1 PHƢƠNG PHÁP BẢO TOÀN KHỐI LƢỢNG Nguyên tắc Xét phản ứng A + B  C + D ta có ; mA + mB = mC + mD Một số dạng thƣờng gặp : - Hỗn hợp oxit tác dụng với axit tạo muối: MO + HCl, H2SO4 lỗng moxit + maxit = mmuối + mnước Trong số mol nước tính theo axit - Hỗn hợp oxit tác dụng CO, C H2 : moxit  mCO,C,H2  mran  mCO2 ,H2O Trong số mol CO2, H2O tính theo CO, C H2 - Hỗn hợp kim loại tác dụng với axit giải phóng H2 mkim loại + maxit = mmuối + mH2 số mol H2 = 2HCl = H2SO4 - Hỗn hợp muối cacbonat tác dụng với axit mmuối (1) + maxit = mmuối + mH2O + mCO2 Các ví dụ minh hoạ Ví dụ 1: (2007 - Khối A) Hồ tan hoàn toàn 2,81 gam hỗn hợp gồm Fe2O3, MgO, ZnO 500 ml axit H2SO4 0,1M (vừa đủ) Sau phản ứng, hỗn hợp muối sunfat khan thu cô cạn dung dịch có khối lượng A 6,81 gam B 4,81 gam C 3,81 gam D 5,81 gam Hƣớng dẫn   Fe2(SO4)3 + 3H2O (1) Fe2O3 + 3H2SO4  MgSO4 + H2O (2) MgO + H2SO4   ZnSO4 + H2O (3) ZnO + H2SO4  Theo pt hoá học (1, 2, 3): n H2O = n H2SO4 = 0,5  0,1 = 0,05 (mol) Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng: m hh muối khan = 2,81 + 98  0,05 – 18  0,05 = 6,81 (g) Ví dụ 2: Hỗn hợp X gồm Fe, FeO Fe2O3 Cho luồng khí CO qua ống sứ đựng m gam hỗn hợp X nung nóng Sau kết thúc thí nghiệm thu 64 gam chất A ống sứ 11,2 lít khí B (đktc) có tỉ khối so với H2 20,4 Giá trị m A 105,6 B 35,2 C 52,8 D 70,4 Hƣớng dẫn Các phương trình hố học phản ứng khử oxit sắt có: t  2Fe3O4 + CO2 (1) 3Fe2O3 + CO  t Fe3O4 + CO   3FeO + CO2 (2) t FeO + CO  Fe + CO2 (3)  Nhận xét: Chất rắn A gồm chất Fe, FeO, Fe3O4 hơn, điều quan trọng số mol CO phản ứng số mol CO2 tạo thành Gọi x số mol CO2 tạo thành nB = 11, = 0,5 (mol) 22, 44x + 28(0,5 – x) = 0,5  20,4  = 20,4  x = 0,4 (mol) Do n CO phản ứng = 0,4 (mol) Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng: m = mA + mCO2 – mCO = 64 + 44  0,4 – 28  0,4 = 70,4 (g) Ví dụ 3: Hoà tan hoàn toàn gam hỗn hợp kim loại dung dịch HCl thu dung dịch A khí B Cơ cạn dung dịch A 5,71 gam muối khan Tính thể tích khí B (đo đktc) Hƣớng dẫn Gọi kim loại cho X Y 2X + 2m HCl   2XClm + m H2 (1) 2Y + 2n HCl   2YCln + n H2 (2) Theo (1, 2): n HCl =  n H2 Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng: + 36,5   n H2 = 5,71 +  n H2  n H2 = 0,01 (mol) Vậy VH2 (đktc) = 0,01  22,4 = 0,224 (l) Ví dụ 4: (2009 - Khối A)Cho 3,68 gam hỗn hợp gồm Al Zn tác dụng với lượng vừa đủ dung dịch H2SO4 10%, thu 2,24 lít khí H2 (ở đktc) Khối lượng dung dịch thu sau phản ứng A 101,68 gam B 88,20 gam C 101,48 gam D 97,80 gam Hƣớng dẫn  Al2(SO4)3 + 3H2  (1) 2Al + 3H2SO4   ZnSO4 + H2  (2) Zn + H2SO4  Từ (1, 2): n H2SO4 = n H2 =  mdd H2SO4 = 2, 24 = 0,1 (mol) 22, 98  0,1  100 = 98 (g) 10 Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng: mdd sau phản ứng = mhh + mdd H2SO4 – mH  = 3,68 + 98 –  0,1 = 101,48 (g) Ví dụ Cho từ từ luồng khí CO qua ống sứ đựng m gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3 nung nóng, kết thúc phản ứng thu 64g sắt, khí gồm CO CO2 cho sục qua dung dịch Ca(OH)2 dư 40g kết tủa Vậy m có giá trị A 70,4g B 74g C 47g D 104g Lời giải : Khí sau phản ứng gồm CO2 CO dư cho qua dung dịch Ca(OH)2 dư : CO2 + Ca(OH)2  CaCO3 + H2O 40  0,4 (mol) 100 0,4 (mol) Sơ đồ phản ứng: FeO Fe2O3 Fe3O4 + CO   Fe + CO2 28.0,4 + m = 64 + 44.0,4  m = 70,4g Ví dụ Người ta cho từ từ luồng khí H2 qua ống sứ đựng 5,44 gam hỗn hợp gồm FeO, Fe3O4, Fe2O3, CuO nung nóng, kết thúc phản ứng thu m gam hỗn hợp chất rắn A 1,62 gam H2O Vậy m có giá trị A 4g B 5g C 4,5g D 3,4g Lời giải : nH2  nH2O  0, 09 (mol) Sơ đồ phản ứng: FeO H2 + Fe2O3  A + H2O Fe3O4 CuO 0,09.2 + 5,44 = m + 1,62  m = 4g Ví dụ Cho 35g hỗn hợp Na2CO3, K2CO3 tác dụng vừa đủ với dung dịch BaCl2 Sau phản ứng thu 59,1g kết tủa Lọc tách kết tủa, cô cạn dd thu m(g) muối clorua Vậy m có giá trị A 38,3g B 22,6g C 26,6g D 6,26g Lời giải : Sơ đồ phản ứng: Na CO3 K CO3  BaCO3 + + BaCl2  NaCl KCl nBaCl2  nBaCO3  0,3 (mol) Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng: mhh  mBaCl2  m   m dd m = 35 + 0,3.208 – 59,1 = 38,3 (g) Ví dụ Cho 4,48g hỗn hợp Na2SO4, K2SO4, (NH4)2SO4 tác dụng vừa đủ với 300 ml dung dịch Ba(NO3)2 0,1M Kết thúc phản ứng thu kết tủa A dung dịch B Lọc tách kết tủa, cô cạn dung dịch thu m(g) muối nitrat Vậy m có giá trị A 5,32g B 5,23g C 5,26g D 6,25g Lời giải : Sơ đồ phản ứng: Na2SO4 K2SO4 + Ba(NO3)2   BaSO4 + (NH4)2SO4 NaNO3 KNO3 NH4NO3 nBa(NO3 )2  nBaSO4  0, 03 (mol) ; 4, 48  7,83  6,99  mB  mB  5,32 (g) Ví dụ Hồ tan 2,57g hợp kim Cu, Mg, Al lượng vừa đủ dung dịch H 2SO4 lỗng thu 1,456 lít khí X (đktc), 1,28g chất rắn Y dung dịch Z Cô cạn Z thu m gam muối khan, m có giá trị A 7,53g B 3,25g C 5,79g D 5,58g Lời giải: Sơ đồ phản ứng : Cu MgSO4  + Cu + H2   Mg + H2SO4  Al (SO )  Al  m  m (Al Mg)  m SO2  (2,57  1,28)  0, 065.96  7,53 (g) Ví dụ Hồ tan hồn tồn 3,72g hỗn hợp kim loại A, B dung dịch HCl dư thấy tạo 1,344 lít khí H2 (đktc) Cơ cạn dung dịch sau phản ứng thu muối khan có khối lượng A 7,12g B 7,98g C 3,42g D 6,12g Lời giải : Theo phương trình điện li : n H  n Cl   1,344  0,12(mol) 22, mmuối = mKL + mCl = 3,72 + 0,12.35,5 = 7,98 (g) Ví dụ 10 Nung m gam hỗn hợp A gồm muối MgCO3 CaCO3 khơng cịn khí thu 3,52g chất rắn B khí C Cho tồn khí C hấp thụ hết lít dung dịch Ba(OH)2 thu 7,88g kết tủa Đun nóng dung dịch lại thấy tạo thành thêm 3,94g kết tủa Nếu phản ứng xảy hồn tồn m có giá trị A 7,44g B 7,40g C 7,04g D 4,74g Lời giải: m = mB + mCO2  BaCO3  + H2O CO2 + Ba(OH)2   Ba(HCO3)2 2CO2 + Ba(OH)2  m = 3,52 + ( 7,88 3,94  ).44  7, 04 (g) 197 197 PHƢƠNG PHÁP BẢO TOÀN MOL NGUYÊN TỐ Nguyên tắc Tổng số mol nguyên tử nguyên tố trước sau phản ứng ln Tính số mol nguyên tử nguyên tố : nnguyên tử A = x.nX = (số nguyên tử A X).số mol X ví dụ : nO = 4.nH2SO4 Các ví dụ minh hoạ Ví dụ 1: (2007 - Khối A) Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp gồm 0,12 mol FeS2 a mol Cu2S vào axit HNO3 (vừa đủ), thu dung dịch X (chỉ chứa hai muối sunfat) khí NO Giá trị a A 0,04 B 0,075 C 0,12 D 0,06 Hướng dẫn Fe2 (SO4 )3 FeS2  HNO3     NO   H 2O Cu 2S CuSO4 Sơ đồ phản ứng:  2FeS2   Fe2(SO4)3 0,12  0,06 Cu2S   2CuSO4 a 2a Áp dụng định luật bảo tồn ngun tố S, ta có:  0,12 + a =  0,06 + 2a  a = 0,06 (mol) Ví dụ 2: Dẫn từ từ V lít khí CO (ở đktc) qua ống sứ đựng lượng dư hỗn hợp rắn gồm CuO, Fe2O3 (ở nhiệt độ cao) Sau phản ứng xảy hồn tồn, thu khí X Dẫn tồn khí X vào lượng dư dung dịch Ca(OH)2 tạo thành gam kết tủa Giá trị V A 1,120 B 0,896 C 0,448 D 0,224 (Trích đề thi TSCĐ năm 2008 - Khối A, B) Hướng dẫn Sơ đồ phản ứng: CuO t0 + CO   CO2  (X) + hỗn hợp rắn  Fe O3  CaCO3  + H2O CO2 + Ca(OH)2 dư  Áp dụng bảo toàn số mol nguyên tố C: n C CO = n C CO2 = n C CaCO3  n C CO = n CaCO 3 = = 0,04 (mol) 100 Vậy V = 0,04  22,4 = 0,896 (l) Ví dụ 3: Hồ tan hỗn hợp X gồm 0,2 mol Fe 0,1 mol Fe2O3 vào dung dịch HCl dư dung dịch Y Cho dung dịch Y tác dụng với dung dịch NaOH dư thu kết tủa Lọc kết tủa, rửa đem nung khơng khí đến khối lượng khơng đổi thu m gam chất rắn Z Giá trị m A 16,0 B 24,0 C 28,8 D 32,0 Hướng dẫn Sơ đồ phản ứng: FeCl2  NaOH Fe  HCl X  Y    Fe2O3 FeCl3 Fe(OH) t  Z (Fe2O3)  Fe(OH)3 Áp dụng bảo toàn số mol nguyên tố Fe: n Fe Z = n Fe X = n Fe  2n Fe2O3 = 0,2 + 2.0,1 = 0,4 (mol)  n Fe2O3 Z =  n Fe Z = 0,2 (mol) Vậy m = 0,2  160 = 32,0 (g) Ví dụ 4: Cho 2,13 gam hỗn hợp X gồm ba kim loại Mg, Cu Al dạng bột tác dụng hoàn toàn với oxi thu hỗn hợp Y gồm oxit có khối lượng 3,33 gam Thể tích dung dịch HCl 2M vừa đủ để phản ứng hết với Y A 57 ml B 50 ml C 75 ml D 90 ml (Trích đề thi TSĐH năm 2008 - Khối A) Hướng dẫn MgO  Mg    O2 X Cu  Y CuO Al O  Al    MgCl2 + H2O (1) MgO + 2HCl   CuCl2 + H2O (2) CuO + 2HCl   2AlCl3 + 3H2O (3) Al2O3 + 6HCl  Ta có mO / hhY = 3,33 – 2,13 = 1,2 (g) hay n O / hhY = 1, = 0,075 (mol) 16 Theo (1, 2, 3): n HCl =  n O / hhY =  0,075 = 0,15 (mol) Vậy Vdd HCl = 0,15 = 0,075 (l) = 75 (ml) Ví dụ 5: Cho mẩu Na để lâu khơng khí, bị chuyển hoá thành hỗn hợp rắn X gồm Na, Na2O, NaOH, Na2CO3 Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp X H2SO4 loãng, sau phản ứng thu dung dịch Y Làm bay nước từ từ thu 8,05 gam tinh thể Na2SO4.10H2O Khối lượng mẩu Na A 0,575 gam B 1,15 gam C 2,3 gam D 1,725 gam Hướng dẫn  Na O  NaOH H2SO4 kk   dd Y (dd Na2SO4)   Na2SO4.10H2O Na  X   Na CO3  Na 8,05 Ta có n Na 2SO4 10H2O = = 0,025 (mol)  n Na mẩu Na = n Na 322  n Na 2SO4 10H2O = 0,05 (mol) Vậy khối lượng mẩu Na là: 0,05  23 = 1,15 (g) tinh thể = Ví dụ 6: Cho hỗn hợp A gồm ba kim loại X, Y, Z có hoá trị 3, 2, tỉ lệ số mol : : 3, số mol X x mol Hồ tan hồn tồn A dung dịch có chứa y mol HNO3 Sau phản ứng thu dung dịch B khơng chứa NH4NO3 V lít hỗn hợp khí E (ở đktc) gồm NO2 NO Biểu thức tính y theo x V A 8x + V 22, B 6x + V 22, C 5x + V 22, D 10x + V 22, Hướng dẫn Ta có n hh E = V (mol) 22, Theo đề n X : n Y : n Z = : : Mà n X = x (mol) nên n Y = 2x (mol), n Z = 3x (mol) Sơ đồ phản ứng: X , Y , Z + HNO3   X(NO3)3, Y(NO3)2, ZNO3 + NO2  , NO  + H2O x 2x 3x x 2x 3x  Số mol muối số mol kim loại tương ứng Dựa vào bảo toàn số mol nguyên tố N: n HNO3 = n N = n X(NO3 )3 + n Y(NO3 )2 + n ZNO3 + n NO2 + n NO = x + 2x + 3x + V V = 10x + (mol) 22, 22, Ví dụ Cho hỗn hợp A gồm 0,1 mol Cu, 0,2 mol Ag tan vừa hết V lít dung dịch HNO3 1M thu dung dịch X hỗn hợp Y gồm khí NO, NO2 ( n NO  n NO2  0,1 mol ) V có giá trị A lít B 0,6 lít C 1,5 lít D lít Lời giải Sơ đồ phản ứng: Cu Ag + HNO3   Cu(NO3 )2 AgNO3 + NO NO2 + H2 O Áp dụng bảo toàn nguyên tố Cu, Ag ta có : nCu = nCu(NO3 )2 = 0,1 mol nAg = n AgNO3 = 0,2 mol Áp dụng cho nguyên tố N : n N (HNO3 ) = n N(Cu(NO3 )2 AgNO3 NONO2 ) n(HNO3 ) = 2nCu(NO3 )2  nAgNO3  n NO  n NO2 n(HNO3 ) = 2.0,1 + 0,2 + 0,1 + 0,1 = 0,6 mol VHNO3  0,6  0,6(lit) Ví dụ 8: Cho hỗn hợp gồm : FeO (0,01 mol), Fe2O3 (0,02 mol), Fe3O4 (0,03 mol) tan vừa hết dung dịch HNO3 thu muối 0,448 lít khí N2O4 (đktc) Khối lượng muối số mol HNO3 tham gia phản ứng A 32,8 g ; 0,4 mol C 33,88 g ; 0,06 mol B 33,88 g ; 0,46 D 33,28 g ; 0,46 mol mol Lời giải Sơ đồ phản ứng : FeO Fe2O3 + HNO3  Fe(NO3)3 + NO2 + H2O Fe3O4 Áp dụng bảo toàn nguyên tố Fe : nFe [Fe(NO3 )3 ]  nFe [FeO,Fe2O3 ,Fe3O4 ] nFe [Fe(NO3 )3 ] = nFeO  2nFe2O3  3nFe3O4 = 0, 01  2.0, 02  3.0, 03  0,14 (mol) mFe(NO )3  0,14.242  33,88 (g) Áp dụng bảo toàn nguyên tố N : n N [HNO3 ]  n N [Fe(NO3 )3 N 2O4 ]  n HNO3  3n Fe(NO3 )3  n N2O4  3.0,14  2.0, 02  0, 46 (mol) Ví dụ 9: Cho 1,1 gam hỗn hợp Fe, Al phản ứng với dung dịch HCl thu dung dịch X, chất rắn Y khí Z, để hồ tan hết Y cần số mol H2SO4 (loãng) 1/2 số mol HCl thu dung dịch T khí Z Tổng thể tích khí Z (đktc) 0,896 lít Tổng khối lượng muối sinh hai trường hợp A 2,54 gam B 2,77 gam C 3,36 gam D 1,06 gam Lời giải : Sơ đồ phản ứng : Fe Al + HCl H SO   hỗn hợp muối ( X+T ) + H2 Đặt x= nHCl ; n H2SO4 = y (mol) Áp dụng bảo toàn nguyên tố H: n H [HClH2SO4 ]  n H [H2 ] n HCl  2n H2SO4  2n H2  0, 04 (mol) x + 2y = 0,04 x  x = 0,02 ; y = 0,01 mmuối = m(Al,Fe) + mCl  mSO 2 = 1,1 + 0,02.35,5 + 0,01.96 = 2,77 (gam) y= Ví dụ 10 Cho 1,48 g hỗn hợp kim loại Fe, Al, Zn tan hoàn toàn dung dịch H2SO4 lỗng, ta thu 0,784 lít khí H2 (đktc) Khi cô cạn dung dịch khối lượng muối khan thu A 4,84 g B 5,65 g C 5,56 g D 4,56 g Lời giải : Sơ đồ phản ứng : Fe FeSO4 Al + H2SO4   Al2(SO4)3 + H2 Zn ZnSO4 Áp dụng bảo toàn nguyên tố H:  n H2SO4 = n H = 0, 784 = 0,035 (mol) 22, Áp dụng bảo toàn nguyên tố S: = 0,035 (mol)  n 2  n 2 SO [H SO ] SO [muèi] 4 mmuối = m(Fe, Al, Zn) + mgốc axit = 1,48 + 0,055.96 = 4,84 (gam) ... 7,40g C 7,04g D 4,74g Lời giải: m = mB + mCO2  BaCO3  + H2O CO2 + Ba(OH)2   Ba(HCO3)2 2CO2 + Ba(OH)2  m = 3,52 + ( 7,88 3,94  ).44  7, 04 (g) 197 197 PHƢƠNG PHÁP BẢO TOÀN MOL NGUYÊN TỐ Nguyên... Fe FeSO4 Al + H2SO4   Al2(SO4)3 + H2 Zn ZnSO4 Áp dụng bảo toàn nguyên tố H:  n H2SO4 = n H = 0, 784 = 0,035 (mol) 22, Áp dụng bảo toàn nguyên tố S: = 0,035 (mol)  n 2  n 2 SO [H SO ]... Do n CO phản ứng = 0,4 (mol) Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng: m = mA + mCO2 – mCO = 64 + 44  0,4 – 28  0,4 = 70,4 (g) Ví dụ 3: Hoà tan hoàn toàn gam hỗn hợp kim loại dung dịch HCl thu dung