Luyện thi đại học Giải toán bằng phương pháp bảo toàn khối lượng: Giới thiệu lý thuyết, bài tập có hướng dẫn giải, bài tập vận dụng có đáp án. Luyện thi đại học Giải toán bằng phương pháp bảo toàn khối lượng: Giới thiệu lý thuyết, bài tập có hướng dẫn giải, bài tập vận dụng có đáp án.
Trang 1PHƯƠNG PHÁP ÁP DỤNG ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN KHỐI LƯỢNG
Nguyên tắc của phương pháp này khá đơn giản, dựa vào định luật bảo toàn khối lượng:
“Tổng khối lượng các chất tham gia phản ứng bằng tổng khối lượng các chất tạo thành trong
phản ứng” Cần lưu ý là: không tính khối lượng của phần không tham gia phản ứng cũng như
phần chất có sẵn, ví dụ nước có sẵn trong dung dịch
Khi cô cạn dung dịch thì khối lượng muối thu được bằng tổng khối lượng các cation kim loại và anion gốc axit
Ví dụ 1: Hỗn hợp X gồm Fe, FeO và Fe2O3 Cho một luồng CO đi qua ống sứ đựng m gam hỗn hợp X nung nóng Sau khi kết thúc thí nghiệm thu được 64 gam chất rắn A trong ống sứ và 11,2 lít khí B (đktc) có tỉ khối so với H2 là 20,4 Tính giá trị m
A 105,6 gam B 35,2 gam C 70,4 gam D 140,8 gam
Hướng dẫn giải
Các phản ứng khử sắt oxit có thể có:
3Fe2O3 + CO →t o 2Fe3O4 + CO2 (1)
Fe3O4 + CO →t o 3FeO + CO2 (2) FeO + CO →t o Fe + CO2 (3) Như vậy chất rắn A có thể gồm 3 chất Fe, FeO, Fe3O4 hoặc ít hơn, điều đó 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
22,5
Gọi x là số mol của CO2 ta có phương trình về khối lượng của B:
44x + 28(0,5 − x) = 0,5 × 20,4 × 2 = 20,4 nhận được x = 0,4 mol và đó cũng chính là số mol CO tham gia phản ứng
Theo ĐLBTKL ta có:
mX + mCO = mA + mCO2
⇒ m = 64 + 0,4 × 44 − 0,4 × 28 = 70,4 gam (Đáp án C)
Ví dụ 2: Đun 132,8 gam hỗn hợp 3 rượu no, đơn chức với H2SO4 đặc ở 140oC thu được hỗn hợp các ete có số mol bằng nhau và có khối lượng là 111,2 gam Số mol của mỗi ete trong hỗn hợp là bao nhiêu?
A 0,1 mol B 0,15 mol C 0,4 mol D 0,2 mol
Hướng dẫn giải
Ta biết rằng cứ 3 loại rượu tách nước ở điều kiện H2SO4 đặc, 140oC thì tạo thành 6 loại ete và tách
ra 6 phân tử H2O
Trang 2Theo ĐLBTKL ta có
2
H O ete
m =mr î u−m =132,8 11,2 21,6− = gam
21,6
18
Mặt khác cứ hai phân tử rượu thì tạo ra một phân tử ete và một phân tử H2O do đó số mol H2O luôn bằng số mol ete, suy ra số mol mỗi ete là 1,2 0,2
6 = mol (Đáp án D)
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 đà vào việc viết phương trình phản ứng và đặt ẩn số mol các ete để tính toán thì không những không giải được mà còn tốn quá nhiều thời gian
Ví dụ 3: Cho 12 gam hỗn hợp hai kim loại Fe, Cu tác dụng vừa đủ với dung dịch HNO3
63% Sau phản ứng thu được dung dịch A và 11,2 lít khí NO2 duy nhất (đktc) Tính nồng độ
% 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%
Hướng dẫn giải
Fe + 6HNO3 → Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O
Cu + 4HNO3 → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
2
NO
n =0,5mol → nHNO3 =2nNO2 =1mol
Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:
2
2
d HNO
1 63 100
12 46 0,5 89 gam
63
× ×
d muèi h k.lo¹i
Đặt nFe = x mol, nCu = y mol ta có:
56x 64y 12 3x 2y 0,5
+ =
x 0,1
y 0,1
=
=
⇒ Fe( NO )3 3
0,1 242 100
89
3 2
Cu( NO )
0,1 188 100
89
Ví dụ 4: Hoà tan hoàn toàn 23,8 gam hỗn hợp một muối cacbonat của các kim loại hoá trị (I) và
muối cacbonat của kim loại hoá trị (II) trong dung dịch HCl Sau phản ứng thu được 4,48 lít khí (đktc) Đem cô cạn dung dịch thu được bao nhiêu gam muối khan?
A 13 gam B 15 gam C 26 gam D 30 gam
Hướng dẫn giải
M2CO3 + 2HCl → 2MCl + CO2 + H2O
R2CO3 + 2HCl → 2MCl2 + CO2 + H2O
Trang 3CO
4,88
22,4
⇒ Tổng nHCl = 0,4 mol và nH O2 =0,2 mol
Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:
23,8 + 0,4×36,5 = mmuối + 0,2×44 + 0,2×18
⇒ mmuối = 26 gam (Đáp án C)
Ví dụ 5: Đốt cháy hoàn toàn 1,88 gam chất hữu cơ A (chứa C, H, O) cần 1,904 lít O2
(đktc) thu được CO2 và hơi nước theo tỉ lệ thể tích 4:3 Hãy xác định 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
Hướng dẫn giải
1,88 gam A + 0,085 mol O2 → 4a mol CO2 + 3a mol H2O
Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:
CO H O
m +m =1,88 0,085 32 46 gam+ × =
Ta có: 44×4a + 18×3a = 46 → a = 0,02 mol
Trong chất A có:
nC = 4a = 0,08 mol
nH = 3a×2 = 0,12 mol
nO = 4a×2 + 3a − 0,085×2 = 0,05 mol
⇒ nC : nH : no = 0,08 : 0,12 : 0,05 = 8 : 12 : 5
Vậy công thức của chất hữu cơ A là C8H12O5 có MA < 203 (Đáp án A)
Ví dụ 6: Cho 0,1 mol este tạo bởi 2 lần axit và rượu một lần rượu tác dụng hoàn toàn với
NaOH thu được 6,4 gam rượu và một lượng mưối có khối lượng nhiều hơn lượng este là 13,56% (so với lượng este) Xác định công thức cấu tạo của este
A CH3−COO− CH3
B CH3OCO−COO−CH3
C CH3COO−COOCH3
D CH3COO−CH2−COOCH3
Hướng dẫn giải
R(COOR′)2 + 2NaOH → R(COONa)2 + 2R′OH 0,1 → 0,2 → 0,1 → 0,2 mol
R OH
6,4
0,2
′ = = → Rượu CH3OH.
Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:
meste + mNaOH = mmuối + mrượu
⇒ mmuối− meste = 0,2×40 − 64 = 1,6 gam
mà mmuối − meste = 13,56
100 meste
Trang 4⇒ meste = 1,6 100 11,8 gam
13,56
→ Meste = 118 đvC
R + (44 + 15)ì2 = 118 → R = 0
Vậy cụng thức cấu tạo của este là CH3OCO−COO−CH3 (Đỏp ỏn B)
Vớ dụ 7: Chia hỗn hợp gồm hai anđehit no đơn chức làm hai phần bằng nhau:
- Phần 1: Đem đốt chỏy hoàn toàn thu được 1,08 gam H2O
- Phần 2: Tỏc dụng với H2 dư (Ni, to) thỡ thu được hỗn hợp A Đem đốt chỏy hoàn toàn thỡ thể tớch khớ CO2 (đktc) thu được là
A 1,434 lớt B 1,443 lớt C 1,344 lớt D 0,672 lớt
Hướng dẫn giải
Phần 1: Vỡ anđehit no đơn chức nờn nCO2 =nH O2 = 0,06 mol
⇒ nCO2(phần2)=nC(phần2)=0,06mol
Theo bảo toàn nguyờn tử và bảo toàn khối lượng ta cú:
C C ( A )
n (phần2) =n =0,06mol.
⇒ nCO ( A ) 2 = 0,06 mol
⇒ VCO2= 22,4ì0,06 = 1,344 lớt (Đỏp ỏn C)
MỘT SỐ BÀI TOÁN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN KHỐI LƯỢNG , BẢO TOÀN NGUYấN TỐ, TĂNG GIẢM KL
Bài 1) Choư5,4gưAlưvớiư4,8gưFe2O3ưrồiưnungưnóngưđểưthựcưhiệnưphảnưứngưnhiệt nhôm.ưSauưphảnưứngưtaưthuưđợcưm(g)ưhỗnưhợpưchấtưrắn.ưGiáưtrịưcủaưmưlàư(g)
ưưưưưA)ư2,24gưư ưưưưưưưưB)ưư4,08gư ưưưưưưưưưưưưưC)ưư10,2gưưưưưưưưưưưD)ư0,224g
ĐLBTKLư:ưmhhưsauư=ưmhhưtrớcư=ư5,4ư+ư4,8ư=ư10,2(g)
ưưưưưVậyưđápưưánư(C)ưđúng
Bài 2) Choư24,4gưhỗnưhợpưNa2CO3,ưK2CO3ưtácưdụngưvừaưđủưvớiưdungưdịchưBaCl2ư Sauưphảnưứngưthuưđợcư39,4gưkếtưtủa.ưLọcưtáchưkếtưtủa,ưcôưcạnưdungưdịchưthuưđợc m(g)ưmuốiưclorua.ưVậyưưmưcóưgiáưtrịưlà:
ưA)ư2,66g B)ư22,6gưưưưưưưưưưưưC)ưư26,6g ưưD)ưư6,26g
)`
( 2 , 0
3
n BaCl = BaCO =
ưưưĐLBTKLư:ưm hh+m BaCl2=ưmkếtưtủaư+ưm
=>ưmư=ư24,4ư+ư0,2ưxư208ư-ư39,4ư=ư26,6ư(g)
=>ưĐápưánư(C)ưđúng
Bài 3) ưHòaưtanưhoànưtoànư5gưhỗnưhợpư2ưkimưloạiưtrongưdungưdịchưHClưdưthấyưtạo
raư1,12ưlítưkhíưH2(đktc).ưCôưcạnưdungưdịchưsauưphảnưứngưthuưđợcưgamưmuốiưkhan Khốiưlợngưmuốiưkhanưthuưđợcưlà:ư
A)ư1,71gư ưưưưưưBư)ưư0,885g C)ư17,1g D)ư8,55g
Trang 5Theoưptưđiệnưliư 0 , 1
4 , 22
12 , 1
=
Cl n
ĐLBTKL:ư ưmmuối ưư =ưmhhKl ư +ư ưmCl −=ư10ư+ư0,2ư+ư35,5ư=ư17,1ư(g)ư=>ưĐápưánư(B)
đúng
Bài 4)ư ưOxiưhóaưhoànưtoànư10,08gưmộtưphoiưsắtưthuưđợcưmgưchấtưrắnưgồmư4
chấtư(Fe2O3,ưFe3O4,ưFeO,ưFe).ưThảưhỗnưhợpưrắnưvàoưdungưdịchưHNO3ưdưthuưđợcư2,24l khíư(ởưđktc)ưkhôngưmàuưhóaưnâuưngoàiưkhôngưkhí
Vậyưmưcóưgiáưtrịưlà:
A)ưư12g B)ưư24g C)ưư14,4g D)ư22g
Bàiưtoánưnàyưcóưthểưdùngưhaiưphơngưphápưgiảiưnhanhư:ưphơngưphápưbảoưtoàn electronưvàưbảoưtoànưkhốiưlợng.ư
Nếuưdùngưphơngưphápưbảoưtoànưkhốiưlợng,ưHSưphảiưxácưđịnhưđợcưthànhưphần chấtưthamưgia,ưthànhưphầnưsảnưphẩmưtạoưthành,ưphơngưhớngưápưdụngưđịnhưluật
mrắnư=ưmmuốiư+ưmNOư+ưmH O2 ư-ư
3
HNO
m ưưưMàư
3 3
Fe(NO ) Fe
n =n ưbanưđầuư=ư0,18ưmol 3
NO
n −ưtạoưkhíư=ưnNO= 0,1molưư(1)ưưưưưưưư
3
NO
n −ưtrongưmuốiư=ư3nFeư=ư0,54ưmol (2)
⇒nHNO3 =∑ nNO3(1) ( 2 )− ư=ư0,1ư+ư0,54ư=ư0,64ư(mol)
H O HNO
1
2
= = ưư⇒ưmrănư=ư232ư.ư0,18ưư+ư30.0,1ư+ư18ư.ư0,32ư-::44Ẳ44::.ư0,64ư= 12ư(g)
Đápưánư(A)ưđúng
Bài 5)ưĐốtưcháyưhoànưtoànưm(g)ưhỗnưhợpưXưgồmưCH4,ưC3H6ưvàưC4H10ưthuưđợcư4,4g
CO2ưvàư2,52gưH2O.ưưưưmưcóưgiáưtrịưlà:
A)ư1,48g ưưưưưưưưưưưưưưB)ư2,48ưg ưưưưưưưưưưưưưưưưưưưC)ư14,8gư ưưưưưưưưưưưưưD)ư24,7
Vậyưđápưánư(A)ưđúng
Bài 6) ưChoư1,24gưhỗnưhợpư2ưrợuưđơnưchứcưtácưdụngưvừaưđủưvớiưNaưthấyưthoátưra
336ưmlưH2(đktc)ưvàưm(g)ưmuốiưnatri
KhốiưlợngưmuốiưNatriưthuưđợcưlà:
A)ư1,93ưg B)ư2,93ưg ưưưưưưC)ư1,9g D)ư1,47g
ưưưư
2
2
1
2
ưưưưưưưưưĐLBTKLư:ưmư=ư1,24ư+ư0,03.ư(23ư-ư1)ư=
1,9ư(g)
Vậyưđápưánư(C)ưđúng
Bài 7) ưChoư3,38gưhỗnưhợpưYưgồmưCH3OH,ưCH3COOH,ưC6H5OHưtácưdụngưvừaưđủ vớiưNaưthấyưthoátưraư672ưmlưkhí(ưởưđktc)ưvàưdungưdịch.ưCôưcạnưdungưdịchưthuưđợc
Trang 6A)ư3,61g B)ư4,7g C)ư4,76gư D)ư4,04g
ưưư*ưnH = 2nH2 = 0,03(mol)ư.ưVìư3ưchấtưtrongưhỗnưhợpưYưđềuưcóưmộtưnguyênưtửưH linh ư động ư ư *
2
2 0,06( )
H
n = n = ư ư ư ư ư ư ư ư ư ư ư ư ư ĐLBTKL ư :
1
Y
Vậyưđápưán(ưB)ưđúng
Bài 8) ưChiaưhỗnưhợpư2ưanđehitưnoưđơnưchứcưthànhư2ưphầnưbằngưnhau:
-ưĐốtưcháyưhoànưtoànưphầnư1ưthuưđợcư0,54gưH2O
-ưPhầnư2ưcộngưH2(Ni,ưt0ư)ưthuưđợcưhỗnưhợpưA
NếuưđốtưcháyưhoànưtoànưAưthìưthểưtíchưkhíưCO2ưthuưđợc(ởưđktc)ưlà:
A)ư0,112ưlítư ưưưưưưưB)ư0,672ưlít ưưưC)ư1,68ưlít D)ư2,24ưlítưưưưưưưưưưưưưư P1:ưhỗnưhợpưlàưanđehitưnoưđơnưchứcư nCO2 = nH O2 = 0,03(mol)
Theoưđịnhưluậtưbảoưtoànưnguyênưtửưvàưbảoưtoànưkhốiưlợng
1
C(P ) C(A )
ưBài 9) TáchưnớcưhoànưtoànưtừưhỗnưhợpưXưgồmư2ưrợuưAưvàưBưtaưđợcưhỗnưhợpưYưgồm
cácưolefin.ưNếuưđốtưcháyưhoànưtoànưXưthìưthuưđợcư1,76gưCO2.ưVậyưkhiưđốtưcháy hoànưtoànưYưthìưtổngưkhốiưlợngưnớcưCO2ưtạoưraưlà:
A)ư2,94g B)ư2,48g ưưưưưưC)ư1,76g D)ư2,76g
2
H O
X →− Y ưưưưưưưnC(X) = nC(Y )⇒ nCO (doX)2 = nCO (doY )2 = 0,04(mol)
MàưkhiưY + O 2→ưsốưmolưCO2ư=ưnH O2 =ư0,04ưmol
+
⇒ ∑ mCO H O 2 2 = 1,76 (0,04x18) 2,47(g) + = ưưưVậyưđápưánư(ưBư)ưđúng
Bài 10)ưCóư1ưlítưdungưdịchưNa2CO3ư0,1Mưvàư(NH4)2CO3ư0,25M.ưChoư43gưhỗnưhợp AưgồmưBaCl2ư vàưCaCl2ư vàoưdungưdịchưtrên,ưsauưkhiưphảnưứngưkếtưthúcưthuưđợc 39,7gưkếtưtủaư.ưư%ưkhốiưlợngưcácưchấtưtrongưAưlàư(%)
A)::44Ạ44::–::44Ẫ44::ưưưưưưB)::44Ẫ44::-ư45 ưưưưưưưưưC)ư49,6ư–ư50,4ưưưưưưD)ư50,4ư–ư49,6
ápưdụngưphơngưphápưtăngưgiảmưkhốiưlợng
Cứư1molưCO3−ưvàoưthayưthếư2Cl-ưthìưưkhốiưlợngưgiảmư↑làư71-::44ắ44::=11g
VậyưtheoưđềưbàiưraưtaưcóưnCO32-ưpưư=ư(43ư–ư39,7)/ư11ư=ư0,3ưmol
nCO32-ưpưư<ưnCO32-ưbđầuưưCO32-ưd
ưưưưưTaưcóưhệưpt:ưưưư208aư+ư111bư=ư43
ưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưư197aư+ư100bư=ư39,7ưư
Giảiưhệưptưtrênưtaưđợcưaư=ư0,1;ưbư=ư0,2
%ưmBaCO3ư=ư19,7.100/39,7ư=ư49,6%;ư%ưmCaCO3ư=ư50,4%
VởyưđápưánưCưđúng
Trang 7Bài 11)ư Nhúngư1ưthanhưnhômưnặngư50gưvàoư400mlưdungưdịchưCuSO4ư 0,5M Sauưmộtưthờiưgianưlấyưthanhưnhômưraưcânưnặngư51,38g.ưGiảưsửưtấtưcảưCuưthoátưra
đềuưbámưvàoưthanhưAl.ưKhốiưlợngưCuưthoátưraưlà:
A)ư0,64g ưưưưưưưưưưưưB)ư1,28g ưưưưưưưưưưưưưưC)ư1,92g ưưưưưưưưưưưưưưD)ư2,56ưưưưưưưưưưư
ưưưCứư2molưAlư→ư3molưCuưkhốiưlợngưtăngưlà:ư3.(64ư–ư54)ư=ư138g
Vậyưkhốiưlợngưtăng:ưư51,38ư-::44ấ44::=ư1,38gư⇒ư0,03molưCu
⇒ưmCuư=ư0,03ưx::44ẳ44::=ư1,92ư(g)
Vậyưđápưánư(ưC)ưđúng
Bài 12)ưHòaưtanư5,94gưhỗnưhợpư2ưmuốiưcloruaưcủaư2ưkimưloạiưcóưhóaưtrịưIIưAưvàưB
vàoưnớcưđợcư100mlưdungưdịchưX.ưĐểưlàmưkếtưtủaưhếtưionưCl-ưcóưtrongưdungưdịchưX ngờiưtaưchoưdungưdịchưXưtácưdụngưvớiưdungưdịchưAgNO3ưthuưđợcư17,22gưkếtưtủa Lọcưbỏưkếtưtủa,ưthuưđợcưdungưdịchưY.ưCôưcạnưYưđợcưm(g)ưhỗnưhợpưmuốiưkhan.ưm cóưgiáưtrịưlà:
A)ư6,36g ưưưưưưưưưưưưưưB)ư63,6g ưưưưưưưưưưưưưưưưC)ư9,12gưư ưưD)ư91,2g
ưápưdụngưphơngưphápưtăngưgiảmưkhốiưlợng
Cứư1molưMCl2ưtạoưraư2molưAgClưthìưm↑ư53g
VậyưnAgClư=ư0,12ưmol
mưmuốiưnitratư=ưmKLư+ưưm↑ư=ư5,94ư+ư3,18ư=ư9,12ư(g)ưưưĐápưánư(C)ưđúng
Bài 13)ưChoư2,84gưhỗnưhợpư2ưrợuưđơnưchứcưAưvàưBưlàưđồngưđẳngưkếưtiếpưnhau
tácưdụngưvừaưđủưvớiưNaưkimưloạiưtạoưraư4,6gưchấtưrắnưvàưưVưlítưkhíưH2(đktc)
a.ưVưcóưgiáưtrịưlà:
A)ư2,24ưlít ưưưưưưưB)ư1,12ưlítưưưưưưưưưưưC)ư1,792ưlítưưư D)ư0,896ưlítưưưưưưưưưưưưưưưưư
b.ưCôngưthứcưcấuưtạoưcủaưAưvàưBưlà:
A)ưCH3OHư,ưC2H5OH B)ưC2H5OH,ưC3H7OH
C)ưC3H7OHư,ưC4H9OH D)ưC2H3OH,ưC3H5OH
Cứư1molưrợuưpưvớiưNaư→ư1molưmuốiưancolatưthìưk/lưtăngư23-1ư=ư22g
BàiưraưtaưcóưnRợuưư=ư(4,6ư–ư2,84)/ư22ư=ư0,08ưmol
→ưnH2ư=ư0,04ưmol
ưưưưưưưưưưư⇒ VH 2 = 0,04x22,4 0,896 lit = ( )
2,84/ư14nư+ư18ư=ư0,08ư→ưnư=ư1,25ưư
Vậyưưưa.ưĐápưánư(D)ưđúng
ưưưưưưưưưb.ưĐápưánư(A)ưđúng