ÁP DỤNG ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN KHỐI LƯỢNG Khi cô cạn dung dịch thì khối lượng muối thu được bằng tổng khối lượng các cation kim loại và anion gốc axit.. Số mol của mỗi ete trong hỗn hợp là b[r]
(1)- Hệ : Khi cation kim loại kết hợp với anion phi kim để tạo các hợp chất (như oxit, hiđroxit, muối) thì ta luôn có : Khối lượng hợp chất = khối lượng kim loại + khối lượng anion - Hệ : Khi cation kim loại thay đổi anion tạo hợp chất mới, chênh lệch khối lượng hai hợp chất chênh lệch khối lượng các cation Ví dụ minh hoạ : VD1 : Cho 2,83 g hỗn hợp rượu chức tác dụng vừa ñủ với Na thì thoát 0,896 lit H2 (ñktc) và m g muối khan Giá trị m (g) là : A 5,49 B 4,95 C 5,94 D 4,59 Giải : +) Cách giải thông thường : Gọi CT rượu thứ là : R(OH)2 ( a mol ) rượu thứ hai là : R'(OH)2 ( b mol ) PTPƯ : R(OH)2 + 2Na R(ONa)2 + H2 (mol) a a a R'(OH)2 + 2Na R'(ONa)2 + H2 (mol) b b b Theo giả thiết ta có : (R+34)a + (R'+34)b = 2,83 và a + b = 0,04 Ra + R'b = 2,83 - 34(a+b) = 1,47 Khối lượng muối tạo thành là : m = (R+78)a + (R'+78)b = Ra + R'b + 78(a+B) = 4,59 (g) +) Cách giải nhanh : Gọi CT chung rượu là : R(OH)2 R(OH)2 + Na R(ONa)2 +H2 0,08 0,04 Áp dụng ñịnh luật bảo toàn khối lượng ta có : m = 2,83 + 0,08.23 - 0,04.2 = 4,59 (g) VD2 : Cho 4,2 g hỗn hợp gồm CH3OH, C6H5OH và CH3COOH tác dụng với Na vừa ñủ thấy thoát 0,672 lit H2 (ñktc) và dung dịch X Cô cạn dung dịch X ta thu ñược chất rắn Y Khối lượng (g) Y là : A 2,55 B 5,52 C 5,25 D 5,05 Giải : Do chất trên ñều chưa nguyên tử H linh ñộng nên : 0,67 nNa= 2nH2 = 22,4 =0,06 mol Áp dụng ñịnh luật bảo toàn khối lượng ta có : mY = 4,2 + 0,06.23 - 0,03.2 = 5,52 (g) (2) Dạng một: dựa vào định luật bảo toàn khối lượng, theo tỷ lệ mol kết hợp các nguyên tử; Ví dụ 1: Khi cho 10,4 gam hỗn hợp các oxit CuO, MgO, Fe2O3 tác dụng vừa đủ với 300 ml dung dịch HCl 1M thu dung dịch A Cô cạn dung dịch A thu m gam muối khan Giá trị m là: A 15,68 gam B 18,65 gam C 16,58 gam D 18,61 gam Cách nhẩm: Ta thấy cho hỗn hợp các oxit tác dụng với dung dịch HCl tạo thành muối clorua 2+ O + 2H > H2O Trong hỗn hợp oxit Trong axit HCl mmuối = m hỗn hợp oxit – khối lượng oxi + mCl- ta có: nCl- tạo muối = nH+ = nHCl = 0,3 (mol) ==> mmuối = 10,4 – 0,3*16 +0,3*35,5 = 18,65 (gam) Đáp án đúng là đáp án B Từ dạng bài tập toán này ta thấy mối quan hệ dịch lượng khối lượng oxit, khối lượng axit (Số mol, nồng độ ); khối lượng muối Chỉ cần biết đại lượng ta dễ dàng tìm đại lượng còn lại Ví dụ 4: Hoà tan hoàn toàn 17,2 gam hỗn hợp Ag, Cu dung dịch H2SO4 đặc nóng dư thu dung dịch A và 3,36 lit SO2 (đktc) Khối lượng muối dung dịch A là: A 36,1 gam B 36,4 gam C 31,6 gam D 21,7 gam Cách giải: Dựa trên phản ứng kim loại M 2M + 2n H2SO4 -> M2(SO4)n + n SO2 + 2n H2O Ta thấy tỷ lệ n mol SO2 thì có n mol SO4 => nSO2- = nSO ==> m muối = m kim loại + m SO42- = 17,2 + 96 x 0,15 = 31,6 gam Đáp án đúng là đáp án C * Nhận xét: Không phụ thuộc vào hoá trị kim loại Tương tự cho hỗn hợp kim loại tác dụng với axit HNO3 ta nhận xét tương tự theo phương trình phản ứng chung (Chỉ áp dụng thu sản phẩm khí là sản phẩm nhất) Ví dụ 5: Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp gồm 0,3 mol Fe; 0,1 mol Fe3O4; 0,1 mol FeS2 vào dung dịch H2SO4 đặc nóng dư thu dung dịch A Cho dung dịch NaOH dư vào dung dịch A thu kết tủa B Lọc kết tủa, rửa sạch, sấy khô, nung đến khối lượng không đổi thu m gam chất rắn m có giá trị là: A 84 gam B 51 gam C 56 gam D 48 gam Nếu giải bài tập theo cách thông thường viết phương trình phản ứng tính theo phương trình hoá học tới kết khó khăn, dài Tuy nhiên ta có thể nhẩm nhanh theo cách sau: Toàn Fe hỗn hợp ban đầu chuyển hoá thành Fe2O3 theo sơ đồ: Fe > Fe 0,3 mol 0,3 mol Fe3O4 -> 3Fe Ta lại có: 2Fe -> Fe2O3 0,1mol 0,3 mol 0,7mol 0,35 mol FeS2 -> Fe 0,1 mol 0,1mol ===> m Fe2O3 = 0,35 x 160 = 56 (gam) Đáp án (3) đúng là đáp án C (4) Ví dụ 6: Tính khối lượng quặng pirit chứa 75% FeS2 (Còn lại là tạp chất trơ) cần dùng để điều chế dung dịch H2SO4 98% ( hiệu suất quá trình điều chế H2SO4 là 80%)? a 1,28 b c 1,05 d kết khác Nếu viết đầy đủ phương trình hoá học thì cách giải bài toán trở nên phức tạp nhiên để giải nhanh ta lập sơ đồ ( dựa trên toàn lượng S FeS2 có axit) FeS2 > 2H2SO4 120 g 2x98 g 0,98.120.100 Khối lượng FeS2 cần dùng là: = 0,75 2.98.80 ==> Khối lượng quặng (0,75.100)/ 75 = Ví dụ 10: Một lượng quặng A chứa 73% Ca3(PO4)2 ; 1% SiO2; còn lại là CaCO3 Khối lượng quặng A để điều chế kg H3PO4 60% là( giả sử hiệu suất quá trình là100%): a 1,1 Kg b 1,4 Kg c 1,3 Kg d 1,5 Kg ÁP DỤNG ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN KHỐI LƯỢNG Khi cô cạn dung dịch thì khối lượng muối thu tổng khối lượng các cation kim loại và anion gốc axit Ví dụ 2: Đun 132,8 gam hỗn hợp rượu no, đơn chức với H2SO4 đặc 140oC thu hỗn hợp các ete có số mol và có khối lượng là 111,2 gam Số mol ete hỗn hợp là bao nhiêu? A 0,1 mol B 0,15 mol C 0,4 mol D 0,2 mol Hướng dẫn giải Ta biết loại rượu tách nước điều kiện H2SO4 đặc, 140oC thì tạo thành loại ete và tách phân tử H2O Theo ĐLBTKL ta có mH O mr îu n 21, H 2O 18 m et 132,8 11, 21, gam e 1, mol Mặt khác hai phân tử rượu thì tạo phân tử ete và phân tử H2O đó số mol H2O luôn số mol ete, suy số mol ete là mol (Đáp án D) 1, 0, (5) Nhận xét: Chúng ta không cần viết phương trình phản ứng từ rượu tách nước tạo thành ete, không cần tìm CTPT các rượu và các ete trên Nếu các bạn xa đà vào việc viết phương trình phản ứng và đặt ẩn số mol các ete để tính toán thì không không giải mà còn tốn quá nhiều thời gian Ví dụ 3: Cho 12 gam hỗn hợp hai kim loại Fe, Cu tác dụng vừa đủ với dung dịch HNO3 63% Sau phản ứng thu dung dịch A và 11,2 lít khí NO2 (đktc) Tính nồng độ % các chất có dung dịch A A 36,66% và 28,48% B 27,19% và 21,12% C 27,19% và 72,81% D 78,88% và 21,12% (6) Hướng dẫn giải Fe + 6HNO3 Fe(NO3)3 4HNO3 Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O n 2n mol HN NO O n NO2 0, mol + 3NO2 + 3H2O Cu + Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: m d2 m m HNO3 NO2 uèi hm2 dm k.lo¹i 63 100 46 0, 89 gam 12 63 Đặt nFe = x mol, nCu = y mol ta có: 56x 64y 12 x 3x 2y 0, %m Fe( NO3 )3 %m Cu ( NO3 )2 0,1 y 0,1 0,1 242 100 89 27,19% 0,1 188 100 21,12% 89 (Đáp án B) (7) Ví dụ 5: Hỗn hợp A gồm KClO3, Ca(ClO2)2, Ca(ClO3)2, CaCl2 và KCl nặng 83,68 gam Nhiệt phân hoàn toàn A ta thu chất rắn B gồm CaCl 2, KCl và 17,472 lít khí (ở đktc) Cho chất rắn B tác dụng với 360 ml dung dịch K2CO3 0,5M (vừa đủ) thu kết tủa C và dung dịch D Lượng KCl dung dịch D nhiều gấp 22/3 lần lượng KCl có A % khối lượng KClO3 có A là A 47,83% B 56,72% C 54,67% D 58,55% Hướng dẫn giải to KCl KClO o t to Ca(ClO ) 83, 68 gam A Ca(ClO ) 2 O 2CaCl 3O CaCl 2O 2 CaCl2 CaCl (1) (2) (3) KCl ( A ) 123 h2 B KCl ( A) n 20,O78 mol Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: mO mA = mB + mB = 83,68 32 0,78 = 58,72 gam Cho chất rắn B tác dụng với 0,18 mol K2CO3 CaCl2 Hỗn hợp B 0,18 KCl ( K 2CO3 CaCO3 0,18 B) m (KClB ) 2KCl (4) 0, 36 mol KCl ( B) hỗn hợp D m B m CaCl ( B) 58,72 0,18 111 38, 74 gam m(KClD ) m KCl m KCl ( pt ) ( B) 38,74 0, 36 74, 65,56 gam (8) m KCl ( A ) m KCl 22 (D) m KCl pt (1) = m KCl (B) 65, 56 8, 94 gam 22 m KCl (A) 38, 74 8, 94 29,8 gam Theo phản ứng (1): m KClO3 29,8 122, 49 gam 74, 49 100 %m KClO3 ( A ) 83, 68 58, 55% (Đáp án D) Ví dụ 6: Đốt cháy hoàn toàn 1,88 gam chất hữu A (chứa C, H, O) cần 1,904 lít O2 (đktc) thu CO2 và nước theo tỉ lệ thể tích 4:3 Hãy xác định công thức phân tử A Biết tỉ khối A so với không khí nhỏ A C8H12O5 B C4H8O2 C C8H12O3 D C6H12O6 Hướng dẫn giải 1,88 gam A + 0,085 mol O2 4a mol CO2 + 3a mol H2O Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: m CO2 m H2 1,88 0, 085 32 46 gam O Ta có: 44 4a + 18 3a = 46 a = 0,02 mol Trong chất A có: nC = 4a = 0,08 mol nH = 3a = 0,12 mol nO = 4a + 3a 0,085 = 0,05 mol nC : nH : no = 0,08 : 0,12 : 0,05 = : 12 : Vậy công thức chất hữu A là C8H12O5 có MA < 203 (Đáp án A) Ví dụ 7: Cho 0,1 mol este tạo lần axit và rượu lần rượu tác dụng hoàn toàn với NaOH thu 6,4 gam rượu và lượng mưối có khối lượng nhiều lượng este là 13,56% (so với lượng este) Xác định công thức cấu tạo este A CH3 COO CH3 (9) B CH3OCO COO CH3 C CH3COO COOCH3 D CH3COO CH2 COOCH3 Hướng dẫn giải R(COOR )2 0,1 M + 2NaOH R(COONa)2 0,2 6, 32 R OH 0, + 2R OH 0,1 0,2 mol Rượu CH3OH Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: mà meste + mNaOH = mmuối + mrượu 64 = 1,6 gam mmuối meste = 0,2 40 13,56 meste mmuối meste 100 = 1,6 100 11,8 gam meste = 13, 56 Meste = upload.123doc.net đvC R + (44 + 15) = upload.123doc.net R = Vậy công thức cấu tạo este là CH3OCO COO CH3 (Đáp án B) Ví dụ 8: Thuỷ phân hoàn toàn 11,44 gam hỗn hợp este đơn chức là đồng phân dung dịch NaOH thu 11,08 gam hỗn hợp muối và 5,56 gam hỗn hợp rượu Xác định công thức cấu tạo este A HCOOCH3 và C2H5COOCH3, B C2H5COOCH3 và CH3COOC2H5 C HCOOC3H7 và C2H5COOCH3 D Cả B, C đúng Hướng dẫn giải Đặt công thức trung bình tổng quát hai este đơn chức đồng phân là RCO O R RCOOR + NaOH 11,44 RCOONa + R OH 11,08 5,56 gam (10) Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: MNaOH = 11,08 + 5,56 – 11,44 = 5,2 gam 5, 0,13 mol n NaOH 40 M RCOONa 11, 08 0,13 85, 23 M R OH 5, 56 42, 77 0,13 M RCOOR 11, 44 88 0,13 R 18, 23 R 25,77 CTPT este là C4H8O2 Vậy công thức cấu tạo este đồng phân là: HCOOC3H7 và C2H5COOCH3 C2H5COOCH3 và CH3COOC2H5 (Đáp án D) Ví dụ 9: Chia hỗn hợp gồm hai anđehit no đơn chức làm hai phần nhau: - Phần 1: Đem đốt cháy hoàn toàn thu 1,08 gam H2O - Phần 2: Tác dụng với H2 dư (Ni, to) thì thu hỗn hợp A Đem đốt cháy hoàn toàn thì thể tích khí CO2 (đktc) thu là A 1,434 lít B 1,443 lít C 1,344 lít D 0,672 lít Hướng dẫn giải Phần 1: Vì anđehit no đơn chức nên n CO (phÇn2) nC O n H2 = 0,06 mol O 0, 06 mol nC (phÇn 2) Theo bảo toàn nguyên tử và bảo toàn khối lượng ta có: n C (phÇn2) n C ( 0, 06 mol A) n CO ( A2 ) = 0,06 mol VCO = 22,4 0,06 = 1,344 lít (Đáp án C) (11) Ví dụ 10: Cho luồng CO qua ống sứ đựng 0,04 mol hỗn hợp A gồm FeO và Fe2O3 đốt nóng Sau kết thúc thí nghiệm thu B gồm (12) chất nặng 4,784 gam Khí khỏi ống sứ cho hấp thụ vào dung dịch Ba(OH)2 dư thì thu 9,062 gam kết tủa Phần trăm khối lượng Fe2O3 hỗn hợp A là A 86,96% B 16,04% C 13,04% D.6,01% Hướng dẫn giải 0,04 mol hỗn hợp A (FeO và Fe2O3) + CO 4,784 gam hỗn hợp B + CO2 CO2 và + Ba(OH)2 dư BaCO3 + H2O 0, 046 mol n CO2 n BaC 0, 046 mol n CO ( p ) O nC O Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: mA + mCO = mB + m CO2 mA = 4,784 + 0,046 440,046 28 = 5,52 gam n Fe y mol hỗn hợp B ta có: Đặt nFeO = x mol, O x y 0, 04 72x 160y %mFeO = x 5, 52 0, 01 mol y 0, 03 mol 0, 01 72 101 13, 04% 5, 52 (13) %Fe2O3 = 86,96% (Đáp án A) Phơng pháp áp dụng định luật bảo toàn nguyªn tè vµ khèi lîng a/ Nguyªn t¾c: Trong phản ứng hoá học, các nguyên tố và khối lợng chúng đợc bảo toàn Từ đó suy ra: + Tæng khèi lîng c¸c chÊt tham gia ph¶n øng b»ng tæng khèi lîng c¸c chÊt t¹o thµnh + Tæng khèi lîng c¸c chÊt tríc ph¶n øng b»ng tæng khèi lîng c¸c chÊt sau ph¶n øng b/ Ph¹m vi ¸p dông: Trong các bài toán xảy nhiều phản ứng, lúc này đôi không cần thiết phải viết các phơng trình phản ứng và cần lập sơ đồ phản ứng để thấy mối quan hệ tỉ lệ mol các chất cần xác định và chất mà đề cho Bµi Cho mét luång khÝ clo d t¸c dông víi 9,2g kim lo¹i sinh 23,4g muèi kim lo¹i ho¸ trị I Hãy xác định kim loại hoá trị I và muối kim loại đó Híng dÉn gi¶i: §Æt M lµ KHHH cña kim lo¹i ho¸ trÞ I ⃗ PTHH: 2M + Cl2 2MCl 2M(g) (2M + 71)g 9,2g 23,4g ta cã: 23,4 x 2M = 9,2(2M + 71) suy ra: M = 23 Kim lo¹i cã khèi lîng nguyªn tö b»ng 23 lµ Na Vậy muối thu đợc là: NaCl Bài 2: Hoà tan hoàn toàn 3,22g hỗn hợp X gồm Fe, Mg và Zn lợng vừa đủ dung dịch H2SO4 loãng, thu đợc 1,344 lit hiđro (ở đktc) và dung dịch chứa m gam muối Tính m? Híng dÉn gi¶i: ⃗ PTHH chung: M + H2SO4 MSO4 + H2 1,344 nH SO = nH = 22,4 = 0,06 mol áp dụng định luật BTKL ta có: mMuèi = mX + m H SO - m H = 3,22 + 98 * 0,06 - * 0,06 = 8,98g Bµi 3: Cã l¸ s¾t khèi lîng b»ng vµ b»ng 11,2g Mét l¸ cho t¸c dông hÕt víi khÝ clo, lá ngâm dung dịch HCl d Tính khối lợng sắt clorua thu đợc Híng dÉn gi¶i: PTHH: ⃗ 2FeCl3 2Fe + 3Cl2 (1) ⃗ Fe + 2HCl FeCl2 + H2 (2) Theo ph¬ng tr×nh (1,2) ta cã: (14) 11,2 = nFe = 56 11,2 = nFe = 56 nFeCl = 0,2mol nFeCl = 0,2mol Số mol muối thu đợc hai phản ứng trên nhng khối lợng mol phân tử FeCl3 lín h¬n nªn khèi lîng lín h¬n mFeCl = 127 * 0,2 = 25,4g mFeCl = 162,5 * 0,2 = 32,5g Bµi 4: Hoµ tan hçn hîp muèi Cacbonnat kim lo¹i ho¸ trÞ vµ b»ng dung dÞch HCl d thu đợc dung dịch A và 0,672 lít khí (đktc) Hỏi cô cạn dung dịch A thu đợc bao nhiêu gam muối khác nhau? Bµi gi¶i: Bµi 1: Gäi kim lo¹i ho¸ trÞ II vµ III lÇn lît lµ X vµ Y ta cã ph¬ng tr×nh ph¶n øng: XCO3 + 2HCl -> XCl2 + CO2 + H2O (1) Y2(CO3)3 + 6HCl -> 2YCl3 + 3CO2 + 3H2O (2) Sè mol CO2 tho¸t (®ktc) ë ph¬ng tr×nh vµ lµ: ,672 nCO = =0 , 03 mol 22 , Theo ph¬ng tr×nh ph¶n øng vµ ta thÊy sè mol CO2 b»ng sè mol H2O n H O=nCO =0 , 03 mol n HCl=0 , 03 2=0 ,006 mol vµ Nh khối lợng HCl đã phản ứng là: mHCl = 0,06 36,5 = 2,19 gam m m Gäi x lµ khèi lîng muèi khan ( XCl + YCl ) Theo định luật bảo toàn khối lợng ta có: 10 + 2,19 = x + 44 0,03 + 18 0,03 => x = 10,33 gam Bài toán 2: Cho 7,8 gam hỗn hợp kim loại Al và Mg tác dụng với HCl thu đợc 8,96 lít H2 (ở đktc) Hỏi cô cạn dung dịch thu đợc bao nhiêu gam muối khan Bµi gi¶i: Ta cã ph¬ng tr×nh ph¶n øng nh sau: Mg + 2HCl -> MgCl2 + H2 2Al + 6HCl -> 2AlCl3 + 3H2 Số mol H2 thu đợc là: , 96 nH = =0,4 mol 22 , Theo (1, 2) ta thÊy sè mol HCL gÊp lÇn sè mol H2 Nªn: Sè mol tham gia ph¶n øng lµ: n HCl = 0,4 = 0,8 mol Sè mol (sè mol nguyªn tö) t¹o muèi còng chÝnh b»ng sè mol HCl b»ng 0,8 mol VËy khèi lîng Clo tham gia ph¶n øng: mCl = 35,5 0,8 = 28,4 gam Vậy khối lợng muối khan thu đợc là: 7,8 + 28,4 = 36,2 gam (15)