Tổng hợp các phương pháp giải hóa

Nguyên tắc chung Nguyên tắc chung của phương pháp này là dựa vào định luật bảo tồn nguyên tố: “ Trong các phản ứng hĩa học thơng thường, các nguyên tố luơn được bảo tồn” ðiều này cĩ n

Trang 1

PHƯƠNG PHÁP ĐỒ THỊ Đăng tải trên Website: www.hoahoc.edu.vn

(Theo NGUYỄN ÁI NHÂN)

PHƯƠNG PHÁP ðỒ THỊ

Trang 2

Trang 3

Trang 4

Trang 5

Trang 6

Trang 7

Trang 8

Trang 9

Trang 10

Trang 11

Trang 12

Trang 13

Trang 14

PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN NGUYÊN TỐ Đăng tải trên Website: www.hoahoc.edu.vn

I NỘI DUNG PHƯƠNG PHÁP

1 Nguyên tắc chung

Nguyên tắc chung của phương pháp này là dựa vào định luật bảo tồn nguyên tố:

“ Trong các phản ứng hĩa học thơng thường, các nguyên tố luơn được bảo tồn”

ðiều này cĩ nghĩa là:

Tổng số mol nguyên tử của một nguyên tố X bất kì trước và sau phản ứng luơn luơn bằng nhau

ðiểm mấu chốt của phương pháp là phải xác định được đúng các hợp phần chứa nguyên tố X

ở trước và sau phản ứng rồi áp dụng ðLBT nguyên tố với X để rút ra mối quan hệ giữa các hợp phần

→ Kết luận cần thiết

2 Các trường hợp áp dụng và một số chú ý quan trọng

Phương pháp bảo tồn nguyên tố cĩ thể áp dụng cho hầu hết các dạng bài tập, đặc biệt là các dạng bài hỗn hợp nhiều chất, xảy ra biến đổi phức tạp Dưới đây là một số dạng bài tập tiêu biểu:

Dạng 1: Từ nhiều chất đầu tạo thành một sản phẩm

Từ dữ kiện đề bài ta tính số tổng mol nguyên tố X trong các chất ban đầu → tổng số mol X trong sản phẩm tạo thành → số mol sản phẩm:

Cho hỗn hợp A gồm các chất rắn Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3 ta hồn tồn trong dung dịch HCl, dung dịch thu được cho tác dụng với dung dịch NaOH dư, lọc kết tủa, nung trong khơng khí đến khối lượng khơng đổi thu được m gam chất rắn Tính m ?

Ta thấy, chất cuối cùng là Fe2O3 vậy nếu tính được tổng số mol Fe cĩ trong A ta sẽ tính được

số mol Fe2O3

Dạng 2: Từ một chất đầu tạo thành hỗn hợp nhiều sản phẩm

Dạng 3: Từ nhiều chất đầu tạo thành nhiều sản phẩm

Dạng 4: Bài tốn đốt cháy trong hĩa học hữu cơ

3 Một số chú ý để làm tốt phương pháp bảo tồn nguyên tố

Hạn chế viết phương trình phản ứng mà thay vào đĩ là viết sơ đồ hợp thức(chú ý đến hệ số) biểu diễn các biến đổi cơ bản của các nguyên tố cần quan tâm

ðề bài thường cho số mol của nguyên tố quan tâm, từ đĩ xác định được số mol hay khối lượng của các chất

PHƯƠNG PHÁP BẢO TỒN NGUYÊN TỐ

Trang 15

PHỷÔNG PHAÙP BAỹO TOAửN NGUYEÂN TOÁ ứaêng taũi treân Website: www.hoahoc.edu.vn

HƯỚNG DẪN GIẢI

Fe + 2HCl → FeCl2 + H2

Fe2O3 + 6HCl → 2FeCl3 + 3H2O HCl + NaOH → NaCl + H2O FeCl2 + 2NaOH → Fe(OH)2 + 2NaCl FeCl3 + 3NaOH → Fe(OH)3 + 3NaCl 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O → 4Fe(OH)32Fe(OH)3 → Fe2O3 + 3H2O

Nhận xét: Trong m gam chất rắn có 0,1 mol Fe2O3 ban ựầu Vậy chỉ cần tắnh lượng Fe2O3 tạo ra từ Fe theo mối quan hệ sau:

2Fe → Fe2O3

0,2(mol) → 0,1 (mol)

m = 0,2.160 = 32 (g)

→ đáp án B

VÍ DỤ 2: Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp gồm 0,27 gam bột nhôm và 2,04 gam bột Al2O3 trong dung dịch

NaOH dư thu ựược dung dịch X Cho CO2 dư tác dụng với dung dịch X thu ựược kết tủa Y, nung Y ở nhiệt ựộ cao ựến khối lượng không ựổi thu ựược chất rắn Z Biết hiệu suất các phản ứng ựều ựạt 100% Khối lượng của Z là:

A 2,04 gam B 2,31 gam C 3,06 gam D 2,55 gam

Trang 16

Các phản ứng:

Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2

Mg + H2SO4 → FeSO4 + H2FeSO4 + 2NaOH → Fe(OH)2 + Na2SO4

MgSO4 + 2NaOH → Mg(OH)2 + Na2SO4

4Fe(OH)2 + O2 → 2Fe2O3 + 4H2O Mg(OH)2 → MgO + H2O a/ Ta cĩ: H2 Mg Fe

VÍ DỤ 4 : ðun nĩng hỗn hợp bột gồm 0,06 mol Al, 0,01 mol Fe3O4, 0,015 mol Fe2O3 và 0,02 mol

FeO một thời gian Hịa tan hồn tồn hỗn hợp rắn sau phản ứng bằng dung dịch HCl dư, thu được dung dịch X Thêm NH3 vào X cho đến dư, lọc kết tủa, đem nung ngồi khơng khí đến khối lượng khơng đổi thu được m gam chất rắn Giá trị của m là:

VÍ DỤ 5 : ðốt cháy 6,72 gam bột Fe trong khơng khí thu được hỗn hợp X gồm FeO, Fe3O4, Fe2O3

ðể hịa tan X cần dùng vừa hết 255 ml dung dịch chứa HNO3 2M, thu được V lít khí NO2 (sản phẩm khử duy nhất, đo ở đktc) Giá trị của V là:

r¾n

FeCl2FeCl3

NH3 Al(OH)3

Fe(OH)2Fe(OH)3

Al2O3

Fe2O3

Trang 17

Sơ đồ biến đổi :

A 0,224 lit và 14,48 gam B 0,672 lit và 18,46 gam

C 0,112 lit và 12,28 gam D 0,448 lit và 16,48gam

Thực chất phản ứng khử các oxit trên là:

CO + O → CO2

H2 + O → H2O 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:

VÍ DỤ 7 : Thổi rất chậm 2,24 lit( đktc) một hỗn hợp khí gồm CO và H2 qua một ống sứ đựng hỗn hợp

Al2O3, CuO, Fe3O4, Fe2O3 cĩ khối lượng là 24 gam dư đang được đun nĩng Sau khi kết thúc phản ứng khối lượng chất rắn cịn lại trong ống sứ là:

VÍ DỤ 8 : Cho m gam một ancol no, đơn chức X qua bình đựng CuO dư, nung nĩng Sau khi phản

ứng hồn tồn, khối lượng chất rắn trong bình giảm đi 0,32g Hỗn hợp hơi thu được cĩ tỉ khối đối với

H2 là 15,5 Giá trị m là:

A 0,92gam B 0,32gam C 0,62gam D 0,46gam

Trang 18

CnH2n+1CH2OH + CuO → CnH2n+1CHO + Cu + H2O Khối lượng chất rắn trong bình giảm chắnh là số gam nguyên tử O trong CuO phản ứng Do ựó:

→ đáp án A

VÍ DỤ 9 : đốt cháy hoàn toàn 4,04 gam một hỗn hợp bột kim loại gồm Al, Fe, Cu thu ựược 5,96 gam

hỗn hợp 3 oxit Hòa tan hết hỗn hợp 3 oxit bằng dung dịch HCl Tắnh thể tắch dung dịch HCl 2M cần dùng

A 0,5 lit B 0,7 lit C 0,12lit D 1 lit

Ta có: mO = m(oxit) Ờ m(kim loại) = 5,96 Ờ 4,04 = 1,92 (g)

→ nO = 1,92 0,12(mol)

16 =Hòa tan hết hỗn hợp 3 oxit bằng dung dịch HCl thực chất chỉ là phản ứng:

2H+ + O2- → H2O 0,24 ← 0,12 mol

VHCl = 0,24 0,12( )

2 = lit

→ đáp án C

Nếu các em HS làm quen thì với bài tập này các em nhẩm sẽ ra ngay kết quả

VÍ DỤ 10 : Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp gồm x mol FeS2 và y mol Cu2S vào axit HNO3 (vừa ựủ), thu

ựược dung dịch X (chỉ chứa hai muối sunfat) và khắ duy nhất NO Tỉ số của x/y là:

x 0,5x

Trang 19

VÍ DỤ 12 : Cho 0,6 mol FexOy phản ứng nhiệt nhơm tạo ra 81,6g Al2O3.Cơng thức oxit sắt là:

A FeO B Fe2O3 C Fe3O4 D Khơng xác định được

Nhận xét: Al lấy oxi trong oxit sắt nên số mol nguyên tử O trong 2 oxit là bằng nhau

( tức là bảo tồn) nên: 0,6y = 81,6*3

102 → y = 4 → Fe3O4

→ Chọn C

VÍ DỤ 13 : Cho tan hồn tồn 8 gam hỗn hợp X gồm FeS và FeS2 trong 290 ml dung dịch HNO3 thu được khí NO và dung dịch Y ðể tác dụng hết với các chất trong dung dịch Y cần 250 ml dung dịch Ba(OH)2 1M Kết tủa tạo thành đem nung ngồi khơng khí đến khối lượng khơng đổi được 32,03 gam chất rắn Z Khối lượng mỗi chất trong X là:

A 3,6g FeS và 4,4g FeS2 B 2,2g FeS và 5,8g FeS2

C 4,6g FeS và 3,4g FeS2 D 4,4g FeS và 3,6g FeS2

HƯỚNG DẪN GIẢI FeS

FeS 2

Fe3+

SO4

2-BaSO4Fe(OH)3

Nhận xét: Nguyên tố Fe và S được bảo tồn trong các quá trình phản ứng:

n 0,3

< = = < → tạo 2 muối

Trang 20

Bảo tồn nguyên tố C : x + y = 0,2

Bảo tồn nguyên tố Na: x + 2y = 0,3

Giải được: x = y = 0,1 → m(muối) = m(NaHCO3) + m(Na2CO3)

CO NaOH Ba(OH) OH

Bảo tồn nguyên tố C : x + y = 0,2

Bảo tồn điện tích âm: x + 2y = 0,25

Giải hệ pt trên được: x = 0,15 và y = 0,05

Phản ứng tạo kết tủa: Ba2+ + CO32- → BaCO3↓

Số mol Ba2+(0,1 mol) > số mol CO32- (0,05 mol) → n(BaCO3) = n(CO32-) = 0,05 mol → m(BaCO3) = 0,05.197 = 9,85(g)

→ Chọn A

VÍ DỤ 16 : (TSCð Khối A – 2007) Cho 4,48 lít khí CO (ở đktc) từ từ đi qua ống sứ nung nĩng đựng

8 gam một oxit sắt đến khi phản ứng xảy ra hồn tồn Khí thu được sau phản ứng cĩ tỉ khối so với hiđro bằng 20 Cơng thức của oxit sắt và phần trăm thể tích của khí CO2 trong hỗn hợp khí sau phản ứng là:

A FeO;75% B Fe2O3;75% C Fe2O3;65% D Fe3O4;75%

Khí sau phản ứng là hỗn hợp CO và CO2

Trang 21

VÍ DỤ 17 : TSCð Khối A – 2007) ðốt cháy hồn tồn một thể tích khí thiên nhiên gồm metan, etan,

propan bằng oxi khơng khí (trong khơng khí, oxi chiếm 20% thể tích), thu được 7,84 lít khí CO2 (ở đktc) và 9,9 gam nước Thể tích khơng khí (ở đktc) nhỏ nhất cần dùng để đốt cháy hồn tồn lượng khí thiên nhiên trên là:

A 70 lit B 78,4 lit C 84 lit D 56 lit

Nhận xét: Axit cacboxylic đơn chức cĩ 2 nguyên tử Oxi nên ta cĩ thể đặt là RO2

Theo phương pháp bảo tồn nguyên tố Oxi:

Trang 22

nO(RO2) + nO(pư) = nO(CO2) + nO(H2O) 0,1.2 + nO(pư) = 0,3.2 + 0,2.1 → nO(pư) = 0,6 mol → n(O2) = 0,3(mol)

→ V(O2) = 0,3.22,4 = 6,72 (lit)

→ Chọn C

VÍ DỤ 20: ðốt cháy hồn tồn m gam hỗn hợp hai rượu đơn chức cùng dãy đồng đẳng cần dùng vừa

đủ V lít khí O2 (đktc), thu được 10,08 lít CO2 (đktc) và 12,6 gam H2O Giá trị của V là:

V 22,4 15,12 lÝt

2

→ Chọn C

VÍ DỤ 21 : Tiến hành crackinh ở nhiệt độ cao 5,8 gam butan Sau một thời gian thu được hỗn hợp khí

X gồm CH4, C2H6, C2H4, C3H6 và C4H10 ðốt cháy hồn tồn X trong khí oxi dư rồi dẫn tồn bộ sản phẩm sinh ra qua bình đựng H2SO4 đặc Tính độ tăng khối lượng của bình H2SO4 đặc là:

Nhận xét: ðộ tăng khối lượng của bình H2SO4 đặc chính là tổng khối lượng H2O sinh ra trong phản ứng đốt cháy hỗn hợp X

Trang 23

ựựng H2SO4 ựặc, bình 2 ựựng Ca(OH)2 dư thấy khối lượng bình 1 tăng 14,4 gam Khối lượng tăng lên ở bình 2 là:

6,0

n n 0,5

m

mol m 0,5.44 22 gam12

Phần 2: Dẫn từ từ qua ống ựựng bột Ni nung nóng thu ựược hỗn hợp khắ B đốt hoàn toàn B

rồi rồi cho sản phẩm cháy qua bình ựựng nước vôi trong dư thấy bình tăng m gam Tìm giá trị của m ?

Nhận xét: Vì 2 phần có thể tắch bằng nhau nên thành phần của chúng là như nhau Và sản

phẩm ựốt cháy của 2 phần là hoàn toàn giống nhau Ở ựây phần 2 dẫn qua bột Ni nung nóng → hỗn hợp B sau ựó mới ựem ựốt cháy B chỉ là một bước gây nhiễu khiến HS bị rối vì thành các nguyên tố của B và phần 2 là hoàn toàn giống nhau Chắnh vì vậy khối lượng bình nước vôi trong tăng chắnh là tổng khối lượng của nước và CO2 sinh ra trong thắ nghiệm 1:

mtăng = 9,9 + 13,2 = 23,1 (g)

→ đáp án B

VÍ DỤ 24 : đốt cháy 5,8 gam chất M ta thu ựược 2,65 gam Na2CO3; 2,25 gam H2O và 12,1 gam

CO2 Biết CTPT của M trùng với công thức ựơn giản nhất Công thức phân tử của M là:

A. C9H11ONa B. C7H7ONa C. C6H5ONa D. C8H9ONa

Trang 24

n 2.0,025 0,05 mol ; n 2.0,125 0,25 mol

n 0,025 + 0,275 0,3 mol5,8 (23.0,05 + 1.0,25 + 12.0,3)

16

x : y : z : t 0,3 : 0,25 : 0,05 : 0,05 6 : 5 : 1 : 1 M lộ C H ONa

→ đáp án C

VÍ DỤ 25 : Một hỗn hợp gồm anựehit acrylic và một anựehit no, ựơn chức X đốt cháy hoàn toàn 1,72

gam hỗn hợp trên cần vừa hết 2,296 lắt khắ oxi (ựktc) Cho toàn bộ sản phẩm cháy hấp thụ hết vào dung dịch Ca(OH)2 dư, thu ựược 8,5 gam kết tủa Công thức cấu tạo của X là:

A HCHO B. C2H5CHO C. C3H7CHO D. CH3CHO

1,26

m 1,26 gam n

0, 02 (mol)1,72-0,015.56

⇒ Công thức phân tử của một trong ba ete là C4H8O

Công thức cấu tạo là CH3−O−CH2−CH=CH2

Vậy hai ancol ựó là CH3OH và CH2=CH−CH2−OH

→ đáp án D

Trang 25

VI I DUJ 27 : (Cð 2013): Hỗn hợp X gồm hai anđehit no, đơn chức, mạch hở (tỉ lệ số mol 3 : 1) ðốt

cháy hồn tồn một lượng X cần vừa đủ 1,75 mol khí O2, thu được 33,6 lít khí CO2 (đktc) Cơng thức của hai anđehit trong X là

A HCHO và CH3CHO B CH3CHO và C2H5CHO

C HCHO và C2H5CHO D CH3CHO và C3H7CHO

= = → trong đĩ cĩ HCHO → Loại B, D

• Mặt khác số mol 2 anđehit khác nhau ( tỉ lệ 3 : 1) mà giá trị C 1,5= nên loại A

ðÁP ÁN C

VI I DUJ 28: (ðH B 2013) : Cho m gam một oxit sắt phản ứng vừa đủ với 0,75 mol H2SO4, thu được dung dịch chỉ chứa một muối duy nhất và 1,68 lít khí SO2 (đktc, sản phẩm khử duy nhất của S+6) Giá trị của m là:

HƯỚNG DẪN GIẢI Cách 1: Quy đổi oxit sắt thành hỗn hợp gồm Fe (x mol) O (y mol)

Bảo tồn electron: 3x = 2y + 0,15 (1)

Bảo tồn nguyên tố S: nS(H SO )2 4 = nS(Fe (SO )2 4 3 + nS(SO )2

VÍ DỤ 29: (ðH B 2013) : Axit cacboxylic X hai chức (cĩ phần trăm khối lượng của oxi nhỏ hơn 70%),

Y và Z là hai ancol đồng đẳng kế tiếp (MY < MZ) ðốt cháy hồn tồn 0,2 mol hỗn hợp gồm X, Y, Z

Trang 26

cần vừa đủ 8,96 lít khí O2 (đktc), thu được 7,84 lít khí CO2 (đktc) và 8,1 gam H2O Phần trăm khối lượng của Y trong hỗn hợp trên là

C = 0,35 1,75

0,2 = → axit hai chức cĩ số C ≥ 2 nên ancol là CH3OH (Y) và C2H5OH (Z)

• ðặt CTTQ của axit X: CxHyO4 ( a mol) và 2 ancol là C Hn 2n 2+ O (b mol)

Vậy axit X là CH2(COOH)2

• Gọi số mol CH3OH là c mol và của C2H5OH là d mol :

Hệ phương trình :

c + d = 0,15 c 0,1

c + 2d 4 d 0,05 0,15 3

0,4(M+96)C% = 0,394 M = 24 (Mg)

Trang 27

VÍ DỤ 32: (ðH A 2013) : Cho X và Y là hai axit cacboxylic mạch hở, cĩ cùng số nguyên tử cacbon,

trong đĩ X đơn chức, Y hai chức Chia hỗn hợp X và Y thành hai phần bằng nhau Phần một tác dụng hết với Na, thu được 4,48 lít khí H2 (đktc) ðốt cháy hồn tồn phần hai, thu được 13,44 lít khí CO2

(đktc) Phần trăm khối lượng của Y trong hỗn hợp là

→ X là CH3COOH và Y là HOOC–COOH

• Bảo tồn nguyên tố cacbon: 2x+2y = 0,6 (2)

Giải hệ phương trình (1), (2): x = 0,2 và y = 0,1

2 (COOH)

A 13 gam B 20 gam C 15 gam D 10 gam

• ðặt cơng thức chung của 2 aminoaxit của X là CxHyOzNt

nN(X) = nHCl = 0,03 mol ⇒ mN(X) = 0,03.14 = 0,42 (gam)

Trang 28

VÍ DỤ 34: (ðH A 2012) : Hỗn hợp X gồm axit fomic, axit acrylic, axit oxalic và axit axetic Cho m

gam X phản ứng hết với dung dịch NaHCO3 thu được 1,344 lít CO2 (đktc) ðốt cháy hồn tồn m gam

X cần 2,016 lít O2 (đktc), thu được 4,84 gam CO2 và a gam H2O Giá trị của a là:

A 1,62 B 1,44 C 3,60 D 1,80

HCOOH + NaHCO3 → HCOONa + CO2 + H2O CH2=CH-COOH + NaHCO3 → CH2=CH-COONa + CO2 + H2O (COOH)2 + 2NaHCO3 → (COONa)2 + 2CO2 + 2H2O

CH3COOH + NaHCO3 → CH3COONa + CO2 + H2O

• Nhận xét quan trọng: số mol oxi trong X luơn gấp đơi số mol khí CO 2

nO(X) = 2

2 CO

A 15,6 và 27,7 B 23,4 và 35,9

C 23,4 và 56,3 D 15,6 và 55,4

Na2O + 2H2O →2NaOH và 2NaOH + Al2O3 → 2NaAlO2 + H2O

dung dịch X gồm NaAlO2 và NaOH dư

• Khi cho từ từ dung dịch HCl vào X thì phản ứng giữa HCl với NaOH xảy ra đầu tiên, sau đĩ HCl mới phản ứng với NaAlO2:

+ Khi thêm 100 ml HCl (0,1 mol) bắt đầu cĩ kết tủa ⇒ n NaOH dư = n HCl = 0,1 (mol)

+ Khi thêm 300 ml HCl (0,3 mol) hoặc 700 ml (0,7 mol) thì đều thu được a gam kết tủa:

Trang 29

• Bảo tồn nguyên tố Na và Al:

VÍ DỤ 36: (ðH A 2012) : Hỗn hợp M gồm một anken và hai amin no, đơn chức, mạch hở X và Y là

đồng đẳng kế tiếp (MX < MY) ðốt cháy hồn tồn một lượng M cần dùng 4,536 lít O2 (đktc) thu được

• ðốt anken cho số mol CO2 bằng H2O nên:

VÍ DỤ 37: (ðH B 2012) :ðốt cháy hồn tồn 20 ml hơi hợp chất hữu cơ X (chỉ gồm C, H, O) cần vừa

đủ 110 ml khí O2 thu được 160 ml hỗn hợp Y gồm khí và hơi Dẫn Y qua dung dịch H2SO4 đặc (dư), cịn lại 80 ml khí Z Biết các thể tích khí và hơi đo ở cùng điều kiện Cơng thức phân tử của X là:

A C4H8O2 B C4H10O C C3H8O D C4H8O

2 4

H SO đặc 2

20 (ml) X + 110 (ml) O → 160 (ml) hh Y→ 80 (ml) ZNhận thấy: VCO2 =VH O2 =80(ml)→ LoaZi B và C (do là hợp chất NO)→ X cĩ dạng C4H8Ox

Bảo tồn nguyên tố oxi: 20x + 110.2 = 80.2 + 80.1→ x = 1 (C4H8O)

ðÁP ÁN D

VÍ DỤ 38: (ðH B 2012) : Cho 29 gam hỗn hợp gồm Al, Cu và Ag tác dụng vừa đủ với 950 ml dung

dịch HNO3 1,5M, thu được dung dịch chứa m gam muối và 5,6 lít hỗn hợp khí X (đktc) gồm NO và

N2O Tỉ khối của X so với H2 là 16,4 Giá trị của m là:

Quy tắc đường chéo:

Trang 30

Khối lượng hỗn hợp muối = 29 + (8.0,0125 + 1).62 + 80.0,0125 = 98,2 (gam)

Chú ý: Cĩ thể dựa vào 2 bán phản ứng để tìm số mol NH4NO3

ðÁP ÁN A

VÍ DỤ 39: (ðH B 2012) : ðốt cháy hồn tồn m gam hỗn hợp X gồm hai ancol, thu được 13,44 lít khí

CO2 (đktc) và 15,3 gam H2O Mặt khác, cho m gam X tác dụng với Na (dư), thu được 4,48 lít khí H2

(đktc) Giá trị của m là

•Ancol tác dụng với Na thì luơn cĩ: nO(ancol) = 2n H2

•Bảo tồn nguyên tố:

Trang 31

PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN KHỐI LƯỢNG Đăng tải trên Website: www.hoahoc.edu.vn

I- CƠ SỞ CỦA PHƯƠNG PHÁP

Áp dụng định luật bảo tồn khối lượng (BTKL):

“Tổng khối lượng các chất tham gia phản ứng bằng tổng khối lượng các sản phẩm”

Xét phản ứng : A + B → C + D

ta luơn cĩ: m A + m B = m C + m D

Lưu ý: ðiều quan trọng khi áp dụng phương pháp này là việc phải xác định đúng lượng chất (khối

lượng) tham gia phản ứng và tạo thành (cĩ chú ý các chất kết tủa, bay hơi, đặc biệt là khối lượng dung dịch)

1- Hệ quả thứ nhất

Trong các phản ứng hĩa học, tổng khối lượng của các chất tham gia phản ứng bằng tổng

khối lượng các sản phẩm tạo thành

( khơng tính khối lượng của phần khơng tham gia phản ứng)

Xét phản ứng :

A + B → C + D + E Thì luơn cĩ:

Như vậy hệ quả thứ hai mở rộng hơn hệ quả thứ nhất ở chỗ: dù các chất phản ứng cĩ hết hay

khơng, hiệu suất phản ứng là bao nhiêu, thậm chí chỉ cần xét riêng cho một trạng thái nào đĩ thì luơn

cĩ nhận xét trên

Thí dụ 2:

Xét phản ứng :

2Al + Fe2O3 → Al2O3 + 2Fe Thì luơn cĩ: m(Al) + m(Fe2O3) = khối lượng chất rắn sau phản ứng (dù chất rắn phản ứng cĩ thể chứa cả 4 chất)

Hệ quả thứ 2 cũng cho phép ta xét khối lượng cho một trạng thái cụ thể nào đĩ mà khơng cần quan tâm đến các chất( hoặc lượng chất phản ứng cịn dư) khác trạng thái với nĩ

Thí dụ 3:

“ Cho m gam hh 2 kim loại Fe, Zn tác dụng với dd HCl … tính khối lượng chất rắn thu được sau khi cơ cạn dd sau phản ứng”

Ta được quyền viết : m(KL) + m (HCl) = m(chất rắn) + m(H2)

PHƯƠNG PHÁP BẢO TỒN KHỐI LƯỢNG

Trang 32

PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN KHỐI LƯỢNG Đăng tải trên Website: www.hoahoc.edu.vn

Trong đĩ m(HCl) là khối lượng HCl nguyên chất đã phản ứng, dù khơng biết hh Kl đã hết hay HCl hết, hiệu suất phản ứng là bao nhiêu!

3- Hệ quả thứ ba

Khi cho các cation kim loại ( hoặc NH4+) kết hợp với anion (phi kim, gốc axit, hidroxit) ta luơn cĩ:

Khối lượng sản phẩm thu được = khối lượng cation + khối lượng anion

Vì khối lượng electron khơng đáng kể, nên cĩ thể viết :

Khối lượng sản phẩm thu được = khối lượng kim loại + khối lượng anion

Bài tốn khử hỗn hợp oxit bởi các chất khí H2, CO

Sơ đồ: Oxit + (CO , H 2 ) → Chất rắn + hỗn hợp khí ( CO, H 2 , CO 2 , H 2 O)

Bản chất là các phản ứng :

CO + [ O ] → CO 2 và H 2 + [O] → H 2 O

→ n[O] = n[CO 2 ] = n[H 2 O] → m rắn = m oxit – m[O]

II ðÁNH GIÁ PHƯƠNG PHÁP BẢO TỒN KHỐI LƯỢNG

2.1 Phương pháp bảo tồn khối lượng cho phép giả nhanh được nhiều bài tốn khi biết mối

quan hệ về khối lượng của các chất trước và sau phản ứng

2.2 ðặc biệt khi chưa biết rõ phản ứng xảy ra là hồn tồn hay khơng hồn tồn thì việc sử

dụng phương pháp này càng giúp đơn giản hĩa bài tốn hơn

2.3 Phương pháp bảo tồn khối lượng thường được sử dụng trong các bài tốn hỗn hợp nhiều chất

III CÁC BƯỚC GIẢI

+ Lập sơ đồ biến đổi các chất trước và sau quá trình phản ứng

+ Từ giả thiết của bài tốn tìm ∑ khối lượng trước và ∑ khối lượng sau (khơng cần biết phản ứng

là hồn tồn hay khơng hồn tồn )

+ Vận dụng ðLBTKL để lập phương trình tốn học, kết hợp với các dữ kiện khác lập được hệ phương trình

+ Giải hệ phương trình

Trang 33

PHỷÔNG PHAÙP BAỹO TOAửN KHOÁI LỷÔỳNG ứaêng taũi treân Website: www.hoahoc.edu.vn

IV BÀI TẬP MINH HỌA BÀI 1: Trộn 5,4 gam Al với 6 gam Fe2O3 rồi nung nóng ựể thực hiện phản ứng nhiệt nhôm Sau phản ứng ta thu ựược m gam hỗn hợp chất rắn Giá trị m là:

Sơ ựồ phản ứng :

Al + Fe2O3 → rắn Theo ựịnh luật bảo toàn khối lượng :

m(hỗn hợp sau) = m(hỗn hợp trước) = 5,4 + 6 = 11,4 (gam)

→ đáp án D

BÀI 2: Cho 22,4 gam hỗn hợp Na2CO3, K2CO3 tác dụng vừa ựủ với dung dịch BaCl2 Sau phản ứng thu ựược 39,4 gam kết tủa Lọc tách kết tủa, cô cạn dung dịch thu ựược m gam muối clorua m có giá trị là:

y y(mol) 2y

Ta lập 2 pt: 106x + 138y = 24,4 (1)

197x + 197y = 39,4 (2)

Giải hệ trên ựược: x = 0,1 và y = 0,1

Khối lượng muối thu ựược là NaCl và KCl: 2.0,1.58,5 + 2.0,1.74,5 = 26,6 gam

Cá ch 2: Cách giải khác là dựa vào ựịnh luật bảo toàn khối lượng:

Cá ch 3: Phương pháp tăng giảm khối lượng:

Cứ 1 mol muối cacbonat tạo 1 mol BaCO3 và 2 mol muối clorua tăng 11 gam

→ m(clorua) = 24,4 + 2,2 = 26,6 (g)

→ đáp án C

BÀI 3: (TSđH A 2007): Hòa tan hoàn toàn 2,81 gam hỗn hợp gồm Fe2O3, MgO, ZnO trong 500 ml dung dịch axit H2SO4 0,1M( vừa ựủ) Sau phản ứng, hỗn hợp muối sunfat khan thu ựược khi cô cạn dung dịch có khối lượng là:

Cá ch 1: Dùng phương pháp ghép ẩn số( phương pháp cổ ựiển)

Trang 34

PHỷÔNG PHAÙP BAỹO TOAửN KHOÁI LỷÔỳNG ứaêng taũi treân Website: www.hoahoc.edu.vn

Cách 2: Ta thấy số mol axit tham gia phản ứng = số mol nước sinh ra = 0,5.0,1 = 0,05

Theo đLBTKL:

m(oxit) + m(axit) = m(muối) + m(H2O)

→ m(muối) = 2,81 + 98.0,05 Ờ 18.0,05 = 6,81 (g)

Cá ch 3: Nếu HS thông minh thì có thể nhận thấy từ oxit ban ựầu sau pư tạo muối sunfat có sự thay

thế O2- thành SO42- và dĩ nhiên là theo tỉ lệ 1:1 và bằng 0,05 mol [ Vì sao?]

Do ựó: mmuối = mKL Ờ mO2- + mSO4

= 2,81 Ờ 16.0,05 + 0,05.96 = 6,81g

→ đáp án A

BÀI 4: (Cđ Khối A Ờ 2007):Hòa tan hoàn toàn 3,22 gam hỗn hợp X gồm Fe, Mg và Zn bằng một

lượng vừa ựủ dung dịch H2SO4 loãng, thu ựược 1,344 lắt hiựro (ở ựktc) và dung dịch chứa m gam muối Giá trị của m là:

Sể ệă biạn ệữi : X(Fe, Mg, Zn) + muèi +

1,344 Theo PTP ẩ : n n 0,06 mol

22,4 Theo BTKL : m + m = m + m

BÀI 5: Hòa tan hoàn toàn 5,2 gam hỗn hợp Mg và Fe trong dung dịch HCl dư thấy tạo ra 3,36 lit khắ

H2( ựktc) Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu ựược m gam muối khan m có giá trị là:

Các em HS có thể viết 2 phương trình, ựặt ẩn sau ựó giải hệ phương trình → khối lượng muối

→ kết quả [ quá dài]

Nhận xét: muối thu ựược là muối clorua nên khối lượng muối là bằng :

m(KL) + m(gốc Cl-) theo phương trình: 2H+ + 2e → H2

n(H+) = 2n(H2) = 0,3 (mol)

Trang 35

mà n(Cl-) = n(H+) = 0,3 (mol) → m(muối) = 5,2 + 0,3.35,5 = 15,85 (g)

→ đáp án B

BÀI 6: Hòa tan hoàn toàn 10,14 gam hợp kim Cu, Mg, Al bằng một lượng vừa ựủ dung dịch HCl thu

ựược 7,84 lit khắ A(ựktc) và 1,54 gam rắn B và dung dịch C Cô cạn dung dịch C thu ựược m gam muối, m có giá trị là:

HƯỚNG DẪN GIẢI Chất rắn B chắnh là Cu và dung dịch C chứa m gam muối mà ta cần tìm

n(H+) = 2n(H2) = 2*7,84 0,7( )

22,4 = mol (mol)

mà n(Cl-) = n(H+) = 0,7(mol) → m(muối) = (10,14-1,54) + 0,7.35,5 = 33,45 (g)

→ đáp án A

BÀI 7: Hòa tan hoàn toàn 3,34 gam hỗn hợp hai muối cacbonat kim loại hóa trị II và III bằng dung

dịch HCl dư ta thu ựược dung dịch A và 0,896 lit khắ bay ra (ựktc) Tắnh khối lượng muối có trong dung dịch A:

m(muối cacbonat) + m(HCl) = m(muối clorua) + m(CO2) + m(H2O)

→ m(muối clorua) = (3,34 + 0.08.36,5) Ờ (0,04.44 + 0,04.18) = 3,78 (gam)

→ đáp án A

BÀI 8: Thổi một luồng khắ CO dư qua ống sứ ựựng m gam hỗn hợp gồm CuO, Fe2O3, FeO, Al2O3

nung nóng thu ựược 2,5 gam chất rắn Toàn bộ khắ thoát ra sục vào nước vôi trong dư thấy có 15 gam kết tủa trắng Khối lượng của hỗn hợp oxit kim loại ban ựầu là:

Nhận xét: đây là một dạng bài tập rất quen thuộc về phản ứng khử oxit kim loại bằng khắ CO hoặc H2

Các em lưu ý: Ộ Khi khử oxit kim loại, CO hoặc H 2 lấy oxi ra khỏi oxit kim loại Khi ựó ta có:

nO(trong oxit) = n(CO) = n(CO2) = n(H2O) vận dụng đLBTKL tắnh khối lượng hỗn hợp oxit ban ựầu hoặc khối lượng kim loại thu ựược sau phản ứng

Với bài toán trên ta có:

CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O n(CO2) = n(CaCO3) = 15 0,15(mol)

100 =

ta có: nO(trong oxit) = n(CO2) = 0,15 (mol)

moxit = mkim loại + moxi = 2,5 + 0,15.16 = 4,9 (g)

Trang 36

Hoặc : m(Fe) = m(oxit) Ờ m(O) = 16 Ờ 0,3.16 = 11,2 (g)

BÀI 10: Hỗn hợp X gồm Fe, FeO và Fe2O3 Cho một luồng CO ựi qua ống sứ ựựng m gam hỗn hợp X

nung nóng Sau khi kết thúc thắ nghiệm thu ựược 64 gam chất rắn A trong ống sứ và 11,2 lắt khắ B (ựktc) có tỉ khối so với H2 là 20,4 Tắnh giá trị m

Các phản ứng khử sắt oxit có thể có:

3Fe2O3 + CO →to 2Fe3O4 + CO2 (1)

Fe3O4 + CO →to 3FeO + CO2 (2) FeO + CO →to Fe + CO2 (3) Như vậy chất rắn A có thể gồm 3 chất Fe, FeO, Fe3O4 hoặc ắt hơn, ựiều ựó không quan trọng và việc cân bằng các phương trình trên cũng không cần thiết, quan trọng là số mol CO phản ứng bao giờ cũng bằng số mol CO2 tạo thành

B

11,2

n 0,522,5

= = mol

Gọi x là số mol của CO2 ta có phương trình về khối lượng của B:

44x + 28(0,5 − x) = 0,5 ừ 20,4 ừ 2 = 20,4 nhận ựược x = 0,4 mol và ựó cũng chắnh là số mol CO tham gia phản ứng

Theo đLBTKL ta có:

mX + mCO = mA +

2 CO

m

⇒ m = 64 + 0,4 ừ 44 − 0,4 ừ 28 = 70,4 (gam)

→ đáp án C

BÀI 11: Tiến hành phản ứng crackinh butan một thời gian thu ựược hỗn hợp khắ X Cho X qua bình

nước vôi trong dư thấy khối lượng bình tăng 4,9 gam, hỗn hợp khắ Y ựi ra khỏi bình có thể tắch 3,36 lắt (ựktc) và tỉ khối của Y so với H2 là 38/3 Khối lượng butan ựã sử dụng là:

Trang 37

→ →

2 1

A 0,1 mol B 0,15 mol C 0,4 mol D 0,2 mol

Nhận xét: Chúng ta không cần viết 6 phương trình phản ứng từ rượu tách nước tạo thành 6 ete,

cũng không cần tìm CTPT của các rượu và các ete trên Nếu các bạn xa ñà vào việc viết phương trình phản ứng và ñặt ẩn số mol các ete ñể tính toán thì không những không giải ñược mà còn tốn quá nhiều thời gian

CÂU 14: Cho 12 gam hỗn hợp hai kim loại Fe, Cu tác dụng vừa ñủ với dung dịch HNO3 63% Sau phản ứng thu ñược dung dịch A và 11,2 lít khí NO2 duy nhất (ñktc) Tính nồng ñộ % các chất có trong dung dịch A

A 36,66% và 28,48% B 27,19% và 21,12%

C 27,19% và 72,81% D 78,88% và 21,12%

Trang 38

Fe + 6HNO3 → Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O

Cu + 4HNO3 → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

2Ca(ClO ) CaCl 3O (2)83,68 gam A Ca(ClO ) CaCl 2O (3)

Trang 39

CÂU 16: ðốt cháy hoàn toàn 1,88 gam chất hữu cơ A (chứa C, H, O) cần 1,904 lít O2 (ñktc) thu ñược

CO2 và hơi nước theo tỉ lệ thể tích 4:3 Hãy xác ñịnh công thức phân tử của A Biết tỉ khối của A so với không khí nhỏ hơn 7

A C8H12O5 B C4H8O2 C C8H12O3 D C6H12O6

1,88 gam A + 0,085 mol O2 → 4a mol CO2 + 3a mol H2O

Áp dụng ñịnh luật bảo toàn khối lượng ta có:

CÂU 17: Cho 0,1 mol este tạo bởi 2 lần axit và rượu một lần rượu tác dụng hoàn toàn với NaOH thu

ñược 6,4 gam rượu và một lượng mưối có khối lượng nhiều hơn lượng este là 13,56% (so với lượng este) Xác ñịnh công thức cấu tạo của este

A CH3−COO− CH3 B CH3OCO−COO−CH3

C CH3COO−COOCH3 D CH3COO−CH2−COOCH3

Áp dụng ñịnh luật bảo toàn khối lượng ta có:

meste + mNaOH = mmuối + mrượu

⇒ mmuối− meste = 0,2×40 − 64 = 1,6 gam

Trang 40

CÂU 18: Thuỷ phân hoàn toàn 11,44 gam hỗn hợp 2 este ựơn chức là ựồng phân của nhau bằng dung

dịch NaOH thu ựược 11,08 gam hỗn hợp muối và 5,56 gam hỗn hợp rượu Xác ựịnh công thức cấu tạo của 2 este

A HCOOCH3 và C2H5COOCH3 B C2H5COOCH3 vàCH3COOC2H5

C HCOOC3H7 và C2H5COOCH3 D Cả B, C ựều ựúng

đặt công thức trung bình tổng quát của hai este ựơn chức ựồng phân là RCOOR′

RCOOR′ + NaOH → RCOONa + R′OH 11,44 11,08 5,56 gam

Áp dụng ựịnh luật bảo toàn khối lượng ta có:

→ đáp án D

CÂU 19: Chia hỗn hợp gồm hai anựehit no ựơn chức làm hai phần bằng nhau:

- Phần 1: đem ựốt cháy hoàn toàn thu ựược 1,08 gam H2O

- Phần 2: Tác dụng với H2 dư (Ni, to) thì thu ựược hỗn hợp A đem ựốt cháy hoàn toàn thì thể tắch khắ

Định dạng
Số trang	157
Dung lượng	5,87 MB