GIẢI BÀI TOÁN BẰNG PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN NGUYÊN TỐ VÀ BẢO TOÀN KHỐI LƯỢNG MÔN HÓA HỌC 12 NĂM 2021
I. Phương pháp bảo toàn nguyên tố
1. Nội dung định luật bảo toàn nguyên tố:
– Trong phản ứng hóa học, các nguyên tố luôn được bảo toàn.
2. Nguyên tắc áp dụng:
– Trong phản ứng hóa học, tổng số mol của nguyên tố trước và sau phản ứng luôn bằng nhau.
3. Các ví dụ minh họa:
Ví dụ 1: Đốt cháy hoàn toàn 4,04 gam một hỗn hợp bột kim loại gồm Al, Fe, Cu trong không khí thu được 5,96 gam hỗn hợp 3 oxit. Hòa tan hết hỗn hợp 3 oxit bằng dung dịch HCl 2M. Tính thể tích dung dịch HCl cần dùng.
Hướng dẫn giải
m O = m oxit → m kl = 5,96 – 4,04 = 1,92 gam
({n_O} = frac{{1,92}}{{16}} = 0,12,,mol)
Hòa tan hết hỗn hợp ba oxit bằng dung dịch HCl tạo thành H 2 O như sau:
0,24 → 0,12 mol
→ ({V_{HCl}} = frac{{0,24}}{2} = 0,12) lít
Đáp án C.
Ví dụ 2: Cho hỗn hợp A gồm Al, Zn, Mg. Đem oxi hoá hoàn toàn 28,6 gam A bằng oxi dư thu được 44,6 gam hỗn hợp oxit B. Hoà tan hết B trong dung dịch HCl thu được dung dịch D. Cô cạn dung dịch D được hỗn hợp muối khan là
Hướng dẫn giải
Gọi M là kim loại đại diện cho ba kim loại trên với hoá trị là n
M + (frac{n}{2}) O 2 → M 2O n (1)
Theo phương trình (1) (2) → ({n_{HCl}} = 4.{n_{{O_2}}})
Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng → ({m_{{O_2}}} = 44,6 – 28,6 = 16) gam
nO2 = 0,5 mol → n HCl = 4.0,5 = 2 mol
nCl- = 2 mol
→ m muối = m hhkl + mCl- = 28,6 + 2.35,5 = 99,6 gam.
Đáp án A.
Ví dụ 3: Để khử hoàn toàn 3,04 gam hỗn hợp X gồm FeO, Fe 3O 4, Fe 2O 3 cần 0,05 mol H 2. Mặt khác hòa tan hoàn toàn 3,04 gam hỗn hợp X trong dung dịch H 2SO 4 đặc thu được thể tích khí SO 2 (sản phẩm khử duy nhất) ở điều kiện tiêu chuẩn là
Hướng dẫn giải
Thực chất phản ứng khử các oxit trên là
H 2 + O → H 2 O
0,05 → 0,05 mol
Đặt số mol hỗn hợp X gồm FeO, Fe 3O 4, Fe 2O 3 lần lượt là x, y, z. Ta có:
n O = x + 4y + 3z = 0,05 mol (1)
→ ({n_{Fe}} = frac{{3,04 – 0,05 times 16}}{{56}} = 0,04,,mol)
→ x + 3y + 2z = 0,04 mol (2)
Nhân hai vế của (2) với 3 rồi trừ (1) ta có:
x + y = 0,02 mol.
Mặt khác:
x → x/2
y → y/2
→ tổng: ({n_{SO2}} = frac{{x + y}}{2} = frac{{0,2}}{2} = 0,01,,mol)
Vậy: ({V_{S{O_2}}} = 224,,ml.)
Đáp án B.
Ví dụ 4: Thổi từ từ V lít hỗn hợp khí (đktc) gồm CO và H 2 đi qua một ống đựng 16,8 gam hỗn hợp 3 oxit: CuO, Fe 3O 4, Al 2O 3 nung nóng, phản ứng hoàn toàn. Sau phản ứng thu được m gam chất rắn và một hỗn hợp khí và hơi nặng hơn khối lượng của hỗn hợp V là 0,32 gam. Tính V và m.
A. 0,224 lít và 14,48 gam. B. 0,448 lít và 18,46 gam.
C. 0,112 lít và 12,28 gam. D. 0,448 lít và 16,48 gam.
Hướng dẫn giải
Thực chất phản ứng khử các oxit trên là
CO + O → CO 2
Khối lượng hỗn hợp khí tạo thành nặng hơn hỗn hợp khí ban đầu chính là khối lượng của nguyên tử Oxi trong các oxit tham gia phản ứng. Do vậy:
→ ({n_O} = frac{{0,32}}{{16}} = 0,02,,mol)
→ (left( {{n_{CO}} + {n_{{H_2}}}} right) = 0,02,,mol)
Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:
→ 16,8 = m + 0,32
→ m = 16,48 gam.
→ ({V_{hh,(CO + {H_2})}} = 0,02 times 22,4 = 0,448) lít
Đáp án D.
Ví dụ 5: Thổi rất chậm 2,24 lít (đktc) một hỗn hợp khí gồm CO và H 2 qua một ống sứ đựng hỗn hợp Al 2O 3, CuO, Fe 3O 4, Fe 2O 3 có khối lượng là 24 gam dư đang được đun nóng. Sau khi kết thúc phản ứng khối lượng chất rắn còn lại trong ống sứ là
Hướng dẫn giải
({n_{hh,(CO + {H_2})}} = frac{{2,24}}{{22,4}} = 0,1,,mol)
Thực chất phản ứng khử các oxit là:
CO + O → CO 2
Vậy: ({n_O} = {n_{CO}} + {n_{{H_2}}} = 0,1,,mol)
→m O = 1,6 gam. Khối lượng chất rắn còn lại trong ống sứ là: 24 – 1,6 = 22,4 gam
Đáp án A.
Ví dụ 6: Cho 4,48 lít CO (đktc) từ từ đi qua ống sứ nung nóng đựng 8 gam một oxit sắt đến khi
phản ứng xảy ra hoàn toàn. Khí thu được sau phản ứng có tỉ khối so với hiđro bằng 20. Công thức
của oxit sắt và phần trăm thể tích của khí CO 2 trong hỗn hợp khí sau phản ứng là
Hướng dẫn giải
Khí thu được có (bar M = 40) → gồm 2 khí CO 2 và CO dư
![]()
→ (frac{{{n_{C{O_2}}}}}{{{n_{CO}}}} = frac{3}{1} to % {V_{C{O_2}}} = 75% )
Mặt khác: ({n_{CO,,(p.)}} = {n_{C{O_2}}} = frac{{75}}{{100}} times 0,2 = 0,15) mol → n CO dư = 0,05 mol.
Thực chất phản ứng khử oxit sắt là do
Theo phương trình phản ứng ta có:
(frac{{{n_{Fe}}}}{{{n_{C{O_2}}}}} = frac{x}{y} = frac{{0,1}}{{0,15}} = frac{2}{3}) → Fe 2O 3
Đáp án B.
Ví dụ 7: Cho một luồng khí CO đi qua ống đựng 0,01 mol FeO và 0,03 mol Fe 2O 3 (hỗn hợp A) đốt nóng. Sau khi kết thúc thí nghiệm thu được 4,784 gam chất rắn B gồm 4 chất. Hoà tan chất rắn B bằng dung dịch HCl dư thấy thoát ra 0,6272 lít H 2 (đktc). Tính số mol oxit sắt từ trong hỗn hợp B. Biết rằng trong B số mol oxit sắt từ bằng 1/3 tổng số mol sắt (II) oxit và sắt (III) oxit.
Hướng dẫn giải
Hỗn hợp A (left{ begin{array}{l}
FeO & :0,01,,mol\
F{e_2}{O_3} & :0,03,,mol
end{array} right.) + CO → 4,784 gam B (Fe, Fe 2O 3, FeO, Fe 3O 4) tương ứng với số mol là: a, b, c, d (mol).
Hoà tan B bằng dung dịch HCl dư thu được mol.
→ a = 0,028 mol. (1)
Theo đầu bài: ({n_{F{e_3}{O_4}}} = frac{1}{3}left( {{n_{FeO}} + {n_{F{e_2}{O_3}}}} right) to d = frac{1}{3}left( {b + c} right)) (2)
Tổng m B là: (56.a + 160.b + 72.c + 232.d) = 4,78 gam. (3)
Số mol nguyên tử Fe trong hỗn hợp A bằng số mol nguyên tử Fe trong hỗn hợp B. Ta có:
n Fe (A) = 0,01 + 0,03.2 = 0,07 mol
n Fe (B) = a + 2b + c + 3d
→ a + 2b + c + 3d = 0,07 (4)
Từ (1, 2, 3, 4) → b = 0,006 mol
c = 0,012 mol
d = 0,006 mol Đáp án A.
Hướng dẫn giải
m O (trong oxit) = m oxit – m kloại = 24 – 17,6 = 6,4 gam.
→ ({n_{{H_2}O}} = frac{{6,4}}{{16}} = 0,4) mol.
→ ({m_{{H_2}O}} = 0,4 times 18 = 7,2) gam
Đáp án C.
Hướng dẫn giải
n mol
({n_{Fe,,left( {trong,FeS{O_4}} right)}} = {n_{SO_4^{2 – }}} = 0,3) mol
Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố Fe:
({n_{Fe,,left( {,F{e_3}{O_4}} right)}} = {n_{Fe,,left( {FeS{O_4}} right)}})
→ ({m_{F{e_3}{O_4}}} = 23,2) gam
Đáp án A.
Ví dụ 10: Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm CH 4, C 3H 6 và C 4H 10 thu được 4,4 gam CO 2 và 2,52 gam H 2 O. m có giá trị là:
Hướng dẫn giải
({m_X} = {m_C} + {m_H}, = ,frac{{4,4}}{{44}},.,12, + ,frac{{2,52}}{{18}},.2, = ,1,2, + ,0,28, = ,1,48,(g))
Đáp án A.
2. Các ví dụ minh họa:
Hướng dẫn giải
Khối lượng Fe dư là 1,46gam, do đó khối lượng Fe và Fe 3O 4 đã phản ứng là 17,04 gam. Vì sau phản ứng sắt còn dư nên trong dung dịch D chỉ chứa muối sắt (II).
Sơ đồ phản ứng:
mol: 2n+0,1 n 0,1 0,5(2n+0,1)
Đặt số mol của Fe(NO 3) 2 là n, áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố đối với nitơ ta có số mol của axit HNO 3 là 2n+ 0,1. Số mol H 2O bằng một nửa số mol của HNO 3.
Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: 17,04 + 63(2n + 0,1) = 180n + 0,1.30 + 18.0,5(2n + 0,1)
giải ra ta có n = 2,7, suy ra [ HNO 3 ] = (2.2,7 + 0,1): 0,2 = 3,2M
3. Bài tập áp dụng :
Câu 58: Hòa tan hoàn toàn 20,88 gam một oxit sắt bằng dung dịch H 2SO 4 đặc, nóng thu được dung dịch X và 3,248 lít khí SO 2 (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc). Cô cạn dung dịch X, thu được m gam muối sunfat khan. Giá trị của m là
Câu 59: Nung m gam bột sắt trong oxi, thu được 3 gam hỗn hợp chất rắn X. Hòa tan hết hỗn hợp X trong dung dịch HNO 3 (dư), thoát ra 0,56 lít (đktc) NO (là sản phẩm khử duy nhất). Giá trị của m là
Câu 60: Cho 11,36 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe 2O 3 và Fe 3O 4 phản ứng hết với dung dịch HNO 3 loãng (dư), thu được 1,344 lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc) và dung dịch X. Cô cạn dung dịch X thu được m gam muối khan. Giá trị của m là
Câu 61: Hòa tan hoàn toàn a gam Fe xO y bằng dung dịch H 2SO 4 đặc nóng vừa đủ, có chứa 0,075 mol H 2SO 4, thu được b gam một muối và có 168 ml khí SO 2 (đktc) duy nhất thoát ra. Tính trị số b, a và xác định công thức của Fe xO y:
A. b: 3,48 gam; a: 9 gam; FeO. B. b: 9 gam; a: 3,48 gam; Fe 3O 4.
C. b: 8 gam; a: 3,84 gam; FeO. D. b: 3,94 gam; a: 8 gam; Fe 3O 4.
Câu 62: Khi oxi hoá chậm m gam Fe ngoài không khí thu được 12 gam hỗn hợp A gồm FeO, Fe 2O 3, Fe 3O 4 và Fe dư. Hoà tan A vừa đủ bởi 200 ml dung dịch HNO 3, thu được 2,24 lít NO duy nhất (đktc) tính m và C M của dung dịch HNO 3.
A. 10,08 gam và 1,6M. B. 10,08 gam và 2M.
C. 10,08 gam và 3,2M. D. 5,04 gam và 2M.
Câu 64: Hoà tan hoàn toàn 2,9 gam hỗn hợp gồm kim loại M và oxit của nó vào nước, thu được 500 ml dung dịch chứa một chất tan có nồng độ 0,04M và 0,224 lít khí H 2 (đktc). Kim loại M là
Câu 65: Cho m gam hỗn hợp gồm FeO, Fe 2O 3, Fe 3O 4 tác dụng với dung dịch HCl (dư). Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, được dung dịch Y. Cô cạn Y thu được 7,62 gam FeCl 2 và 9,75 gam FeCl 3. Giá trị của m là
…
Chúc các em đạt điểm số thật cao trong kì thi sắp đến!
( chỉ quan tâm đến tổng số mol của các nguyên tố trước và sau phản ứng)
Hỗn hợp Y
⇒ m = 10,2 (g)
⇒ m = 10,2 (g)
⇒ m = 10,2 (g)
⇒ m = 10,2 (g)
⇒ m = 10,2 (g)
⇒ m = 10,2 (g)
⇒ m = 10,2 (g)
⇒ m = 10,2 (g)
⇒ m = 10,2 (g)1dotpng?enablejsapi=1.jpg?w=400)
