Bài tập áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố

1 1. Bài tập áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố Bài tập 1: Cho 13,36g hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4 phản ứng hết với dung dịch HNO3 loãng dư, thu được 1,344 lít khí NO (sản phẩm duy nhất) ở (đktc) và dung dịch X. Cô cạn dung dịch X thu được m gam muối khan. Tìm giá trị m thu được? Bài giải: Ta có: molnNO 06,0 4,22 344,1  Sơ đồ phản ứng: Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4 + HNO3  Fe(NO3)3 + NO + H2O Gọi x là số mol Fe(NO3)3 Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố N, ta có: )()(()( 333 NONNOFeNHNON nnn  = (3x+0,06) mol Dựa vào sơ đồ ta thấy: molxxnn HNOOH )03,05,1()06,03( 2 1 2 1 32  Mặc khác: mhh + 3HNO m = 33 )( NOFe m + mNO + OHm 2  11,36 + (3x+0,06).63 = 242 + 0,06.30 + (1,5x + 0,03).18  x = 0,16 mol  33 )( NOFe m = 0,16.242 = 38,72 g. Bài tập 2: Đốt cháy hoàn toàn 4,04 gam một hỗn hợp kim loại gồm Al, Fe, Cu thu được 5,96 gam hỗn hợp 3 oxit. Hòa tan hết hỗn hợp 3 oxit bằng dung dịch HCl 2M. Tính thể tích HCl cần dùng. Bài giải: Ta có, mO = moxit - mkl = 5,96 - 4,04 = 1,92 gam molnO 12,0 16 92,1  Hòa tan hết hỗn hợp 3 oxit bằng HCl tạo thành H2O như sau: 2H+ + O2-  H2O 0,24mol  0,12mol  VHCl = 12,0 2 24,0  lít Bài tập 3: Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp gồm 0,14 mol FeS2 và a mol Cu2S vào axit HNO3 vừa đủ, thu được dung dịch X (chỉ chứa 2 muối sunfat) và khí duy nhất NO. Tìm số mol Cu2S đã tham gia phản ứng? Bài giải: 2 Phương trình phản ứng: 2Fe2S    3HNO Fe2(SO4)3 0,14mol 0,7mol Cu2S    3HNO 2CuSO4 a mol 2a mol Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố S, ta có: 0,14.2 + a = 0,07.3 + 2a  a = 0,07 mol Bài tập 4: Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp gồm 0,27 gam bột nhôm và 2,04 gam bột Al2O3 trong dung dịch NaOH dư thu được dung dịch X. Cho CO2 dư tác dụng với dung dịch X thu được kết tủa Y, nung Y ở nhiệt độ cao đến khối lượng không đổi thu được chất rắn Z. Tìm khối lượng của Z? Bài giải: Sơ đồ phản ứng:    32OAl Al 3232 0 2 )( OAlOHAlNaAlO tCONaOH   Theo BTNT:   ),()(, 3232 NaOHOAlAlAlZOAlAl nnn     molxn ZOAlAl 05,02 102 04,2 27 27,0 ,32   moln ZOAl 025,0 2 05,0 )(32   mZ = gamm ZOAl 55,2102.025,0)(32  Bài tập 5: Đốt cháy 6,72 gam bột Fe trong không khí thu được hỗn hợp X gồm FeO, Fe3O4, Fe2O3. Để hòa tan X cần dùng vừa hết 255ml dung dịch chứa HNO3 2M, thu được V lít khí NO2 (sản phẩm khử duy nhất, đo đktc). Tìm giá trị V lít thu được. Bài giải: Sơ đồ biến đổi: Fe              32 32 43 HNOO OFe OFe FeO Fe(NO3)3 + NO2 Theo BTNT: molnn FeNOFe 12,0 56 72,6 33 )(  Ta có: 33322333 )(()()()()(()( NOFeNHNONNONNONNOFeNHNON nnnnnn  molnn NONNO 15,03.12,02.255,0)( 22  360,34,22.15,0 2  NOVV lít. 3 Bài tập 6: Lấy a mol NaOH hấp thụ hoàn toàn 2,64 gam khí CO2, thu được đúng 200ml dung dịch D. Trong dung dịch D không còn NaOH và nồng độ của ion CO3 2- là 0,2 mol/l. Tìm số mol của a? Bài giải: Sơ đồ biến đổi: NaOH + CO2     )( )( 3 32 ymolNaHCO xmolCONa Áp dụng BTNT: )()()(()()( 3223)3322 CONaCCOCNaHCOCNaHCOCCONaCCOC nnnnnn  molnnnny CONaCONaHCOCNaHCO 02,02,0.2,0 44 64,2 32233 )(  332332 2)()()( NaHCOCONaNaHCONaCONaNaNaOHNa nnnnn  molna NaOHNa 10,002,02,0.2,0.2)(  Bài tập 7: Hỗn hợp chất X gồm 0,1 mol Fe2O3 và 0,1 mol Fe3O4. Hòa tan hoàn toàn X bằng dung dịch HCl dư, thu được dung dịch Y. Cho NaOH dư vào Y, thu được kết tủa Z. Lọc lấy kết tủa, rửa sạch rồi đem nung trong không khí đến khi khối lượng không đổi thu được m gam chất rắn T. Tính khối lượng chất rắn T thu được. Bài giải: Sơ đồ phản ứng: 32 3 2 3 2 43 32 0 )( )( OFe OHFe OHFe Z FeCl FeCl Y OFe OFe tNaOHHCl                    Áp dụng định luật BTNT: )()( 4332 OFeFeOFeFeFe nnn  Fen = 0,1.2 + 0,1.3 = 0,5 mol gammmmoln OFeOFe 40160.25,025,0 2 5.0 3232  Bài tập 8: Hấp thụ hoàn toàn 2,688 lít CO2 (ở đktc) vào 2,5 lít dung dịch Ba(OH)2 nồng độ a mol/l, thu được 15,76 gam kết tủa. Tìm nồng độ của a. Bài giải: Phương trình phản ứng: Ba(OH)2 + CO2  BaCO3 + Ba(HCO3)2 molnmoln BaCOCO 08,0 197 76,15 ;12,0 4,22 688,2 32  Theo BTNT, ta có: ))(()()( 333 HCOBaCBaCOCBaCOC nnn  molnnnnn BaCOCOBaCOCCOCHCOBaC 04,088,012,0323223 )()())((  4 moln HCOBa 02,0 2 04,0 23 )(  Mặc khác: ))(()())(( 2332 HCOBaBaBaCOBaOHBaBa nnn  molnnn HCOBaBaCOOHBa 10,002,008,02332 )()(  mola 04,0 5,2 10,0  Bài tập 9: Thổi hơi nước qua than nóng đỏ thu được hỗn hợp khí A khô (H2, CO, CO2). Cho A qua dung dịch Ca(OH)2 thì còn lại hỗn hợp khí B khô (H2, CO). Một lượng khí B tác dụng vừa hết 8,96 gam CuO thấy tạo thành 1,26g nước. Thành phần % thể tích CO trong A là bao nhiêu? Bài giải: Sơ đồ phản ứng như sau:                         3 2 )( 2 2 , 2 2 0 CaCO H CO B H CO CO AOH OHCatC      OH CO DtCuO 2 2, 0 molnnn OHBHAH 07,0 16 26,1 222 )()(  Theo BTNT trong gia đoạn phản ứng từ B D: )()()(),()(),()()( 2222 OHOCuOCOODCOOOHODCOOCuOOCOO nnnnnnnn   nCO(A) = nCO(B) = molnnn OHCuOCO 042,007,0 80 96,8 22  Trong giai đoạn phản ứng từ H2O  A: COOHCOOOHOACOOACOOCOOOHO nnnnnnnn  22222 )()(),(),()()( molnmoln ACOACOO 014,0 2 028,0 028,0042,007,0 )(),( 22  %11,11%100 07,0042,0014,0 014,0 % )(2   xV ACO Bài tập 10: Cho 4,48 lít (đktc) một hỗn hợp khí gồm CO và H2 qua một ống sứ đựng hỗn hợp Al2O3, CuO, Fe3O4, Fe2O3 có khối lượng là 26 gam đang được đun nóng. Tính khối lượng chất rắn còn lại trong ống sứ sau khi phản ứng kết thúc. Bài giải: molnhh 1,0 4,22 48,4  5 Các phản ứng khử các oxit là: CO + O  CO2 H2 + O  H2O Vậy nO = molnn HCO 2,02   mO = 3,2 gam Vậy khối lượng chât rắn còn lại trong ống sứ là: 26 - 3,2 = 22,8 gam. 2. Bài tập áp dụng định luật bảo toàn khối lượng Bài tập 1: Cho luồng khí CO đi qua hỗn hợp X gồm các oxit: Fe3O4, Al2O3, MgO, ZnO, CuO nung nóng, sau một thời gian thu được hỗ hợp Y và 23,6 gam chất rắn Z. Cho Y lội qua bình đựng dung dịch nước vôi trong dư, thấy có 40 gam kết tủa xuất hiện. Xác định khối lượng X. Bài giải: molnCaCO 4,0 100 40 3  CO2 + Ca(OH)2  CaCO3  + H2O (1) 0,4  0,4 (1)  2CO n = 0,4 mol X + CO, t0: Al2O3, MgO không bị khử. CuO + CO  0t Cu + CO2 (2) Fe3O4 + CO  0t 3FeO + CO2 (3) FeO + CO  0t Fe + CO2 (4) ZnO + CO  0t Zn + CO2 (5) (2) (3) (4) (5)  molnn COCO 4,02  Theo định luật bảo toàn khối lượng: mX + mCO + 2CO m  mX = mZ + 2CO m - mCO = 23,6 + 44.0,4 - 28.0,4 = 30 gam Bài tập 2: Hòa tan hết 7,74 gam hỗn hợp bột Mg, Al bằng 500ml dung dịch HCl 1M và H2SO4 0,28M thu được dung dịch X và 8,7361 lít H2 (đktc). Cô cạn dung dịch X thu được lượng muối khan là bao nhiêu? Bài giải: Ta có: 6 molnH 39,0 4,22 7361,8 2  nHCl = 0,5.1 =0,5mol moln SOH 14,05,0.28,042  Áp dụng ĐLBTKL: mhh+ mHCl + 42 SOH m = mmuối + 2H m mmuối = 7,74 + 0,5.3,05 + 0,14.0,8 - 0,39.2 = 38,93 gam. Bài tập 3: Cho 10g hỗn hợp 2 muối cacbonat kim loại hoá trị II và III tácdụng với axit HCl vừa đủ, thu được dung dịch A và 672ml khí (ở đktc). Hỏi cô cạn dung dịch A thu được bao nhiêu gam muối? Giải: Các phương trình hóa học: MCO3 + 2HCl → MCl2 + CO2 + H2O N2(CO3)3 + 6HCl → NCl3 + 3CO2 + 3H2O Tìm số mol của khí CO2: molnnn HClOHCO 03,0 4,22 672,0 2 1 22  → molnHCl 06,0 Khối lượng HCl : m = n.M = 0,06(mol).36,5(g/mol) = 2,19g Khối lượng CO2: m = n.M = 0,03(mol).44(g/mol) = 1,32g Khối lượng H2O: m=n.M = 0,03(mol).18(g/mol) =0,54g Theo định luật bảo toàn khối lượng: Σm muối trước pứ + Σm HCl = Σm muối sau pứ + Σm CO2+ Σm H2O Σm muối sau pứ = Σm muối trước pứ + Σm HCl – (Σm CO2+ Σm H2O) Vậy Σm muối sau phản ứng = 10 + 2,19 – (1,32 + 0,54) = 10,33g Bài tập 4: Cho 16,3g hỗn hợp 2 kim loại kiềm vào nước được dung dịch Avà 5,6 lít khí H2 (ở đktc). Hỏi cô cạn dung dịch A thu được bao nhiêu gam bazơ? Bài giải: 2M + 2H2O → 2MOH + H2 (1) 2M’ + 2H2O → 2M’OH + H2 (2) Theo định luật bảo toàn khối lượng: Σm kiềm + Σm H2O = Σm bazơ + Σm H2 → Σm bazơ = Σm kiềm + Σm H2O – Σm H2 Từ phương trình (1) và (2) ta thấy: 7 nH2 = 2 1 nH2O = mol25,0 4,22 6,5  → n H2O = 0,5 mol → Khối lượng khí H2: m = n.M = 0,25 (mol) .2(g/mol) =0,5g Khối lượng H2O: m=n.M = 0,5 (mol) .18(g/mol) = 9g Vậy Σm bazơ = 16,3 + 9 – 0,5 = 24,8g Bài tập 5: Cho 24,4gam hỗn hợp Na2CO3 và K2CO3 tác dụng vừa đủ với BaCl2, sau phản ứng kết thúc thu được 39,4g kết tủa. Lọc lấy kết tủa, cô cạn dung dịch thu được m(g) muối clorua. Tính m? Bài giải: 24,4g         )( 4,39 . 2 32 32 gm g BaCldd COK CONa Gọi M là kim loại trung bình của Na và K M2CO3 + BaCl2  BaCO3  + 2MCl molnBaCO 2,0 197 4,39 3  Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có: mhh + 2BaCl m = 3BaCO m + m  24,4 + 0,2.218 = 39,4 + m  m = 26,6g Bài tập 6: Hòa tan 9,14g hợp kim Cu, Mg, Al bằng một lượng vừa đủ dung dịch HCl thu được 7,84 lít khí X (đktc) và 2,54g chất rắn Y và dung dịch Z. Cô cạn dung dịch Z thu được m(g) muối, m có giá trị là bao nhiêu? Bài giải: Phương trình phản ứng Mg + 2HCl  MgCl2 + H2  2Al + 6HCl  2AlCl3 + 3H2  molnH 35,0 4,22 84,7 2  Áp dụng ĐLNTKL, ta có: m = )(45,3185,246,65,357,0)54,214,9()( gxmm ClMgAl   8 Bài tập 7: Hòa tan hoàn toàn 10g hỗn hợp 2 kim loại trong dung dịch HCl dư thấy tạo ra 2,24 (l í t) khí H2 (đktc). Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được gam muối khan . Khối lượng muối khan thu được là bao nhiêu? Bài giải: Ký hiệu 2 khối lượng A, B hóa trị n,m. Khối lượng nguyên tử là A, B là M1. M2, số mol là x, y. Phương trình phản ứng: 2A + 2nHCl  2ACln + nH2 2B + 2mHCl  2BClm + mH2 Theo đầu bài ta có hệ phương trình: M1x + M2y = 10 = 2,01,0 4,22 24,2  mynx Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: m = 2HHClBABClACl mmmmm mn   Thay số vào ta có: m = 10 + (nx + my).36,5 - 0,1x2 = 10 x 0,2 x 36,5- 0,2 = 17,1 gam. Bài tập 8: Trộn 5,4g Al với 4,8g Fe2O3 rồi nung nóng để thực hiện phản ứng nhiệt nhôm. Sau phản ứng ta thu được m(g) hỗn hợp chất rắn. Tìm giá trị m là gam. Bài giải: * Cách giải thông thường 2Al + Fe2O3  Al2O3 + 2Fe Số mol: 0,2 0,03 Phản ứng: 0,06 0,03 0,03 0,06 Sau phản ứng: 0 0,03 0,06 mhh sau phản ứng = 0,14x27+0,03.102+0,06x56 = 10,2g * Cách giải nhanh: Theo định luật bảo toàn khối lượng: Tổng khối lượng các chất tham giai phản ứng bằng tổng khối lượng sản phẩm: mhh sau = mhh trước = 5,4 + 4,8 = 10,2g 9 Bài tập 9: Có 2 lá sắt khối lượng bằng nhau và bằng 11,2g. Một lá cho tác dụng hết với khí clo, một lá ngâm trong dung dịch HCl dư. Tính khối lượng sắt clorua thu được. Bài giải: PTHH: 2Fe + 3Cl2  2FeCl3 (1) Fe + 2HCl  FeCl2 + H2 (2) Theo phương trình (1,2) ta có: nFeCl 3 = nFe = 56 2,11 = 0,2mol nFeCl 2 = nFe = 56 2,11 = 0,2mol Số mol muối thu được ở hai phản ứng trên bằng nhau nhưng khối lượng mol phân tử của FeCl3 lớn hơn nên khối lượng lớn hơn. mFeCl 2 = 127 * 0,2 = 25,4g mFeCl 3 = 162,5 * 0,2 = 32,5g Bài tập 10: Hoà tan hỗn hợp 2 muối Cacbonnat kim loại hoá trị 2 và 3 bằng dung dịch HCl dư thu được dung dịch A và 0,672 lít khí (đktc). Hỏi cô cạn dung dịch A thu được bao nhiêu gam muối khác nhau? Bài giải: Gọi 2 kim loại hoá trị II và III lần lượt là X và Y ta có phương trình phản ứng: XCO3 + 2HCl -> XCl2 + CO2 + H2O (1) Y2(CO3)3 + 6HCl -> 2YCl3 + 3CO2 + 3H2O (2). Số mol CO2 thoát ra (đktc) ở phương trình 1 và 2 là: molnCO 03,0 4,22 672,0 2  Theo phương trình phản ứng 1 và 2 ta thấy số mol CO2 bằng số mol H2O. molnn COOH 03,022  và molnHCl 006,02.03,0  Như vậy khối lượng HCl đã phản ứng là: mHCl = 0,06 . 36,5 = 2,19 gam Gọi x là khối lượng muối khan ( 32 YClXCl mm  ) Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có: 10 + 2,19 = x + 44 . 0,03 + 18. 0,03 => x = 10,33 gam 10 Nhận xét: Định luật bảo toàn khối lượng, định luật bảo toàn nguyên tố đóng một vai trò quan trọng trong hóa học. Việc áp dụng các định luật này vào quá trình giải bài toán hóa học không những giúp các em nắm được bản chất của các phản ứng hóa học mà còn giải nhanh các bài toán đó . Nếu các em không chú ý tới đ iểm này sẽ đ i vào giải toán bằng cách đặt ẩn, lập hệ phương trình. Với những bài toán nhiều ẩn số mà thiếu dữ liệu nếu các em không có kĩ năng giải toán tốt, dùng một số thuật toán: ghép ẩn số, loại trừ thì sẽ không giải được các bài toán này. Nếu các em áp dụng tốt các nội dung hệ quả của định luật bảo toàn khối lượng, các em sẽ suy luận ngay yêu cầu của bài trên cơ sở PTHH và dữ kiện đầu bài cho, thời gian giải bài toán chỉ bằng 1/4 thời gian giải theo phương pháp đại số, quá trình tính toán ngắn gọn, dễ tính. 11 3. Bài tập hỗn hợp Bài tập 1: Hỗn hợp X gồm Na và Al. Cho m gam hỗn hợp X vào một lượng dư nước thoát ra V lít khí (đktc). Nếu cũng cho m gam X vào dung dịch NaOH dư thì thu được 1,75V lít khí (đktc). Tính phần trăm khối lượng của Na trong X? Bài giải: * Thí nghiệm 1: Na + H2O  NaOH + 2 1 H2 x(mol) x 0,5x Al + NaOH + H2O  NaAlO2 + 2 3 H2 x  x 1,5x * Thí nghiệm 2: Na + H2O  NaOH + 2 1 H2 x(mol) x 0,5x Al + NaOH + H2O  NaAlO2 + 2 3 H2 y  1,5y So sánh thể tích ở 2 thí nghiệm  ở thí nghiệm 1 Al còn dư và ở thí nghiệm 2 Al tan hết. Ta có: 0,5x + 1,5y = 1,75(0,5x + 1,5x)  y = 2x Xét 3mol hỗn hợp X thì mNa = 23g và mAl = 54g %Na = %87,29%100 5423 23   x Bài tập 2: Cho hỗn hợp gồm Na và Al có tỷ lệ số mol tương ứng là 1:2 vào nước dư. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 8,96 lít H2 (đktc) và m gam chất rắn không tan. Tính khối lượng m gam? Bài giải: Tỷ lệ Na:Al là 2 1 nên Al dư Ta có: 12 x Na  Na+ + 1e x Al(pư)  Al 3+ + 3e 0,4 2H+ + 2e  H2 Bảo toàn electron: x + 3x = 0,42  x = 0,2. Do đó: nAl = 2nNa = 0,2.2 = 0,4 mol  mAl = 0,4.27 = 10,8(g). Bài tập 3: Cho 11,6 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4 phản ứng hết với dung dịch HNO3 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. Tính m? Bài giải: Số mol NO = 0,06 mol Gọi số mol Fe và O tương ứng trong X là x và y ta có: 56x + 16y = 11,36 (1) Quá trình nhường và nhận e: Chất khử Fe  Fe3+ + 3e x 3x Tổng electron nhường: 3x(mol) Chất oxi hóa O + 2e  O2- N+5 + 3e  2 N O 0,18 0,06 Tổng electron nhận: 2y + 0,18mol Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có: 3x = 2y + 0,18 (2) Từ (1) và (2) ta có hệ phương trình:      18,023 36,111656 yx yx Giải hệ trên ta có x = 0,16 và y = 0,15 Như vậy nFe = 33 )( NOFe n = 0,16 mol. Vậy m = 38,72 gam. Bài tập 4: Cho 3,8 gam hỗn hợp 2 muối Na2CO3 và NaHCO3 tác dụng vừa đủ V ml dung dịch HCl 20% (d=1,1 g/ml) thì thu được 896 ml khí X. a. Tính thành phần % khối lượng mỗi muối trong hỗn hợp b. Tìm V Bài giải: Gọi a, b lần lượt là số mol của Na2CO3 và NaHCO3. 13 Na2CO3 + 2HCl  2NaCl + H2O + CO2 (1) a mol  2a mol NaHCO3 + HCl  NaCl + H2O + CO2 (2) b mol  b mol Từ (1) và (2) ta lập được hệ phương trình      04,0 8,384106 ba ba  a = b = 0,02 mol a. Thành phần % Na2CO3 = 55,8% % NaHCO3 = 44,2% b. Ta có: nHCl = 2a + b= 0,02.2 + 0,02 = 0,06mol  mct HCl =0,06.36,5 =2,19g  mdd HCl = g95,10 %20 %100.19,2   Vdd HCl = ml95,9 1,1 95,10  Bài tập 5: Hòa tan hoàn toàn 1,93 gam hỗn hợp 2 kim loại Fe và Al vào dd HCl dư, sau phản ứng thu được m gam muối và 1,456 lít khí H2 ở đktc. Giá trị của m là bao nhiêu? Bài giải: nH2= 1,456/22,4= 0,065 mol Các PTHH: 2Al + 6HCl→ 2AlCl3 + 3H2 (1) Mol: x x 1,5x Fe + 2HCl→ FeCl2 + H2 (2) Mol: y y y Theo đầu bài ta có: 27x + 56y = 1,93 (I) và 1,5x + y = 0,065 (II). Giải hệ (I) và (II) ta được: x =0,03, y= 0,02 → m= 0,03.133,5 + 0,02. 127= 6,545 gam Bài tập 6: Cho m (g) hỗn hợp Na và Al (tỉ lệ 1:1) tác dụng với dung dịch HCl dư, thu được 1,344 lít khí (đktc). Tìm giá trị của m? Bài giải: Gọi nNa= x mol  nAl = x mol 2Na + 2HCl → 2NaCl + H2 x 2 x 14 2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2 x 2 3x 03,006,0 4,22 344,1 2 3 2  x xx mol Vậy: m = 0,03.23 + 0,03.27 = 1,5 (g). Bài tập 7: Cho 18,5 gam hỗn hợp X gôm Fe, Fe3O4 tác dụng với 200ml dung dịch HNO3 loãng, đun nóng và khuấy đều. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 2,24 lít khí NO duy nhất ở đktc, dung dịch Y và còn lại 1,46 gam kim loại. a. Tính nồng độ mol của dung dịch HNO3. b. Khối lượng muối trong dung dịch Y là bao nhiêu? Bài giải: Các phương trình hóa học Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O (1) mol x x 3Fe3O4 + 28HNO3 → 9Fe(NO3)3 + NO + 14H2O (2) mol y 3 28y 3y 3 y Fe3O4 + Fe(NO3)3 → 3Fe(NO3)2 (3) mol 2 3yx  x+3y Phản ứng xảy ra hoàn toàn và sau cùng còn kim loại dư nên HNO3 hết. Do xảy ra phản ứng (3) nên dung dịch Y là dung dịch Fe(NO3)2. Ta có: 1,0 3  y x và 04,176,145,18232) 2 3 (56    y yx x Giải ra ta được: x = 0,09 và y = 0,03 a. CM (HNO3) = 3,2M b. 6,48 23 )( NOFem gam. Bài tập 8: Cho 40,4g hỗn hợp gồm Fe, Cu và Al tác dụng với H2SO4 loãng dư 10% thu được 1,8g khí Hiđro và 12,8 chất rắn không tan. Tính phần trăm về khối lượng muối kim loại trong hỗn hợp. Bài giải: 15 Fe + H2SO4  FeSO4 + H2 a mol a mol 2Al + 3H2SO4  Al2(SO4)3 + 3H2 b mol 3b/2 mol Cu không tác dụng vì vậy 12,8g kia là Cu => %mCu trong hỗn hợp = 12,8/40,4 x 100% = 31,7% => mFe + mAl = 40,4 - 12,8 = 27,6g nH2 = 1,8/2 = 0,9 mol Từ phương trình phản ứng suy ra hệ phương trình      27,6 27b 56a 0,9 3b/2 a =>      0,4 b 0,3 a => mFe = 56 x 0,3 = 16,8g => %mFe trong hỗn hợp là 16,8/40,4 x 100% = 41,6 % => %mAl trong hỗn hợp là 100% - ( 31,7% + 41,6% ) = 26,7% Bài tập 9: Hoà tan 10 gam hỗn hợp gồm Fe và Fe2O3 trong dung dịch HCl thu được dung dịch A và 1,12l khí (ĐKTC). a) Tính % khối lượng của Fe và Fe2O3 trong hỗn hợp đầu. b) Cho dung dịch NaOH dư vào dung dịch A đun nóng lọc lấy kết tủa rửa sạch sấy khố nung đến khối lượng không đổi. Tính khối lượng sản phẩm sau khi nung. Bài giải: a) nH 2 = 1,12 : 22,4 = 0,05 (mol) Fe + 2HCl  FeCl2 + H2 (1) Fe2O3 + 6HCl  2FeCl3 + 3H2O (2) Theo (1) nFe = nH 2 = 0,05mol mFe = 0,05 . 56 = 2,8(g)  mFe 2 O 3 = 10 - 2,8 = 7,2(g) %Fe = %28 10 100.8,2   % Fe2O3 = 100% - 28% = 72% b) Dung dịch A gồm FeCl2 và FeCl3 phản ứng với NaOH dư. 16 FeCl2 + 2NaOH  Fe(OH)2 + 2NaCl (3) FeCl3 + 3NaOH  Fe(OH)3 + 3NaCl (4) 4Fe(OH)2 + O2 0t 2Fe2O3 + 4H2O (5) 2Fe(OH)3 0t Fe2O3 + 3H2O (6) Theo (5), (3), (1): nFe 2 O 3 = 2 1 nFe = )(025,005,0. 2 1 mol Theo (6), (4), (2) ta có: nFe 2 O 3 (6) = nFe 2 O 3 (1) = )(045,0160 2,7 mol mFe 2 O 3 = (0,025 + 0,045). 160 = 11,2(g) Bài tập 10: Cho 17,45 gam hỗn hợp gồm Mg và Zn tác dụng với dung dịch HCl sau phản ứng thu được m gam khí hiđrô. Chia m gam khí H2 thành 2 phần bằng nhau. - Phần I: Cho tác dụng với CuO nung nóng. - Phần II: Cho tác dụng với Fe2O3 nung nóng. a) Tính thành phần % theo khối lượng Mg; Zn trong hỗn hợp đầu. b) Tính khối lượng Fe và Cu tạo thành nếu hiệu suất phản ứng là 90%. Biết tỉ lệ số nguyên tử Mg và Zn trong hỗn hợp là 1: 5. Bài giải: Biết nMg : nZn = 1 : 5 a) Gọi nMg = a(mol)  nZn = 5a (mol) PTHH: Mg + 2HCl  MgCl2 + H2 (1) a(mol) a(mol) Zn + 2HCl  ZnCl2 + H2 (2) 5a(mol) 5a(mol) mMg = 24. a; mZn = 5a . 65 = 325a Theo đề bài ta có: mMg + mZn = 17,45 24a + 325a = 17,45 => a = 0,05 (mol) mMg = 24a = 24. 0,05 = 1,2 (g) 17 mZn = 325a = 325 . 0,05 = 16,25 (g) %mMg = %87,6 45,17 100.2,1   %mZn = 100% - 6,87% = 93,12% Theo (1) và (2) nH 2 = a + 5a = 6a = 6. 0,05 = 0,3 mol mH 2 = m = 0,3 . 2 = 0,6 (g) b) Chia m gam H2 thành 2 phần bằng nhau: )(3,0 2 6,0 2 1 2 gmH   nH 2 trong 1 phần = 0,3 : 2 = 0,15 (mol) + Phần I xảy ra PTHH: 3H2 + Fe2O3  0t 2Fe + 3H2O (3) 3mol 2mol 0,15mol 0,1mol Vì H = 90%  mFe = 0,1 . 56 . )(04,5 100 90 g + Phần II xảy ra PTHH: CuO + H2  0t Cu + H2O (4) 1mol 1mol 0,15mol 0,15mol Vì H = 90%  mCu = 0,15 . 64 . )(64,8 100 90 g 4. Bài tập lượng chất dư Bài tập 1: Đốt cháy 6,2(g) P trong bình chứa 6,72(l) khí O2 ở đktc theo sơ đồ phản ứng sau: P + O2 → P2O5 a) Sau phản ứng chất nào còn dư và nếu dư thì với khối lượng bao nhiêu? b) Tính khối lượng sản phẩm thu được. Bài giải: 18 PTPƯ: 4P + 5O2 → 2P2O5 4 5 2 Bài tập 2: Cho 13g Zn tác dụng với 0,3 mol HCl sau khi kết thúc phản ứng thu được muối kẽm Clorua và khí H2. a) Viết và cân bằng PTPƯ và cho biết sau khi kết thúc phản ứng thì chất nào còn dư và nếu dư thì dư với khối lượng bao nhiêu?. b) Tính thể tích của H2 thu được. Bài Giải 19 Bài tập 3: Sắt tác dụng với dung dịch CuSO4 theo phương trình: Fe + CuSO4  FeSO4 + Cu Nếu cho 11,2 g sắt vào 40 g CuSO4. Tính khối lượng Cu thu được sau phản ứng. Bài giải: Bài tập 4: Cho sắt tác dụng với dd axit H2SO4 theo sơ đồ sau: Fe + H2SO4  FeSO4 + H2 Có 22,4 g sắt tác dụng với 24,5 g H2SO4. Tính: a) Thể tích khí H2 thu được ở đktc. b) Khối lượng các chất còn lại sau phản ứng. Bài giải: 20 Bài tập 5: Cho a gam dung dịch H2SO4 loãng nồng độ C% tác dụng hoàn toàn với hỗn hợp 2 kim loại K và Fe ( Lấy dư so với lượng phản ứng ). Sau phản ứng, khối lượng khí sinh ra là 0,04694 a (g). Tìm C% ? Bài giải: Giả sử a = 100 g          )(694,4 )(100 )( 2 2 42 gamm gamcm gamcm H OH SOH Vì hỗn hợp kim loại Fe, Na lấy dư nên xảy ra các phản ứng sau: 2K + H2SO4  K2SO4 + H2 (1) Fe + H2SO4  FeSO4 + H2 (2) 2K(dư) + 2H2O  2KOH + H2 (3) Theo các PTPƯ (1), (2), (3) ta có:      2 694,4 ) 18 100 .( 2 1 98 . 2 1 2422 cC nnn OHSOHH  31C = 760  = 24,5 Vậy nồng độ dung dịch của H2SO4 đã dùng là C% = 24,5%. Bài tập 6: Cho 114 gam dd H2SO4 20% vào 400 gam dd BaCl2 5,2%. Viết PTPU và tính khối lượng kết tủa tạo thành. Cách giải: + Số gam H2SO4 nguyên chất: 20.114/100 = 22,8 gam (1) 21 + Số gam BaCl2 nguyên chất: 5,2.400/100 = 20,8 gam (2) PTPU: BaCl2 + H2SO4 ---> BaSO4 + 2HCl Theo PTPƯ cứ 208 gam BaCl2 thì tác dụng vừa đủ với 98 gam H2SO4. Dễ nhận thấy không nên dùng (1) mà dùng (2) vì với các lượng chất 208 gam và 20,8 gam BaCl2 thì có thể tính nhẩm ngay được lượng H2SO4 cần dùng là 9,8 gam. Bài tập 7: Nh«m oxit t¸c dông víi axit sunfuric theo ph­¬ng t×nh ph¶n øng nh­ sau: Al2O3+3H2SO4  Al2(SO4)3+3 H2O TÝnh khèi l­îng muèi nh«m sunfat ®­îc t¹o thµnh nÕu ®· sö dông 49 gam axit sunfuric nguyªn chÊt t¸c dông víi 60 gam nh«m oxit. Sau ph¶n øng chÊt nµo cßn d­? Khèi l­îng chÊt d­ b»ng bao nhiªu? Bài giải: Theo ®Ò: = 59,0 102 60  mol. n 42 SOH = 5,0 98 49  mol. Ta cã: 1 59,0 1 32  OAln > 3 5,0 3 42  SOHn vËy Al2O3 d­ sau ph¶n øng. Theo PTHH :n 32OAl =n 342 )(SOAl = 3 1 n 42 SOH = 3 5,0 mol. VËy: - Khèi l­îng muèi nh«m sunfat t¹o thµnh lµ: m 342 )(SOAl = 3 5,0 . 342 = 57 gam. - Khèi l­îng nh«m oxit d­ lµ: m 32OAl =(n 32OAl tr­íc ph¶n øng - n 32OAl ph¶n øng ) . M 32OAl m 32OAl = (0,59 – 0,5/3). 102 = 43 gam. Bài tập 8: Dẫn 4,48 dm3 CO (đktc) đi qua m gam CuO nung nóng nhận được chất rắn X và chất khí Y. Sục khí Y vào dung dịch Ca(OH)2 dư tách ra 20 gam kết tủa trắng. Hòa tan chất rắn X bằng 200ml dung dịch HCl 2M thì sau khi phản ứng phải trung hòa dung dịch thu được bằng 50 gam (CaOH)2 7,4%. Viết phương trình phản ứng tính ra m? Bài giải: 22 Số mol CO = 0,2 mol; số mol của CaCO3 = 0,2 mol. CuO + CO  Cu + CO2 Chất rắn X (Cu + CuO dư) CO2 + Ca(OH)2  CaCO3  + H2O 0,2 0,2 Số mol HCl = 0,4 và số mol Ca(OH)2= 0,05 CuO + HCl  CuCl2 + H2O Ca(OH)2 + 2HCl  CaCl2 + 2H2O Theo phương trình ta tính được: CuOdư = 15,0 2 )2.05,0(4,0   mol CuO bị khử = 0,2 mol  Vậy m = (0,2 + 0,15).80 = 28 gam Bài tập 9: Cho 2,3 gam Na kim loại vào 100 ml dung dịch AlCl3 0,3M thấy thoát ra khí A, xuất hiện kết tủa B. Lọc kết tủa B nung nóng đến lượng không đổi cân nặng a gam. Viết phương trình phản ứng và tính a. Bài giải: Số mol Na = 0,1 mol; số mol AlCl3 = 0,03 mol 2Na + 2H2O  2NaOH + H2 (khí A) AlCl3 + 3NaOH  Al(OH)3 + 3NaCl 0,03 0,09 0,03 Do NaOH dư phản ứng này = 0,09 mol < 0,1 mol nên phần NaOH còn lại (0,01mol) sẽ hòa tan kết tủa: NaOH + Al(OH)3  NaAlO2 + 2H2O 0,01 0,01 Kết tủa cò