Phng phỏp 4: Bo ton nguyờn t Phơng pháp Phơng pháp Bảo toàn nguyên tố I PHNG PHP GII - Nguyờn tc chung ca phng phỏp l da vo nh lut bo ton nguyờn t (BTNT); Trong cỏc phn ng húa hc thụng thng, cỏc nguyờn t luụn c bo ton iu ny cú ngha l: Tng s mol nguyờn t ca mt nguyờn t X bt k trc v sau phn ng l luụn bng - im mu cht ca phng phỏp l phi xỏc nh c ỳng cỏc hp phn cú cha nguyờn t X trc v sau phn ng, ỏp dng LBT nguyờn t vi X rỳt mi quan h gia cỏc hp phn t ú a kt lun chớnh II CC DNG BI TP THNG GP Phng phỏp bo ton nguyờn t cú th ỏp dng cho hu ht cỏc dng bi tp, c bit l cỏc dng bi hn hp nhiu cht, xy nhiu bin i phc Di õy l mt s dng bi in hỡnh Dng T nhiu cht ban u to thnh mt sn phm T d kin bi s mol ca nguyờn t X cỏc cht u tng s mol sn phm to thnh s mol sn phm - Hn hp kim loi v oxit kim loi hyroxit kim loi oxit - Al v Al2O3 + cỏc oxit st n Al2 O3 (cui) = t0 hn hp rn hyroxit Al2O3 + Fe2O3 n Al + n Al2 O3 (u) ; n Fe2 O3 (cui) = n Fe (u) Dng T mt cht ban u to thnh hn hp nhiu sn phm T d kin bi tng s mol ban u, s mol ca cỏc hp phn ó cho s mol ca cht cn xỏc nh - Axit cú tớnh oxi húa (HNO3, H2SO4 c, núng) Kim loi Mui + khớ nX (axit) = nX (mui) + nX (khớ) (X: N hoc S) - Khớ CO2 (hoc SO2) hp th vo dung dch kim: CO2 CO32 + HCO3 SO2 SO32 + HSO3 n SO2 = n SO + n HSO n CO2 = n CO + n HCO 3 3 - Tớnh lng tớnh ca Al(OH)3 Trng hp Trng hp + OH Al3+ Al(OH)3 + [Al(OH)4] n Al3+ = n [Al(OH) 3] H [Al(OH)4] Al(OH)3 + Al3+ + n Al(OH)3 n [Al(OH) ] = n Al3+ + n Al(OH)3 Phng phỏp 4: Bo ton nguyờn t t - Hn hp cỏc oxit kim loi + CO (H2) hn hp cht rn + CO2 (H2O) Theo nh lut bo ton nguyờn t vi O: * Khi H = 100%: nO (oxit) = nO (rn) + nhn hp khớ sau = nO (rn) + nhn hp khớ trc * Khi H < 100%: nO (oxit) = nO (rn) + mhn hp khớ sau - mhn hp khớ trc 16 - Bi toỏn cracking ankan: Ankan X cracking hn hp Y Mc dự cú nhng bin i húa hc xy quỏ trỡnh cracking, v Y thng l hn hp phc (cú th cú H2), phn ng cracking xy theo nhiu hng, vi hiu sut H < 100% Nhng ta ch quan tõm n s bo ton nguyờn t i vi C, H t ú d dng xỏc nh c tng lng ca nguyờn t ny n C(Y) = n C(X) n H(Y) = n H(X) Thụng thng bi cho s mol ankan X Dng T nhiu cht ban u to thnh hn hp nhiu sn phm Trong trng hp ny khụng cn thit phi tỡm chớnh xỏc s mol ca tng cht, m ch quan tõm n h thc: n X(u) = n X(cui) Tc l ch quan tõm n tng s mol ca nguyờn t trc v sau phn ng Nu bit n X(u) n X(cui) v ngc li Vi dng ny, bi thng yờu cu thit lp mt h thc di dng tng quỏt v s mol cỏc cht Dng Bi toỏn it chỏy húa hu c t0 CO + H O + N Xột bi t chỏy tng quỏt: CxHyOzNt + O2 2 nC = n CO2 Theo LBT nguyờn t: nH = n H 2O n O(Cx H y Oz N t ) = n CO2 + n H 2O - n O2 nN = n N2 Phng phỏp bo ton lng nguyờn t vi O c s dng rt ph bin cỏc bi toỏn húa hu c * Chỳ ý: i vi trng hp t chỏy hp cht hu c cha Nit bng khụng khớ, lng nit thu c sau phn ng l: n N2 (sau phn ng) = n N2 (t phn ng t chỏy) + n N2 (t khụng khớ) ỏp dng tt phng phỏp BTNT, cn chỳ ý mt s im sau: * Hn ch vit phng trỡnh phn ng m thay vo ú nờn vit s phn ng (s hp thc, cú chỳ ý h s) biu din cỏc bin i c bn ca cỏc nguyờn t quan tõm Phng phỏp 4: Bo ton nguyờn t * bi thng cho (hoc qua d kin bi toỏn s tớnh c) s mol ca nguyờn t quan tõm, t ú xỏc nh c lng (mol, lng) ca cỏc cht III CC V D Vớ d 1: Ho tan hn hp X gm 0,2 mol Fe v 0,1 mol Fe2O3 vo dung dch HCl d c dung dch D Cho dung dch D tỏc dng vi NaOH d thu c kt ta Lc kt ta, sch em nung khụng khớ n lng khụng i thu c m gam cht rn Y Giỏ tri ca m l A 16,0 B 30,4 C 32,0 D 48,0 Gii: Fe HCl FeCl NaOH Fe(OH)2 t Y{Fe 2O Fe 2O FeCl3 Fe(OH)3 S : X Theo BTNT vi Fe: nFe2O3(Y) = } n Fe 0,2 + n Fe2O3 (X) = + 0,1 = 0,2 mol 2 m = 0,2.160 = 32,0 ỏp ỏn C Vớ d 2: un núng hn hp bt X gm 0,06 mol Al, 0,01 mol Fe3O4, 0,015 mol Fe2O3 v 0,02 mol FeO mt thi gian Hn hp Y thu c sau phn ng c ho tan hon ton vo dung dch HCl d, thu c dung dch Z Thờm NH3 vo Z cho n d, lc kt ta T, em nung ngoi khụng khớ n lng khụng i thu c m gam cht rn Giỏ tr ca m l A 6,16 B 6,40 C 7,78 D 9.46 Gii: Theo BTNT vi Al: n Al2O3 = Theo BTNT vi Fe: n Fe 2O3 n Al = 0,03 mol = n Fe 3n Fe3O4 (X) + + n Fe2O3 (X) = 0,04 mol 2 m = n Al2O3 + n Fe2O3 = 0,06.102 + 0,04.160 = 9,46 ỏp ỏn D Vớ d 3: t chỏy 9,8 gam bt Fe khụng khớ thu c hn hp rn X gm FeO, Fe3O4 v Fe2O3 ho tan X cn dựng va ht 500ml dung dch HNO3 1,6M, thu c V lớt khớ NO (sn phm kh nht, ktc) Giỏ tr ca V l A 6,16 B 10,08 C 11,76 Gii: D 14,0 Phng phỏp 4: Bo ton nguyờn t + O t0 HNO3 2, S phn ng : Fe X + Fe(NO3 )3 + NO Theo BNTN vi Fe: n Fe(NO3 )3 = nFe = 0,175mol Theo BNTN vi N: nNO = n HNO3 n Fe(NO3 )3 = 0,5.1,6 3.0,175 = 0,275 mol V = 0,275 22,4 = 6,16 ỏp ỏn A Vớ d 4: Ly a mol NaOH hp th hon ton 2,64 gam khớ CO2, thu c ỳng 200ml dung dch X Trong dung dch X khụng cũn NaOH v nng ca ion CO 32 l 0,2M a cú giỏ tr l : A 0,06 B 0,08 C 0,10 D 0,12 Gii: S phn ng : CO2 + NaOH Na2CO3 + NaHCO3 Theo BNTN vi C : n NaHCO3 = n CO2 n Na 2CO3 = 2,64 0,2.0,2 = 0,02mol 44 Theo BNTN vi Na: a = n Na 2CO + n NaHCO = 0,04 + 0,02 = 0,1 ỏp ỏn C Vớ d 5: Ho tan hon ton hn hp gm x mol FeS2 v y mol Cu2S vo axit HNO3 (va ), thu c dung dch X (ch cha hai mui sunfat) v khớ nht NO T s x/y l A 6/5 B 2/1 C 1/2 D 5/6 Gii: X ch cha mui sunfat, khớ NO l nht S ó chuyn ht thnh SO 24 2FeS2 Fe (SO )3 ; Cu 2S 2CuSO 0,5x y 2y x S bin i: Theo BTNT vi S: 2x + y = 3.0,5x + 2y 0,5x = y x/y = 2/1 ỏp ỏn B Vớ d 6: t chỏy hon ton m gam hn hp X gm C3H8, C4H6, C5H10 v C6H6 thu c 7,92 gam CO2 v 2,7 gam H2O, m cú giỏ tr l A 2,82 B 2,67 C 2,46 Gii: CO H O O2 ,t S phn ng: X {C3H8 , C4H6 , C5H10 , C6H6} + Theo BTNT vi C v H: m = mc + mH = 7,92 2,7 x12 + = 2,46 ỏp ỏn C 44 D 2,31 Phng phỏp 4: Bo ton nguyờn t Vớ d 7: Tin hnh cracking nhit cao 5,8 gam butan Sau mt thi gian thu c hn hp khớ X gm CH4 , C2H6, C2H4, C3H6 v C4H10 t chỏy hon ton X khớ oxi d, ri dn ton b sn phm sinh qua bỡnh ng H2SO4 c tng lng ca bỡnh H2SO4 c l A 9,0 gam B 4,5 gam C 18,0 gam D 13,5 gam Gii: + O2, t cracking S phn ng : C4H10 X H2O Khi lng bỡnh H2SO4 c tng lờn l lng ca H2O b hp th Theo BTNT vi H: n H 2O = n H 10n C4H10 5,8 = = = 0,5 mol 2 58 n H 2O = 0,5.18 = 9,0 gam ỏp ỏn A Vớ d 8: t chỏy hon ton 0,1 mol anehit n chc X cn dựng va 12,32 lớt khớ O2 (ktc), thu c 17,6 gam CO2, X l anehit no di õy? A CH=C-CH2-CHO B CH3-CH2-CH2-CHO C CH2=CH-CH2-CHO D CH2=C=CH-CHO Gii: n O2 = 0,55 mol; n CO = 0,4 mol Nhn xột: X l anehit n chc nO(X) = nX = 0,1 mol Theo LBT nguyờn t vi O : n H 2O = n O(H 2O) = nX + n O2 - n CO = 0,1+2.0,55-2.0,4 = 0,4 mol Nhn thy: n H 2O = n CO2 = 0,4mol X l CH3 CH2 CH2 CHO ỏp ỏn B n CO2 = 4n X Vớ d 9: X l mt ancol no, mch h t chỏy hon ton 0,05 mol X cn 5,6 gam oxi, thu c hi nc v 6,6 gam CO2 Cụng thc ca X l A C2H4(OH)2 B C3H7OH C C3H6(OH)2 Gii: n O2 = 0,175mol; n CO = 0,15mol S chỏy: X + O2 CO2 + H2O Vỡ X l ancol no, mnh h n H 2O = n X + n CO2 = 0,05+0,15 = 0,2 mol Theo LBT nguyờn t vi O : nO(X) = 2n CO2 + n H 2O 2n O2 = 2.0,15 + 0,2 2.0,175 = 0,15mol D C3H5(OH)3 Phng phỏp 4: Bo ton nguyờn t n CO2 = 3n X X l C3H5(OH)3 ỏp ỏn D n O(X) = 3n X Nhn thy Vớ d 10: t chỏy hon ton m gam mt amin n chc X bng lng khụng khớ va thu c 1,76 gam CO2; 1,26 gam H2O v V lớt N2 (ktc) Gi thit khụng khớ ch gm N2 V O2 ú oxi chim 20% v th tớch Cụng thc phõn t ca X v th tớch V ln lt l A X l C2H5NH2 ; V = 6,72 1ớt B X l C3H7NH2 ; V = 6,944 1ớt C X l C3H7NH2 ; V = 6,72 1ớt D X l C2H5NH2 ; V = 6,944 1ớt Gii: n CO = 0,04 mol; n H 2O = 0,07 mol Nhn thy: n H 0,07.2 = = X l C2H5NH2 nC 0,04 S chỏy: 2C2H5NH2 + O2 4CO2 + 7H2O + N2 Theo LBT nguyờn t vi N: n N (t phn ng t chỏy) = Theo LBT nguyờn t vi O: n CO2 + n H 2O n X 0,02 = = 0,01mol 2 = 0,04 + 0,07 = 0,075mol n N (t khụng khớ) = 4n O2 = 0,075 = 0,3 mol n N (thu c) = n N (t phn ng t chỏy) + n N (t khụng khớ)= 0,01 + 0,3 = 0,31 mol V= 22,4.0,31 = 6,944 lớt ỏp ỏn D IV BI TP T LUYN Cõu : Hn hp cht rn X gm 0,1 mol Fe2O3 v 0,1 mol Fe3O4 Ho tan hon ton X bng dung dch HCl d, thu c dung dch Y Cho NaOH d vo Y, thu c kt ta Z Lc ly kt ta, sch ri em nung khụng khớ n lng khụng i thỡ thu c cht rn cú lng l A 32,0 gam B 16,0 gam C 39,2 gam D 40,0 gam Cõu : Cho 4,48 lớt khớ CO ( ktc) t t i qua ng s nung núng ng gam mt oxit st n phn ng xy hon ton Khớ thu c sau phn ng cú t so vi hiro bng 20 Cụng thc ca oxit st v phn trm th tớch ca khớ CO2 hn hp khớ sau phn ng ln lt l: A FeO; 75% B Fe2O3; 75% C Fe2O3; 65% D Fe3O4; 75% Phng phỏp 4: Bo ton nguyờn t Cõu : Hn hp A gm etan, etilen, axetilen v butaien-1,3 t chỏy ht m gam hn hp A Cho sn phm chỏy hp th vo dung dch nc vụi d, thu c 100 gam kt ta v lng dung dch nc vụi sau phn ng gim 39,8 gam Tr s ca m l A 13,8 gam B 37,4 gam C 58,75 gam D 60,2 gam Cõu : Ho tan hon ton hn hp gm 0,12 mol FeS2 v a mol Cu2S vo axit HNO3 (va ), thu c dung dch X (ch cha hai mui sunfat) v khớ nht NO Giỏ tr ca m l A 0,06 B 0,04 C 0,12 D 0,075 Cõu : t chỏy hon ton mt th tớch khớ thiờn nhiờn gm metan, etan, propan bng oxi khụng khớ (trong khụng khớ, oxi chim 20% th tớch), thu c 7,84 lớt khớ CO2 ( ktc) v 9,9 gam nc Th tớch khụng khớ ( ktc) nh nht cn dựng t chỏy hon ton lng khớ thiờn nhiờn trờn l A 70,0 lớt B 78,4 lớt C 84,0 lớt D 56,0 lớt Cõu : Dn V lớt ( ktc) hn hp X gm axetilen v hiro i qua ng s ng bt niken nung núng, thu c khớ Y Dn Y vo lng d AgNO3 (hoc Ag2O) dung dch NH3 thu c 12 gam kt ta Khớ i dung dch phn ng va vi 16 gam brom v cũn li khớ Z t chỏy hon ton khớ Z thu c 2,24 lớt khớ CO2 ( ktc) v 4,5 gam nc Giỏ tr ca V bng A 5,6 B 13,44 C 11,2 D 8,96 Cõu 7: Ho tan hon ton 0,3 mol hn hp gm Al v Al4C3 vo dung dch KOH (d), thu c x mol hn hp khớ v dung dch X Sc khớ CO2 (d) vo dung dch X, lng kt ta thu c l 46,8 gam Giỏ tr ca x l A 0,55 B 0,60 C 0,40 D 0,45 Cõu : Ho tan hon ton m gam oxit FexOy bng dung dch H2SO4 c núng va , cú cha 0,075 mol H2SO4, thu c z gam mui v thoỏt 168ml khớ SO2 (sn phm kh nht, o ktc) Oxit FexOy l A FeO B Fe2O3 C Fe3O4 D FeO hoc Fe3O4 Cõu 9: Ho tan hon ton hn hp gm 0,27 gam bt nhụm v 2,04 gam bt Al2O3 dung dch NaOH d thu c dung dch X Cho CO2 d tỏc dng vi dung dch X thu c kt ta Y, nung Y nhit cao n lng khụng i thu c cht rn Z Bit hiu sut cỏc phn ng u t 100% Khi lng ca Z l A 2,04 gam B 2,31 gam C 3,06 gam D 2,55 gam Cõu 10 : un núng 7,6 gam hn hp A gm C2H2, C2H4 v H2 bỡnh kớn vi xỳc tỏc Ni thu c hn hp khớ B t chỏy hon ton hn hp B, dn sn phm chỏy thu c ln lt qua bỡnh ng H2SO4 c, bỡnh ng Ca(OH)2 d thy lng bỡnh tng 14,4 gam Khi lng tng lờn bỡnh l A 6,0 gam B 9,6 gam C 35,2 gam D 22,0 gam Phng phỏp 4: Bo ton nguyờn t Cõu 11 : t chỏy hon ton m gam hn hp hai ancol n chc cựng dóy ng ng dựng va V lớt khớ O2 (ktc), thu c 10,08 lớt CO2 (ktc) v 12,6 gam H2O Giỏ tr ca V l A 17,92 lớt B 4,48 lớt C 15,12 lớt D 25,76 lớt Cõu 12 : t chỏy mt hn hp hidrocacbon X thu c 2,24 lớt CO2 (ktc) v 2,7 gam H2O Th tớch O2 ó tham gia phn ng chỏy (ktc) l A 2,80 lớt B 3,92 lớt C 4,48 lớt D 5,60 lớt Cõu 13 : Dung dch X gm Na2CO3, K2CO3, NaHCO3 Chia X thnh hai phn bng : - Phn 1: tỏc dng vi nc vụi d c 20 gam kt ta - Phn 2: tỏc dng vi dung dch HCl d c V lớt khớ CO2 (ktc) Giỏ tr ca V l: A 2,24 B 4,48 C 6,72 D 3,36 Cõu 14 : Chia hn hp gm : C3H6, C2H4, C2H2 thnh phn bng nhau: - t chỏy phn thu c 2,24 lớt khớ CO2 (ktc) - Hiro hoỏ phn ri t chỏy ht sn phm thỡ th tớch CO2 (ktc) thu c l: A 2,24 lớt B 1,12 lớt C 3,36 lớt D 4,48 lớt P N 1D 2B 3A 4A 5A 6C 7B 8C 9D 10D 11C 12B 13B 14A