PHƯƠNG PHÁP bảo TOÀN NGUYÊN tố

Ta có thể phát biểu định luật bảo toàn mol nguyên tố như sau: Trong các phản ứng hóa học tổng số mol của nguyên tố trước phản ứng luôn bằng tổng số mol của nguyên tố đó sau phản ứng Điề

Trang 1

Đăng kí em inbox Thầy nhá

Thầy phạm Minh Thuận Sống là để dạy hết mình 1

CHƯƠNG 22: PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN NGUYÊN TỐ

I KIẾN THỨC CƠ BẢN

Đối với định luật bảo toàn nguyên tố người ta thường áp dụng cho số mol hoặc khối lượng của nguyên

tố

Ta có thể phát biểu định luật bảo toàn mol nguyên tố như sau:

Trong các phản ứng hóa học tổng số mol của nguyên tố trước phản ứng luôn bằng tổng số mol của nguyên tố đó sau phản ứng

Điều này có nghĩa là: “Tổng số mol nguyên tử của một nguyên tố X bất kỳ trước và sau phản ứng là

luôn bằng nhau”

Trong các phản ứng hóa học thì các nguyên tố và khối lượng của các nguyên tố đó luôn luôn được bảo toàn, nghĩa là nguyên tố và khối lượng của nguyên tố không mất đi và cũng không tự tạo ra mà chỉ dịch chuyển từ chất này sang chất khác

Chú ý

Ta biết rằng "nguyên tử là một loại hạt vi mô đại diện cho nguyên tố và không thể chia nhỏ được nữa khi phản ứng xảy ra" Do đó trong mọi quá trình biến đổi hóa học thì nguyên tử luôn luôn được bảo toàn về lượng và về số lượng nguyên tử tức là bảo toàn về nguyên tố và khối lượng

Điểm mấu chốt của phương pháp là phải xác định được đúng các hợp phần có chứa nguyên tố ở trước

và sau phản ứng, áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố với X để rút ra mối quan hệ giữa các hợp phần từ đó đưa ra kết luận chính

Công thức cần chú ý:

Số mol nguyên tố trong hợp chất bằng số nguyên tử của nguyên tố đó trong hợp chất nhân với số mol hợp chất chứa nguyên tố đó

Giả sử ta có hợp chất AxBy có số mol là a (mol)

Khi đó số mol nguyên tố A và B trong hợp chất là: ( )

A B

 Chỉ số của nguyên tố trong hợp chất.nhợp chất = Chỉ số của nguyên tố trong hợp chất.nhợpchất

Chú ý Phương pháp bảo toàn nguyên tố có thể áp dụng cho hầu hết các dạng bài tập, đặc biệt là các dạng

bài hỗn hợp nhiều chất, xảy ra nhiều biến đổi phức tạp

Hệ quả của định luật bảo toàn nguyên tố

Mọi phương trình phản ứng hóa học phải đảm bảo:

+ Vế trước của phương trình phản ứng có bao nhiêu nguyên tố thì vế sau của phương trình phải có bấy nhiêu nguyên tố đó

Trang 2

+ Vế trước của phương trình phản ứng có bao nhiêu nguyên tử của một nguyên tố thì vế sau của phương trình phản ứng phải có bấy nhiêu nguyên tử của nguyên tố đó

Phương trình phản ứng đã được cân bằng khi và chỉ khi nghiệm đúng được hai nội dung trên, tức là đã bảo đảm định luật bảo toàn nguyên tố và khối lượng

Chú ý: Ngoại trừ các phản ứng hạt nhân, không có một phản ứng hoá học nào làm mất đi hay làm xuất

hiện các nguyên tố lạ và sô' nguyên tử của mỗi nguyên tố trong phản ứng luôn luôn không đổi

II VÍ DỤ MINH HỌA

Bài 1: Từ 6,2 gam photpho điều chế được bao nhiêu lít dung dịch H3PO4 2M (hiệu suất toàn bộ quá trình phản ứng là 80%)

Lời giải

Đây là một câu dễ trong đề đại học, đề bài rất ngắn gọn nhưng cần tỉnh táo để tiết kiệm thời gian

+ Nhận thấy lượng P ban đầu được bảo toàn thành P trong HNO3 80% vì hiệu suất cả quá trình điều chế

mol, kmol, gam, kg…

Bài 2: Đốt cháy 4,16 gam hỗn hợp Mg và Fe trong khí O2, thu được 5,92 gam hỗn hợp X chỉ gồm các oxit Hòa tan hoàn toàn X trong dung dịch HCl vừa đủ, thu được dung dịch Y Cho dung dịch NaOH dư vào Y, thu được kết tủa Z Nung Z trong không khí đến khối lượng không đổi, thu được 6 gam chất rắn Mặt khác cho Y tác dụng với dung dịch AgNO3 dư, thu được m gam kết tủa Giá trị của m là

Lời giải Cách 1: Trước hết ta tóm tắt sơ đồ phản ứng để dễ dàng nắm bắt nội dung của bài toán

2 3 0

0

0 X

2 kim loai

2 2

MgO : aNaOH du Z Fe O : 0, 5b

Trang 3

+ Bảo toàn nguyên tố Fe:

Suy ra mkết tủa = mAg +mAgCl =0,01.108 + 0,22.143,5 = 32,65 g

Cách 2: Ta sẽ không cần tìm a, b như trên, thay vào đó ta sẽ sử dụng giả thiết “hỗn hợp X chỉ gồm các

oxit” :

+ Nung Z trong không khí được 6 gam chất rắn là Fe2O3

+ Bảo toàn khối lượng: mO(X) = 5,92 - 4,16 = 1,76 g

+ Bảo toàn nguyên tố

⇒ Trong X phải có FeO, vì “hỗn hợp X chỉ gồm các oxit” nên ta coi X chỉ gồm 2 oxit là FeO và Fe2O3

Do đó khối lượng O dùng để oxi hóa Fe2+ trong X thành Fe3+ là:

Ag +1e→Ag ; O +2e0 →O-2 ; Fe2+ →Fe +1e+3

+ Nên nAg = nFe2+ = 2nO = 2.0,005 = 0,01 mol

Trang 4

⇒ m↓ = mAg +mAgCl =0,01.108 + 0,22.143,5 = 32,65 g

Đáp án A

Nhận xét: Đây là bài tập tương đốì khó vì ta phải tỉnh táo xác định từng trạng thái của các chất qua mỗi

giai đoạn Dễ thấy cách 2 làm ngắn hơn cách 1 vì không cần phải tìm được số mol của Mg và Fe ban đầu nhờ vào sử dụng giả thiết "hỗn hợp X chỉ gồm các oxit" Tuy nhiên do áp lực thời gian nên nhiều bạn không nhìn ra được ý đồ của bài toán mà bấm ngay ra số mol Mg, Fe và làm như cách 1

Bài 3: Một hỗn hợp A gồm anđehit acrylic và một anđehit no, đơn chức X Đốt cháy hoàn toàn 3,44 gam

hỗn hợp trên cần vừa hết 4,592 lít khí oxi (đktc) Cho toàn bộ sản phẩm cháy hấp thụ hết vào dung dịch Ca(OH)2 dư, thu được 17 gam kết tủa Công thức cấu tạo của X là:

+ Quan sát dữ kiện đề cho, vì đề cho đốt cháy A cần vừa hết 4,592 lít oxi Đây chính là dấu hiệu bảo toàn

O trong phản ứng đốt cháy, và bảo toàn khối lượng của phản ứng:

2



+ Vì hỗn hợp A gồm 2 anđehit đều đơn chức nên có dạng RCHO, do đó nA = nO(trong A )

+ Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố O, ta được:

O trong A O O CO H O

nO(trongA)=2.0,17 + 0,14 - 0,205.2 = 0,07 mol ⟹ nA =0,07mol

+ Do đó khối lượng trung bình của hỗn hợp anđehit là M = ,44 ,14

 X = 44  X là CH3CHO

Đáp án B

Trang 5

Bài 4: Hấp thụ hoàn toàn 2,24 lít (đktc) CO2 vào 100ml dung dịch gồm K2CO3 0,2 M và KOH x mol/lít Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được dung dịch Y Cho toàn bộ Y tác dụng với dung dịch BaCl2

dư được 11,82 gam kết tủa Giá trị X là:

Ta đặt số mol KOH là: nKOH = 0,1x mol

dd Y chứa KHCO3 = y mol

Nhận thấy ở đây, nếu ta dùng bảo toàn các nguyên tố trước và sau phản ứng thì ta sẽ có các mối liên hệ giữa x và y:

• Bảo toàn nguyên tố C ta có: ( ) ( ) ( ) ( )

Nhận xét: Đây là dạng toán sục CO2 vào dung dịch hỗn hợp gồm NaOH và Na2CO3: Với dạng toán này,

ta không nên viết các phương trình phản ứng xảy ra vì sẽ khá rườm rà Hãy lập ngay hệ phương trình toán học dựa theo bảo toàn nguyên tố C và Na (hay K ) sẽ nhanh chóng thu được kết quả

Bài 5: Cho từ từ 100ml dung dịch HCl 1,5M vào 0,4 lít dụng dịch X gồm Na2CO3 và KHCO3 thu được 1,008 lít CO2 (đktc) và dung dịch Y Thêm dụng dịch Ba(OH)2 dư vào dưng dịch Y thu được 29,55 gam kết tủa Nồng độ mol/lít của Na2CO3 và KHCO3 trong dung dịch X lần lượt là:

+ Vì khi thêm dung dịch Ba(OH)2 vào dung dịch Y thu được kết tủa nên trong Y phải có muối HCO3

-Như vậy suy ra ngay HCl đã phản ứng hết

Trang 6

Việc cần thực hiện bây giờ là đi tính nồng độ của KHCO3 trong dung dịch X:

Vậy dung dịch Y chỉ chứa các ion K+, Na+, HCO3- và Cl-

+ Khi thêm dịch Ba(OH)2 dư vào dung dịch Y thì: OH +HCOdu− 3- →CO32-+H O2

Bài 6: Thực hiện phản ứng nhiệt nhôm hỗn hợp gồm Al và m gam hai oxit sắt trong khí trơ, thu được hỗn

hợp rắn X Cho X và dung dịch NaOH dư, thu được dung dịch Y, chất không tan Z và 0,672 lít khí H2

(đktc) Sục khí CO2 dư vào Y, thu được 7,8 gam kết tủa Cho Z tan hết và dung dịch H2SO4, thu được dung dịch chứa 15,6 gam muối sunfat và 2,464 lít khí SO2 (ở đktc, là sản phẩm khử duy nhất của H2SO4) Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn Giá trị của m là:

+ Thật cẩn thận và bình tĩnh để phân tích từng chi tiết của bài toán:

Cho X và NaOH dư, thu được H2 ⇒ Al dư, đồng nghĩa với việc oxit sắt là phản ứng hết

Vậy X gồm A12O3, Al dư và Fe Chất không tan Z là Fe

Trang 7

+ Khi đã xác định được các chất X, Y, Z rồi thì chúng ta sẽ hệ thống và tóm tắt lại bài toán:

Có thể viết ra phương trình 2A1 + 2NaOH + 2H2O ⟶2NaAlO2 + 3H2

+ Vì tất cả Al đều đi vào kết tủa dưới dạng Al(OH)3 nên áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố Al ta được:

+ Ở đây có 2 cách giải để tìm số mol Fe:

Cách 1: Ta không thể biết được 15,6 gam muối sunfat đó là muối sắt II hay sắt III nên hướng giải tự

Trang 8

2

SO

n − trong muối = 1

2ne trao đổi = nSO 2=0,11

Mà 15,6 gam muối sunfat bao gồm ion những ion gì của sắt và định lượng của những ion này như thế nào

ta không cần quan tâm:

mFe =15,6 –mSO 2 − trong muối = 15,6-0,11.96 = 5,04 mol

Do đó: m = mFe + mO = 5,04 + 0,12.16 = 6,96 gam

Đáp án D

Lời bàn: Với bài toán hóa học có nhiều giai đoạn và phản ứng phức tạp nối tiếp nhau, thì ta nên lập sơ đồ

tóm tắt vừa làm đơn giản hóa bài toán, vừa dễ dàng nhìn ra hướng giải của bài toán, đồng thời tránh đi một số sai lầm không đáng có như thiếu chất kết tủa, xác định sai các chất trong hỗn hợp X, Y, Z Không phải bài toán nào cũng cần sơ đồ tóm tắt, với những bài đơn giản hoặc hơi phức tạp mà ta đã nhìn

ra được hướng giải rồi hoặc những bài toán gồm các giai đoạn độc lập với nhau, không nối tiếp nhau thì không cần lập sơ đồ tóm tắt để tiết kiệm thời gian

Nhận xét: Ở bài toán này, không ít bạn đã hiểu lầm 15,6 gam muối sunfat đó chính là muối Fe2(SO4)3 vì cho rằng H2SO4 dùng dư, dẫn đến cách làm sai như sau:

Trang 9

+ Thấy ngay dấu hiệu bảo toàn nguyên tố O:

Nhận xét: Thông thường những bài cho hỗn hợp này tác dụng với hỗn hợp kia mà cho tỉ lệ thể tích, số

moi, khối lượng thì đầu tiên ta sẽ dùng phương pháp quy đổi hoặc tự chọn lượng chất, sau đó kết hợp với phương pháp bào toàn khối lượng và bảo toàn nguyên tố

Bài 8: Trong một bình kín chứa 3,5 mol hỗn hợp gồm H2, một amin đơn chức và 4 mol O2 Bật tia lửa điện để đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp Thu được 1 mol CO2; 0,5 mol N2; 0,5 mol O2 và a mol H2O Công thức phân tử của amin là:

Lời giải

Trang 10

+ Bảo toàn nguyên tố Fe: 3a + b = nFe = 2.0,061 = 0,122

+ Bảo toàn sốmol electron trao đổi: a + 15b = 0,07.1 ( Chú ý FeS2→Fe3+ + 2S+6 + 15e)

Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố Na:

C H có 2 liên ket π c mol

phan ung voi

Trang 11

C H có 1 liên ket π ka mol

C H không có liên ket π kb mol

C H có 2 liên ket π kc mol

phản ứng vừa đủ với 0,4 mol Br2

Trong đó k là tỉ lệ giữa hỗn hợp X cho tác dụng với dung dịch brom và hỗn hợp X đem đốt cháy

Nhận xét: Đây là một bài tập khá khó, cách giải dài dòng và phức tạp Nếu trong quá trình làm bài tập

trắc nghiệm mà gặp bài tập tương tự như vậy, các bạn nên thử chọn đáp án để tiết kiệm thời gian

II BÀI TẬP RÈN LUYỆN KĨ NĂNG

Câu 1: Nung m gam hỗn hợp X gồm FeS và FeS2 trong một bình kín chứa không khí (gồm 20% thể tích

O2 và 80% thể tích N2) đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được chất rắn và hỗn họp khí Y có thành phần thể tích: N2 = 84,77%; SO2 = 10,6%; còn lại là O2 Thành phần % theo khối lượng của FeS trong X là:

Câu 2: Một hỗn hợp gồm Al2(SO4)3 và K2SO4, trong đó Số nguyên tử oxi chiếm 20/31 tổng số nguyên tử

có trong hỗn hợp Hoà tan hỗn hợp trên vào nước rồi cho tác dụng với dung dịch BaCl2 dư, hỏi khối

Trang 12

lượng kết tủa thu được gấp bao nhiêu lần khối lượng hỗn hợp ban đầu:

Câu 3: Hỗn hợp X gồm 1 ancol và 2 sản phẩm hợp nước của propen Tỉ khối hơi của X so với hiđro bằng

23 Cho m gam X đi qua ống sứ đựng CuO (dư) nung nóng Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được hỗn hợp Y gồm 3 chất hữu cơ và hơi nước, khối lượng ống sứ giảm 3,2 gam Cho Y tác dụng hoàn toàn với lượng dư dung dịch AgNO3 trong NH3, tạo ra 48,6g Ag Phần trăm khối lượng của propan-l-ol trong X là:

Câu 6: Hỗn hợp X gồm M2CO3, MHCO3 và MCl với M là kim loại kiềm, nung nóng 20,29 gam hỗn hợp

X, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thấy còn lại 18,74 gam chất rắn Cũng đem 20,29 gam hỗn hợp X trên tác dụng hết với 500ml dung dịch HC1 1M thì thoát ra 3,36 lít khí (đktc) và thu được dung dịch Y Cho Y tác dụng với dung dịch AgNO3 dư thì thu được 74,62 gam kết tủa Kim loại M là

Câu 7: Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm hai este đồng phân cần dùng 27,44 lít khí O2 thu được 23,52 lít khí CO2 và 18,9 gam H2O Nếu cho m gam X tác dụng hết với 400 ml dung dịch NaOH 2M, cô cạn dung dịch sau phản ứng thì thu được 27,9 gam chất rắn khan, trong đó có a mol muối Y và b mol muối Z (My < Mz) Các thể tích khí đều đo ở điều kiện tiêu chuẩn Tỉ lệ a : b là

Câu 8: Cho 6,44 gam một ancol đơn chức phản ứng với CuO đun nóng, thu được 8,68 gam hỗn hợp X

gồm anđehit, nước và ancol dư Cho toàn bộ X tác dụng với lượng dư dung dịch AgNO3 trong NH3, kết thúc các phản ứng thu được m gam Ag Giá trị của m là

Câu 9: Cho hỗn hợp khí X gồm HCHO, C2H2 và H2 đi qua ống sứ đựng bột Ni nung nóng Sau một thời gian thu được hỗn hợp Y (gồm khí và hơi) Đốt cháy hoàn toàn Y cần dùng vừa đủ 0,07 mol O2, sinh ra 0,055 mol CO2 và 0,81 gam H2O Phần trăm thể tích của HCHO trong X là

Câu 11: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp hai ancol no, mạch hở X, Y (phân tử Y nhiều hơn phân tử X một

nguyên tử cacbon) cần dùng vừa đủ 1,05 mol O2, thu được 0,75 mol CO2 và 18,9 gam H2O Có bao nhiêu

Trang 13

cặp X, Y thỏa mãn điều kiện trên?

Câu 12: Tripeptit mạch hở X và tetrapeptit mạch hở Y đều được tạo ra từ một amino axit no, mạch hở có

1 nhóm -COOH và 1 nhóm -NH2 Đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol X thu được sản phẩm gồm CO2, H2O, N2

trong đó tổng khối lượng CO2, H2O là 36,3 gam Nếu đốt cháy hoàn toàn 0,2 mol Y cần số mol O2 là:

Câu 13: Xà phòng hóa hoàn toàn 1 kg chất béo có chỉ số axit bằng 2,8 người ta cần dùng 350 ml KOH

1M Khối lượng glixerol thu được là

Câu 14: Hòa tan m gam hỗn hợp X gồm FeO, Fe(OH)2, Fe(OH)3 (

2

FeO Fe(OH)

n =n ) trong dung dịch HNO3

vừa đủ thu được dung dịch Y và khí NO (sản phẩm khử duy nhất, đktc) Cô cạn dung dịch Y và lấy chất rắn thu được nung đến khối lượng không đổi thu được 30,4 gam chất rắn khan Nếu cho 11,2 gam Fe vào dung dịch Y thu được dung dịch Z và p gam chất rắn không tan p có giá trị là

Câu 15: Đốt cháy hoàn toàn 7,3 gam một axit cacboxylic no, đa chức mạch hở thu được 0,3 mol CO2 và 0,25 mol H2O Cho 0,2 mol axit trên tác dụng với ancol etylic dư có xúc tác H2SO4 đặc Khối lượng este thu được là (giả sử hiệu suất phản ứng đạt 100%)

Câu 16: Hỗn hợp X gồm (O2 và O3) có tỷ khối so với H2 bằng 22 Hỗn hợp Y gồm metan và etan có tỷ khối so với H2 bằng 11,5 Để đốt cháy hoàn toàn 0, 2 mol Y cần phải dùng V lít X ở đktc Giá trị của V là

Câu 17: Hòa tan hoàn toàn 5,4 gam một oxit sắt vào dung dịch HNO3 dư thu được 1,456 lít hỗn hợp NO

và NO2 ( đktc - ngoài ra không còn sản phẩm khử nào khác) Sau phản ứng khối lượng dung dịch tăng thêm 2,49 gam so với ban đầu Công thức của oxit sắt và số mol HNO3 phản ứng là

A FeO và 0,74 mol B Fe3O4 và 0,29 mol C FeO và 0,29 mol D Fe3O4 và 0,75 mol

Câu 18: Đốt cháy hoàn toàn m gam FeS2 bằng một lượng O2 vừa đủ, thu được khí X Hấp thụ hết X vào

1 lít dung dịch chứa Ba(OH)2 0,15M và KOH 0,lM, thu được dung dịch Y và 21,7 gam kết tủa Cho Y vào dung dịch NaOH, thấy xuất hiện thêm kết tủa Giá trị của m là

Câu 21: Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm hai anđehit cần dùng vừa hết 0,375 mol O2 sinh ra 0,3 mol CO2 và 0,3 mol H2O Mặt khác, nếu cho m gam hỗn hợp X tác dụng với lượng dư dung dịch AgNO3/NH3 thì lượng kết tủa Ag thu được tối đa là

Định dạng
Số trang	26
Dung lượng	674,82 KB