VnHocTap.com giới thiệu đến các em học sinh lớp 12 bài viết Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng và bảo toàn nguyên tố giải bài tập hóa học vô cơ, nhằm giúp các em học tốt chương trình Hóa học 12.
Nội dung bài viết Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng và bảo toàn nguyên tố giải bài tập hóa học vô cơ: ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN KHỐI LƯỢNG VÀ BẢO TOÀN NGUYÊN TỬ. NỘI DUNG PHƯƠNG PHÁP. ĐỊNH LUẬT: Tổng khối lượng các chất tham gia phản ứng bằng tổng khối lượng các chất tạo thành. Ví dụ: Trong phản ứng A + B + C + D. Ta có: mx + mp = mx + mp. Hệ quả 1: Gọi mi là tổng khối lượng các chất trước phản ứng, ms là tổng khối lượng các chất sau phản ứng. Dù cho phản ứng xảy ra vừa đủ hay có chất dư, hiệu suất phản ứng nhỏ hơn 100% thì vẫn có ms = GT. 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. Hệ quả 4: Tổng khối lượng của một nguyên tố trước phản ứng bằng tổng khối lượng của nguyên tố đó sau phản ứng. Hệ quả 5: Trong phản ứng khử oxit kim loại bằng CO, H2, A1: Chất khử lấy oxi của oxit tao ra CO2, H2O, Al2O3. Biết số mol CO, H2, A1 tham gia phản ứng hoặc số mol CO2, H2O, Al2O3 tạo ra, ta tính được lượng oxi trong oxit [hay hỗn hợp oxit] và suy ra lượng kim loại [hay hỗn hợp kim loại]. Khi khử oxit kim loại, CO hoặc H2 lấy oxi ra khỏi oxit. Khi đó ta có: no [trong oxit] = nco = nco. Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng tính khối lượng hỗn hợp oxit ban đầu hoặc khối lượng kim loại thu được sau phản ứng. PHẠM VI ÁP DỤNG. Thường được dùng để vô hiệu hoá các phép tính phức tạp của nhiều bài toán vô cơ mà trong các bài toán đó xảy ra nhiều phản ứng. Khi đó ta chỉ cần lập sơ đồ phản ứng để thấy rõ mối quan hệ về tỉ lệ mol của các chất mà không cần viết phương trình phản ứng. BÀI TẬP MINH HỌA Câu 1: Cho một lượng hỗn hợp X gồm Ba và Na vào 200 ml dung dịch Y gồm HCl 0,1M và CuCl2 0,1M. Kết thúc các phản ứng, thu được 0,448 lít khí [đktc] và m gam kết tủa. Giá trị của m là. Câu 2: Hỗn hợp X gồm CaC2 x mol và Al4C3 y mol. Cho một lượng nhỏ X vào H2O rất dư, thu được dung dịch Y, hỗn hợp khí Z [C2H2, CH4] và a gam kết tủa Al[OH]3. Đốt cháy hết Z, rồi cho toàn bộ sản phẩm vào Y được 2a gam kết tủa. Biết các phản ứng đều xảy ra hoàn toàn. Tỉ lệ 1 : y bằng? Câu 3: Tiến hành phản ứng nhiệt nhôm hỗn hợp X gồm 0,03 mol Cr2O3; 0,04 mol FeO và a mol Al. Sau một thời gian phản ứng, trộn đều, thu được hỗn hợp chất rắn Y. Chia Y thành hai phần bằng nhau. Phần một phản ứng vừa đủ với 400 ml dung dịch NaOH 0,1M [loãng]. Phần hai phản ứng với dung dịch HCl loãng, nóng [dư], thu được 1,12 lít khí H2 [đktc]. Giả sử trong phản ứng nhiệt nhôm, Cr2O3 chỉ bị khử thành Cr. Phần trăm khối lượng Cr2O3 đã phản ứng là.
Câu 4: Cho 7,65 gam hỗn hợp X gồm Al và Al2O3 [trong đó Al chiếm 60% khối lượng] tan hoàn toàn trong dung dịch Y gồm H2SO4 và NaNO3, thu được dung dịch Z chỉ chứa 3 muối trung hòa và m gam hỗn hợp khí T [trong T có 0,015 mol H2]. Cho dung dịch BaCl2 dư vào Z đến khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 93,2 gam kết tủa. Còn nếu cho Z phản ứng với NaOH thì lượng NaOH phản ứng tối đa là 0,935 mol. Giá trị của m gần giá trị nào nhất sau đây? Câu 5: Cho 7,65 gam hỗn hợp Al và Mg tan hoàn toàn trong 500 ml dung dịch HCl 1,04M và H2SO4 0,28M, thu được dung dịch X và khí H2. Cho 850 ml dung dịch NaOH 1M vào X, sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 16,5 gam kết tủa gồm 2 chất. Mặt khác cho từ từ dung dịch hỗn hợp KOH 0,8M và Ba[OH]2 0,1M vào X đến khi thu được lượng kết tủa lớn nhất, lọc kết tủa đem nung đến khối lượng không đổi, thu được m gam chất rắn. Giá trị của m gần nhất với giá trị nào sau đây?
Tổng khối lượng của các chất tham gia bằng tổng khối lượng của sản phẩm tạo thành
Ví dụ:
Xét phản ứng : A + B→ C + D
Ta có: mA + mB → mC + mD
Hệ quả 1 : Gọi mt là tổng khối lượng các chất trước phản ứng, ms là tổng khối lượng các chất sau phản ứng. Dù cho phản ứng xảy ra vừa đủ hay có chất hay có chất dư, hiệu suất phản ứng nhỏ hơn 100% thì mt = ms
Hệ quả 2 : Khi cation kết hợp với anion để tạp thành các hợp chất [như oxit, hidroxit, muối] thì ta luôn có :
Khối lượng hợp chất = khối lượng cation + khối lượng anion
Hệ quả 3 : Khi cation 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
Hệ quả 4 : Tổng khối lượng của một nguyên tố trước phản ứng bằng tổng khối lượng của nguyên tố sau phản ứng
Hệ quả 5 : Trong phản ứng khử oxit kim loại bằng CO, H2, Al.
+ Chất khử lấy oxi của oxit tạo ra CO2, H2O, Al2O3. Tạ số mol CO, H2, Al tham gia phản ứng hoặc số mol CO2, H2O, Al2O3 tạo ra, ta tính được lượng oxi trong oxit [hay hỗn hợp oxit] và suy ra lượng kim loại [hay hỗn hợp kim loại]
+ Khi khử oxit kim loại, CO hoặc H2 lấy oxi ra khỏi oxit. Khi đó ta có :
nO[trong oxit] = nCO = nCO2 = nH2O
Ví dụ
Hoà tan hoàn toàn 25,12 gam hỗn hợp 3 kim loại Mg, Al, Fe trong dung dịch HCl dư thu được 13,44 lít khí H2 [đktc] và m [gam] muối. Tính m?
Bài giải:
Nếu giải theo cách thông thường ta phải viết 3 phương trình phản ứng, gọi 3 ẩn là số mol của mỗi kim loại. Tuy nhiên đề bài chỉ cho 2 dữ kiện là khối lượng của hỗn hợp và thể tích khí H2 sinh ra. Mặt khác đề bài yêu cầu tính tổng số gam muối thu được chứ không phải khối lượng của mỗi muối MgCl2, AlCl3, FeCl2 riêng biệt.
Sử dụng định luật bảo toàn khối lượng
nH2 = =0,6 [mol] → nHCl = 2nH2 =2*0,6=1,2 [mol]
Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:
mKl + maxit = mmuối + mH2
→ mmuối = mKl + maxit – mH2 =25,12 +1,2*36,5 – 0,6*2 = 67,72 gam
II. Bài tập vận dụng:
Câu 1:
Cho 24,4 gam hỗn hợp Na2CO3 và K2CO3 tác dụng vừa đủ với dung dịch BaCl2. Sau phản ứng thu được 39,4 gam kết tủa. Lọc tách kết tủa, cô cạn dung dịch thu được m gam muối clorua. m có giá trị là
C.26,6 gam D. 6,26 gam
Đáp án C
Câu 2:
Hoà tan hoàn toàn 10,14 gam hợp kim Cu, Mg, Al bằng dung dịch HCl dư thu được 7,84 lít khí A [đktc] và 1,54 gam chất rắn B và dung dịch C. Cô cạn dung dịch C thu được m gam muối. m có giá trị là
A.33.45 gam B. 33,25 gam
C. 32,99 gam D. 35,58 gam
Đáp án A
Câu 3: Trộn 5,4 gam Al với 6,0 gam Fe2O3 rồi nung nóng để thực hiện phản ứng nhiệt nhôm. Sau phản ứng ta thu được m gam hỗn hợp chất rắn. Giá trị của m là
A.2,24 gam B. 9,40 gam
C. 10,20 gam D. 11,40 gam
Đáp án C
Câu 4:
Thổi một luồng khí CO dư qua ống sứ đựng m gam hỗn hợp gồm CuO, Fe2O3, FeO, Al2O3 nung nóng thu được 2,5 gam chất rắn. Toàn bộ khí thoát ra sục vào nước vôi trong dư thấy có 15 gam kết tủa trắng. Khối lượng của hỗn hợp oxit kim loại ban đầu là [biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn]
A.7,4 gam B. 4,9 gam
C.9,8 gm D. 23 gam
Đáp án B
Câu 5: Chia 1,24 gam hỗn hợp hai kim loại có hoá trị không đổi thành 2 phần bằng nhau:
– Phần 1: bị oxi hoá hoàn toàn thu được 0,78 gam hỗn hợp oxit.
– Phần 2: tan hoàn toàn trong dung dịch H2SO4 loãng thu được V lít khí H2 [đktc]. Cô cạn dung dịch thu được m gam muối khan.
A.2,24 lít B. 0,112 lít
C.0,56 lít D.0,224 lít
2. Giá trị của m là
A.1,58 gam B. 15,8 gam
C.2,54 gam D. 25,4 gam
1. Đáp án D
2. Đáp án A
Câu 6:
Khử hoàn toàn 32 gam hỗn hợp CuO và Fe2O3 bằng khí H2 dư thu được 9 gam H2O. Khối lượng kim loại thu được là
A.12 gam B.16 gam
C. 24 gam D. 26 gam
Đáp án C
Câu 7:
Cho từ từ một luồng khí CO qua ống sứ đựng m gam hỗn hợp Fe và các oxit của Fe đun nóng thu được 64 gam Fe. Dẫn khí thu được sau phản ứng qua nước vôi trong có dư tạo 40 gam kết tủa . M có giá trị là
A.70,4 gam B.60,4 gam
C. 68,2 gam D. 70,2 gam
Đáp án A
Câu 8:
Cho luồng khí CO dư đi qua ống sứ đựng hỗn hợp Fe3O4 và CuO đun nóng đến phản ứng
hoàn toàn, thu được 2,32g hỗn hợp kim loại. Khí thoát ra cho đi vào bình đựng dung dịch
Ca[OH]2 dư thấy tạo ra 5 gam kết tủa. Khối lượng hỗn hợp 2 oxit kim loại ban đầu là
A. 3,12 gam B.3,92 gam C.3,22 gam D. 4,2 gam
Đáp án A
Câu 9:
Cho 15 gam hỗn hợp X gồm Fe, Mg, Al tác dụng hoàn toàn với dung dịch HCl dư thu
được 8,96 lít H2 [ đktc]. Tính khối lượng muối thu được
A. 40,4 gam B. 60,3 gam C. 54,4 gam D. 43,4 gam
Đáp án D
Câu 10:
Trộn 2,7 gam Al với 15 gam hỗn hợp X gồm Fe2O3 và FeO rồi nung nóng một thời gian
để thực hiện phản ứng nhiệt nhôm. Sau phản ứng ta thu được m gam hỗn hợp chất rắn.
Giá trị của m là
A. 17,7 gam B. 10 gam C. 16,7 gam D. 18,7 gam
Đáp án A
Câu 11:
Nung 13,4 gam muối cacbonat của hai kim loại kiềm thổ sau phản ứng thu đươc 6,8 gam
chất rắn và khí A. Hấp thu hoàn toàn khí A trên vào Ca[OH]2 dư thu được m gam kết tủa.
Giá trị của m là
A. 20 gam B. 15 gam C. 18 gam D. 17 gam
Đáp án B