CHUYÊN ĐỀ: BÀI TẬP VẬN DỤNG ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN KHỐI LƯỢNG CƠ SỞ LÍ THUYẾT Dựa vào định luật bảo tồn khối lượng: “Trong phản ứng hóa học, tổng khối lượng chất tham gia phản ứng tổng khối lượng sản phẩm” - Xét phản ứng: A + B + C + D Theo định luật bảo tồn khối lượng (BTKL), ta có cơng thức khối lượng: mA + m B = m C + m D - Dấu hiệu nhận diện toán áp dụng phương pháp BTKL: (1) Bài toán cho dạng khối lượng hỏi dạng khối lượng (trong phản ứng có x chất, biết giá trị x – chất), thường gặp toán hỗn hợp gồm nhiều chất (2) Bài tốn có kiện khối lượng hỗn hợp chất chất tổng quát nên chuyển đổi thành số mol BÀI TẬP MINH HỌA Bài 1: Cho sơ đồ phản ứng: M+ H2SO4 → M2(SO4)3 + H2 Biết khối lượng kim loại M phản ứng, khối lượng M2(SO4)3 khối lượng hiđro tạo thành 3,24 gam, 20,52 gam 0,36 gam Tính khối lượng H2SO4 phản ứng GIẢI Theo định luật BTKL, ta có: mM mH SO mM ( SO ) mH = 20,52 + 0,36 – 3, 24 = 17,64 (gam) Bài 2: Đốt cháy hoàn toàn 17,4 gam hỗn hợp X gồm Mg Al khí oxi (dư) thu 30,2 gam hỗn hợp oxit Tính thể tích khí oxi (đktc) phản ứng GIẢI Theo định luật BTKL, ta có: mhh + moxi = moxit 17,4+ moxi = 30,2 moxi = 12,8 = Voxi = (12,8:32).22,4 = 8,96 (lít) Bài 3: Cho hỗn hợp A gồm kim loại X, Y, Z tác dụng vừa đủ với dung dịch chứa10,95 gam HCl, sau phản ứng thu dung dịch B 0,35 gam khí hiđro Cơ cạn dung dịch B thu 13,35 gam hỗn hợp X gồm muối (các kim loại với clo) Tính khối lượng A phản ứng GIẢI 4 Theo định luật BTKL, ta có: mA mHCl mC mH mA = 13,35 +0,3 - 10,95 = 2,7 (gam) Bài 4: Em giải thích sao? a) Khi nung nóng cục đá vơi khối lượng nhẹ đi? b) Khi nung miếng đồng khơng khí khối lượng lại nặng thêm? GIẢI t a) - PTHH: CaCO3 CaO + CO2 Theo định luật BTKL, ta có: mCaCO mCaO mCO Vậy, nung nóng đá vơi (CaCO3) phân huỷ thành CaO khí CO2 nên làm cho khối lượng nhẹ t b) - PTHH: 2Cu + O2 2CuO m m m O CuO Theo định luật BTKL, ta có: Cu Vậy, nung nóng miếng đồng khơng khí khối lượng lại nặng thêm đồng hóa hợp với oxi tạo đồng (II) oxit Bài 5: Hình vẽ bên phải mơ tả cân vị trí thăng Trên đĩa cân Á có cốc (1) đựng dung dịch axit clohiđric (HCl) cục đá vôi (2) (chứa chủ yếu canxi cacbonat: CaCO ), đĩa cân B đặt cân (3) vừa đủ cho cân vị trí cân Khi cho cục đá vơi vào cốc (1) thấy có xảy tạo chất X, nước khí cacbon đioxit Em lập phương trình hố học phản ứng xảy cho biết sau phản ứng kết thúc cân lệch phía đĩa cân A hay đĩa cân B? Vì sao? GIẢI - Phương trình hố học: CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2 + H2O Theo định luật BTKL, ta có: mCaCO mHCl mCaCl mCO mH O Vậy, xảy phản ứng bên đĩa cân A có khí CO, ngồi nên làm cho khối lượng nhẹ tức mA < mB Sau phản ứng kết thúc cân lệch phía đĩa cân B Bài 6: Nung hoàn toàn 12,75 gam chất rắn A thu chất rắn B 1,68 lít khí oxi (đktc) Tính khối lượng rắn B thu GIẢI t - Sơ đồ phản ứng: A B + O2 2 Theo định luật BTKL, ta có: mA mB mO mB = 12,75 –(1,68:22,4).32 = 10,35 (gam) Bài 7: Nung nóng 10 gam natri nitrat sau phản ứng thu gam chất răn 1120 ml khí oxi điều kiện tiêu chuẩn Tính giá trị a GIẢI Đổi 1120 ml = 1,12 lít t - Sơ đồ phản ứng: Natri nitra rắn + O2 Theo định luật BTKL, ta có: mNaNO mran mO a = 10 – (1,12:2,4).32 = 8,4 (gam) Bài 8: Cho mét lng khÝ clo d t¸c dơng víi 9,2g kim loại sinh 23,4g muối kim loại hoá trị I HÃy xác định kim loại hoá trị I muối kim loại Giải:Đặt M kớ hiu húa hc kim loại hoá trị I Phng trỡnh hóa học: 2M + Cl2 2MCl (1) Mol: 0,4 0,2 Áp dụng định luật bảo tồn khối lượng, ta có : Thế vào phương trình (1), từ suy : Kim loại có khối lợng nguyên tử 23 lµ Na Vậy kim loại cần tìm Na muối thu đợc là: NaCl Bi 9: (C 2007-A) Hoà tan hoàn toàn 3,22g hỗn hợp X gồm Fe, Mg Zn lợng vừa đủ dung dịch H2SO4 loÃng, thu đợc 1,344 lit hiđro (ở đktc) dung dịch chứa m gam muối Tính m? Giải:Do phn ứng này, Fe tạo muối sắt (II) nên ta gọi công thức chung kim loại X (hóa trị II) Phương trình hóa học chung: X + H2SO4 XSO4 + H2 (1) Mol: 0,06 0,06 Ta có: nH= = 0,06 (mol) Thế vào phương trình (1), từ suy ra: Áp dụng định luật bảo tồn khối lượng, ta có : mX + m HSO=+m H 3,22 + 98 0,06 = +2 0,06 => =8,98(g) Bi 10: Hoà tan 10g hỗn hợp hai muối Cacbonnat kim loại hoá trị II III dung dịch HCl d , thu đợc dung dịch A 0,672 lít khí (đktc) Hỏi cô cạn dung dịch A thu đợc gam muối khác nhau? Giải: Gọi kim loại hoá trị II III lần lợt X Y ta có phơng trình phản ứng: XCO3 + 2HCl -> XCl2 + CO2 + H2O (1) Y2(CO3)3 + 6HCl -> 2YCl3 + 3CO2 + 3H2O (2) -Số mol CO2 thoát (đktc) c phơng trình (1) (2) là: -Theo phơng trình phản ứng (1) (2) ta thấy: Gọi x khối lợng muối khan () p dng định luật bảo toàn khối lợng ta có: 10 + 0,06.36,5 = x + 44 0,03 + 18 0,03 => x = 10,33 (g) Vậy thu 10,33 g muối khác Bi 11: Cho 7,8 gam hỗn hợp kim loại Al Mg tác dụng với HCl thu đợc 8,96 lít H2 (ở đktc) Hỏi cô cạn dung dịch thu đợc gam muối khan Giải: Ta có phơng trình phản ứng nh sau: Mg + 2HCl -> MgCl2 + H2 (1) 2Al + 6HCl -> 2AlCl3 + 3H2 (2) Số mol H2 thu đợc (đktc) c phơng trình (1) (2) là: -Theo phơng trình phản øng (1) vµ (2) ta thÊy: Gäi x lµ khèi lợng muối khan () p dng định luật bảo toàn khèi lỵng ta cã: 7,8 + 0,8.36,5 = x + 0,4.2 => x = 36,2 (g) VËy khèi lỵng mi khan thu đợc 36,2 gam Bi 12: Cho 2,3 gam natri vào 7,8 gam nước Tính nồng độ phần trăm dung dịch thu Hướng dẫn giải: nNa nNaOH 2,3 0,1(mol ) 23 0,1mol mNaOH 0,1 40 4( g ) nH 0, 05(mol ) Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: mNa mH 2O mNaOH mH mddNaOH mNa mH 2O mH 2,3 7,8 0, 05 10( g ) C %ddNaOH 100 40% 10 Bài 13: Lấy 14,3 gam hỗn hợp X gồm Mg, Al, Zn đem đốt oxi dư, sau phản ứng hồn tồn thu 22,3 gam hỗn hợp Y gồm oxit Tính thể tích dung dịch HCl 1M tối thiểu cần dùng để hòa tan hỗn hợp Y Hướng dẫn giải: Áp dụng định luật bảo tồn khối lượng ta có: mkl mO moxit mO moxit mkl 22,3 14,3 8( g ) nO 0,5(mol ) 16 Bản chất phản ứng oxit kim loại với axit HCl: H O H 2O nH 2nO 0,5 1(mol ) nHCl 1(mol ) VHCl 1(l ) Bài 14: Lấy 10,3 gam hỗn hợp Mg Al đem hòa tan dung dịch H2SO4 loãng dư thu 11,2 lit H2 (đktc) Tính khối lượng muối sunfat tạo thành Hướng dẫn giải: Mg H SO4 MgSO4 H 2 Al 3H SO4 Al2 ( SO4 )3 3H 11, 0,5( mol ) 22, mH 0,5 1( g ) nH SO4 nH mH SO4 0,5 98 49( g ) Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: mkl mH 2SO4 mmi mH mmuôi mkl mH 2SO4 mH 10,3 49 58,3( g ) Bài 15: Lấy 13,4 gam hỗn hợp gồm muối cacbonat kim loại hóa trị II đem hịa dung dịch HCl dư, thu 3,36 lít CO (đktc) dung dịch X Tính khối lượng muối khan cô cạn dung dịch X Hướng dẫn giải: Áp dung định luật bảo toàn khối lượng ta có: mRCO3 mHCl mRCl2 mH mCO2 mRCl mRCO3 mHCl mH 2O mCO2 13,4 10,95 2,7 6,6 15,5( g ) Bài 16: Lấy 21.4g hỗn hợp X gồm Al, Fe2O3 đem nung thời gian ta nhận hỗn hợp Y hỗn hợp kim loại oxit kim loại Hỗn hợp Y hòa tan vừa đủ 100ml dung dịch NaOH 2M Tính khối lượng Fe2O3 hỗn hợp X Hướng dẫn giải: (1) Hỗn hợp Y gồm Al Al2O3 phản ứng với dung dịch NaOH (2) (3) Từ phương trình (2) (3) ta thấy Vậy ta xem hỗn hợp Y phản ứng Al phản ứng theo phương trình: nNaOH 0,1 0, 2( mol ) nAl 0, 2( mol ) Áp dụng định luật bảo tồn ngun tố Al ta có: nAl hỗn hợp X = nAl hỗn hợp Y mAl hỗn hợp X = mAl hỗn hợp Y = 0,2 x 27= 5,4(g) mFe O 21, 5, 16( g ) Bài 17: Cho khí CO qua hỗn hợp X gồm FeO Fe 2O3 đốt nóng, ta nhận 4.784g chất rắn Y (gồm chất), khí khỏi ống dẫn cho qua dung dịch Ba(OH) dư nhận 9.062g kết tủa Tính khối lượng hỗn hợp X Hướng dẫn giải: CO FeO CO2 Fe 3CO Fe2O3 3CO2 Fe CO2 Ba(OH ) BaCO3 H 2O 9.062 0.046mol 197 2.024 g nCO2 nBaCO3 mCO2 Ta lại có: nCO nCO2 0.046mol mCO 1.288 g Áp dụng định luật bảo tồn khối lượng ta có: mCO mhhX mY mCO2 mhhX mY mCO2 mCO 4.784 2.024 1.288 5.52 g Bài 18: Tính nồng độ dung dịch thu hịa tan hồn tồn 3,9 gam Kali vào 36,3 gam nước Hướng dẫn giải: 2K + 0,1 (mol) H O 2KOH + 0,1(mol) H2 0,05 (mol) Áp dụng ĐLBTKL: mdd = mK+ m H 2O - m H =3,9 + 36,2 – 0,05.2= 40 (g) C % KOH 0,1.56 100 4% 40 Bài 19: Cho 21 gam hỗn hợp gồm kim loại Fe, Zn, Al tan hoàn toàn dung dịch H 2SO4 0,5M, thu 6,72 (l) khí H2 ( 0O C,2atm) Khối lượng muối khan thu sau cạn dung dịch thể tích dung dịch axit tối thiểu bao nhiêu? Hướng dẫn giải: n H2SO4 M 2M + 2(SO)n + n H2 2.6, 67 0, 6(mol ) 0, 082.273 nH SO4 nH Áp dụng ĐLBTKLl: mKL+ m H 2SO4 = mmuối khan + m H mmuối khan = + 98.0,6 – 2.0,6 = 78,9 (g) VddH 2SO4 0, 1, 2(l ) 0,5 Bài 20: Cho từ từ luồng khí CO qua ống sứ đựng m gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe 2O3, Fe3O4 đun nóng thu 64 gam sắt, khí sau phản ứng cho qua dung dịch Ca(OH) dư 40 gam kết tủa Tính giá trị m? Hướng dẫn giải: Khí qua sau phản ứng gồm CO CO dư: CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 0,4(mol) n CaCO3 + H2O 0,4(mol) 40 = 100 =0,4 (mol) nCO2 0, 4(mol ) nCO Theo ĐLBTKL: m + 28.0,4 = 64 + 44.0,4 m= 70,4 (g) Bài 21: Hòa tan 10 gam hỗn hợp hai muối cacbonat kim loại hóa trị hai ba dung dịch HCl ta thu dung dịch A 0,672 lít khí đktc Cơ cạn dung dịch A, tính khối lượng muối khan thu được? Đặt hai muối cacbonat kim loại hóa trị hai ba là: XCO3 Y2(CO3)2 Hướng dẫn giải: nCO2 0, 672 0, 03(mol ) 22, Theo ĐLBTKL: Mmuối cacbonat + mHCl = mmuối clorua + m H 2O + m CO2 mmuối clorua = 10 + 0,06.36,5 – 0,03.44 – 0,03.18 = 10,33(g) Bài 22: :Để tác dụng hết với 4,64 gam hỗn hợp FeO, Fe O , Fe O cần vừa đủ 160 ml dung dịch HCl 1M Nếu khử hoàn toàn 4,64 gam hỗn hợp khí CO nhiệt độ cao khối lượng Fe thu bao nhiêu? Hướng dẫn giải: FeO HCl Fe2O3 Fe3O4 FeCl2 FeCl3 H 2O 0,16 nHCl 0, 08(mol ) Ta có n O /oxit = Theo ĐLBTKL: moxit =mFe + m O mFe = 4,64 – 16.0,08 = 3,36 (gam) Bài 23: Chia 1,24g hỗn hợp hai kim loại có hóa trị khơng đổi thành hai phần nhau: - Phần 1: bị oxi hóa hồn tồn thu 0,78g hỗn hợp oxit - Phần 2: tan hồn tồn dd H2SO4 lỗng thu V lít khí H2(đktc) Cơ cạn dung dịch thu m g muối khan a) Tìm giá trị V? b) Tìm giá trị m? Bài giải: a) Ta nhận thấy kim loại tác dụng với oxi H 2SO4, số mol O2- SO42-, hay: nO2- = nSO4 2- = nH2 Trong đó: mO = moxit – mkim loại =0,78 – 1,24/2 = 0,16g nH2 = nO2- = = 0,01 mol VH2 = 0,01.22,4 = 0,224l c) Ta có : mmuối = mkim loại + m SO42- = + 0,01.96 = 1,58g Bài 24: Thổi luồng khí CO dư qua ống sứ đựng m gam hỗn hợp gồm CuO, Fe 2O3, FeO, Al2O3 nung nóng thu 2,5 gam chất rắn Tồn khí sục vào nước vơi dư thấy có 15g kết tủa trắng Khối lượng hỗn hợp oxit kim loại ban đầu bao nhiêu? Bài giải: Các phương trình hóa học: MxOy + yCO xM + yCO2 Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O Ta có: moxit = mkim loại + moxi Trong đó: nO = nCO = nCO2 = nCaCO3 = 0,15 mol moxit = 2,5 + 0,15.16 = 4,9g Bài 25: Cho sơ đồ phản ứng sau: R2O3 + HCl →RCl3 + H2O Biết khối lượng R2O3 phản ứng khối lượng HCl phản ứng gam 10,95 gam a) Lập phương trình hóa học phản ứng b) Tính khối lượng RCl3 tạo thành GIẢI a) Phương trình hóa học: R2O3 + 6HCl → 2RCl3 + 3H2O b) Theo PTHH, ta có: nHCl = 0,15 mol - Theo định luật BTKL, ta có: mx,, + mama,+ m2,0 = + 10,95 = mra, + 0,15x18 = mac, = 16,25(gam) ... H2 (1) 2Al + 6HCl -> 2AlCl3 + 3H2 (2) Sè mol H2 thu đợc (đktc) c phơng trình (1) (2) là: -Theo phơng trình phản ứng (1) (2) ta thấy: Gọi x khối lợng muối khan () p dng định luật bảo toàn khối. .. hoá trị I Phng trỡnh húa hc: 2M + Cl2 2MCl (1) Mol: 0,4 0,2 Áp dụng định luật bảo tồn khối lượng, ta có : Thế vào phương trình (1), từ suy : Kim lo¹i cã khối lợng nguyên tử 23 Na Vy kim loi cn tỡm... H2O (1) Y2(CO3)3 + 6HCl -> 2YCl3 + 3CO2 + 3H2O (2) -Sè mol CO2 thoát (đktc) c phơng trình (1) (2) là: -Theo phơng trình phản ứng (1) (2) ta thấy: Gọi x khối lợng muối khan () p dng định luật bảo