*Phạm vi sử dụng: Trong bài toán xảy ra nhiều phản ứng, lúc này ðôi khi không cần thiết phải viết các phýõng trình phản ứng mà chỉ cần lập sõ ðồ phản ứng ðể thấy mối quan hệ tỉ lệ mol gi[r]
(1)Chủ ðề 7: ÐỊNH LUẬT BẢO TOÀN KHỐI LÝỢNG –ÐỊNH LUẬT BẢO TOÀN MOL NGUYÊN TỬ - ÐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NGUYÊN TỐ !
I- ÐỊNH LUẬT BẢO TOÀN KHỐI LÝỢNG
*Trong phản ứng hóa học:
-Tổng khối lýợng chất tham gia phản ứng = Tổng khối lýợng chất tạo thành. -Tổng khối lýợng chất trýớc phản ứng = Tổng khối lýợng chất sau phản ứng.
*Phạm vi sử dụng: Trong toán xảy nhiều phản ứng, lúc không cần thiết phải viết phýõng trình phản ứng mà cần lập sõ đồ phản ứng để thấy mối quan hệ tỉ lệ mol chất cần xác định nhý chất mà đề cho
***Giả sử có phản ứng A B tạo C D, theo ðịnh luật bảo tồn khối lýợng, ta có:
mA + mB = mC + mD
- Hệ 1: Gọi mT tổng khối lượng chất trước phản ứng, mS tổng khối lượng chất sau
phản ứng Dù cho phản ứng xảy vừa đủ hay có chất dư, hiệu suất phản ứng nhỏ 100% có: mS= mT
-
Hệ :Tổng khối lượng nguyên tố trước phản ứng tổng khối lượng nguyên tố đó sau phản ứng.
C
ầ n l ưu ý: khơng tính khối lượng phần không tham gia phản ứng phần chất có sẵn, chẳng hạn: nước có sẵn dung dịch
VD: Đốt cháy hoàn toàn 0,24g Mg khơng khí, người ta thu 0,4g magie oxit Em tìm cơng thức hóa học đơn giản magie oxit.
Giải: Do phản ứng “ đốt cháy hoàn toàn” nên Mg phản ứng hết, sản phẩm khơng cịn chứa Mg.
-Số mol nguyên tử Mg tham gia phản ứng là: nMg = 0,24 : 24 = 0,01 (mol)
- Áp dụng định luật bảo tồn khối lượng, ta có khối lượng O tham gia phản ứngvới Mg là: mO = 0,4 - 0,24 = 0,16 (g)
-Số mol nguyên tử O kết hợp với Mg là: nO = 0,16 :16 = 0,01 (mol)
Như : 0,01 mol nguyên tử Mg kết hợp với 0,01 mol nguyên tử O mol nguyên tử Mg kết hợp với mol nguyên tử O Vậy, công thức hóa học đơn giản magie oxit là: MgO
II- ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN MOL NGUYÊN TỬ.
Nguyên tắc: Trong q trình biến đổi hóa học: “số mol ngun tố chất ln bảo tồn”
- Hệ : Trong phản ứng khử oxit kim loại CO, H2, Al
+ Chất khử lấy oxi oxit tạo CO2, H2O, Al2O3 Biết số mol CO, H2, Al tham gia phản ứng số
mol CO2, H2O, Al2O3 tạo ra, ta tính lượng oxi oxit (hay hỗn hợp oxit) suy lượng kim
loại (hay hỗn hợp kim loại)
+ Khi khử oxit kim, CO H2 lấy oxi khỏi oxit Khi ta có : H2 , CO lấy oxi oxit theo sơ
đồ: H2 + O → H2O
(2)
Áp dụng định luật bảo tồn khối lượng, tính khối lượng hỗn hợp oxit ban đầu khối lượng kim loại thu sau phản ứng.
VD: Hỗn hợp A gồm 46,4g (FeO, Fe2O3, Fe3O4) Khử hoàn tồn hỗn hợp oxit cần vừa đủ V (lít)
CO (đktc) thu 33,6g Fe kim loại Giá trị V là:
A 17,92 B 16,8 C 12,4 D Kết khác.
Giải: Ta thấy phân tử CO kết hợp với nguyên tử O tạo nên phân tử CO2 nên CO lấy oxi
oxit theo sơ đồ: CO + O → CO2
Áp dụng định luật bảo toàn mol nguyên tử , ta có: nCO = nO= 12,8 : 16 = 0,8 (mol)
Ta có: mO = m hỗn hợp oxit – mFe = 46,4 – 33,6 =12,8 (g)
Vậy VCO = 0,8 22,4 = 17,92 (lít) Đáp án A
* Nhận xét: Nếu khử oxit kim loại chất khử H2, C, CO, Al từ tỷ lệ kết hợp cách giải ta làm nhiều dạng tốn tính khối lượng oxit, khối lượng kim loạisinh hay tính khối lượng chất khử
III- ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NGUYÊN TỐ
Nguyên tắc: Trong phản ứng hóa học thơng thường, ngun tố ln bảo tồn Điều có nghĩa là: “Tổng số mol nguyên tử nguyên tố X trước sau phản ứng nhau.” *** Phương pháp thường áp dụng cho toán xảy nhiều phản ứng để giải nhanh ta chỉ cần thiết lập sơ đồ quan hệ chất
VD1:Trong phản ứng nhiệt nhôm xảy a (mol) Al b (mol) Fe2O3 theo sơ đồ:
Giải: Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố, ta ln có:
Tổng số mol Fe (hay Al) trước phản ứng = Tổng số mol Fe (hay Al) sau phản ứng
Hay: {
2b=2x+3z+t+u
a=y+2v
VD2: Ta có sơ đồ phản ứng sau:
Giải: Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố, ta ln có:
Tổng số mol Fe hỗn hợp A = Tổng số mol Fe hỗn hợp B
(3)BÀI TẬP TỔNG HỢP !
VD1 : Khử hoàn toàn 40g FexOy thành kim loại cần 16,8 lit H2 (đktc) Công thức oxit là: A FeO B Fe3O4 C Fe2O3 D Không xác định được
Giải: Ta có: nH2=
16,8
22,4=0,75(mol)
Ta có, H2 lấy oxi oxit theo sơ đồ: H2 + O → H2O
Trong oxit ta thấy: phân tử H2 kết hợp với nguyên tử O tạo nên phân tử H2O
Áp dụng định luật mol nguyên tử, ta có:
nO=nH
2=0,75(mol)⇒mO=0,75 16=12(g)
Mà mFe= m oxit – mO = 40 - 12 = 28 (g)
Theo tỉ lệ:
mFe mO=
56x
16y =
28
12 ⇒
x y=
28 12 :
56
16=
28 12⋅
16
56=
2
3 Oxit Fe
2O3
==> Đáp án C
VD2:Thổi từ từ V (lít) hỗn hợp khí (đktc) gồm CO H2 qua ống đựng 16,8g hỗn hợp oxit:
CuO, Fe3O4, Al2O3 nung nóng, phản ứng hồn tồn Sau phản ứng thu m (g) chất rắn hỗn
hợp khí nặng khối lượng hỗn hợp V 0,32g Vậy V m là:
A 0,224 14,48 B 0,448 18,46
C 0,112 12,28 D 0,448 16,48
Giải: Ta có H2 CO lấy oxi oxit theo sơ đồ:
CO + O CO2
H2 + O H2O
Khối lượng hỗn hợp khí tạo thành nặng hỗn hợp khí ban đầu khối lượng nguyên tử Oxi oxit tham gia phản ứng Do vậy:
mO = 0,32 (g)
nO=0,32
16 =0,02(mol) ⇒(nCO+nH2)=0,02(mol)
Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng, ta có:
moxit = mchất rắn + mO
⇔ 16,8 = m + 0,32 ⇔ m = 16,48 (g).
Vhh (CO H ) 0,02 22,4 0,448 ( lít) Đáp án D
VD3: Cho luồng khí CO qua ống đựng 0,01 mol FeO 0,03 mol Fe2O3 (hỗn hợp A) đốt nóng
Sau kết thúc thí nghiệm thu 4,784g chất rắn B gồm chất Hoà tan chất rắn B dung dịch HCl dư, thấy 0,6272 lít H2 (ở đktc) Biết B, số mol oxit sắt từ 1/3 tổng số mol
(4)Giải: Ta có: nH2
=0,6272
22,4 =0,028(mol) Khi đó, ta lập sơ đồ phản ứng sau:
Hỗn hợp A + CO 4,784g chất rắn B
Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố, ta có:
Tổng số mol Fe hỗn hợp A = Tổng số mol Fe hỗn hợp B
Hay: 0,01+0,03.2=2a+3b+c+d⇔0,07=2a+3b+c+d (1) -Mặt khác, theo ta có: nFe3O4=
1
3(nFeO+nFe2O3)⇔b=
3(c+a) (2)
Hơn nữa: n B = 4,784 = 160a + 232b + 72c + 56d (3)
-Trong chất rắn B, có Fe tác dụng hết với dung dịch HCl dư tạo khí H theo phương trình phản
ứng: Fe + 2HCl FeCl2 + H2 ↑
Mol: d 0,028 d = 0,028 (4)
Vậy, từ (1,2,3,4) ta có:
{0,07=2a+3
3 (c+a)+c+0,028 4,784=160a+232
3.(c+a)+72c+56 0,028
⇔{3a+2c=0,042
712a+448c=9,648 ⇔{2c=0,042−3a
712a+224 (0,042−3a)=9,648⇔{
c=0,012
a=0,006⃗(2)b=0,006 Vậy số mol oxit sắt từ 0,006 mol Đáp án A
VD4:Khử hoàn toàn 24g hỗn hợp CuO FexOy H2 dư nhiệt độ cao thu 17,6ghỗn hợp
kim loại Khối lượng H2O tạo thành là:
A 1,8g B 5,4g C 7,2g D 3,6g
Giải: Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng, ta có:
mO (trong oxit) = moxit mkimloại = 24 17,6 = 6,4 (g) nO = 6,4 : 16 = 0,4 (mol)
Ta có, H2 lấy oxi oxit theo sơ đồ: H2 + O H2O
Áp dụng định luật bảo tồn mol ngun tử, ta có:
nH
2O=nO=0,4(mol)⇒mH2O=0,4 18=7,2(g). Đáp án C
VD5: Đốt cháy hoàn toàn sợi dây đồng nặng 2,56g khơng khí Làm nguội chất rắn thu được, rồi hòa tan lượng dư dung dịch HCl, dung dịch A Cho A tác dụng với lượng dư dung dịch NaOH thu kết tủa B.
a) Viết phương trình phản ứng xảy ra.
2
FeO : 0,01 mol Fe O : 0,03 mol
(5)Cu+1
2O2t⃗oCuO(1)
CuO+2HCl→CuCl2+H2O(2)
HCl+NaOH→NaCl+H2O(3)
CuCl2+2NaOH→Cu(OH)2↓+2NaCl(4)
- Do HCl dư, HCl lại tác dụng với NaOH dễ dàng nên xảy phản ứng (3) trước - Vì NaOH lấy dư, nên lượng CuCl2 tham gia phản ứng hết
Vậy, A gồm có dung dịch muối CuCl2 vừa tạo thành lượng dung dịch HCl dư
B Cu(OH)2 kết tủa xanh lơ
b)Theo (1,2,4) ta có sơ đồ hợp thức:
Cu⃗(1)CuO(⃗2)CuCl2⃗(4)Cu(OH)2
Áp dụng định luật bảo tồn số mol ngun tử, ta có:
nCu
(OH)2
=nCu=2,56
64 =0,04(mol)
Vậy khối lượng kết tủa B là:
mB=mCu(OH)
2=0,04.98=3,92(g)
VUI HĨA HỌC! 1 Thuốc hình
Lấy giấy lọc tẩm dung dịch phenoltalein phơi khơ có màu trắng Lấy giấy cắt thành chữ hay thành hình tùy ý dán lên giấy trắng Nhúng tờ giấy vào dung dịch kiềm lỗng, chữ hay hình lên màu hồng đẹp rửa ảnh
2 Cắt chảy máu tay
Bạn cầm dao sáng lống cứa vào lịng bàn tay, lưỡi dao bạn bị nhuốm “máu” từ lòng bàn tay giọt “máu” đỏ tươi chảy xuống
Bạn rửa “máu” đưa lòng bàn tay vừa bị cắt cho người xem Nhưng lạ thay! Tay bạn không bị thương
Cách làm:Dùng dung dịch FeCl3 nồng độ – 5% (màu vàng nhạt) xoa lịng bàn tay nói
là “nước iot loãng” để sát trùng trước cắt, dùng dung dịch KCNS nồng độ – 5% (không màu) làm “nước” để rửa lưỡi dao Chú ý: Cần dung dịch cịn dính lại lịng bàn tay lưỡi dao nhiều tốt Dùng lưỡi dao cùn đánh sáng loáng lướt nhẹ lên lòng bàn tay, “máu” chảy
Giải thích:FeCl3 tác dụng với KCNS tạo thành chất Fe(CNS)3 có màu đỏ máu
FeCl3 + 3KCNS -> Fe(CNS)3 + 3KCl
Màu đỏ xuất dung dịch có nồng độ ion Fe3+ thấp, nên phản ứng tạo ra