PHƯƠNG PHÁP ÁP DỤNG BẢO TOÀN NGUYÊN TỐ 2.1. Nguyên tắc: Trong các phản ứng hóa học thông thường, các nguyên tố luôn được bảo toàn. Điều này có nghĩa là: “Tổng số mol nguyên tử của một nguyên tố bất kì trước và sau phản ứng luôn bằng nhau”. Phương pháp này thường áp dụng cho các bài toán xảy ra nhiều phản ứng và để giải nhanh ta chỉ cần thiết lập sơ đồ mối quan hệ giữa các chất. 2.2. Ví dụ minh họa: Ví dụ 1: Khử hoàn toàn 20,6 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe 2 O 3 cần dùng 2,24 lít khí CO (đktc). Khối lượng sắt m thu được sau phản ứng là: A. 18g B. 19g C. 19,5g D. 20g Giải: FeO + CO = Fe + CO 2 Fe 2 O 3 +3CO =2Fe + 3CO 2 Theo bài: CO lấy oxi của oxit tạo thành CO 2 Theo định luật bảo toàn nguyên tố:n O của oxit = n CO = 0,1 (mol) → m O của oxit = 0,1 . 16 = 1,6 (gam) → Khối lượng sắt thu được sau phản ứng là: 20,6 – 1,6 = 19 (gam) Đáp án B. Ví dụ 2: Khử hết m gam Fe 3 O 4 bằng CO thu được hỗn hợp A gồm FeO và Fe. A tan vừa đủ trong 0,3 lít dung dịch H 2 SO 4 1M. Giá trị của m là: A. 23,2 gam. B. 46,4 gam. C. 11,2 gam. D. 16,04 gam. Giải: Fe 3 O 4 → (FeO, Fe) → 3 Fe 2+ n mol 3n Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố, ta có: n Fe trong Fe3O4 = n Fe trong FeSO4 = n SO4 2- = n H2SO4 = 0,3 . 1 = 0,3 → 3 n = 0,3 .1 → n = 0,1 → m Fe3O4 = 23,2 gam. Đáp án A. Ví dụ 3: Khử hoàn toàn 24 gam hỗn hợp CuO và Fe x O y bằng H 2 dư ở nhiệt độ cao thu được 17,6 gam hỗn hợp kim loại. Khối lượng H 2 O tạo thành là: A. 1,8gam. B. 5,4 gam. C.7,2gam. D. 3,6gam. Giải: CuO + H 2 = Cu + H 2 O Fe x O y + H 2 = x Fe + y H 2 O Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố : n O trong H2O = n O trong oxit = (m oxit - m kim loại ) : 16 = (24 – 17,6) : 16 = 0,4 (mol) = n H2O Vậy m H2O = 0,4 . 18 = 7,2 gam Đáp án C. Ví dụ 4: Hỗn hợp rắn A gồm 0,1 mol Fe 2 O 3 và 0,1 mol Fe 3 O 4 . Hòa tan hoàn toàn A bằng dung dịch HCl dư được dung dịch B. Cho dung dịch NaOH dư vào B được kết tủa C. Lọc lấy kết tủa C, rửa sạch rồi nung trong không khí đến khối lượng không đổi được m gam chất rắn D. Tính m: A. 40 gam. B. 39 gam. C. 39,8 gam. D. 35 gam. Giải: Các phương trình phản ứng xảy ra: Fe 2 O 3 + 6 HCl → 2 FeCl 3 + 3 H 2 O Fe 3 O 4 + 8 HCl → FeCl 2 + 2FeCl 3 + 4H 2 O FeCl 2 + 2NaOH → Fe(OH) 2 + 2NaCl FeCl 3 + 3NaOH → Fe(OH) 3 + 3NaCl 4Fe(OH) 2 + O 2 + 2 H 2 O → 4Fe(OH) 3 2 Fe(OH) 3 → Fe 2 O 3 + 3H 2 O Fe 2 O 3 (0,1 mol) và Fe 3 O 4 (0,1 mol) → chất rắn D là Fe 2 O 3 (a mol) Bảo toàn nguyên tố Fe ta có: 0,1 . 2 + 0,1 . 3 = a . 2 → a = 0,25 → m = 40 gam. Đáp án A. Ví dụ 5: Cho 11,2 gam Fe và 2,4 gam Mg tác dụng hết với dung dịch H 2 SO 4 loãng dư sau phản ứng thu được dung dịch A và V lít khí H 2 (đktc). Cho dung dịch NaOH dư vào dung dịch A thu được kết tủa B. Lọc B nung trong không khí đến khối lượng không đổi được m gam chất rắn. m có giá trị A. 18 gam B. 20 gam. C. 24 gam. D. 36 gam. Giải: Fe + H 2 SO 4 → FeSO 4 + H 2 Mg + H 2 SO 4 → MgSO 4 + H 2 Dung dịch A: FeSO 4 và MgSO 4 FeSO 4 +2NaOH → Fe(OH) 2 ↓+ Na 2 SO 4 MgSO 4 + 2NaOH → Mg(OH) 2 ↓+ Na 2 SO 4 4Fe(OH) 2 + O 2 + 2H 2 O → 4Fe(OH) 3 ↓ 2Fe(OH) 3 → Fe 2 O 3 + 3H 2 O Mg(OH) 2 → MgO + H 2 O Từ các phương trình phản ứng trên, ta có: 2 Fe → Fe 2 O 3 0,2 mol 0,1 mol Mg → MgO 0,1 mol 0,1 mol Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố Fe và Mg ta có: M = 0,1 . 160 + 0, 1 . 40 = 20 (gam) Đáp án B. Ví dụ 6: 7,68 gam hỗn hợp gồm FeO, Fe 3 O 4 và Fe 2 O 3 tác dụng vừa đủ với 260 ml dung dịch HCl 1M thu được dung dịch X. Cho X tác dụng với dung dịch NaOH dư, lọc lấy kết tủa đem nung trong không khí đến khối lượng không đổi được m gam chất rắn. m có giá trị là: A. 7 gam B. 7,5 gam C. 8 gam. D. 9 gam Giải: 7,65 gam hỗn hợp FeO, Fe 3 O 4 , Fe 2 O 3 → m gam chất rắn Fe 2 O 3 (a mol) Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố Fe, ta có: n Fe trong oxit = n Fe trong Fe2O3 → n Fe trong oxit = (7,68 – 0,13 . 16) : 56 = 0,1 (mol) → n Fe trong Fe2O3 = 0,1 mol = 2 a Vậy a = 0,05 mol → m = 0,05 . 160 = 8 (gam) Đáp án C. Ví dụ 7: Đốt cháy hoàn toàn 4,04 gam một hỗn hợp bột kim loại gồm Al, Fe, Cu trong không khí thu được thu được 5,96 gam hỗn hợp 3 oxit. Hòa tan hết hỗn hợp 3 oxit bằng dung dịch HCl 2M thì phải dùng bao nhiêu lít? A. 0,5 lít. B. 0,7 lít. C. 0,12 lít. D. 1 lít Giải: M + O 2 → M x O y + HCl → muối + H 2 O Theo phản ứng M x O y + 2y HCl → M x Cl 2y + y H 2 O Nhận thấy n O trong oxit = 1/2 n HCl Mà n O trong oxit = (5,96 – 4,04) : 16 = 0,12 → n HCl = 0,24 → V dd HCl = 0,24 : 2 = 0,12 (lit) Đáp án C. Ví dụ 8: Đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol một axit cacboxylic đơn chức cần vừa đủ V lít O 2 ở đktc, thu được 0,3 mol CO 2 và 0,2 mol H 2 O. Giá trị của V là: A. 8,96 lít. B. 11,2 lít. C. 6,72 lít. D. 4,48 lít Giải: Phân tử cacboxylic đơn chức có 2 nguyên tử O nên có thể đặt CTPT của axit là RO 2 . Định luật bảo toàn nguyên tố O: n O trong RO2 + n O trong O2 = n O trong CO2 + n O trong H2O → 0,1 . 3 + n O trong O2 = 0,3 .2 + 0,2 . 1 → n O trong O2 = 0,6 mol Vậy n O2 = 0,6 : 2 = 0,3 (mol) V = 0,3 . 22,4 = 6,72 (lít) Đáp án C. Ví dụ 9: Tiến hành crackinh ở nhiệt độ cao 5,8 gam C 4 H 10 . sau một thời gian thu được hỗn hợp khí X gồm CH 4 , C 2 H 6 , C 2 H 4 , C 3 H 6 và C 4 H 10 . Đốt cháy hoàn toàn X trong khí oxi dư, rồi dẫn toàn bộ sản phẩm sinh ra qua bình đựng H 2 SO 4 đặc. Tính độ tăng khối lượng của bình H 2 SO 4 đặc: A. 10 gam. B. 15 gam. C. 7 gam D. 9 gam. Giải: Sơ đồ : 0,1 mol C 4 H 10 → hỗn hợp X → CO 2 + a mol H 2 O Bảo toàn nguyên tố H: n H trong C4H10 = n H trong H2O → 0,1 . 10 = a . 2 → a = 0,5 (mol) Vậy khối lượng của bình H 2 SO 4 tăng lên = m H2O = 0,5 . 18 = 9 (gam) Đáp án D. Ví dụ 10: Cho m gam một ancol no đơn chức X qua bình đựng CuO (dư) nung nóng. Sau khi phản ứng hoàn toàn, khối lượng chất rắn trong bình giảm 0,32 gam. Hỗn hợp hơi thu được có tỉ khối đối với hidro là 15,5. Giá trị của m là: A. 0,92 gam. B. 0,32 gam. C. 0,64 gam. D. 0,46 gam. Giải: C n H 2n+1 CH 2 OH + CuO → C n H 2n+1 CHO + Cu + H 2 O Theo định luật bảo toàn nguyên tố: Ta có khối lượng chất rắn trong bình phản ứng giảm chính là số gam nguyên tử O trong phản ứng. Do đó: m O = 0,32 gam → n O = 032 : 16 = 0,02 (mol). → n CuO = 0,02 mol Vậy hỗn hợp hơi gồm C n H 2n+1 CHO (0,2 mol) và H 2 O (0,02 mol) → m hh hơi = (15,5 . 2) : ( 0,02 + 0,02) = 1,24 (gam) Theo định luật bảo toàn khối lượng: m = m hh hơi + m Cu - m CuO = 1,24 – 0,32 = 0,92 (gam) Đáp án A. . PHƯƠNG PHÁP ÁP DỤNG BẢO TOÀN NGUYÊN TỐ 2.1. Nguyên tắc: Trong các phản ứng hóa học thông thường, các nguyên tố luôn được bảo toàn. Điều này có nghĩa là: “Tổng số mol nguyên tử của một nguyên tố bất. là: A. 18g B. 19g C. 19,5g D. 20g Giải: FeO + CO = Fe + CO 2 Fe 2 O 3 +3CO =2Fe + 3CO 2 Theo bài: CO lấy oxi của oxit tạo thành CO 2 Theo định luật bảo toàn nguyên tố: n O của oxit = n CO = 0,1. là: A. 23,2 gam. B. 46,4 gam. C. 11,2 gam. D. 16,04 gam. Giải: Fe 3 O 4 → (FeO, Fe) → 3 Fe 2+ n mol 3n Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố, ta có: n Fe trong Fe3O4 = n Fe trong FeSO4 = n SO4