Muốn chinh phục điểm cao môn hóa học trong kỳ thi THPT Quốc Gia thì các em cần phải có nền tảng kiến thức và phương pháp làm bài thật tốt. Sau đây mình xin giới thiệu bộ tài liệu 20 PHƯƠNG PHÁP, CHUYÊN ĐỀ GIẢI NHANH BÀI TẬP HÓA HỌC của thầy Nguyễn Minh Tuấn, tốp 1 luyện thi đại học môn Hóa Học trong những năm vừa qua. Bộ tài liệu này được biên soạn rất kĩ gồm câu hỏi đáp án và cả đáp án chi tiết được phân hóa theo mức độ cơ bản đọc hiểu vận dụng và vận dung cao. Tài liệu này rất phù hợp với các thầy cô giáo cần giáo án thật hay và chuẩn để giảng dạy cũng như các bạn gia sư cần tài liệu đi dạy thêm. Tài liệu này còn rất phù hợp với các em học sinh đang cần nguồn tài liệu quý để luyện thi đại học môn Hóa Học, nếu nắm vững được những phương pháp này thì chắc chắn các em đã đặt 1 bước chân vào trường đại học mà các em mơ ước.Lưu ý : Bộ tài liệu gồm có 20 chuyên đề phương pháp nên cần tải tất cả xuống để giảng dạy học tập nhé Thân
Biên soạn giảng dạy : Thầy giáo Nguyễn Minh Tuấn – Tổ Hóa – Trường THPT Chuyên Hùng Vương – Phú Thọ CHUYÊN ĐỀ 3: PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN KHỐI LƯỢNG I Phương pháp bảo toàn khối lượng Nội dung phương pháp bảo toàn khối lượng - Cơ sở phương pháp bảo toàn khối lượng định luật bảo tồn khối lượng : Trong phản ứng hóa học, tổng khối lượng chất tham gia phản ứng tổng khối lượng sản phẩm tạo thành - Hệ của định luật bảo toàn khối lượng : ● Hệ : Trong phản ứng hóa học, tổng khối lượng chất đem phản ứng tổng khối lượng chất thu sau phản ứng Các chất thu gồm chất sản phẩm có chất phản ứng cịn dư Ví dụ : Cho 15,6 gam hỗn hợp hai ancol (rượu) đơn chức, dãy đồng đẳng tác dụng hết với 9,2 gam Na, thu 24,5 gam chất rắn V lít H2 (đktc) Tính V Ở ví dụ này, chất rắn muối natri ancolat có Na cịn dư Các hướng tư để tính thể tích H2 : * Hướng : Tính số mol H2 theo số mol ancol theo số mol Na phản ứng Do chưa biết khối lượng mol trung bình hai ancol nên khơng thể tính số mol ancol; tính mol Na đem phản ứng khơng tính mol Na phản ứng (do Na cịn dư) Như vậy, theo hướng ta khơng thể tính số mol thể tích H2 * Hướng : Áp dụng hệ định luật bảo toàn khối lượng Với hướng này, việc tính số mol thể tích H2 trở nên dễ dàng nhiều : m ancol m Na m chất rắn m H2 m H2 0,3 gam n H2 0,15 mol VH2 (đktc) 3,36 lít 15,6 9,2 24,5 ? ● Hệ : Tổng khối lượng chất hỗn hợp tổng khối lượng thành phần (nguyên tố nhóm ngun tố) tạo nên chất Ví dụ : Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp CH4, C3H6, C7H8, thu 2,464 lít CO2 (đktc) 1,62 gam nước Tính m ? Theo hướng tư thơng thường : Muốn tính khối lượng chất hỗn hợp, ta tính số mol chất suy khối lượng chúng Có ba chất ứng với số mol x, y, z mà có hai thông tin số mol CO2 H2O nên lập hệ hai phương trình ẩn : khơng tính x, y, z Nếu áp dụng hệ định luật bảo toàn khối lượng, ta thấy : Ba chất có thành phần nguyên tố C H, cần tính khối lượng C H tính khối lượng hỗn hợp Ta có : 2,464 1,62 m hỗn hợp m C m H 12 1,5 gam 22,4 18 Ví dụ : Dung dịch X chứa 0,2 mol Cu2+, 0,1 mol Na+, 0,15 mol SO4 , 0,1 mol Cl , 0,1 mol NO3 Tính khối lượng muối X Nếu tư theo hướng tính khối lượng muối, sau suy tổng khối lượng chúng phức tạp, khó để xác định xem dung dịch X tạo thành từ muối Còn sử dụng hệ định luật bảo tồn khối lượng vấn đề giải đơn giản nhiều Ta có : Trên bước đường thành cơng khơng có dấu chân kẻ lười biếng Biên soạn giảng dạy : Thầy giáo Nguyễn Minh Tuấn – Tổ Hóa – Trường THPT Chuyên Hùng Vương – Phú Thọ m muoái m Cu2 m Na m SO 2 n Cl n NO 39,25 gam 4 0,2.64 0,1.23 0,1.35,5 0,1.62 0,15.96 Phương pháp bảo toàn khối lượng phương pháp giải tập hóa học sử dụng hệ định luật bảo toàn khối lượng Ưu điểm phương pháp bảo toàn khối lượng a Xét hướng giải tập sau : Câu 38 – Mã đề 132: Cho hỗn hợp X gồm hai chất hữu có cơng thức phân tử C 2H7NO2 tác dụng vừa đủ với dung dịch NaOH đun nóng, thu dung dịch Y 4,48 lít hỗn hợp Z (ở đktc) gồm hai khí (đều làm xanh giấy quỳ ẩm) Tỉ khối Z H 13,75 Cô cạn dung dịch Y thu khối lượng muối khan : A 16,5 gam B 14,3 gam C 8,9 gam D 15,7 gam (Đề thi tuyển sinh Đại học khối A năm 2007) Hướng dẫn giải ● Cách : Sử dụng phương pháp thơng thường – Tính tốn theo phương trình phản ứng Theo giả thiết : Z gồm hai chất khí làm xanh giấy quỳ ẩm, nên suy Z gồm hai chất có tính bazơ Vì M Z 13,75.2 27,5 nên Z chứa chất NH3, chất lại amin Hai chất X CH3COONH4 HCOOH3NCH3 Phương trình phản ứng : o mol: CH3COONH4 + NaOH t x x CH3COONa + NH3 + H2O x x (1) o HCOOH3NCH3 + NaOH t HCOONa + CH3NH2 + H2O (2) mol: y y y y Theo giả thiết phản ứng (1), (2), ta có : 4,48 xy 0,2 n Z 0,2 22,4 M Z 27,5 17x 31y 27,5 x y x 0,05 y 0,15 Trong Y chứa CH3COONa HCOONa Khi cô cạn dung dịch Y thu khối lượng muối m m m HCOONa 14,3 gam khan : muoái CH3COONa 0,05.82 0,15.68 ● Cách : Sử dụng phương pháp bảo toàn khối lượng Những hợp chất phản ứng với dung dịch kiềm tạo khí làm xanh giấy quỳ tím phải muối amoni amin NH3 với axit vô axit hữu Những muối amoni amin NH có cơng thức chung CnH2n+3O2N muối amoni NH3 amin với axit hữu no, đơn chức Đặt công thức chung hai hợp chất X RCOOH3NR’ Phương trình phản ứng : o RCOOH3NR’ + NaOH t Theo (2), ta có : RCOONa + R’NH2 + H2O n RCOOH3NR' (C2H 7O2 N) n NaOH nH 2O n R'NH2 4,48 0,2 mol 22,4 Trên bước đường thành cơng khơng có dấu chân kẻ lười biếng (2) Biên soạn giảng dạy : Thầy giáo Nguyễn Minh Tuấn – Tổ Hóa – Trường THPT Chuyên Hùng Vương – Phú Thọ Áp dụng bảo toàn khối lượng (2), ta có : m RCOOH3NR' (C2H7O2N) m NaOH m RCOONa m R'NH2 m H 2O m RCOONa 14,3 gam 0,2.77 0,2.40 ? 0,2.13,75.2 0,2.18 b Nhận xét : Với cách : Hướng tư tính gián tiếp khối lượng hỗn hợp muối thông qua việc tính khối lượng muối Theo hướng tư này, ta phải xác định công thức cấu tạo chất tính số mol chúng Đối với hỗn hợp X, chứa hợp chất có ngun tử C nên dựa vào thơng tin mà đề cho dễ dàng xác định cấu tạo chúng Tuy nhiên hợp chất có nhiều C (C3H9O2N, C4H11O2N, ) việc xác định cơng thức cấu tạo khó hơn, có phải xét nhiều trường hợp tìm cấu tạo chất Và việc phải tính tốn để tìm số mol, khối lượng chất nhiều thời gian Với cách : Hướng tư tính trực tiếp tổng khối lượng hỗn hợp muối Theo hướng tư này, ta cần tìm cơng thức cấu tạo tổng qt cho chất hỗn hợp, không cần xác định cấu tạo chất Hướng tư có ưu điểm tính tốn đơn giản, cho kết nhanh, rút ngắn thời gian làm Kể đề cho hỗn hợp chất có số C nhiều số lượng chất hỗn hợp tăng lên ta tính tốn dễ dàng c Kết luận : So sánh cách giải trên, ta thấy : Phương pháp bảo toàn khối lượng có ưu điểm hẳn so với phương pháp thơng thường áp dụng cho tập tính khối lượng hỗn hợp chất Mở rộng ra, ta thấy : Phương pháp bảo toàn khối lượng phát huy hiệu cao tập tính tổng lượng chất (khối lượng, số mol, thể tích, ) hỗn hợp Phạm vi áp dụng : Phương pháp bảo tồn khối lượng giải nhiều dạng tập hóa vơ hóa hữu cơ, phản ứng oxi hóa – khử phản ứng khơng oxi hóa – khử Một số dạng tập thường dùng bảo toàn khối lượng : + Tính khối lượng hỗn hợp chất phản ứng + Tính nồng độ phần trăm chất dung dịch + Bài tập đốt cháy hợp chất hữu + Bài tập liên quan đến phản ứng crackinh, đề hiđro (tách hiđro), hiđro hóa (cộng hiđro) + Bài tập thủy phân este phenol, thủy phân hoàn tồn peptit Trên bước đường thành cơng khơng có dấu chân kẻ lười biếng Biên soạn giảng dạy : Thầy giáo Nguyễn Minh Tuấn – Tổ Hóa – Trường THPT Chuyên Hùng Vương – Phú Thọ II Phân dạng tập ví dụ minh họa ● Dạng : Tính lượng chất phản ứng Phương pháp giải - Bước : Lập sơ đồ phản ứng biểu diễn q trình chuyển hóa chất, để thấy rõ chất hóa học toán - Bước : Nhận dạng nhanh phương pháp giải tập : Khi gặp dạng tập sau ta nên sử dụng phương pháp bảo tồn khối lượng : (1) tính khối lượng hỗn hợp chất đem phản ứng khối lượng hỗn hợp chất thu sau phản ứng; (2) tính khối lượng chất phản ứng tạo thành dạng tổng quát;(3) tính nồng độ mol chất lỏng, thể tích chất khí việc tính trực tiếp số mol chất gặp khó khăn, (4) đốt cháy hợp chất hữu cơ, đề cho biết thông tin số mol oxi khơng khí tham gia phản ứng - Bước : Căn vào giả thiết, phân tích, đánh giá để lựa chọn hướng giải theo hệ hay hệ định luật bảo toàn khối lượng tối ưu - Bước : Thiết lập phương trình bảo tồn khối lượng Ngồi ra, kết hợp với giả thiết khác để lập phương trình tốn học có liên quan Từ suy lượng chất cần tính ► Các ví dụ minh họa ◄ Ví dụ 1: Cho m gam oxit sắt phản ứng vừa đủ với 0,75 mol H 2SO4, thu dung dịch chứa muối 1,68 lít khí SO2 (đktc, sản phẩm khử S+6) Giá trị m A 24,0 B 34,8 C 10,8 D 46,4 (Đề thi tuyển sinh Đại học khối B năm 2013) Hướng dẫn giải ● Bước : Lập sơ đồ phản ứng biểu diễn trình chuyển hóa chất, để thấy rõ chất hóa học tốn Sơ đồ phản ứng : FexOy + H2SO4 Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O ● Bước : Nhận dạng nhanh phương pháp giải tập Bài tập yêu cầu tính khối lượng oxit sắt dạng tổng quát Fe xOy Đây dấu hiệu (2), chứng tỏ tập sử dụng phương pháp bảo toàn khối lượng ● Bước : Căn vào giả thiết, phân tích, đánh giá để lựa chọn hướng giải theo hệ hay hệ định luật bảo toàn khối lượng tối ưu Nhận thấy : Đề cho thông tin số mol H 2SO4 số mol SO 2, nên tính số mol Fe2(SO4)3 dựa vào bảo toàn nguyên tố S, tính số mol H 2O dựa vào bảo tồn ngun tố H Như vậy, ta tính khối lượng H 2SO4, Fe2(SO4)3, SO2 H2O Vậy ta lựa chọn hướng giải theo hệ định luật bảo toàn khối lượng ● Bước : Thiết lập phương trình bảo tồn khối lượng Ngồi ra, kết hợp với giả thiết khác để lập phương trình tốn học có liên quan Từ suy lượng chất cần tính Áp dụng bảo tồn ngun tố S H, ta có : n H2SO4 nSO2 3n Fe2 (SO4 )3 0,75 n Fe (SO ) 0,225 mol 0,075 43 ? n H2 O 0,75 mol n H O n H SO 0,75 Trên bước đường thành cơng khơng có dấu chân kẻ lười biếng Biên soạn giảng dạy : Thầy giáo Nguyễn Minh Tuấn – Tổ Hóa – Trường THPT Chuyên Hùng Vương – Phú Thọ Áp dụng bảo tồn khối lượng, ta có : m Fex Oy m H2SO4 m Fe2 (SO4 )3 m SO2 m H2O m FexOy 34,8 gam 0,75.98 ? 0,225.400 0,075.64 0,75.18 Ngồi lựa chọn hướng giải sau : Viết phương trình phản ứng, tìm công thức số mol FexOy, suy khối lượng (1); Dựa vào hệ định luật bảo toàn khối lượng (2) Nếu lựa chọn hướng (1) việc tính tốn phức tạp nhiều thời gian (bạn đọc kiểm chứng) Ví dụ 2: Hấp thụ hồn tồn 0,336 lít khí CO2 (đktc) vào 200 ml dung dịch gồm NaOH 0,1M KOH 0,1M thu dung dịch X Cô cạn toàn dung dịch X thu gam chất rắn khan ? A 2,44 gam B 2,22 gam C 2,31 gam D 2,58 gam (Đề thi tuyển sinh Cao đẳng, năm 2012) Hướng dẫn giải Đề hỏi “Cơ cạn tồn dung dịch X thu gam chất rắn khan ?” Đây dấu hiệu (1), chứng tỏ tập sử dụng phương pháp bảo toàn khối lượng n OH n(NaOH, KOH) 0,04 nên OH dư, muối tạo muối trung hòa CO32 Vì nCO2 n CO2 0,015 Phương trình phản ứng : CO2 + 2OH CO32 + mol: 0,015 Áp dụng bảo tồn khối lượng, ta có : H2O (1) 0,015 m CO2 m (NaOH, KOH) m chất rắn m H2O m chất rắn 2,31 gam 0,015.44 0,02(40 56) ? 0,015.18 Ví dụ 3: Chia 46,84 gam hỗn hợp X gồm Al2O3, Fe3O4, CuO thành hai phần Phần phản ứng vừa đủ với 390 ml dung dịch HCl 2M Cho phần tác dụng vừa đủ với dung dịch H 2SO4 loãng Số gam muối sunfat thu A 44,87 gam B 51,11 gam C 54,62 gam D 61,64 gam (Đề thi thử Đại học lần – THPT Chuyên KHTN, năm học 2011 – 2012) Hướng dẫn giải Theo giả thiết, ta thấy : Khối lượng X phần 46,84 23,42 gam Bản chất phản ứng ion H + axit HCl H2SO4 loãng phản ứng với ion O2 hỗn hợp oxit để tạo muối clorua sunfat H2O Áp dụng bảo tồn ngun tố H, ta có : 1 n HCl 2n H2SO4 2n H2O n H2SO4 n H 2O n HCl 0,39.2 0,39 mol 2 Áp dụng bảo toàn khối lượng, ta có : m X m H2SO4 m muối sunfat m H2O m muoái sunfat 54,62 gam 23,42 0,39.98 ? 0,39.18 Trên bước đường thành công dấu chân kẻ lười biếng Biên soạn giảng dạy : Thầy giáo Nguyễn Minh Tuấn – Tổ Hóa – Trường THPT Chuyên Hùng Vương – Phú Thọ Ví dụ 4: Dung dịch X chứa đồng thời ion Na +, Ca2+, Mg2+, Cl , HCO3 SO4 Đun nóng dung dịch X tới phản ứng hoàn toàn thu 3,68 gam kết tủa, dung dịch Y 2,24 lít khí (đktc) Đem cạn dung dịch Y thu 13,88 gam chất rắn khan Tổng khối lượng muối có dung dịch X ban đầu A 22,84 gam B 35,76 gam C 17,76 gam D 23,76 gam (Đề thi thử đại học lần – THPT Chuyên – Đại học Vinh, năm học 2011 – 2012) Hướng dẫn giải Phản ứng xảy đun nóng dung dịch X : 2HCO3 o 2 t CO3 + CO2 + H2O Theo giả thiết (1), ta có : n CO2 n H2O 0,1 mol (1) Áp dụng bảo tồn khối lượng, ta có : m X m kết tủa m chất rắn m CO2 m H2O 23,76 gam 3,68 13,88 0,1.44 0,1.18 Ví dụ 5: Cho 100 ml dung dịch NaOH 4M tác dụng với 100 ml dung dịch H 3PO4 aM thu 25,95 gam hai muối Giá trị a là: A 1,5 B 1,75 C 1,25 D (Đề thi thử Đại học lần – THPT Chuyên Hùng Vương – Phú Thọ, năm học 2010 – 2011) Hướng dẫn giải ● Cách : Cách làm thông thường Xét hai trường hợp tính tốn theo phản ứng : Phản ứng tạo hai muối NaH2PO4 Na2HPO4 Phản ứng tạo hai muối Na2HPO4 Na3PO4 Bạn đọc tự giải tiếp ● Cách : Sử dụng phương pháp phân tích đánh giá kết hợp với bảo toàn nguyên tố Giả sử phản ứng tạo NaH2PO4 n NaH2PO4 n NaOH 0,4 mol m NaH2PO4 48 gam Giả sử phản ứng tạo Na2HPO4 n Na2 HPO4 n NaOH 0,2 mol m Na2 HPO4 28,4 gam Giả sử phản ứng tạo Na3PO4 0,4 n Na3PO4 n NaOH mol m Na3PO4 21,87 gam 3 Trên thực tế, phản ứng tạo hai muối với khối lượng 25,95 gam thuộc (21,87 ; 28,4) Suy hỗn hợp hai muối Na2HPO4 Na3PO4 Theo giả thiết bảo toàn nguyên tố Na, ta có : Trên bước đường thành cơng khơng có dấu chân kẻ lười biếng Biên soạn giảng dạy : Thầy giáo Nguyễn Minh Tuấn – Tổ Hóa – Trường THPT Chuyên Hùng Vương – Phú Thọ 142n Na2 HPO4 164n Na3PO4 25,95 2n 3n n 0,4 Na3PO4 NaOH Na2 HPO4 n Na2 HPO4 0,125 n Na3PO4 0,05 Theo bảo tồn ngun tố P, ta có : 0,175 n H3PO4 n Na2HPO4 n Na3PO4 0,175 [H3 PO4 ] 1, 75M 0,1 0,125 0,05 Cả hai cách tập trung vào việc tìm số mol H3PO4 suy nồng độ mol Có thể thấy cách giải dài dịng thiếu tính sáng tạo Suy nghĩ : Việc tìm trực tiếp số mol H3PO4 gặp khó khăn Đây dấu hiệu (3), chứng tỏ tập cách giải khác áp dụng bảo toàn khối lương ● Cách : Sử dụng phương pháp bảo toàn khối lượng Vì phản ứng tạo hai muối nên NaOH phản ứng hết Sơ đồ phản ứng : H3PO4 + NaOH muối + HOH (H2O) Bản chất phản ứng : H+ + OH HOH Nhận thấy : n HOH nOH n NaOH 0,4 mol Từ tính khối lượng H 2O Mặt khác, khối lượng hỗn hợp muối biết dễ dàng tính khối lượng NaOH (vì biết số mol) Theo bảo tồn khối lượng, ta có : m H3 PO4 m NaOH m muoái m H2O m H3 PO4 17,15 gam ? 0,4.40 25,95 0,4.18 17,15 0,175 n H3PO4 0,175 mol [H3 PO4 ] 1,75M 98 0,1 Rõ ràng với cách này, lời giải ngắn gọn nhiều mà đảm bảo tính dễ hiểu Vì đề hỏi nồng độ mol H3PO4 không hỏi khối lượng nó, nên phải nắm dấu hiệu cho thấy tập sử dụng phương pháp bảo toàn khối lượng nhìn thấy Ví dụ 6: Hỗn hợp X có khối lượng 82,3 gam gồm KClO3, Ca(ClO3)2, CaCl2 KCl Nhiệt phân hoàn toàn X thu 13,44 lít O2 (đktc), chất rắn Y gồm CaCl KCl Toàn Y tác dụng vừa đủ với 0,3 lít dung dịch K2CO3 1M thu dung dịch Z Lượng KCl Z nhiều gấp lần lượng KCl X Phần trăm khối lượng KCl X A 25,62% B 12,67% C 18,10% D 29,77% (Đề thi tuyển sinh Đại học khối A năm 2012) Hướng dẫn giải Theo giả thiết, ta thấy : Tính tổng khối lượng CaCl KCl Y bảo tồn khối lượng; tính số mol CaCl2 dựa vào số mol K2CO3 phản ứng; từ tính khối lượng CaCl2, KCl số mol KCl Y Tính số mol KCl Z dựa vào số mol CaCl 2, KCl Y bảo tồn ngun tố Cl; từ tính số mol KCl X Áp dụng bảo toàn khối lượng, ta có : Trên bước đường thành cơng khơng có dấu chân kẻ lười biếng Biên soạn giảng dạy : Thầy giáo Nguyễn Minh Tuấn – Tổ Hóa – Trường THPT Chuyên Hùng Vương – Phú Thọ m X m O2 m (KCl,CaCl2 ) Y m(KCl, CaCl2 ) Y 63,1 gam 82,3 0,6.32 ? Bản chất phản ứng Y với dung dịch K2CO3 : Ca2 CO32 CaCO3 Suy : n CaCl2 Y nK 2CO3 0,3 mol nKCl Y 63,1 0,3.111 0,4 mol 74,5 Áp dụng bảo tồn ngun tố Cl, ta có : n KCl Z n KCl Y nCaCl2 Y 1 mol 0,4 0,3 Theo giả thiết, suy : nKCl Z 0,2.74,5 n KCl X 0,2 mol %m KCl X 100% 18,1% 82,3 Ví dụ 7: Cho m gam bột Cu vào 400 ml dung dịch AgNO 0,2M, sau thời gian phản ứng thu 7,76 gam hỗn hợp chất rắn X dung dịch Y Lọc tách X, thêm 5,85 gam bột Zn vào Y, sau phản ứng xảy hoàn toàn thu 10,53 gam chất rắn Z Giá trị m : A.3,84 B 6,40 C 5,12 D 5,76 (Đề thi tuyển sinh Đại học khối B năm 2011) Hướng dẫn giải Nhận thấy : Bản chất hóa học tốn Zn, Cu tác dụng với dung dịch AgNO Chất khử Zn Cu, chất oxi hóa AgNO3 2n Zn n AgNO3 Do soá mol electron nên có Zn phản ứng với AgNO (vì Zn hoạt động Zn nhường số mol electron Ag nhaän mạnh Cu), Cu chưa phản ứng Chất rắn thu sau phản ứng gồm Ag, Cu Zn cịn dư, có khối lượng tổng khối lượng chất rắn X Z Theo bảo toàn nguyên tố Ag bảo tồn electron, ta có : n Ag n Ag n AgNO3 0,2.0,4 0,08 2n n Zn phả n ứ n g Ag n Ag 0,08 n Zn phản ứng 0,04 Theo bảo tồn khối lượng ta có : m Ag m Cu m Zn dö m X m Y m Cu 6,4 gam 0,08.108 ? 5,85 0,04.65 7,76 10,53 Ví dụ 8: Hịa tan hồn tồn m gam hỗn hợp X gồm Na, Na2O, NaOH Na2CO3 dung dịch axit H2SO4 40% (vừa đủ) thu 8,96 lít hỗn hợp khí có tỷ khối H 16,75 dung dịch Y có nồng độ 51,449% Cơ cạn Y thu 170,4 gam muối Giá trị m là: A 37,2 gam B 50,4 gam C 50,6 gam D 23,8 gam (Đề thi HSG Tỉnh Thái Bình, năm học 2011 – 2012) Hướng dẫn giải Sơ đồ phản ứng : (Na, Na2O, NaOH, Na2CO3) + H2SO4 Na2CO3 + (H2, CO2) + H2O Trên bước đường thành cơng khơng có dấu chân kẻ lười biếng (1) Biên soạn giảng dạy : Thầy giáo Nguyễn Minh Tuấn – Tổ Hóa – Trường THPT Chuyên Hùng Vương – Phú Thọ Hỗn hợp khí thu gồm H2 CO2; dung dịch Y chứa Na2SO4; 170,4 gam muối khối lượng Na2SO4 170,4 331,2 gam Khối lượng dung dich Y : m dd Y 51,449% Khối lượng hỗn hợp khí CO2 H2 : m (H2 , CO2 ) 8,96 16,75.2 13,4 gam 22,4 2 Áp dụng bảo toàn gốc SO4 , ta có : 170,4 1,2.98 n H2SO4 n Na2 SO4 1,2 mol m dd H 2SO4 294 gam 142 40% Áp dụng bảo toàn khối lượng, ta có : m X m dd H2 SO4 m dd Y m (H2 , CO2 ) m X 50,6 gam ? 331,2 294 13,4 Ví dụ 9: Cho m gam hỗn hợp kim loại Mg, Al, Zn tác dụng vừa đủ với V lít dung dịch HNO 1M, thu sản phẩm khử khí NO 35,85 gam muối oxi chiếm 64,268% khối lượng muối Giá trị m V A 25,93 0,64 B 6,09 0,48 C 5,61 0,48 D 6,09 0,64 (Đề thi thử đại học lần – THPT Chuyên – Đại học Vinh, năm học 2011 – 2012) Hướng dẫn giải Vì phản ứng Mg, Al, Zn với dung dịch HNO3 tạo sản phẩm khử NO nên muối tạo dung dịch muối nitrat kim loại 64,268%.35,85 1,44 mol Theo giả thiết, ta có : n O NO3 tạo muối 16 Suy : n NO3 tạo muối n O NO3 tạo muối 0,48 mol Theo bảo tồn khối lượng, ta có : m muối m kim loại m NO tạo muối m kim loại 6,09 gam 3 35,85 ? 0,48.62 Theo bảo tồn electron, ta có : 3n NO n electron trao đổi n NO tạo muối 0,48 n NO 0,48 0,16 mol Theo bảo tồn ngun tố N, ta có : n HNO3 n NO tạo muối n NO 0,64 mol Vdd HNO3 1M 0,64 lít 3 0,16 0,48 Ví dụ 10: Cho 12 gam hỗn hợp hai kim loại Fe, Cu tác dụng vừa đủ với dung dịch HNO 63% Sau phản ứng thu dung dịch A 11,2 lít (đktc) khí NO sản phẩm khử Nồng độ % chất có dung dịch A : A 36,66% 28,48% B 27,19% 21,12% C 27,19% 72,81% D 78,88% 21,12% Hướng dẫn giải Theo giả thiết, suy : Dung dịch A chứa hai muối Cu(NO3)2 Fe(NO3)3 Trên bước đường thành cơng khơng có dấu chân kẻ lười biếng Biên soạn giảng dạy : Thầy giáo Nguyễn Minh Tuấn – Tổ Hóa – Trường THPT Chuyên Hùng Vương – Phú Thọ Theo giả thiết bảo toàn electron, ta có : 64n Cu 56n Fe 12 11,2 2n 3n n 0,5 Cu Fe NO 22,4 nCu 0,1 nCu(NO3 )2 nCu 0,1 n Fe 0,1 n Fe(NO3 )3 n Fe 0,1 Theo bảo toàn electron, ta có : n electron trao đổi n NO tạo muối n NO2 0,5 mol Theo bảo tồn nguyên tố N, ta có : 1.63 n HNO3 n NO tạo muối n NO2 1 mol m dd HNO3 100 gam 63% 3 0,5 0,5 Áp dụng bảo toàn khối lượng, ta có : m dd A m Cu, Fe m dd HNO3 m NO2 89 gam 12 100 0,5.46 Vậy nồng độ phần trăm chất dung dịch : 0,1.188 0,1.242 C%Cu(NO3 )2 100% 21,12% ; C%Fe(NO3 )3 100% 27,19% 89 89 PS : Khối lượng dung dịch sau phản ứng = khối lượng chất rắn tham gia phản ứng + khối lượng dung dịch trước phản ứng – khối lượng chất kết tủa – khối lượng chất bay Ví dụ 11: Hỗn hợp X gồm SO2 O2 có tỉ khối so với H2 28 Nung nóng hỗn hợp X thời gian (có xúc tác V2O5) thu hỗn hợp Y có tỉ khối so với X 16/13 Hiệu suất phản ứng tổng hợp SO3 A 62,5% B 75,0% C 50,0% D 60,0% (Đề thi thử đại học lần – THPT Chuyên – Đại học Vinh, năm học 2011 – 2012) Hướng dẫn giải Chọn tổng số mol SO2 O2 hỗn hợp X mol, ta có : n SO2 n O2 1 n SO 0,75 n SO2 3 64n SO2 32n O2 28.2 n O2 0,25 n O2 n n SO2 O2 Vậy hiệu suất phản ứng tính theo O2, SO2 dư Phản ứng SO2 với O2 : o t, xt 2SO3 Gọi số mol SO2 phản ứng 2x số mol O2 phản ứng x Sau phản ứng số mol SO3 tạo 2x, nên số mol khí sau phản ứng giảm so với số mol khí trước phản ứng x mol Căn vào số mol khí trước sau phản ứng, kết hợp với bảo tồn khối lượng giả thiết, ta có : 2SO2 + O2 m X m Y M X n X M Y n Y n X M Y 16 (*) n Y M X 13 n X 1 (**) Mặt khác, ta có : n Y 1 x 10 Trên bước đường thành cơng khơng có dấu chân kẻ lười biếng ... so với phương pháp thông thường áp dụng cho tập tính khối lượng hỗn hợp chất Mở rộng ra, ta thấy : Phương pháp bảo toàn khối lượng phát huy hiệu cao tập tính tổng lượng chất (khối lượng, số mol,... nhanh phương pháp giải tập : Khi gặp dạng tập sau ta nên sử dụng phương pháp bảo tồn khối lượng : (1) tính khối lượng hỗn hợp chất đem phản ứng khối lượng hỗn hợp chất thu sau phản ứng; (2) tính khối. .. dụng : Phương pháp bảo toàn khối lượng giải nhiều dạng tập hóa vơ hóa hữu cơ, phản ứng oxi hóa – khử phản ứng khơng oxi hóa – khử Một số dạng tập thường dùng bảo tồn khối lượng : + Tính khối lượng