PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN NGUYÊN TỐ

                             

1. Nội dung định luật bảo toàn nguyên tố:

 - Trong phản ứng hóa học, các nguyên tố luôn được bảo toàn.

2. Nguyên tắc áp dụng:

 - Trong phản ứng hóa học, tổng số mol của nguyên tố trước và sau phản ứng luôn bằng nhau.

3. Các ví dụ minh họa:

Ví dụ 1: Đốt cháy hoàn toàn 4,04 gam một hỗn hợp bột kim loại gồm Al, Fe, Cu trong không khí

thu được 5,96 gam hỗn hợp 3 oxit. Hòa tan hết hỗn hợp 3 oxit bằng dung dịch HCl 2M. Tính thể

tích dung dịch HCl cần dùng.

    A. 0,5 lít.              B. 0,7 lít.              C. 0,12 lít.            D. 1 lít.

Hướng dẫn giải

m_O  =  m_oxit - m_kl  =  5,96 - 4,04  =  1,92 gam

   

Hòa tan hết hỗn hợp ba oxit bằng dung dịch HCl tạo thành H₂O như sau:

             2H⁺   +    O^2-   ®   H₂O

               0,24  ¬  0,12 mol

Þ         lít           Đáp án C.

Ví dụ 2: Cho hỗn hợp A gồm Al, Zn, Mg. Đem oxi hoá hoàn toàn 28,6 gam A bằng oxi dư thu được

44,6 gam hỗn hợp oxit B. Hoà tan hết B trong dung dịch HCl thu được dung dịch D. Cô cạn dung

dịch D được hỗn hợp muối khan là

    A. 99,6 gam.                  B. 49,8 gam.                  C. 74,7 gam.                  D. 100,8 gam.

Hướng dẫn giải

Gọi M là kim loại đại diện cho ba kim loại trên với hoá trị là n

    M  +  O₂   ¾®   M₂O_n                   (1)

    M₂O_n  +  2nHCl   ¾®   2MCl_n  +  nH₂O   (2)

Theo phương trình (1) (2)  ®

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng   ®   gam

Þ         mol ®    n_HCl = 4´0,5 = 2 mol

Þ        

Þ                       m_muối = m_hhkl + = 28,6 + 2´35,5 = 99,6 gam.  Đáp án A.

Ví dụ 3: Để khử hoàn toàn 3,04 gam hỗn hợp X gồm FeO, Fe₃O₄, Fe₂O₃ cần 0,05 mol H₂. Mặt khác

hòa tan hoàn toàn 3,04 gam hỗn hợp X trong dung dịch H₂SO₄ đặc thu được thể tích khí SO₂ (sản

phẩm khử duy nhất) ở điều kiện tiêu chuẩn là

    A. 448 ml.            B. 224 ml.            C. 336 ml.            D. 112 ml.

Hướng dẫn giải

Thực chất phản ứng khử các oxit trên là

    H₂        +      O   ¾®   H₂O

    0,05     ®   0,05 mol

Đặt số mol hỗn hợp X gồm FeO, Fe₃O₄, Fe₂O₃ lần lượt là x, y, z. Ta có:

    n_O  =  x + 4y + 3z  =  0,05 mol                   (1)

Þ        

Þ         x + 3y + 2z  = 0,04 mol           (2)

Nhân hai vế của (2) với 3 rồi trừ (1) ta có:

    x + y  =  0,02 mol.

Mặt khác:

    2FeO + 4H₂SO₄  ¾®  Fe₂(SO₄)₃ + SO₂ + 4H₂O

        x                        ®                        x/2

    2Fe₃O₄ + 10H₂SO₄  ¾®  3Fe₂(SO₄)₃ + SO₂ + 10H₂O

         y                          ®                            y/2

Þ tổng:    Vậy:           Đáp án B.

Ví dụ 4: Thổi từ từ V lít hỗn hợp khí (đktc) gồm CO và H₂ đi qua một ống đựng 16,8 gam hỗn hợp

3 oxit: CuO, Fe₃O₄, Al₂O₃ nung nóng, phản ứng hoàn toàn. Sau phản ứng thu được m gam chất rắn

và một hỗn hợp khí và hơi nặng hơn khối lượng của hỗn hợp V là 0,32 gam. Tính V và m.

    A. 0,224 lít và 14,48 gam.                          B. 0,448 lít và 18,46 gam.      

    C. 0,112 lít và 12,28 gam.                          D. 0,448 lít và 16,48 gam.

Hướng dẫn giải

Thực chất phản ứng khử các oxit trên là

             CO  +  O   ¾®   CO₂

              H₂  +  O   ¾®  H₂O.

Khối lượng hỗn hợp khí tạo thành nặng hơn hỗn hợp khí ban đầu chính là khối lượng của nguyên tử Oxi trong các oxit tham gia phản ứng. Do vậy:

    m_O = 0,32 gam.

Þ        

Þ         .

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:

    m_oxit = m_{chất rắn} + 0,32

Þ         16,8 = m + 0,32

Þ         m = 16,48 gam.

Þ         lít     Đáp án D.

Ví dụ 5: Thổi rất chậm 2,24 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 24 gam dư đang được đun nóng. Sau khi kết thúc

phản ứng khối lượng chất rắn còn lại trong ống sứ là

    A. 22,4 gam.                  B. 11,2 gam.                  C. 20,8 gam.                  D. 16,8 gam.

Hướng dẫn giải

   

Thực chất phản ứng khử các oxit là:

             CO  +  O   ¾®   CO₂

             H₂  +  O   ¾®   H₂O.

Vậy:  .

Þm_O = 1,6 gam. Khối lượng chất rắn còn lại trong ống sứ là: 24 - 1,6 = 22,4 gam  Đáp án A.

Ví dụ 6: Cho 4,48 lít CO (đktc) từ từ đi qua ống sứ nung nóng đựng 8 gam một oxit sắt đến khi

phản ứng xảy ra hoàn toàn. Khí thu được sau phản ứng có tỉ khối so với hiđro bằng 20. Công  thức

của oxit sắt và phần trăm thể tích của khí CO₂ trong hỗn hợp khí sau phản ứng là

    A. FeO; 75%.                 B. Fe₂O₃; 75%.     C. Fe₂O₃; 65%.     D. Fe₃O₄; 65%.

Hướng dẫn giải

Fe_xO_y  +  yCO    ¾®    xFe + yCO₂

Khí thu được có  ®  gồm 2 khí CO₂ và CO dư

 

    Þ   ®    .

Mặt khác:   mol  ®  n_{CO dư} = 0,05 mol.

Thực chất phản ứng khử oxit sắt là do

CO  +  O _{(trong oxit sắt)}   ¾®  CO₂

Þ         n_CO = n_O = 0,15 mol   ®   m_O = 0,15´16 = 2,4 gam

Þ         m_Fe = 8 - 2,4 = 5,6 gam  ®  n_Fe = 0,1 mol.

Theo phương trình phản ứng ta có:

        ®    Fe₂O₃ Đáp án B.

Ví dụ 7: Cho một luồng khí CO đi qua ống đựng 0,01 mol FeO và 0,03 mol Fe₂O₃ (hỗn hợp A) đốt

nóng. Sau khi kết thúc thí nghiệm thu được 4,784 gam chất rắn B gồm 4 chất. Hoà tan chất rắn B

bằng dung dịch HCl dư thấy thoát ra 0,6272 lít H_­2 (đktc). Tính số mol oxit sắt từ trong hỗn hợp B.

Biết rằng trong B số mol oxit sắt từ bằng 1/3 tổng số mol sắt (II) oxit và sắt (III) oxit.

    A. 0,006.              B. 0,008.              C. 0,01.                D. 0,012.

Hướng dẫn giải

Hỗn hợp A  + CO  ®  4,784 gam B (Fe, Fe₂O₃, FeO, Fe₃O₄) tương ứng với số mol là: a, b, c, d (mol).

Hoà tan B bằng dung dịch HCl dư thu được mol.

Fe  +  2HCl  ®  FeCl₂   +  H₂

Þ         a = 0,028 mol.                         (1)

Theo đầu bài:          ®             (2)

Tổng m_B là:          (56.a + 160.b + 72.c + 232.d) = 4,78 gam. (3)

Số mol nguyên tử Fe trong hỗn hợp A bằng số mol nguyên tử Fe trong hỗn hợp B. Ta có:

    n_{Fe (A)} = 0,01 + 0,03´2 = 0,07 mol

    n_{Fe (B)} = a + 2b + c + 3d

Þ         a + 2b + c + 3d = 0,07             (4)

Từ (1, 2, 3, 4)       ®         b = 0,006 mol

             c = 0,012 mol

             d = 0,006 mol   Đáp án A.

Ví dụ 8: Khử hoàn toàn 24 gam hỗn hợp CuO và Fe_xO_y bằng H₂ dư ở nhiệt độ cao thu được 17,6

gam hỗn hợp 2 kim loại. Khối lượng H₂O tạo thành là

    A. 1,8 gam.          B. 5,4 gam.           C. 7,2 gam.                    D. 3,6 gam.

Hướng dẫn giải

    m_{O (trong oxit)}  =  m_oxit - m_kloại = 24 - 17,6 = 6,4 gam.

Þ         gam ;  mol.

®         gam Đáp án C.

Ví dụ 9: Khử hết m gam Fe₃O₄ bằng CO thu được hỗn hợp A gồm FeO và Fe. A tan vừa đủ trong

0,3 lít dung dịch H₂SO₄ 1M cho ra 4,48 lít khí (đktc). Tính m?

    A. 23,2 gam.                  B. 46,4 gam.                  C. 11,2 gam.                  D. 16,04 gam.

Hướng dẫn giải

    Fe₃O₄    ®    (FeO, Fe)    ®    3Fe²⁺

       n mol

    mol

Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố Fe:

   

Þ         3n = 0,3   ®    n = 0,1

Þ          gam Đáp án A.

Ví dụ 10: Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm CH­₄, C₃H₆ và C₄H₁₀ thu được 4,4 gam CO₂ và 2,52 gam H₂O. m có giá trị là:

A. 1,48 gam.                  B.  2,48 gam.                 C. 14,8 gam.                  D. 24 gam.

Hướng dẫn giải

    Đáp án A.

Ví dụ 11: Cho m gam một ancol (rượu) 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 hiđro là 15,5. Giá trị của m là

    A. 0,92 gam.                  B. 0,32 gam.                  C. 0,64 gam.                  D. 0,46 gam.

Hướng dẫn giải

C_n­H_2n+1CH₂OH + CuO  C_nH_2n+1CHO + Cu_¯ + H₂O

Khối lượng chất rắn trong bình giảm chính là số gam nguyên tử O trong CuO phản ứng. Do đó nhận được:   m_O = 0,32 gam   ®  

Þ  Hỗn hợp hơi gồm:      

Vậy hỗn hợp hơi có tổng số mol là 0,04 mol.

Có = 31

Þ         m_{hh hơi} = 31 ´ 0,04 = 1,24 gam.

    m_ancol + 0,32  =  m_{hh hơi}

    m_ancol  =  1,24 - 0,32  =  0,92 gam   Đáp án A.

Chú ý: Với rượu bậc (I) hoặc rượu bậc (II) đều thỏa mãn đầu bài.

Ví dụ 12: Chia hỗn hợp 2 anđehit no đơn chức thành 2 phần bằng nhau:

     - Đốt cháy hoàn toàn phần 1 thu được 0,54 gam H₂O.

     - Phần 2 cộng H₂ (Ni, t^o ) thu được hỗn hợp A.

          Nếu đốt cháy hoàn toàn A thì thể tích khí CO₂ thu được (đktc) là:

A. 0,112 lít.                   B. 0,672 lít.          C. 1,68 lít.            D. 2,24 lít.             

Hướng dẫn giải

P1: hỗn hợp là anđehit no đơn chức

Theo định luật bảo toàn nguyên tử và bảo toàn khối lượng

=>

lít     Đáp án B.

Ví dụ 13: Tách nước hoàn toàn từ hỗn hợp X gồm 2 rượu A và B ta được hỗn hợp Y gồm các olefin. Nếu đốt cháy hoàn toàn X thì thu được 1,76 gam CO­₂. Vậy khi đốt cháy hoàn toàn Y thì tổng khối lượng nước và CO₂ tạo ra là:

A. 2,94 gam.                  B. 2,48 gam.                  C. 1,76 gam.                  D. 2,76 gam.

Hướng dẫn giải

(mol)

Mà khi  số mol CO₂ = = 0,04 mol

  Đáp án B.

Ví dụ 14: Hỗn hợp X gồm rượu no đơn chức A và 1 axit no đơn chức B. Chia thành 2 phần bằng nhau.

     - Phần 1: Bị đốt cháy hoàn toàn thấy tạo ra 2,24 lít CO­₂ (đktc)

     - Phần 2: Được este hóa hoàn toàn và vừa đủ thu được 1 este.

Khi đốt cháy este này thì lượng nước sinh ra là:

A. 1,8 gam.                    B. 3,6 gam.           C. 19,8 gam.                  D. 2,2 gam.

Hướng dẫn giải

P1: 

Theo định luật bảo toàn nguyên tử và bảo toàn khối lượng

 Este no, đơn chức

   Đáp án A.

Ví dụ 15: Đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol một axit cacbonxylic đơn chức cần vừa đủ V lít O₂ (đktc),

thu được 0,3 mol CO₂ và 0,2 mol H₂O. Giá trị của V là

    A. 8,96 lít.            B. 11,2 lít.            C. 6,72 lít.            D. 4,48 lít.

Hướng dẫn giải

Axit cacbonxylic đơn chức có 2 nguyên tử Oxi nên có thể đặt là RO₂. Vậy:

    0,1´2 + n_{O (p.ư)}  =  0,3´2 + 0,2´1

Þ         n_{O (p.ư)}  =  0,6 mol

Þ        

Þ         lít         Đáp án C.

Ví dụ 16: Đun hai rượu đơn chức với H₂SO₄ đặc, 140^oC được hỗn hợp ba ete. Lấy 0,72 gam một

trong ba ete đem đốt cháy hoàn toàn thu được 1,76 gam CO₂ và 0,72 gam H₂O. Hai rượu đó là

A. CH₃OH và C₂H₅OH. B. C₂H₅OH và C₃H₇OH.         

C. C₂H₅OH và C₄H₉OH.          D. CH₃OH và C₃H₅OH.

Hướng dẫn giải

Đặt công thức tổng quát của một trong ba ete là C_xH_yO, ta có:

    gam ;  gam

Þ         m_O = 0,72 - 0,48 - 0,08 = 0,16 gam.

     =  4 : 8 : 1.

Þ Công thức phân tử của một trong ba ete là C₄H₈O.

     Công thức cấu tạo là CH₃-O-CH₂-CH=CH₂.

Vậy hai ancol đó là CH₃OH và CH₂=CH-CH₂-OH.     Đáp án D.

4. Bài tập áp dụng :

Câu 1: Cho hỗn hợp gồm 0,3 mol Fe, 0,15 mol Fe₂O₃ và 0,1 mol Fe₃O₄ tác dụng hết với dung dịch H₂SO₄ loãng thu được dung dịch A. Cho dung dịch A tác dụng với dung dịch NaOH dư, lọc kết tủa đem nung trong không khí đến khối lượng không đổi thu được m gam chất rắn C. Tính m

          A. 70.                           B. 72.                           C. 65.                     D. 75.

Câu 2: Khử 16 gam Fe₂O₃ thu được hỗn hợp A gồm Fe, Fe₂O_3, FeO, Fe₃O₄. Cho A tác dụng hết với dung dịch H₂SO₄ đặc, nóng.  Khối lượng muối sunfat tạo ra trong dung dịch là

          A. 48 gam.           B. 50 gam.            C. 32 gam.          D. 40 gam.

Câu 3: Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp gồm 0,1 mol Fe₂O₃ và 0,2 mol FeO vào dung dịch HCl dư thu được dung dịch A. Cho NaOH dư vào dung dịch A thu được kết tủa B. Lọc lấy kết tủa B rồi đem nung trong không khí đến khối lượng không đổi được m gam chất rắn, m có giá trị là

A. 16 gam.           B. 32 gam.            C. 48 g        am.             D. 52 gam.

Câu 4: Cho 1,56 gam hỗn hợp gồm Al và Al₂O₃ phản ứng hết với dung dịch HCl (dư), thu được V lít khí H₂ (đktc) và dung dịch X. Nhỏ từ từ dung dịch NH₃ đến dư vào dung dịch X thu được kết tủa, lọc hết lượng kết tủa, nung đến khối lượng không đổi thu được 2,04 gam chất rắn. Giá trị của V làA. 0,672.                   B. 0,224.                     C. 0,448.                 D. 1,344.

Câu 5: Cho 4,48 lít khí CO (ở đktc) từ từ đi qua ống sứ nung nóng đựng 8 gam một oxit sắt đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn. Khí thu được sau phản ứng có tỉ khối so với hiđro bằng 20. Công thức của oxit sắt và phần trăm thể tích của khí CO₂ trong hỗn hợp khí sau phản ứng là

A. FeO; 75%.                 B. Fe₂O₃; 75%.     C. Fe₂O₃; 65%.           D. Fe₃O₄; 75%.

Câu 6: Dẫn từ từ V lít khí CO (đktc) đi qua một ống sứ đựng lượng dư hỗn hợp rắn gồm CuO, Fe₂O₃ (ở nhiệt độ cao). Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được khí X. Dẫn toàn bộ khí X ở trên vào lượng dư dung dịch Ca(OH)₂ thì tạo thành 4 gam kết tủa. Giá trị của V là

A. 1,120.                        B. 0,896.                        C. 0,448.                        D. 0,224.

Câu 7: Khử hoàn toàn một oxit sắt X ở nhiệt độ cao cần vừa đủ V lít khí CO (đktc), sau phản ứng thu được 0,84 gam Fe và 0,02 mol khí CO₂. Công thức của X và giá trị V lần lượt là

A. Fe₃O₄ và 0,224.         B. Fe₂O₃ và 0,448.         C. Fe₃O₄ và 0,448.         D. FeO và 0,224.

Câu 8: Cho V lít hỗn hợp khí (ở đktc) gồm CO và H₂ phản ứng với một lượng dư hỗn hợp rắn gồm CuO và Fe₃O₄ nung nóng. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, khối lượng hỗn hợp rắn giảm 0,32 gam. Giá trị của V là A. 0,448.                  B. 0,112.           C. 0,224.                          D. 0,560.

Câu 9: Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp gồm 0,12 mol FeS₂ và a mol Cu₂S vào axit HNO₃ (vừa đủ), thu được dung dịch X (chỉ chứa hai muối sunfat) và khí duy nhất NO. Giá trị của a là

A. 0,04.                          B. 0,075.                        C. 0,12.                          D. 0,06.

Câu 10: Khi đốt 1 lít khí X cần 6 lít O₂ thu được 4 lít CO₂ và 5 lít hơi H₂O (các thể tích khí đo ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất). CTPT của X là

             A. C₄H₁₀O.                  B. C₄H₈O₂.            C. C₄H₁₀O₂.                 D. C₃H₈O.

Câu 11: Đốt cháy 1 lít hơi hiđrocacbon với một thể tích không khí (lượng dư). Hỗn hợp khí thu được sau khi hơi H₂O ngưng tụ có thể tích là 18,5 lít, cho qua dung dịch KOH dư còn 16,5 lít, cho hỗn hợp khí đi qua ống đựng photpho dư thì còn lại 16 lít. Xác định CTPT của hợp chất trên biết các thể tích khí đo ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất và O₂ chiếm 1/5 không khí, còn lại là N₂.

             A. C₂H₆.            B. C₂H₄.                C. C₃H₈.                      D. C₂H₂.

Câu 12: Đốt cháy hoàn toàn một hiđrocacbon trong 0,5 lít hỗn hợp của nó với CO₂ bằng 2,5 lít O₂ thu được 3,4 lít khí. Hỗn hợp này sau khi ngưng tụ hết hơi nước còn 1,8 lít, tiếp tục cho hỗn hợp khí còn lại qua dung dịch kiềm dư thì còn lại 0,5 lít khí. Các thể tích được đo ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất. CTPT của hiđrocacbon là

          A. C₄H₁₀.              B. C₃H₈.                C. C₄H₈.                      D. C₃H₆.

Câu 13: Cho 224,00 lít metan (đktc) qua hồ quang được V lít hỗn hợp A (đktc) chứa 12% C₂H₂ ; 10% CH₄ ; 78% H₂ (về thể tích). Giả sử chỉ xảy ra 2 phản ứng :

                                                2CH₄ ® C₂H₂  +  3H₂ (1)

          CH₄ ® C  +  2H₂         (2)

    Giá trị của V là

            A. 407,27.                   B. 448,00.           C. 520,18                      D. 472,64.

Câu 14: Đốt cháy hoàn toàn một thể tích khí thiên nhiên gồm metan, etan, propan bằng oxi không khí (trong không khí, oxi chiếm 20% thể tích), thu được 7,84 lít khí CO₂ (đktc) và 9,9 gam nước. Thể tích không khí (ở đktc) nhỏ nhất cần dùng để đốt cháy hoàn toàn lượng khí thiên nhiên trên là

A. 70,0 lít.                     B. 78,4 lít.                      C. 84,0 lít.                     D. 56,0 lít.

Câu 15: Đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol một axit cacboxylic đơn chức, cần vừa đủ V lít O₂ (đktc), thu được 0,3 mol CO₂ và 0,2 mol H₂O. Giá trị của V là

A. 8,96.                          B. 11,2.                          C. 6,72.                          D. 4,48.

Link tải tài liệu nhé  : TẠI ĐÂY

Xem nhiều hơn  TÀI LIỆU        

Video bài giảng :YOUTUBE

HƯỚNG DẪN LÀM GÌ - Một kênh youtube chia sẻ những tiên ích, ứng dụng, phầm mềm, apps giúp nâng cao hiệu quả công việc và học tập. Mới bạn ghé qua chơi.

LOVE POODLE - Trang trại chó Poodle thuần chủng và uy tín nhất Hà Nôi, chuyên mua bán các dòng chó Poodle.