba kim loại Zn, Cr, Sn khi phản ứng với dung dịch HCl loãng nóng đều bị oxi hóa thành số oxi hóa +2. Gọi X là kim loại thường thỏa mãn tính chất khi phản ứng với HCl tương tự như 3 kim loại trên.

Vì 3 kim loại có số mol bằng nhau

( Rightarrow M _ { bar {X}} = frac {65 + 52 + 119} {3} = frac {236} {3} , (g / mol) )

( bar {X} + 2HCl rightarrow bar {X} Cl_ {2} + H_ {2} )

Muối khan của dung dịch Y là hỗn hợp muối clorua của 3 kim loại ( (XCl_ {2} ))

( Rightarrow bar {X} Cl_ {2} = frac {8.98} {( frac {236} {3} + 35.5.2)} = 0.06 , (mol) )

( Rightarrow n _ { bar {X}} = 0,06 , (mol) )

Vì ba kim loại có số mol bằng nhau:

( Rightarrow n_ {Zn} = n_ {Cr} = n_ {Sn} = frac {n _ { bar {X}}} {3} = 0,02 , (mol) )

Tip.edu.vn đã giúp các bạn tổng hợp những kiến ​​thức lý thuyết cũng như bài tập về phương pháp trung bình trong hóa học. Mong rằng các bạn đã có thêm những thông tin hữu ích cho việc tìm hiểu và nghiên cứu về chủ đề phương pháp trung bình trong hóa học. Chúc may mắn với các nghiên cứu của bạn!.

Xem chi tiết qua bài giảng của thầy Vũ Khắc Ngọc:

https://www.youtube.com/watch?v=WBX7A99FSJI
(Nguồn: www.youtube.com)

Xem thêm:

• Tài liệu chọn lọc Các dạng toán và phương pháp giải toán hóa học
• Chuyên đề Phương pháp đồ thị trong hóa học và Các dạng bài tập
• Phương pháp tăng giảm khối lượng: Nội dung và Các dạng bài tập
• Phương pháp bảo toàn khối lượng: Lý thuyết và các dạng bài tập
• Chủ đề phương pháp đường chéo trong hóa học: Quy tắc và Bài tập