Chủ đề 1: Bảo toàn khối lượng

- 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. Ví dụ minh 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 : A. 5,49 B. 4,95 C. 5,94 D. 4,59 Giải : +) 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 (mol) a a a R'(OH)2 + 2Na R'(ONa)2 + H2 (mol) b b b 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 0,08 0,04 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 : A. 2,55 B. 5,52 C. 5,25 D. 5,05 Giải : Do cả 3 chất trên ñều chưa 1 nguyên tử H linh ñộng nên : 0,672 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) Dạng một: dựa vào định luật bảo toàn khối lượng, theo tỷ lệ mol kết hợp giữa các nguyên tử; Ví dụ 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. Ví dụ 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 4 2 ==> 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). Ví dụ 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: A. 84 gam B. 51 gam C. 56 gam D. 48 gam 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 0,1mol 0,3 mol 0,7mol 0,35 mol FeS2 -------> Fe 0,1 mol 0,1mol ===> m Fe2O3 = 0,35 x 160 = 56 (gam) Đáp án đúng là đáp án C a. 1,28 tấn b. 1 tấn c. 1,05 tấn d. kết quả khác 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 120 g 2x98 g 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%): a. 1,1 Kg b. 1,4 Kg c. 1,3 Kg d. 1,5 Kg 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. PD. 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 2 m H O n  m r­ îu 21, 6  mete 1, 2  132,8 11, 2 21, 6 gam H2O 18 mol. 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 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%. PB. 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 n NO  0, 5 mol  3 n HNO  2 2n NO  1 mol. Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: m m m m d2 m uèi h2 k.lo¹i d 2 HNO3 NO2 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%. Cu ( NO3 )2 (Đáp án B) 89 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 o A. 47,83%. B. 56,72%. C. 54,67%. PD. 58,55%. Hướng dẫn giải KClO  o t KCl 3 O (1) 3 2 2 Ca(ClO ) t CaCl 3O (2) 3 2 2 2 83, 68 gam A Ca(ClO )  o t CaCl 2O (3) CaCl2 2 2 2 2 CaCl2 O n 0, 78 mol. 2 KCl ( A ) KCl ( A ) 1 2 3 h 2 B Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: O 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) 0,18 0, 36 mol KCl ( B) hỗn hợp D KCl m ( B )  2 m B mCaCl ( B) 58,72 0,18 111 38, 74 gam KCl m ( D ) m KCl ( B) m KCl ( pt 4 ) 38,74 0, 36 74, 5 65,56 gam 7 m KCl ( A ) 3 22 m KCl ( D ) 3 65, 56 8, 94 gam 22 m KCl pt (1) Theo phản ứng (1):  KCl = m (B)  KCl m (A)  38, 74 8, 94 29,8 gam. m KClO3  29,8 74, 5  122, 5 49 gam. %m 49 100  58, 55%. 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. PA. 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: 2 mCO  2 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 PB. 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 M 6, 4 32 R OH 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. 13,56 mà mmuối meste = 100 meste meste =  11,8 gam 1,6 100 13, 56 Meste = 118 đvC R + (44 + 15) 2 = 118 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. PD. Cả B, C đều đúng. Hướng dẫn giải Đặt công thức trung bình tổng quát của hai este đơn chức đồng phân là RCOOR . RCOOR + NaOH RCOONa + R OH 11,44 11,08 5,56 gam 9 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, 56 0,13  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. PC. 1,344 lít. D. 0,672 lít. Hướng dẫn giải Phần 1: Vì anđehit no đơn chức nên  2 nCO  2 n H O  = 0,06 mol. 2 nCO (phÇn2) nC (phÇn2) 0, 06 mol. Theo bảo toàn nguyên tử và bảo toàn khối lượng ta có: nC (phÇn2)  nC ( A )  0, 06 mol. 2 nCO ( A ) = 0,06 mol 2 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 FeO và Fe2O3 đốt nóng. Sau khi kết thúc thí nghiệm thu được B gồm 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 2 nCO và nCO ( p.­ )  3 n BaCO 2 nCO  0, 046 mol 0, 046 mol Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: 2 m CO mA + mCO = mB + mA = 4,784 + 0,046 44 0,046 28 = 5,52 gam. Đặt nFeO = x mol,  2 3 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 %Fe2O3 = 86,96%. (Đáp án A) Ph­¬ng ph¸p ¸p dông ®Þnh luËt b¶o toµn nguyªn tè vµ khèi l­îng. a/ Nguyªn t¾c: Trong ph¶n øng ho¸ häc, c¸c nguyªn tè vµ khèi l­îng cña chóng ®­îc b¶o toµn. Tõ ®ã suy ra: + Tæng khèi l­îng c¸c chÊt tham gia ph¶n øng b»ng tæng khèi l­îng c¸c chÊt t¹o thµnh. + Tæng khèi l­îng c¸c chÊt tr­íc ph¶n øng b»ng tæng khèi l­îng c¸c chÊt sau ph¶n øng. b/ Ph¹m vi ¸p dông: Trong c¸c bµi to¸n x¶y ra nhiÒu ph¶n øng, lóc nµy ®«i khi kh«ng cÇn thiÕt ph¶i viÕt c¸c ph­¬ng tr×nh ph¶n øng vµ chØ cÇn lËp s¬ ®å ph¶n øng ®Ó thÊy mèi quan hÖ tØ lÖ mol gi÷a c¸c chÊt cÇn x¸c ®Þnh vµ nh÷ng chÊt mµ ®Ò cho. Bµi 1. Cho mét luång khÝ clo d­ t¸c dông víi 9,2g kim lo¹i sinh ra 23,4g muèi kim lo¹i ho¸ trÞ I. H·y x¸c ®Þnh kim lo¹i ho¸ trÞ I vµ muèi kim lo¹i ®ã. H­íng dÉn gi¶i: §Æt M lµ KHHH cña kim lo¹i ho¸ trÞ I. PTHH: 2M + Cl2 2MCl 2M(g) (2M + 71)g 9,2g 23,4g ta cã: 23,4 x 2M = 9,2(2M + 71) suy ra: M = 23. Kim lo¹i cã khèi l­îng nguyªn tö b»ng 23 lµ Na. VËy muèi thu ®­îc lµ: NaCl Bµi 2: Hoµ tan hoµn toµn 3,22g hçn hîp X gåm Fe, Mg vµ Zn b»ng mét l­îng võa ®ñ dung dÞch H2SO4 lo·ng, thu ®­îc 1,344 lit hi®ro (ë ®ktc) vµ dung dÞch chøa m gam muèi. TÝnh m? H­íng dÉn gi¶i: PTHH chung: M + H2SO4 MSO4 + H2 nHSO = nH= = 0,06 mol ¸p dông ®Þnh luËt BTKL ta cã: mMuèi = mX + m HSO- m H= 3,22 + 98 * 0,06 - 2 * 0,06 = 8,98g Bµi 3: Cã 2 l¸ s¾t khèi l­îng b»ng nhau vµ b»ng 11,2g. Mét l¸ cho t¸c dông hÕt víi khÝ clo, mét l¸ ng©m trong dung dÞch HCl d­. TÝnh khèi l­îng s¾t clorua thu ®­îc. H­íng dÉn gi¶i: PTHH: 2Fe + 3Cl2 2FeCl3 (1) Fe + 2HCl FeCl2 + H2 (2) Theo ph­¬ng tr×nh (1,2) ta cã: nFeCl = nFe = = 0,2mol nFeCl = nFe = = 0,2mol Sè mol muèi thu ®­îc ë hai ph¶n øng trªn b»ng nhau nh­ng khèi l­îng mol ph©n tö cña FeCl3 lín h¬n nªn khèi l­îng lín h¬n. mFeCl= 127 * 0,2 = 25,4g mFeCl= 162,5 * 0,2 = 32,5g Bµi 4: Hoµ tan hçn hîp 2 muèi Cacbonnat kim lo¹i ho¸ trÞ 2 vµ 3 b»ng dung dÞch HCl d­ thu ®­îc dung dÞch A vµ 0,672 lÝt khÝ (®ktc). Hái c« c¹n dung dÞch A thu ®­îc bao nhiªu gam muèi kh¸c nhau? Bµi gi¶i: Bµi 1: Gäi 2 kim lo¹i ho¸ trÞ II vµ III lÇn l­ît lµ X vµ Y ta cã ph­¬ng tr×nh ph¶n øng: XCO3 + 2HCl -> XCl2 + CO2 + H2O (1) Y2(CO3)3 + 6HCl -> 2YCl3 + 3CO2 + 3H2O (2). Sè mol CO2 tho¸t ra (®ktc) ë ph­¬ng tr×nh 1 vµ 2 lµ: Theo ph­¬ng tr×nh ph¶n øng 1 vµ 2 ta thÊy sè mol CO2 b»ng sè mol H2O. vµ Nh­ vËy khèi l­îng HCl ®· ph¶n øng lµ: mHCl = 0,06 . 36,5 = 2,19 gam Gäi x lµ khèi l­îng muèi khan () Theo ®Þnh luËt b¶o toµn khèi l­îng ta cã: 10 + 2,19 = x + 44 . 0,03 + 18. 0,03 => x = 10,33 gam Bµi to¸n 2: Cho 7,8 gam hçn hîp kim lo¹i Al vµ Mg t¸c dông víi HCl thu ®­îc 8,96 lÝt H2 (ë ®ktc). Hái khi c« c¹n dung dÞch thu ®­îc bao nhiªu gam muèi khan. Bµi gi¶i: Ta cã ph­¬ng tr×nh ph¶n øng nh­ sau: Mg + 2HCl -> MgCl2 + H2­ 2Al + 6HCl -> 2AlCl3 + 3H2­ Sè mol H2 thu ®­îc lµ: Theo (1, 2) ta thÊy sè mol HCL gÊp 2 lÇn sè mol H2 Nªn: Sè mol tham gia ph¶n øng lµ: n HCl = 2 . 0,4 = 0,8 mol Sè mol (sè mol nguyªn tö) t¹o ra muèi còng chÝnh b»ng sè mol HCl b»ng 0,8 mol. VËy khèi l­îng Clo tham gia ph¶n øng: mCl = 35,5 . 0,8 = 28,4 gam VËy khèi l­îng muèi khan thu ®­îc lµ: 7,8 + 28,4 = 36,2 gam