phương pháp bảo toàn nguyên tố

PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN NGUYÊN TỐ I. Phương pháp bảo toàn nguyên tố 1. Nội dung phương pháp bảo toàn nguyên tố Cơ sở của phương pháp bảo toàn nguyên tố là định luật bảo toàn nguyên tố : Trong phản ứng hóa học, các nguyên tố được bảo toàn. Hệ quả của của định luật bảo toàn nguyên tố : Trong phản ứng hóa học, tổng số mol của một nguyên tố tham gia phản ứng bằng tổng số mol nguyên tố đó tạo thành sau phản ứng. Ví dụ : Đốt cháy hoàn toàn 6 gam axit axetic cần vừa đủ V lít O2 (đktc). Sản phẩm cháy hấp thụ hết vào bình đựng NaOH dư, thấy khối lượng bình tăng m gam. Tính V và m ? Các hướng tư duy để tính V và m : Hướng 1 : Dựa vào số mol của axit axetic (CH3COOH) và phương trình phản ứng để tính số mol của O2 cần dùng, số mol CO2 và số mol H2O tạo thành. Từ đó suy ra thể tích O2 và khối lượng bình NaOH tăng. Theo giả thiết : n CH3COOH  6  0,1 mol. 60 Phương trình phản ứng : CH3COOH + 2O2 to 2CO + 2H O mol: 0,1  0,2  0,2  0,2 Theo phương trình và giả thiết, ta có : VO (ñktc)  0, 2.22, 4  mbình NaOH tanêg  mCO  mH O  0,2.44  0, 2.18  Hướng 2 : Dựa vào hệ quả của định luật bảo toàn nguyên tố và số mol axit CH3COOH (0,1 mol) để tính số mol CO2 và số mol H2O tạo thành; số mol O2 tham gia phản ứng. Từ đó suy ra thể tích O2 và khối lượng bình NaOH tăng.

PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN NGUYÊN TỐ I Phương pháp bảo toàn nguyên tố Nội dung phương pháp bảo toàn nguyên tố - Cơ sở phương pháp bảo toàn nguyên tố định luật bảo toàn nguyên tố : Trong phản ứng hóa học, nguyên tố bảo toàn - Hệ của định luật bảo toàn nguyên tố : Trong phản ứng hóa học, tổng số mol nguyên tố tham gia phản ứng tổng số mol nguyên tố tạo thành sau phản ứng Ví dụ : Đốt cháy hoàn toàn gam axit axetic cần vừa đủ V lít O2 (đktc) Sản phẩm cháy hấp thụ hết vào bình đựng NaOH dư, thấy khối lượng bình tăng m gam Tính V m ? Các hướng tư để tính V m : * Hướng : Dựa vào số mol axit axetic (CH 3COOH) phương trình phản ứng để tính số mol O2 cần dùng, số mol CO2 số mol H2O tạo thành Từ suy thể tích O khối lượng bình NaOH tăng Theo giả thiết : n CH3COOH = = 0,1 mol 60 Phương trình phản ứng : t o→ 2CO + 2H O CH3COOH + 2O2  2 mol: 0,1 → 0,2 → 0,2 → 0,2 Theo phương trình giả thiết, ta có : = 0, 2.22, 44,= 48 lít m bình NaOH tanêg = m CO + m H O = 0,2.44 + 0, 2.18 12, =4 gamtố số mol axit CH COOH (0,1 mol) * Hướng : Dựa vào hệ định luật bảo toàn nguyên để tính số mol CO2 số mol H2O tạo thành; số mol O2 tham gia phản ứng Từ suy thể tích O khối lượng bình NaOH tăng Áp dụng bảo toàn nguyên tố C H, ta có : VO2 (ñktc) n CO2 = 2n CH3COOH = 2.0,1 = n CO2 = 0,2 ⇒  0,2  n H2O = 0,2 2n = 4n = 4.0,1 = CH3COOH  H O 0, Áp dụng bảo toàn nguyên tố O, ta có : nCH + n = n + n ⇒ n = 0, mol COOH C H2O O2 3 O2  O2  ? 0,2 0,2 0, Suy : = 0, 2.22, = 4, 48 m bình NaOH tanêg = m CO +lítm H O = 0,2.44 + 0, 2.18 12, =4 gam - Phương pháp bảo toàn nguyên tố phương pháp giải tập hóa học sử dụng hệ VO (ñktc) định luật bảo toàn nguyên tố 2 Ưu điểm phương pháp bảo toàn nguyên tố Câu 25 – Mã đề 231: Dẫn V lít (đktc) hỗn hợp X gồm axetilen hiđro có khối lượng m gam qua ống sứ đựng bột niken nung nóng, thu khí Y Dẫn Y vào lượng dư AgNO dung dịch NH3 thu 12 gam kết tủa Khí khỏi dung dịch phản ứng vừa đủ với 16 gam brom lại khí Z Đốt cháy hoàn toàn khí Z 2,24 lít khí CO (đktc) 4,5 gam H2O Giá trị V là: A 11,2 B 13,44 C 5,60 D 8,96 (Đề thi tuyển sinh Cao đẳng khối A năm 2007) a Xét hướng giải tập sau : Hướng dẫn giải ● Cách : Phương pháp thông thường – Tính toán theo phương trình phản ứng Theo giả thiết ta suy Y gồm H2 dư, C2H2 dư, C2H4 C2H6 Số mol chất : n C2 H = n Bì2 16 12 = 16 = 0,1 mol; C H dö = nC Ag = 24 = 0, 05 mol; n 0 2 n H2O = 4,5 = 0, 25 CO2 mol; n 18 2, 24 = ⇒ n 22, = 0,1 mol C2H6 n = 0, 05 mol = CO2 Phương trình phản ứng : Ni, to (1) mol: C2H2 + H2 → C2H4 0,1 ← 0,1 ← 0,1 (2) mol: C2H2 + 2H2 → C2H6 0,05 ← 0,1 ← 0,05 Ni, to to mol: mol: C2H2 + 2AgNO3 + 2NH3 → C2Ag2 ↓ + 2NH4NO3 0,05 ← 0,05 i, t C2H6 + O2 N 2CO o→ 0,05 ← 0,1 → 0,15 Ni, to 2H2 + O2 → 2H2O mol: 0,1 ← (0,25 – 0,15) = 0,1 Theo phản ứng ta thấy : ∑n ∑n (3) + (5) = n H2 (1) + n H2 (2) + n H2 (5) = 0,3 mol; = n C2H2 (1) + n C2H2 (2) + nC2H2 (3) = 0, mol C2 H2 H2 ⇒ VX = VC 2H 2+ VH = 0, 5.22, 11,2 = lítnguyên tố ● Cách : Sử dụng phương pháp bảo toàn nC H dö 2 = nC Ag = 0, 05 mol;C2n H4 = nBì = 0,1 mol; nH O = 0,25 mol 2 Áp dụng bảo toàn nguyên tố H, ta có : + =2 n + n +2n C H dö 2nH 2n C H ban 2   H2O ñauà  C2 H 0,05 0,1 0,25 3H O (4) ⇒ n (H , C H ban ñaàu) 2 = 0,5 mol ⇒ V(H 2 11,2 lít , C H ban ñauà ) ô ñktc = b Nhận xét : Với cách : Viết nhiều phản ứng, mối liên quan số mol chất tính toán dựa phản ứng Tuy dễ hiểu phải trình bày dài dòng, nhiều thời gian, phù hợp với hình thức thi tự luận trước Với cách : Mối liên quan số mol chất tính toán trực tiếp dựa vào bảo toàn nguyên tố nên viết phương trình phản ứng c Kết luận : So sánh cách giải trên, ta thấy : Phương pháp bảo toàn nguyên tố có ưu điểm trình làm tập học sinh viết phương trình phản ứng, tính toán đơn giản dựa vào bảo toàn nguyên tố cho kết nhanh so với việc tính toán theo phương trình phản ứng Như : Nếu sử dụng phương pháp bảo toàn nguyên tố cách hiệu tăng đáng kể tốc độ làm so với việc sử dụng phương pháp thông thường Phạm vi áp dụng : Phương pháp bảo toàn nguyên tố giải nhiều dạng tập liên quan đến phản ứng hóa vô hóa hữu Một số dạng tập thường dùng bảo toàn nguyên tố : 3+ 2+ +Ion Al , Zn tác dụng với dung dịch kiềm (NaOH, Ba(OH)2, ) + Khí CO2 tác dụng với dung dịch kiềm + Tính số mol HNO3, H2SO4 tham gia phản ứng + Đốt cháy hợp chất, thường hợp chất hữu + Thủy phân không hoàn toàn peptit Bảng tính nhanh số mol nguyên tố, nhóm nguyên tố phản ứng Số mol nguyên tố X nhóm nguyên tố X = số nguyên tử nhóm nguyên tử X đơn chất, hợp chất × số mol chất Từ ví dụ ta thấy : Có thể tính nhanh số mol nguyên tố, nhóm nguyên tố sau : Bảng tính nhanh số mol nguyên tố, nhóm nguyên tố Chất Số mol chất Số mol nguyên tố, nhóm nguyên tố Ba(OH)2 n nBa(OH) H2SO4 Fe2(SO4)3 nFe Al2O3 CxHyOzNt n (SO ) nC H O N x y Al ô t 3+ 3+ = 2n − Ba(OH)2 OH ;n 2− SO4 = 2n =n ; n Fe2 (SO4 )3 Fe n nAl O ;n Ba(OH)2 H2SO4 H =n n + = 2n nH SO 2+ Ba = 2n Al2O3 ;n O 2− H2SO4 = 3n SO4 2− Fe2 (SO )3 = 3n Al2O3 nC = x.nC H O N ; nH = y.nC H O N ; x y ô t x y ô t nO = ô.nC H O N ; nN = t.nC H O N x Ala-Ala-Ala Ala-Gly-Ala-Val-Gly-Val nAla−Ala−Ala y ô t x y ô t nAla = 3nAla−Ala−Ala nAla-Gly-Ala-Val-Gly-Val nAla = 2nAla-Gly-Ala-Val-Gly-Val ; nGly = 2nAla-Gly-Ala-Val-Gly- Đối với chất khác ta tính tương tự ... vào bảo toàn nguyên tố cho kết nhanh so với việc tính toán theo phương trình phản ứng Như : Nếu sử dụng phương pháp bảo toàn nguyên tố cách hiệu tăng đáng kể tốc độ làm so với việc sử dụng phương. .. tiếp dựa vào bảo toàn nguyên tố nên viết phương trình phản ứng c Kết luận : So sánh cách giải trên, ta thấy : Phương pháp bảo toàn nguyên tố có ưu điểm trình làm tập học sinh viết phương trình... thấy : Có thể tính nhanh số mol nguyên tố, nhóm nguyên tố sau : Bảng tính nhanh số mol nguyên tố, nhóm nguyên tố Chất Số mol chất Số mol nguyên tố, nhóm nguyên tố Ba(OH)2 n nBa(OH) H2SO4 Fe2(SO4)3