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 của một nguyên tố hoặc nhóm nguyên tử t[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 và sau phản ứng luôn nhau” - Phạm vi áp dụng: Thường dùng cho các bài toán hỗn hợp phức tạp, chẳng hạn : các bài toán có phản ứng các hỗn hợp muối, axit, bazơ … bài toán có nhiều biến đổi phức tạp Ví dụ : hỗn hợp axit với hỗn hợp bazơ: RyGx + yR(OH)x + xHyG xyH2O Theo ptpư ta có : n H (cuûa axit) = n OH (cuûa bazô) = n H O (sản phẩm) Vì biết số mol nhóm OH thì tìm số mol H axit , số mol H2O và ngược lại Ví dụ 2: phản ứng nhiệt nhôm a(mol) Al và b(mol) Fe2O3 theo sơ đồ : Fe2 O3 (x mol ); + Al ( y mol ) + FeO ( z mol ) t0 + Fe3O ( t mol ) + Fe ( n mol) + Al O3 ( n' mol ) (aAl mol) + (b mol) Fe2O3 Vì nFe ( trước pư ) = nFe ( sau pư ) nên ta luôn có : 2x + z + 3t + n = 2b Vì nAl ( trước pư ) = nAl ( sau pư ) nên ta luôn có : y + 2n’ = a Ví dụ : Điều chế H2SO4 từ a (gam) FeS2 ta dễ dàng thấy : a a a m H SO 98 nS = (mol) 60 120 60 2) Phương pháp quy đổi: Nguyên tắc : quy đổi hỗn hợp nhiều chất thành chất hỗn hợp có số lượng chất ít Ví dụ : Hỗn hợp Na2SO4 và K2SO4 tỷ lệ mol :1 KNaSO4 Hỗn hợp FeO và Fe2O3 đồng mol Fe3O4 ( đúng chiều ) 3) Kết hợp bảo toàn nguyên tố và bảo toàn khối lượng Phương pháp này thường áp dụng các trường hợp sau đây : Thường gặp trường hợp sau đây: Fe HNO3 Fe(NO3 )3 H O (NO, O Fe O x y * Trường hợp 1: Fe NO2 ) n Fe( NO3 )3 = n Fe ( bđ ) n HNO3 n N nH 2O ( muối) + n N ( các sp khí ) = n Fe n N ( các sp khí ) n HNO * Trường hợp : Fe O 2 Fe H SO 2 4 Fe2 (SO4 )3 H O (SO2 ) Fe x O y n Fe (SO ) n Fe 43 = ( bđ ) n H SO nS n 1,5 n Fe n S ( muối) + S ( các sp khí ) = ( các sp khí ) (2) nH 2O n H 2SO4 Ví dụ : Trường hợp : giả sử biết m1 (g) ( Fe + FexOy) ; biết b (mol) khí NO sinh Áp dụng định luật BTKL ta có : 3a b m1 + 63 (3a + b)= 242a + 18 b.30 ( đó : n Fe a mol ) II - Một số bài toán minh họa 1) Để hòa 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 % ( loãng) a) Tính khối lượng dung dịch H2SO4 4,9% b) Tính nồng độ % các 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 loãng thì thu dung dịch A Chia đung dịch A làm phần Phần 1: tác dụng với dung dịch NaOH dư, lọc lấy kết tủa nung nóng không khí đến khối lượng không đổi thu 8,8 gam chất rắn Phần 2: làm màu vừa đúng 100ml dung dịch KMnO4 0,1M môi trường H2SO4 loãng dư a) Viết các phương trình hóa học xảy b) Tính m , V ( dung dịch H2SO4 có nồng độ 0,5M) Hướng dẫn: Xem Fe3O4 hỗn hợp FeO và Fe2O3 Vậy hỗn hợp xem có FeO và Fe2O3 : số mol x,y * Có thể giải theo phương pháp bảo toàn nguyên tố Fe n Fe ( các oxit ) = 0,055 = 0,11 mol n Fe ( FeO ) = n FeSO4 5 n KMnO4 0, 05 mol n Fe ( Fe2O3 ) = 0,11 0, 05 =0,06 mol 0, 06 160 Vậy khối lượng hỗn hợp đầu : m = 2( 0,05 72 + ) = 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 dòng khí CO qua ( CO pư hết ), thấy khí bay và ống còn lại 19,2 (g) rắn B (gồm Fe, FeO, Fe3O4) Hấp thụ khí vào dung dịch Ba(OH)2 dư thì thu m2 (g) kết tủa trắng Hòa tan hết rắn B HNO3 nóng thì thấy bay 2,24 lít khí NO ( đktc) a) Viết phương trình hóa học b) Tính m1, m2 và số mol HNO3 đã phản ứng 4) Đốt x (mol) Fe O thu 5,04 gam hỗn hợp A gồm các oxit sắt Hòa tan A HNO d nóng dư thì thu dung dịch X và 0,035 mol khí Y ( gồm NO và NO2), biết Y / H2 = 19 Tính x 5) Muối A là 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 và Fe3O4 a) Xác định CTPT A b) Nếu hòa tan B vào HNO đặc nóng, thu khí NO2 Trộn lượng NO2 này với 0,0175 mol khí O2 sục vào lượng nước dư thì thu lít dung dịch X Xác định nồng độ mol các chất dung dịch X 2R 48, 28 60n 51, 72 R = 56 , n = là thỏa mãn ( Fe) Hướng dẫn: a) Ta có b) gọi x, y là số mol Fe2O3 và Fe3O4 rắn B (3) 6) Hòa tan a gam oxit sắt FexOy vào dung dịch H 2SO4 đặc nóng dư thì thu khí SO nhất.Mặt khác, khử hoàn toàn a gam oxit sắt trên khí CO, hòa tan lượng sắt tạo thành dung dịch H2SO4 đặc nóng (dư) thu lượng SO2 gấp lần lượng SO2 thí nghiệm trên a) Viết các phương trình phản ứng xảy hai thí nghiệm trên b) Xác định định công thức hóa học oxit sắt Giải mẫu : t0 2FexOy + (6x -2y )H2SO4 ( đặc) xFe2(SO4)3 + (3x-2y) SO2 + (6x -2y )H2O (1) a 3x 2y a (mol) (mol) t FexOy + yH2 xFe + yH2O (2) a (mol) ax (mol) t0 2Fe + 6H2SO4 ( đặc) Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O (3) ax (mol) 1,5 ax ( mol) n SO (3) 9 n SO (1) 2 Theo đề bài : nên ta có : 1,5ax x 18 2 9 a(3x 2y) y 24 CTPT oxit sắt là : Fe3O4 7) Hòa tan lượng oxit sắt FexOy vào dung dịch HNO3 loãng, dư thì thu dung dịch A và khí NO Mặt khác khử lượng oxit sắt trên lượng CO dư lấy toàn kim loại sinh hòa tan hoàn toàn dung dịch HNO đặc, nóng thì thu dung dịch B và khí NO Biết thể tích khí NO2 sinh gấp lần thể tích khí NO sinh ( cùng nhiệt độ, áp suất) a) Viết các phương trình hóa học b) Xác định công thức hóa học oxit sắt 8) Để m gam phoi bào sắt ( A ) ngoài không khí sau thời gian thu hỗn hợp B có khối lượng 12 gam gồm sắt và các oxit sắt Cho B tác dụng hoàn toàn với HNO loãng thấy giải phóng 2,24 lít khí NO ( đktc) Xác định m Hướng dẫn : xem hỗn hợp B gồm Fe2O3, FeO, Fe ( vì Fe3O4 đã quy đổi) Kết hợp định luật BTNT và BTKL để giải m = 10,08 gam 9) Có 190 ml dung dịch chứa đồng thời KOH và Ba(OH) có nồng độ tương ứng là 3M và 4M Tính thể tích dung dịch Axit chứa đồng thời HCl 1,98M và H 2SO4 1,1M đủ để trung hoà lượng dung dịch kiềm trên 10) Có lít dung dịch hỗn hợp Na 2CO3 0,1M và (NH4)2CO3 0,25M Cho vào dung dịch đó 43 gam hỗn hợp BaCl2 và CaCl2 , sau kết thúc phản ứng thì thu 39,7 gam kết tủa A và d.dịch B a) Chứng minh hỗn hợp muối clorua đã phản ứng hết b) Tính % khối lượng các chất có kết tủa A Hướng dẫn: a) Từ công thức Na2CO3 và (NH4)2CO3 số mol CO3 = 0,35 mol Đặt RCl2 là công thức đại diện cho hỗn hợp BaCl2 và CaCl2 Từ (1), (2) nhận thấy : Cứ mol muối clorua biến thành kết tủa RCO3 thì khối lượng giảm 71 – 60 =11 g Chứng minh số mol CO3 phản ứng < 0,35 b) Gọi x, y là số mol BaCO3 và CaCO3 kết tủa A, ta có: 0,1 197 %m BaCO3 100 49, 62% %m CaCO3 =50,38% 39, Vậy : 11) Nhiệt phân 19,8 gam propan C3H8 thì thu hỗn hợp khí X gồm C 3H8 ( dư ) ; C3H6; C2H4 ; CH4; H2 Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp X thì phải dùng V lít O ( đktc) và thu m ( gam ) CO Xác định V và m Hướng dẫn : Sử dụng phương pháp bảo toàn nguyên tố (4) 12) Một hỗn hợp (A) gồm 15,2gam FeO và Fe2O3( tỉ lệ mol 2:1) Khử hỗn hợp khí CO sau thời gian thu rắn B ( khối lượng a gam ) gồm oxit kim loại và Fe và có b lít khí thoát ( đktc) Tìm a, b Hướng dẫn : Sử dụng phương pháp bảo toàn nguyên tố (5)