ÁP DỤNG ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN KHỐI LƯỢNG Khi cô cạn dung dịch thì khối lượng muối thu được bằng tổng khối lượng các cation kim loại và anion gốc axit.. Số mol của mỗi ete trong hỗn hợp là b[r]
Trang 1- Hệ quả 2 : Khi cation kim loại kết hợp với anion phi kim để tạo ra các hợp chất (như oxit, hiđroxit, muối) thì ta luôn có :
Khối lượng hợp chất = khối lượng kim loại + khối lượng anion.
- Hệ quả 3 : Khi cation kim loại thay đổi anion tạo ra hợp chất mới, sự chênh lệch khối lượng giữa hai hợp chất bằng sự chênh lệch về khối lượng giữa các cation.
3
V í dụ m i nh hoạ :
VD1 : Cho 2,83 g hỗn hợp 2 rượu 2 chức tác dụng vừa ñủ với Na thì thoát ra 0,896 lit H2 (ñktc) và
m g muối khan Giá trị m (g) là :
G
i ả i :
+) Cách giải thông thường :
Gọi CT của rượu thứ nhất là : R(OH)2 ( a mol )
rượu thứ hai là : R'(OH)2 ( b mol ) PTPƯ : R(OH)2 + 2Na R(ONa)2 + H2
R'(OH)2 + 2Na R'(ONa)2 + H2
Theo giả thiết ta có : (R+34)a + (R'+34)b =
2,83 và a + b = 0,04
Ra + R'b = 2,83 - 34(a+b) = 1,47 Khối lượng muối tạo thành là : m = (R+78)a + (R'+78)b = Ra + R'b + 78(a+B)
= 4,59 (g) +) Cách giải nhanh :
Gọi CT chung của 2 rượu là : R(OH)2
R(OH)2 + 2 Na R(ONa)2 +H2
Áp dụng ñịnh luật bảo toàn khối lượng ta có
:
m = 2,83 + 0,08.23 - 0,04.2 = 4,59 (g)
VD2 : Cho 4,2 g hỗn hợp gồm CH3OH, C6H5OH và CH3COOH tác dụng với Na vừa ñủ thấy thoát
ra
0,672 lit H2 (ñktc) và 1 dung dịch X Cô cạn dung dịch X ta thu ñược chất rắn Y Khối lượng (g) Y là :
G
i ả i : Do cả 3 chất trên ñều chưa 1 nguyên tử H linh ñộng nên :
0,67 2 nNa= 2nH2 = 2
22,4
=0,06 mol Áp dụng ñịnh luật bảo toàn khối lượng ta có :
mY = 4,2 + 0,06.23 - 0,03.2 = 5,52 (g)
Trang 2Dạng một: dựa vào định luật bảo toàn khối lượng, theo tỷ lệ mol kết hợp giữa các nguyên tử;
V
í d ụ 1 : Khi cho 10,4 gam hỗn hợp các oxit CuO, MgO, Fe2O3 tác dụng vừa đủ với 300 ml
dung dịch HCl 1M thu được dung dịch A Cô cạn dung dịch A thu được m gam muối khan Giá trị m là:
A 15,68 gam B 18,65 gam C 16,58 gam D 18,61 gam
Cách nhẩm:
Ta thấy rằng khi cho hỗn hợp các oxit tác dụng với dung dịch HCl tạo thành muối clorua
O2- + 2H+ > H2O Trong hỗn hợp oxit Trong axit HCl
mmuối = m hỗn hợp oxit – khối lượng oxi + mCl- ta có:
nCl- tạo muối = nH+ = nHCl = 0,3 (mol)
==> mmuối = 10,4 – 0,3*16 +0,3*35,5 = 18,65 (gam)
2 Đáp án đúng là đáp án B
Từ dạng bài tập toán này ta thấy mối quan hệ dịch lượng khối lượng oxit, khối lượng axit (Số mol, nồng độ ); khối lượng muối Chỉ cần biết 2 đại lượng ta dễ dàng tìm được đại lượng còn lại
V
í d ụ 4: Hoà tan hoàn toàn 17,2 gam hỗn hợp Ag, Cu trong dung dịch H2SO4 đặc nóng dư thu
được dung dịch A và 3,36 lit SO2 (đktc) Khối lượng muối trong dung dịch A là:
A 36,1 gam B 36,4 gam C 31,6 gam D 21,7 gam
Cách giải:
Dựa trên phản ứng kim loại M
2M + 2n H2SO4 -> M2(SO4)n + n SO2 + 2n H2O
Ta thấy tỷ lệ cứ n mol SO2 thì có n mol SO4 => nSO2- = nSO
==> m muối = m kim loại + m SO42- = 17,2 + 96 x 0,15 = 31,6 gam
Đáp án đúng là đáp án C
* Nhận xét: Không phụ thuộc vào hoá trị kim loại
Tương tự khi cho hỗn hợp kim loại tác dụng với axit HNO3 ta cũng nhận xét tương tự theo phương trình phản ứng chung (Chỉ áp dụng khi thu được sản phẩm khí là một sản phẩm duy nhất)
V
í d ụ 5: Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp gồm 0,3 mol Fe; 0,1 mol Fe3O4; 0,1 mol FeS2
vào dung dịch H2SO4 đặc nóng dư thu được dung dịch A Cho dung dịch NaOH dư vào dung dịch A thu được kết tủa B Lọc kết tủa, rửa sạch, sấy khô, nung đến khối lượng không đổi thu được m gam chất rắn m có giá trị là:
Nếu giải bài tập theo cách thông thường viết phương trình phản ứng tính theo phương trình hoá học đi tới kết quả khó khăn, dài Tuy nhiên ta có thể nhẩm nhanh theo cách sau:
Toàn bộ Fe trong hỗn hợp ban đầu được chuyển hoá thành Fe2O3 theo sơ đồ:
Fe -> Fe
0,3 mol 0,3 mol
Fe3O4 -> 3Fe Ta lại có: 2Fe -> Fe2O3
FeS2 -> Fe
0,1 mol 0,1mol
===> m Fe2O3 = 0,35 x 160 = 56 (gam) Đáp án
Trang 3đúng là đáp án C
Trang 4a 1,28 tấn b 1 tấn c 1,05 tấn d kết quả khác
2
Ví
dụ 6: Tính khối lượng quặng pirit chứa 75% FeS2 (Còn lại là tạp chất trơ) cần
dùng để điều chế 1 tấn dung dịch H2SO4 98% ( hiệu suất quá trình điều chế H2SO4 là 80%)?
Nếu viết đầy đủ phương trình hoá học thì cách giải bài toán trở nên phức tạp tuy nhiên để giải nhanh ta lập sơ đồ ( dựa trên toàn bộ lượng S trong FeS2 có trong axit)
FeS2 -> 2H2SO4
0,98.120.100 Khối lượng FeS2 cần dùng là:
2.98.80
= 0,75 tấn
==> Khối lượng quặng (0,75.100)/ 75 = 1 tấn
Ví dụ 10: Một lượng quặng A chứa 73% Ca3(PO4)2 ; 1% SiO2; còn lại là CaCO3
Khối lượng quặng A để điều chế 1 kg H3PO4 60% là( giả sử hiệu suất quá trình là100%):
ÁP DỤNG ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN KHỐI LƯỢNG
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 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
Theo ĐLBTKL ta có
m H O n
m r îu
21, 6
met e
1, 2
132,8 11, 2 21, 6 gam
Mặt khác cứ hai phân tử rượu thì tạo ra một phân tử ete và một phân tử
1, 2 H2O do đó số mol H2O luôn bằng số mol ete, suy ra số mol mỗi ete
là
6
mol (Đáp án D)
0, 2
Trang 5Nhận 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%
Trang 62 3 2
Hướng dẫn giải
Fe + 6HNO3 Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O Cu + 4HNO3 Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
n NO 0, 5
mol
n HN O
2n NO
1 mol
Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:
md2 m uèi m h2 m m
12 1 63 100
63 46 0, 5 89 gam.
Đặt nFe = x mol, nCu = y mol ta có:
56x 64y 12 3x 2y 0, 5
x 0,1 y 0,1
%m Fe( NO3 )3
%m
0,1 242 100 89 0,1 188 100
27,19%
21,12%
Trang 7O
KCl
o
o
o
Ví dụ 5: Hỗn hợp A gồm KClO3, Ca(ClO2)2, Ca(ClO3)2, CaCl2 và KCl nặng
83,68 gam Nhiệt phân hoàn toàn A ta thu được chất rắn B gồm CaCl2, KCl và 17,472 lít khí (ở đktc) Cho chất rắn B tác dụng với 360 ml dung dịch K2CO3 0,5M (vừa đủ) thu được kết tủa C và dung dịch D Lượng KCl trong dung dịch D nhiều gấp 22/3 lần lượng KCl có trong A % khối lượng KClO3 có trong A là
A 47,83% B 56,72% C 54,67% D 58,55%
Hướng dẫn giải
3
2 2 Ca(ClO ) t CaCl 3O (2)
83, 68 gam A Ca(ClO ) t CaCl 2O (3)
CaCl2
CaCl2
n 20, 78 mol
KCl (
A )
KCl ( A )1 2 3
h 2 B
Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:
m 2
mA = mB +
mB = 83,68 32 0,78 = 58,72 gam Cho chất rắn B tác dụng với 0,18 mol K2CO3
CaCl2 K2CO3 CaCO3 2KCl (4) Hỗn hợp B 0,18
KCl ( B)
KCl ( B)
hỗn hợp D
m( B ) m B mCaCl ( B) 58,72 0,18 111 38, 74 gam m( D ) m KCl
( B)
m KCl ( pt 4 ) 38,74 0, 36 74, 5 65,56 gam
7
Trang 8KCl KCl
m KCl ( A ) 22 3 m KCl
( D )
3
65, 56 8, 94 gam 22
m KCl pt (1) Theo phản ứng (1):
= m (B) m (A) 38, 74 8, 94 29,8 gam
m KClO3 29,874, 5 122, 5 49 gam
KClO3 ( A ) 83, 68 (Đáp án D)
Ví dụ 6: 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:
mCO m H
O
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 7: 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
8
Trang 911,8 gam
B CH3OCO COO CH3 C
CH3COO COOCH3
D CH3COO CH2 COOCH3
Hướng dẫn giải
R(COOR )2 + 2NaOH R(COONa)2 + 2R OH
M R OH6, 4 32
Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:
meste + mNaOH = mmuối + mrượu mmuối meste = 0,2 40 64 = 1,6 gam
13,56
= 100 meste meste = 1,6 10013, 56 Meste = upload.123doc.net đvC
R + (44 + 15) 2 = upload.123doc.net R = 0
Vậy công thức cấu tạo của este là CH3OCO COO CH3 (Đáp án B)
Ví dụ 8: Thuỷ phân hoàn toàn 11,44 gam hỗn hợp 2 este đơn chức là đồng phân của nhau
bằng dung dịch NaOH thu được 11,08 gam hỗn hợp muối và
5,56 gam hỗn hợp rượu Xác định công thức cấu tạo của 2 este
A HCOOCH3 và C2H5COOCH3, B
C2H5COOCH3 và CH3COOC2H5 C
HCOOC3H7 và C2H5COOCH3
D Cả B, C đều đúng
Hướng dẫn giải
Đặt công thức trung bình tổng quát của hai este đơn chức đồng phân là
RCO O R
RCOOR + NaOH RCOONa + R OH
9
Trang 102 2
2
2
2
Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:
MNaOH = 11,08 + 5,56 – 11,44 = 5,2 gam
n NaOH 5, 2
40 0,13 mol
M RCOONa 11, 08
0,13
85, 23 R 18, 23
M R OH 5, 560,13 42, 77 R 25,77
M RCOOR 11, 44 88
0,13 CTPT của este là C4H8O2 Vậy công thức cấu tạo 2 este đồng phân là:
HCOOC3H7 và C2H5COOCH3 hoặc C2H5COOCH3 và CH3COOC2H5 (Đáp án D)
Ví dụ 9: Chia hỗn hợp gồm hai anđehit no đơn chức làm hai phần bằng nhau:
- Phần 1: Đem đốt cháy hoàn toàn thu được 1,08 gam H2O.
- Phần 2: Tác dụng với H2 dư (Ni, to) thì thu được hỗn hợp A Đem đốt cháy hoàn
toàn thì thể tích khí CO2 (đktc) thu được là
A 1,434 lít B 1,443 lít C 1,344 lít D 0,672 lít
Hướng dẫn giải
Phần 1: Vì anđehit no đơn chức nên nC
O n H O
= 0,06 mol
nCO
(phÇn 2)
0, 06 mol
Theo bảo toàn nguyên tử và bảo toàn khối lượng ta có:
nC (phÇn2) nC (
A )
0, 06 mol
nCO ( A ) = 0,06 mol
VCO = 22,4 0,06 = 1,344 lít (Đáp án C)
Ví dụ 10: Cho một luồng CO đi qua ống sứ đựng 0,04 mol hỗn hợp A gồm
Trang 11FeO và Fe2O3 đốt nóng Sau khi kết thúc thí nghiệm thu được B gồm
Trang 122 3
2
2
2 3
4 chất nặng 4,784 gam Khí đi ra khỏi ống sứ cho hấp thụ vào dung dịch Ba(OH)2 dư thì thu được 9,062 gam kết tủa Phần trăm khối lượng Fe2O3 trong hỗn hợp A là
A 86,96% B 16,04% C 13,04% D.6,01%
Hướng dẫn giải
0,04 mol hỗn hợp A (FeO và Fe2O3) + CO 4,784 gam hỗn hợp B + CO2
CO2 + Ba(OH)2 dư BaCO3 + H2O nCO
n BaC O nC O
0, 046 mol
0, 046 mol
Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:
m CO
mA + mCO = mB +
mA = 4,784 + 0,046 440,046 28 = 5,52 gam
Đặt nFeO = x mol, n Fe
O
y mol trong hỗn hợp B ta có:
x y 0, 04 72x 160y 5, 52
x 0, 01 mol
y 0, 03 mol
%mFeO = 0, 01 72 101 13, 04%
5, 52
Trang 13%Fe2O3 = 86,96% (Đỏp ỏn A)
Phơng pháp áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố và khối lợng.
a/ Nguyên tắc:
Trong phản ứng hoá học, các nguyên tố và khối lợng của chúng đợc bảo toàn.
Từ đó suy ra:
+ Tổng khối lợng các chất tham gia phản ứng bằng tổng khối lợng các chất tạo thành + Tổng khối lợng các chất trớc phản ứng bằng tổng khối lợng các chất sau phản ứng.
b/ Phạm vi áp dụng:
Trong các bài toán xảy ra nhiều phản ứng, lúc này đôi khi không cần thiết phải viết các phơng trình phản ứng và chỉ cần lập sơ đồ phản ứng để thấy mối quan hệ tỉ lệ mol giữa các chất cần xác định và những chất mà đề cho.
Bài 1 Cho một luồng khí clo d tác dụng với 9,2g kim loại sinh ra 23,4g muối kim loại hoá trị I Hãy xác định kim loại hoá trị I và muối kim loại đó.
Hớng dẫn giải:
Đặt M là KHHH của kim loại hoá trị I.
PTHH: 2M + Cl2 ⃗ 2MCl
2M(g) (2M + 71)g
9,2g 23,4g
ta có: 23,4 x 2M = 9,2(2M + 71)
suy ra: M = 23.
Kim loại có khối lợng nguyên tử bằng 23 là Na.
Vậy muối thu đợc là: NaCl
Bài 2: Hoà tan hoàn toàn 3,22g hỗn hợp X gồm Fe, Mg và Zn bằng một lợng vừa đủ dung dịch H2SO4 loãng, thu đợc 1,344 lit hiđro (ở đktc) và dung dịch chứa m gam muối Tính m?
Hớng dẫn giải:
PTHH chung: M + H2SO4 ⃗ MSO4 + H2
nH 2 SO 4 = nH 2 =
1,344 22,4 = 0,06 mol
áp dụng định luật BTKL ta có:
mMuối = mX + m H 2 SO 4 - m H 2 = 3,22 + 98 * 0,06 - 2 * 0,06 = 8,98g
Bài 3: Có 2 lá sắt khối lợng bằng nhau và bằng 11,2g Một lá cho tác dụng hết với khí clo, một lá ngâm trong dung dịch HCl d Tính khối lợng sắt clorua thu đợc.
Hớng dẫn giải:
PTHH:
2Fe + 3Cl2 ⃗ 2FeCl3 (1)
Fe + 2HCl ⃗ FeCl2 + H2 (2)
Trang 14Theo phơng trình (1,2) ta có:
nFeCl 3 = nFe =
11,2
56 = 0,2mol nFeCl 2 = nFe =
11,2
56 = 0,2mol
Số mol muối thu đợc ở hai phản ứng trên bằng nhau nhng khối lợng mol phân tử của FeCl3 lớn hơn nên khối lợng lớn hơn.
mFeCl 2 = 127 * 0,2 = 25,4g mFeCl 3 = 162,5 * 0,2 = 32,5g
Bài 4: Hoà tan hỗn hợp 2 muối Cacbonnat kim loại hoá trị 2 và 3 bằng dung dịch HCl d thu đợc dung dịch A và 0,672 lít khí (đktc).
Hỏi cô cạn dung dịch A thu đợc bao nhiêu gam muối khác nhau?
Bài giải:
Bài 1: Gọi 2 kim loại hoá trị II và III lần lợt là X và Y ta có phơng trình phản ứng:
XCO3 + 2HCl -> XCl2 + CO2 + H2O (1)
Y2(CO3)3 + 6HCl -> 2YCl3 + 3CO2 + 3H2O (2).
Số mol CO2 thoát ra (đktc) ở phơng trình 1 và 2 là:
nCO
2= 0,672 22,4 =0,03 mol
Theo phơng trình phản ứng 1 và 2 ta thấy số mol CO2 bằng số mol H2O.
n H
2O=n CO
2=0 , 03 mol
và nHCl=0,03.2=0,006mol
Nh vậy khối lợng HCl đã phản ứng là:
mHCl = 0,06 36,5 = 2,19 gam Gọi x là khối lợng muối khan ( m XCl 2+m YCl 3 )
Theo định luật bảo toàn khối lợng ta có:
10 + 2,19 = x + 44 0,03 + 18 0,03 => x = 10,33 gam
Bài toán 2: Cho 7,8 gam hỗn hợp kim loại Al và Mg tác dụng với HCl thu đợc 8,96
lít H2 (ở đktc) Hỏi khi cô cạn dung dịch thu đợc bao nhiêu gam muối khan.
Bài giải: Ta có phơng trình phản ứng nh sau:
Mg + 2HCl -> MgCl2 + H2 2Al + 6HCl -> 2AlCl3 + 3H2
Số mol H2 thu đợc là:
nH
2= 8,96
22 ,4 =0,4 mol
Theo (1, 2) ta thấy số mol HCL gấp 2 lần số mol H2
Nên: Số mol tham gia phản ứng là:
n HCl = 2 0,4 = 0,8 mol
Số mol (số mol nguyên tử) tạo ra muối cũng chính bằng số mol HCl bằng 0,8 mol Vậy khối lợng Clo tham gia phản ứng:
mCl = 35,5 0,8 = 28,4 gam Vậy khối lợng muối khan thu đợc là:
7,8 + 28,4 = 36,2 gam