2.. Mặt khác nếu khử lượng oxit sắt trên bằng lượng CO dư rồi lấy toàn bộ kim loại sinh ra hòa tan hoàn toàn trong dung dịch HNO 3 đặc, nóng thì thu được dung dịch B và khí NO 2.. duy [r]
(1)PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN LƯỢNG NGUYÊN TỐ PHƯƠNG PHÁP QUY ĐỔI TƯƠNG ĐƯƠNG
I)KIẾN THỨC CẦN NHỚ: 1) Định luật bảo toàn nguyên tố :
“ tổng số mol nguyên tử nguyên tố nhóm nguyên tử trước phản ứng sau phản ứng luôn nhau”
- Phạm vi áp dụng:
Thường dùng cho toán hỗn hợp phức tạp, chẳng hạn : tốn có phản ứng hỗn hợp muối, axit, bazơ … tốn có nhiều biến đổi phức tạp
Ví dụ 1 : hỗn hợp axit với hỗn hợp bazơ:
yR(OH)x + xHyG RyGx + xyH2O
Theo ptpư ta có :
H
n ( OH( H O
2
cuûa axit) = n bazơ) = n (sản phẩm)
Vì biết số mol nhóm OH tìm số mol H axit , số mol H2O
ngược lại
Ví dụ 2: phản ứng nhiệt nhôm a(mol) Al b(mol) Fe2O3 theo sơ đồ :
Al + Fe2O3
0
t
3
Fe O (x mol ); + Al ( y mol ) + FeO ( z mol ) + Fe O ( t mol ) + Fe ( n mol) + Al O ( n' mol )
Vì nFe ( trước pư ) = nFe ( sau pư ) nên ta ln có : 2x + z + 3t + n = 2b
Vì nAl ( trước pư ) = nAl ( sau pư ) nên ta ln có : y + 2n’ = a Ví dụ 3 : Điều chế H2SO4 từ a (gam) FeS2 ta dễ dàng thấy :
S
a a
n (mol)
120 60
= H SO
2
a
m 98
60
2) Phương pháp quy đổi :
Nguyên tắc : quy đổi hỗn hợp nhiều chất thành chất hỗn hợp có số lượng chất Ví dụ :
Hỗn hợp Na2SO4 K2SO4 tỷ lệ mol :1 KNaSO4
Hỗn hợp FeO Fe2O3 đồng mol Fe3O4 ( chiều ) 3) Kết hợp bảo toàn nguyên tố bảo toàn khối lượng.
Phương pháp thường áp dụng trường hợp sau : Thường gặp trường hợp sau đây:
* Trường hợp 1: Fe O2
3
x y
HNO3
Fe
Fe(NO ) H O (NO, Fe O
NO2
)
nFe(NO )3 =nFe( bđ )
nHNO3 nN( muối) + nN( sp khí ) = n FenN( sp khí )
H O HNO
2
1
n n
2
* Trường hợp : Fe O2
2
x y
H SO2 4
Fe
Fe (SO ) H O (SO )
Fe O
nFe (SO )2 4 3 = Fe
1 n
2 ( bđ )
nH SO2 4 nS( muối) + nS( sp khí ) = 1,5 n FenS( sp khí )
1
(2)nH O2 nH SO2 4
.v.v ( nhiều trường hợp khác)
Nhận xét: Nếu biết khối lượng khí sản phẩm hỗn hợp A ( muối Fe) có thể áp dụng định luật BTKL.
Ví dụ : Trường hợp 1 : giả sử biết m1(g) ( Fe + FexOy) ; biết b (mol) khí NO sinh
Áp dụng định luật BTKL ta có :
1
3a b
m + 63 (3a + b)= 242a + 18 b.30
2
( : nFe a mol )
II- Một số tốn minh họa
1) Để hịa tan hoàn toàn 34,8 gam hỗn hợp gồm Fe3O4 , FeO, Fe2O3 ( số mol FeO = số mol Fe2O3 )
thì phải dùng lượng vừa đủ dung dịch H2SO4 4,9 % ( lỗng)
a) Tính khối lượng dung dịch H2SO4 4,9%
b) Tính nồng độ % chất dung dịch thu
Hướng dẫn: Vì số mol FeO = số mol Fe2O3 nên xem Fe3O4
2) Cho m(g) hỗn hợp FeO, Fe3O4, Fe2O3 tan vừa hết V (lít) dung dịch H2SO4 lỗng thu
được dung dịch A Chia đung dịch A làm phần
Phần 1: tác dụng với dung dịch NaOH dư, lọc lấy kết tủa nung nóng khơng khí đến khối lượng khơng đổi thu 8,8 gam chất rắn
Phần 2: làm màu vừa 100ml dung dịch KMnO4 0,1M mơi trường H2SO4 lỗng
dư
a) Viết phương trình hóa học xảy
b) Tính m , V ( dung dịch H2SO4 có nồng độ 0,5M) Hướng dẫn: Xem Fe3O4 hỗn hợp FeO Fe2O3
Vậy hỗn hợp xem có FeO Fe2O3 : số mol x,y
* Có thể giải theo phương pháp bảo toàn nguyên tố Fe Fe
n ( oxit ) = 0,055 = 0,11 mol
Fe
n ( FeO ) = nFeSO4 5 nKMnO4 0, 05 mol
nFe( Fe2O3 ) = 0,11 0, 05 =0,06 mol
Vậy khối lượng hỗn hợp đầu : m = 2( 0,05 72 + 0,06 160
2 ) = 16,8 gam
Số mol H2SO4 = 0,1 + (3 0,06) = 0,28 mol thể tích V = 0,56 lít
3) Hỗn hợp A gồm FeO, Fe3O4, Fe2O3 ( với số mol nhau) Cho m1(g) A vào ống sứ nung
nóng dẫn dịng khí CO qua ( CO pư hết ), thấy khí bay ống cịn lại 19,2 (g) rắn B (gồm Fe, FeO, Fe3O4) Hấp thụ khí vào dung dịch Ba(OH)2 dư thu m2 (g) kết tủa trắng
Hòa tan hết rắn B HNO3 nóng thấy bay 2,24 lít khí NO ( đktc)
a) Viết phương trình hóa học
b) Tính m1, m2 số mol HNO3 phản ứng
Hướng dẫn: Xem phần FeO + Fe2O3 ( đồng mol) Fe3O4
4) Đốt x (mol) Fe O2 thu 5,04 gam hỗn hợp A gồm oxit sắt Hòa tan A
HNO3 nóng dư thu dung dịch X 0,035 mol khí Y ( gồm NO NO2), biết dY/ H2=
19 Tính x
Hướng dẫn: Xem oxit sắt gồm Fe2O3 FeO ( Fe3O4 coi FeO Fe2O3)
5) Muối A muối cacbonat kim loại R hóa trị n ( R chiếm 48,28% theo khối lượng ) Nếu
đem 58 gam A cho vào bình kín chứa sẵn lượng O2 vừa đủ nung nóng Phản ứng xong thu
39,2 gam rắn B gồm Fe2O3 Fe3O4
a) Xác định CTPT A
b) Nếu hòa tan B vào HNO3 đặc nóng, thu khí NO2 Trộn lượng NO2 với
0,0175 mol khí O2 sục vào lượng nước dư thu lít dung dịch X Xác định nồng độ
mol chất dung dịch X
(3)Hướng dẫn: a) Ta có 2R 48, 28
60n 51,72 R = 56 , n = thỏa mãn ( Fe) b) gọi x, y số mol Fe2O3 Fe3O4 rắn B
6) Hòa tan a gam oxit sắt FexOy vào dung dịch H2SO4 đặc nóng dư thu khí SO2
duy nhất.Mặt khác, khử hồn tồn a gam oxit sắt khí CO, hòa tan lượng sắt tạo thành dung dịch H2SO4 đặc nóng (dư) thu lượng SO2 gấp lần lượng SO2 thí nghiệm
a) Viết phương trình phản ứng xảy hai thí nghiệm b) Xác định định cơng thức hóa học oxit sắt
Giải mẫu :
2FexOy + (6x -2y )H2SO4( đặc)
0
t
xFe2(SO4)3 + (3x-2y) SO2 + (6x -2y )H2O (1)
a (mol) a 3x 2y
2
(mol) FexOy + yH2
0
t
xFe + yH2O (2)
a (mol) ax (mol)
2Fe + 6H2SO4( đặc)
0
t
Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O (3)
ax (mol) 1,5 ax ( mol)
Theo đề : nSO2(3) n SO2(1) nên ta có : 1,5ax
2 a(3x 2y)
x 18
y 24 4 CTPT oxit sắt : Fe3O4
7) Hòa tan lượng oxit sắt FexOy vào dung dịch HNO3 loãng, dư thu dung dịch A
và khí NO Mặt khác khử lượng oxit sắt lượng CO dư lấy toàn kim loại sinh hịa tan hồn tồn dung dịch HNO3 đặc, nóng thu dung dịch B khí NO2
duy Biết thể tích khí NO2 sinh gấp lần thể tích khí NO sinh ( nhiệt độ, áp suất)
a) Viết phương trình hóa học
b) Xác định cơng thức hóa học oxit sắt
Hướng dẫn : Giải ( FeO)
8) Để m gam phoi bào sắt ( A ) khơng khí sau thời gian thu hỗn hợp B có khối
lượng 12 gam gồm sắt oxit sắt Cho B tác dụng hoàn toàn với HNO3 lỗng thấy giải
phóng 2,24 lít khí NO ( đktc) Xác định m
Hướng dẫn : xem hỗn hợp B gồm Fe2O3, FeO, Fe ( Fe3O4 quy đổi)
Kết hợp định luật BTNT BTKL để giải m = 10,08 gam
9) Có 190 ml dung dịch chứa đồng thời KOH Ba(OH)2 có nồng độ tương ứng 3M 4M Tính
thể tích dung dịch Axit chứa đồng thời HCl 1,98M H2SO4 1,1M đủ để trung hoà lượng dung dịch
kiềm
Hướng dẫn: số mol OH bazơ = số mol H axit (V = 0,5 lít )
10) Có lít dung dịch hỗn hợp Na2CO3 0,1M (NH4)2CO3 0,25M Cho vào dung dịch 43 gam
hỗn hợp BaCl2 CaCl2 , sau kết thúc phản ứng thu 39,7 gam kết tủa A d.dịch B
a) Chứng minh hỗn hợp muối clorua phản ứng hết b) Tính % khối lượng chất có kết tủa A
Hướng dẫn:
a) Từ công thức Na2CO3 (NH4)2CO3 số mol CO3 = 0,35 mol
Đặt RCl2 công thức đại diện cho hỗn hợp BaCl2 CaCl2
Từ (1), (2) nhận thấy :
Cứ mol muối clorua biến thành kết tủa RCO3 khối lượng giảm 71 – 60 =11 g
Chứng minh số mol CO3 phản ứng < 0,35
b) Gọi x, y số mol BaCO3 CaCO3 kết tủa A, ta có:
Vậy : BaCO3
0,1 197
%m 100 49,62%
39,7 %mCaCO3=50,38%
11) Nhiệt phân 19,8 gam propan C3H8 thu hỗn hợp khí X gồm C3H8 ( dư ) ; C3H6; C2H4 ;
CH4; H2 Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp X phải dùng V lít O2 ( đktc) thu m ( gam ) CO2
Xác định V m
(4)Hướng dẫn : Sử dụng phương pháp bảo toàn nguyên tố
12) Một hỗn hợp (A) gồm 15,2gam FeO Fe2O3( tỉ lệ mol 2:1) Khử hỗn hợp khí CO sau
một thời gian thu rắn B ( khối lượng a gam ) gồm oxit kim loại Fe có b lít khí ( đktc) Tìm a, b
Hướng dẫn : Sử dụng phương pháp bảo toàn nguyên tố
13/ Cho 10,4 gam hỗn hợp bột Fe Mg ( tỉ lệ mol 1:2 ) hoà tan vừa hết 600ml dung dịch HNO3 x(M), thu 3,36 lít hỗn hợp khí N2O NO Biết tỉ khối hỗn hợp khí so với khơng
khí 1,195 Xác định trị số x
Hướng dẫn : đặt số mol Fe a (mol) số mol Mg : 2a mol
56a + 24b = 10,4 giải a= 0,1
Sơ đồ phản ứng :
Fe,Mg + HNO3 Fe(NO3)3 , Mg(NO3)2 + N2O, NO + H2O
0,1 0,2 0,1 0,2 n1, n2 ( mol )
14) Hoà tan 5,9 gam hỗn hợp Al kim loại R hoá trị II vào dung dịch H2SO4 đặc nóng Sau
đó cho tác dụng với dung dịch NaOH dư Lọc lấy kết tủa đem tác dụng với dd HCl dư thu dung dịch A Điện phân dung dịch A đến có bọt khí catot (cực âm) thìi dừng lại, khối lượng catot tăng lên 3,2 gam anot ( cực dương ) 1,12 lít khí
Xác định R tích khí từ dung dịch H2SO4 Hướng giải : Viết sơ đồ pư :
Al,R H SO2 Al
2(SO4)3 , RSO4 NaOH NaAlO2, R(OH)2 lọc lấy KT R(OH)2 R(OH)2 HCl RCl2 ñpdd R + Cl2
Theo sơ đồ : số mol R = số mol Cl2 = 0,05 ( khí anot ) 64( )
3,2 R=
0,05 Cu
15) Để mẫu nhơm khơng khí sau thời gian thu rắn A có khối lượng 2,802
gam Hoà tan rắn A dung dịch HCl dư thu m ( gam) muối 3,36 lít khí a/ Tính % Al bị oxi hố ? Tìm m (gam)
b/ Hồ tan hồn tồn A HNO3 đặc , nóng thu lít khí màu nâu ( đktc) 16) Cho 200ml dung dịch (A) gồm hỗn hợp : MgCl2 0,3M ; AlCl3 0,45M ; HCl 0,55M tác dụng vừa
đủ với V lít dung dịch NaOH 0,02M ; Ba(OH)2 0,01M
Tìm V để đạt kết tủa lớn ? bé ? Xác định khối lượng kết tủa ?
Hướng dẫn : Phản ứng trung hòa xảy trước
* Nếu kết tủa max : V=12,5 lít , kết tủa : 10,5 gam
* Nếu kết tủa : A(OH)3 bị tan hết kiềm dư , V=14,75 lít , kết tủa : 3,48 gam 17) Để mẫu Fe khối lượng 11,2gam sau thời gian khơng khí ( giả sử xảy phản ứng oxi hoá tạo thành oxit ) thu hỗn hợp A có khối lượng m1 ( gam) Hoà tan hoàn toàn A vào
HNO3 lỗng dư sau phản ứng thu m2 gam muối 0,896 lít khí NO bay ( đktc)
a/ Viết phương trình phản ứng xảy b/ Tính m1, m2 ( ĐS: m1 = 15,04g ; m2 = 48,4 g )
18) Cho V lít CO ( đktc) lấy dư qua ống sứ chứa 0,15 mol hỗn hợp A gồm FeO Fe2O3 nung
nóng Sau thời gian để nguội, thu 12 gam chất rắn B ( gồm chất ) khí X ( tỷ khối X so với H2 20,4) Cho X hấp thụ hết vào dung dịch nước vôi dư thu
20 gam kết tủa trắng
1- Tính phần trăm khối lượng chất A Xác định giá trị V
2- Cho B tan hết dung dịch HNO3 đậm đặc nóng Tính khối lượng muối khan tạo thành
sau cô cạn dung dịch sau phản ứng ( Đề thi Tỉnh GL 07-08)
Hường dẫn : Dùng phương pháp bảo tồn NT BTKL ĐS: 5,6 lít 15,2 gam