phương pháp bảo toàn khối lượng

Lưu ý: Điều quan trọng nhất khi áp dung phương pháp này đĩ là việc phải xác định đúng lượng chất khối lượng tham gia phản ứng và tạo thành cĩ chú ý đến các chất kếttủa, bay hơi, đặc biệt

I PHƯƠNG PHÁP BẢO TỒN KHỐI LƯỢNG.

1 Nội dung phương pháp

- Nội dung: “Tổng khối lượng các chất tham gia phản ứng bằng tổng khối lượng cácchất sản phẩm.”

Xét phản ứng : A + B → C + D

m m m m+ = +

- Cơ sở: là phương pháp giải tốn dựa vào quan hệ khối lượng

Lưu ý: Điều quan trọng nhất khi áp dung phương pháp này đĩ là việc phải xác định

đúng lượng chất (khối lượng) tham gia phản ứng và tạo thành (cĩ chú ý đến các chất kếttủa, bay hơi, đặc biệt là khối lượng dung dịch)

2 Các dạng bài tốn thường gặp

Hệ quả 1: Trong phản ứng hĩa học, tổng khối lượng các chất tham gia luơn bằng tổng

khối lượng các sản phẩm tạo thành

Phương pháp giải: trước pứ sau pứ

(khơng phụ thuộc vào hiệu suất phản ứng)

Ví dụ: Thổi 8,96 lít CO(đktc) qua 16 gam FexOy đun nĩng thu được Dẫn tồn bộ lượngkhí sau phản ứng qua dung dịch Ca(OH)2 dư, thấy tạo ra 30 gam kết tủa Tính khối lượng

Hệ quả 2: Trong phản ứng cĩ n chất tham gia, nếu biết khối lượng của (n – 1) chất thì ta

dễ dàng tính được khối lượng của chất cịn lại

Ví dụ : Đun 132,8 gam hỗn hợp 3 rượu no, đơn chức với H2SO4 đặc ở 140°C thu được hỗnhợp các ete cĩ số mol bằng nhau và cĩ khối lượng là 111,2 gam Số mol của mỗi ete tronghỗn hợp là bao nhiêu?

Bài giải:

Theo định luật bảo tồn khối lượng ta cĩ:

2 rượu ete H O

Hệ quả 3: Bài tốn: Kim loại + axit → muối + khí

muối kim loại anion tạo muối

muối kim loại axit khí

Ví dụ: Cho m gam hỗn hợp Zn, Fe tác dụng vừa đủ với 73 gam dung dịch HCl 10% Cơ

cạn dung dịch thu được 13,15 gam muối Giá trị của m là:

Bài giải:

2 2 2

FeClFe

Hệ quả 4: Bài tốn khử hỗn hợp oxit kim loại bởi các chất khí (H2, CO)

Sơ đồ: Oxit kim loại + (CO, H2) → chất rắn + hỗn hợp khí (CO2, H2O, H2, CO)

Dẫn từ từ V lít hỗn hợp khí X (đktc) gồm CO và H2 qua ống sứ chứa 16,8 gam hỗn hợpCuO, Fe3O4 và Al2O3 nung nóng đến khi X phản ứng hết, thu được hỗn hợp khí và hơinặng hơn khối lượng của X là 0,32 gam.

- Phương pháp bảo toàn khối lượng cho phép giải nhanh được nhiều bài toán khi biếtquan hệ về khối lượng của các chất trước và sau phản ứng.

- Đặc biệt, khi chưa biết rõ phản ứng xảy ra hoàn toàn hay không hoàn toàn thì việc

sử dụng phương pháp này giúp đơn giản hóa bài toán hơn

Phương pháp bảo toàn khối lượng thường được sử dụng trong bài toán nhiều chất

Dung dịch Y chỉ chứa 1 chất tan duy nhất nên trong y chỉ chứa MSO4

⇒ nMSO 4 =nH SO 2 4 = 0,4 (mol)   ⇒ MSO 4 M

4,8

0,4

⇒ MM =24

⇒

Vậy M là kim loại Mg

Ví dụ 2(A-2011): Thuỷ phân hoàn toàn 60 gam hỗn hợp hai đipeptit thu được 63,6 gam

hỗn hợp gồm các amino axit(các amino axit này chỉ có một nhóm chức cacboxyl và một

nhóm chức amino trong phân tử) Nếu cho

1 10

hỗn hợp này tác dụng với dung dịch HCl(dư), cô cạn cẩn thận dung dịch thì lượng muối khan thu được là?

Bài giải:

Gọi công thức tổng quát của đipeptit là: NH2–R–CO–NH–R’–COOH

NH2–R–CO–NH–R’–COOH + H2O →

=0,04 và m2 amino axit=

63,6 10

II Phương pháp tăng giảm khối lượng

1 Nội dung phương pháp

- Nội dung: gắn sự thay đổi khối lượng (tăng hay giảm) với số mol của chất có mặttrong quá trình phản ứng, từ đó suy ra số mol của các chất còn lại

- Cơ sở: mọi sự biến đổi hóa học (được mô tả bằng phương trình phản ứng) đều cóliên quan đến sự tăng hoặc giảm khối lượng của các chất

- Mấu chốt của phương pháp:

+ Xác định đúng mối liên hệ tỉ lệ giữa các chất đã biết (chất X) với chất cần xác định(chất Y) (có thể không cần thiết phải viết phương trình phản ứng, mà chỉ cần lập sơ đồchuyển hóa giữa 2 chất này, nhưng phải dựa vào định luật bảo toàn nguyên tố để xác định

Dạng 1: Bài toán kim loại + axit ( hoặc hợp chất có nhóm OH linh động)

Ví dụ: Hòa tan hoàn toàn m gam Fe trong dung dịch HCl thu được x gam muối clorua.

Nếu hòa tan hoàn toàn m gam Fe trong dung dịch HNO3 loãng dư thì thu được y gam muốinitrat Khối lượng 2 muối chênh lệch nhau là 23 gam Gía trị của m là bao nhiêu?

Theo phương trình (1) ta có: Khối lượng muối thu được là

1 mol Fe phản ứng → Khối lượng muối là →m1 = (56+71) gam

56

mol Fe phản ứng → Khối lượng muối là x =

(56 71)m56

+

gamTheo đề ta có:

Dạng 2: Bài toán nhiệt luyện

Oxit (X) + CO (hoặc H2) → chất rắn (Y) + CO2 (hoặc H2O)

Bản chất phản ứng: CO + [O] → CO2

H2 + [O] → H2O

Khối lượng chất rắn giảm: ∆m↓= mO =mX−mY

Ví dụ: Cho luồng khí CO (dư) đi qua 9,1 gam hỗn hợp gồm CuO và Al2O3 nung nóng đếnkhi phản ứng hoàn toàn, thu được 8,3 gam chất rắn Khối lượng CuO có trong hỗn hợp banđầu là:

Khối lượng thanh kim loại tăng: ∆m↑= mbám vào – mtan ra

Khối lượng thanh kim loại giảm: ∆m↓ = mtan ra – mbám vào

Ví dụ: Nhúng một thanhk kim loại M hóa trị (II) vào dung dịch CuSO4 dư Sau phản ứng,khối lượng thanh kim loại giảm 0,24 gam Cũng thanh kim loại đó nếu nhúng vào dungdịch AgNO3 dư thì khi phản ứng xong khối lượng thanh kim loại tăng 0,52 gam Gỉa sử sốmol kim loại M tác dụng ở hai phản ứng là như nhau.Xác định kim loại M đã dùng

Bài giải:

Gọi x mol là số mol kim loại M tác dụng ở hai phản ứng.

=

64 216

M M

Vậy kim loại M cần tìm là Cd

Dạng 4: Bài toán chuyển hóa muối này thành muối khác

Khối lượng muối thu được có thể tăng hoặc giảm, do sự thay thể anion gốc axit này bằnganion gốc axit khác, sự thay thế này luôn tuân theo quy tắc hóa trị (nếu hóa trị của nguyên tốkim loại không thay đổi)

VD: Từ 1 mol CaCO3 → CaCl2 ∆m↑= 23 – 1 =22

Ví dụ: Cho AgNO3 dư tác dụng với dung dịch hỗn hợp có hòa tan 6,25 gam hai muối KCl vàKBr thu được 10,39 gam hỗn hợp kết tủa Xác định số mol của hỗn hợp đầu?

Theo sơ đồ ta thấy:

Cứ 1 mol hỗn hợp đầu tác dụng với AgNO3, khối lượng tăng: ∆m↑= 108 – 39 = 69 (gam)

Dạng 5: Bài toán chuyển oxit thành muối:

- Cơ sở :Mọi sự biến đổi hóa học ( được mô tả bằng phương trình phản ứng) đều có liên quanđến sự tăng hoặc giảm khối lượng của các chất

Cứ 1 mol H2SO4 phản ứng, để thay thế O (trong oxit) bằng SO42- trong các kim loại, khốilượng tăng: 96 – 16 = 80 g

Theo đề số mol H2SO4 phản ứng là 0,03 mol thì khối lượng tăng 80.0,03 = 2,4 g

Vậy khối lượng muối thu được là: 2,81 + 2,4 = 5,21 g

Dạng 6: Phản ứng este hĩa:

RCOOR'   NaOH+ →RCOONa R' OH+ −

- meste< mmuối : ∆m tăng = mmuối – meste

- meste> mmuối : ∆m giảm = meste – mmuối

Ví dụ :Trung hịa 5,48 gam hỗn hợp X gồm axit axetic, phenol và axit benzoic cần dùng600ml dung dịch NaOH 0,10M Cơ cặn dung dịch sau phản ứng thu được hỗn hơp chất rắnkhan Tính khối lượng chất rắn thu được

Vậy khối lượng muối là:

muối hỗn hợp

=5,48 1,32 6,8 (gam)

Dạng 7: Bài tốn phản ứng trung hịa: - OHaxit, phenol + kiềm

- OHaxit, phenol + NaOH → - ONa + H2O

Cứ 1 mol axit/ phenol phản ứng → mmuối : ∆m↑= 23 – 1 =22 (gam)

Ví dụ: Trung hịa 3,88 gam hỗn hợp gồm 2 axit cacboxylic mạch hở, no, đơn chức bằng

dung dịch NaOH ; cơ cạn được 5,2 gam muối khan Nếu đốt cháy 3,88 gam hỗn hợp thì

2 O2→(n 1)+ CO2

+ (n 1)+ H O2

(2)Theo pt (1), ta cĩ :

1 mol axit phản ứng Khối lượng chất rắn tăng: m (14n 68) (14n 46) 22g

x mol axit phản ứng Khối lượng chất rắn tăng: m 5,2 3,88 1,32g

+

4

3 132 = 0,15 (mol)Thể tích khí 2

O cần dùng là:

- Phương pháp tăng giảm khối lượng thường được sử dụng trong các bài tốn hỗnhợp nhiều chất.

5 Trường hợp ngoại lệ

Phương pháp tăng giảm khối lượng thường đúng với đa số trường hợp Nhưng đốivới những bài tốn cĩ liên quan đến năng lượng phản ứng thì phương pháp tăng giảm khốilượng bị vi phạm

1 mol ROH phản ứng Khối lượng chất rắn tăng: m (R 39) (R 17) 22g

x mol ROH phản ứng Khối lượng chất rắn tăng: m 3,3g

Suy ra, số mol CuSO4 dư là: nCuSO4 dö =0,5.2 0,1 0,9(mol)− =

Vậy nồng độ mol của CuSO4 sau phản ứng là:

III BÀI TẬP SƯU TẦM

Bài 1: Một thanh kim loại M có hóa trị 2 nhúng vào 1 lít dung dịch FeSO4 có khối lượngtăng lên 16 gam Nếu nhúng cùng thanh kim loại ấy vào 1 lít dung dịch CuSO4 thì khốilượng của thanh tăng lên 20 gam Biết rằng các phản ứng đang nói trên đều hoàn toàn vàsau phản ứng còn dư kim loại M; 2 dung dịch FeSO4 và CuSO4 có cùng nồng độ mol banđâu

a Tính nồng độ mol của mỗi dung dịch và xác định kim loại M.

b Nếu khối lượng ban đầu của thanh M là 24 gam, chứng minh rằng sau phản ứng với 2dung dịch trên còn dư M Tính khối lượng thanh kim loại sau 2 phản ứng trên

(Phương pháp giải toán hóa học vô cơ – NXB Đại học Quốc gia Hà Nội) Bài giải:

Sau phản ứng dư kim loại M vậy Fe2+ và Cu2+ phản ứng hết (vì phản ứng hoàn toàn)

Gọi số mol FeSO4: FeSO4

n = x (mol)

Vậy sau phản ứng với 2 dung dịch trên còn dư Mg.

- Khối lượng thanh Mg sau phản ứng với dung dịch FeSO4 là :

Bài 2: Cho dung dịch chứa 6,03 gam hỗn hợp gồm hai muối NaX và NaY (X,Y là 2

nguyên tố có trong tự nhiên, ở hai chu kì liên tiếp thuộc nhóm VIIA, số hiệu nguyên tử

ZX < ZY) vào trong dung dịch AgNO3 (dư), thu được 8,61 gam kết tủa Phần trăm khốilượng của NaX trong hỗn hợp ban đầu là:

( Đề tuyển sinh Đại học khối B – 2009) Bài giải:

Gọi Nả là công thức chung của 2 muối NaX và NaY

NaR + AgNO3 → AgR↓ + NaNO3

Ta thấy: 1 mol NaR phản ứng → Khối lượng AgR tăng: ∆M↑=108 – 23 = 85 (gam)

Vậy: x mol NaR phản ứng → Khối lượng AgR tăng: ∆m↑= 8,61 – 6,03 = 2,58 (gam)

Không có 2 halogen nào thỏa mãn

Vậy X, Y lần lượt là F và Cl; kết tủa là AgCl

Bài 3: Đốt cháy hoàn toàn một lượng hỗn hợp X gồm 3 ancol ( đơn chức, thuộc cùng dãy

đồng đẳng) thu được 8,96 lít khí CO2(đktc) và 11,7 gam H2O Nếu đun nóng cũng lượnghỗn hợp X như trên với H2SO4 đặc thì tổng khối lượng ete tối đa thu được là :

A 7,85 gam B 7,4 gam C 6,5 gam D 5,6 gam

( Đề tuyển sinh đại học, cao đẳng khối B – 2010) Bài giải:

2 4

H SO ñ

22R OH − → R O R + H O− −

Theo phương trình ta thấy: 2

Bài 4 : Nhúng một thanh kim loại năng a gam vào 125 ml dung dịch CuBr2 3,52M Sau

một thời gian lấy thanh kẽm ra, rữa nhẹ, sấy khô cân lại thấy khối lượng thanh kẽmgiảm 0,28 gam, còn lại 7,8 gam Zn và dung dịch phai màu

a Tính a gam ?

b Nồng độ các chất có trong dung dịch sau phản ứng ?

(Phương pháp Bảo Toàn trong Hóa Học hữu cơ, ThS Cao Thị Thiên An – NXB Đại Học quốc gia Hà Nội)

b Dung dịch sau phản ứng gồm: 0,28 mol ZnBr2

0,125 x3,52 – 0,28 = 0,16 mol CuBr2 dư

Bài 4: Đun nóng 5,14 gam hỗn hợp khí gồm metan, hidro và một ankin với xúc tác Ni thu

được hỗn hợp Y Cho hỗn hợp Y tác dụng với brom dư thu được 6,048 lit hỗn hợp Z (đktc)

có tỉ khối so với hidro bằng 8 Độ tăng khối lượng dung dịch brom là ?

( Các định luật bảo toàn Hóa Học, Nguyễn Phước Hòa Tân - NXB tổng hợp TP Hồ Chí

Minh) Bài giải:

Ta có sơ đồ biến đổi:

o

2

dd Br Ni,t

Bài 3: Hỗn hợp A gồm KClO3, Ca(ClO2)2, Ca(ClO3)2, CaCl2 và KCl nặng 83,68 gam Nhiệt

phân hoàn toàn A thu được chất rắn B gồm CaCl2, KCl và 17,442 lít khí ( ở đktc) Cho chấtrắn B tác dụng với 360 ml dung dịch K2CO3 0,5M (vừa đủ) thu được kết tủa C và dungdịch D Lượng KCl trong dung dịch dung dịch D gấp 22/3 lần lượng KCl có trong A Phầntrăm khối lượng KClO3 có trong A là ?

o o o

a Khối lượng Mg và Fe trong A lần lượt

b Nồng độ mol của dung dịch CuSO4

c Thể tích NO thoát ra khi hoà tan B trong dung dịch HNO3 dư

gi%E1%BA%A3m-kh%E1%BB%91i-l%C6%B0%E1%BB%A3ng/)

MgSO4 + 2NaOH → Mg(OH)2 ↓ + Na2SO4

FeSO4 + 2NaOH → Fe(OH)2↓ + Na2SO4

Mg(OH)2 →MgO + H2O

4Fe(OH)2 + O2 → 2Fe2O3 + 4H2O

Sự tăng khối lượng từ hỗn hợp A (gồm Mg và Fe) hỗn hợp B (gồm Cu và Fe có thể dư) là(64x + 64y) – (24x + 56y) = 12,4 – 8 = 4,4

Hỗn hợp X gồm Fe(NO3)2 , Cu(NO3)2 và AgNO3 Thành phần % khối lượng của N trong X

là 11,864 % Có thể điều chế được tối đa bao nhiêu gam kim loại từ hỗn hợp 14,16g X ?

( Đề tuyển sinh đại học khối B năm 2011) Bài giải :

Ta có %N=11,864% ⇒

mN =14,16.11,864% =1,48 (g)

⇒

nN =0,12 (mol)

(Đề tuyển sinh khối B năm 2012) Bài giải :

m= mmuối + mnước - mNaOH = 72,48+3.0,06,18-0,6.40=51,72 (g)

Bài

7: Có 1 lít dung dịch hỗn hợp Na2CO3 0,1mol/l và (NH4)2CO3 0,25mol/l.

Cho 43gam hỗn hợp BaCl2và CaCl2 vào dung dịch đó Sau khi các phản ứng kết thúc ta thuđược 39,7gam kết tủa A và dung dịch B

a, Viết phương trình hóa học

c,Tính % khối lượng các chất trong A.

( Sưu tầm – Phương pháp giải nhanh các dạng bài tập Hóa học hữu cơ- Đỗ Xuân

Do đó tổng số mol hai muối BaCO3 và CaCO3 bằng: (43 − 39,7) : 11 = 0,3 (mol)

Mà tổng số mol CO32− = 0,1 + 0,25 = 0,35 (mol)

⇒ Điều đó chứng tỏ dư CO32−

Gọi x, y là số mol BaCO3 và CaCO3 trong A ta có:

x + y = 0,3 và 197x + 100y = 39,7

⇒ x = 0,1 mol ; y = 0,2 mol

Khối lượng của BaCO3 là: mBaCO3 = 0,1 197 = 19,7 (g)

Khối lượng của CaCO3 là: mCaCO3 = 0,2 100 = 20 (g)

c.Thành phần của A:

% mBaCO3 = .100 = 49,62 %;

% mCaCO3 = 100 − 49,62 = 50,38 %

Bài 2: -amino axit X chứa một nhóm –NH2 Cho 10,3 g X tác dụng với axit HCl dư, thu

được 13,95 g muối khan Công thức cấu tạo thu gọn của X là:

A.H2NCH2COOH C CH3CH2CH(NH2)COOH

B.H2NCH2CH2COOH D CH3CH(NH2)COOH

( Trích đề tuyển sinh đại học khối A- năm 2007)

Bài giải:

Gọi CTPT của amino axit là: H2N- R- (COOH)n

Phương trình phản ứng : H N R (COOH) 2 − − n → ClH N R (COOH)3 − − n

Áp dụng định luật bảo tịan khối lượng ta cĩ:

amino axit HCl (phả n ứ ng) muối

HCl (phản ứ ng) muối aminoaxit

Bài 3 : Nhúng một thanh sắt và một thanh kẽm vào cùng một cốc chứa 50ml dung dịch

CuSO4 Sau một thời gian lấy hai thanh kim loại ra khỏi cốc thì mỗi thanh cĩ thêm Cu bámvào, khối lượng dung dịch trong cốc bị giảm mất 0,22g Trong dung dịch sau phản ứng,nồng độ mol của ZnSO4 gấp 2,5 lần nồng độ mol của FeSO4 Thêm NaOH dư vào cốc, lọclấy kết tủa, rồi nung ngồi khơng khí đến khối lượng khơng đổi, thu được 14,5g chất rắn

Số gam Cu bám trên mỗi thanh kim loại và nồng độ mol của dung dịch CuSO4 ban đầu làbao nhiêu?

Khối lượng thanh sắt tăng: (64 – 56).a = 8a (g)

Khối lượng thanh kẽm giảm: (65 – 64) 2,5 a = 2,5a (g)

Khối lượng của 2 thanh kim loại tăng : 8a – 2,5.a = 5,5a (g)

Mà theo đề tacó:

Vậy khối lượng Cu bám trên thanh sắt là 64 0,04 = 2,56 (g)

Và khối lượng Cu bám vào trên thanh kẽm là: 64 2,5 0,04 = 6,4 (g)

Dung dịch sau phản ứng (1) , (2) có : FeSO4, ZnSO4 và CuSO4( nếu có)

nung ngoài không khí

b (mol) b (mol) b (mol)

CuSO ban đầu

Vậy n∑ = +a 2,5a b 0,28125 mol+ =

Bài 1 0 : Hỗn hợp bột E1 gồm Fe và kim loại R cĩ hĩa trị khơng đổi Trộn đều và chia 22,9

gam hỗn hợp E1 thành 3 phần bằng nhau Hịa tan hết phần 1 bằng dung dịch HCl sinh ra3,96 lít H2 (đktc) Cho phần 2 tác dụng với HNO3 dư thu được 3,36 lít NO(sản phẩm khửduy nhất)

1 Viết phương trình hĩa học xảy ra và xác định kim loại R

2 Cho phần 3 vào 100ml dung dịch Cu(NO3)2, lắc kỹ để Cu(NO3)2 phản ứng hết, thu đượcchất rắn E2 cĩ khối lượng 9,76 gam Tính CM của Cu(NO3)2

(Đề tuyển sinh Đại học khối A năm 2005) Bài giải:

1 Phương trình phản ứng :

Theo bài Cu(NO3)2 hết

Khối lượng chất rắn tăng: 9,76 – 7,53 2,23 g= ( )

Bài 11: Hấp thụ hoàn toàn lít khí (đktc) vào 200ml dung dịch NaOH 0,1M và KOH 0,1M

thu được dung dịch X Cô cạn dung dịch X thu được bao nhiêu chất rắn khan?

A 2,44 gam B 2,22 gam C 2,31 gam D 2,58 gam

(Trích trong đề thi tuyển sinh Cao đẳng năm 2012)

n − =n +n =0,1 0,2 0,1 0,2 0,04× + × =

Vì

2

2

OH CO

CO −.Phương trình phản ứng:

(Đề tuyển sinh Đại học khối B năm 2013)

Vì dung dịch Y chỉ chứa một chất tan ⇒

H2SO4 phản ứng vừa đủ, chất tan là MSO4

Khối lượng dung dịch sau phản ứng: