Tài liệu Hóa: Phương pháp bảo toàn khối lượng

- 1 - PHƢƠNG PHÁP BẢO TOÀN KHỐI LƢỢNG 1. Nguyên tắc Xét phản ứng A + B  C + D ta có ; mA + mB = mC + mD Một số dạng thƣờng gặp : - Hỗn hợp oxit tác dụng với axit tạo muối: MO + HCl, H2SO4 loãng moxit + maxit = mmuối + mnước Trong đó số mol nước được tính theo axit. - Hỗn hợp oxit tác dụng CO, C hoặc H2 : 2 2 2oxit CO,C,H ran CO ,H O m m m m   Trong đó số mol CO2, H2O được tính theo CO, C và H2 - Hỗn hợp kim loại tác dụng với axit giải phóng H2. mkim loại + maxit = mmuối + mH2 số mol H2 = 2HCl = H2SO4 - Hỗn hợp muối cacbonat tác dụng với axit mmuối (1) + maxit = mmuối + mH2O + mCO2 2. Các ví dụ minh hoạ Ví dụ 1: (2007 - Khối A) Hoà tan hoàn toàn 2,81 gam hỗn hợp gồm Fe2O3, MgO, ZnO trong 500 ml axit H2SO4 0,1M (vừa đủ). Sau phản ứng, hỗn hợp muối sunfat khan thu được khi cô cạn dung dịch có khối lượng là A. 6,81 gam. B. 4,81 gam. C. 3,81 gam. D. 5,81 gam. Hƣớng dẫn Fe2O3 + 3H2SO4  Fe2(SO4)3 + 3H2O (1) MgO + H2SO4  MgSO4 + H2O (2) ZnO + H2SO4  ZnSO4 + H2O (3) Theo các pt hoá học (1, 2, 3): 2H O n = 2 4H SO n = 0,5 0,1 = 0,05 (mol) Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng: m hh muối khan = 2,81 + 98 0,05 – 18 0,05 = 6,81 (g). Ví dụ 2: Hỗn hợp X gồm Fe, FeO và Fe2O3. Cho một luồng khí CO đi qua ống sứ đựng m gam hỗn hợp X nung nóng. Sau khi kết thúc thí nghiệm thu được 64 gam chất A trong ống sứ và 11,2 lít khí B (đktc) có tỉ khối so với H2 là 20,4. Giá trị của m là A. 105,6. B. 35,2. C. 52,8. D. 70,4. - 2 - Hƣớng dẫn Các phương trình hoá học của phản ứng khử oxit sắt có thể có: 3Fe2O3 + CO 0t  2Fe3O4 + CO2 (1) Fe3O4 + CO 0t  3FeO + CO2 (2) FeO + CO 0t  Fe + CO2 (3) Nhận xét: Chất rắn A có thể gồm 3 chất Fe, FeO, Fe3O4 hoặc ít hơn, điều quan trọng là số mol CO phản ứng bao giờ cũng bằng số mol CO2 tạo thành Gọi x là số mol CO2 tạo thành Bn = 11,2 22,4 = 0,5 (mol) 44x + 28(0,5 – x) = 0,5 20,4 2 = 20,4  x = 0,4 (mol) Do đó COn phản ứng = 0,4 (mol) Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng: m = Am + 2COm – COm = 64 + 44 0,4 – 28 0,4 = 70,4 (g). Ví dụ 3: Hoà tan hoàn toàn 5 gam hỗn hợp 2 kim loại bằng dung dịch HCl thu được dung dịch A và khí B. Cô cạn dung dịch A thì được 5,71 gam muối khan. Tính thể tích khí B (đo ở đktc). Hƣớng dẫn Gọi 2 kim loại đã cho là X và Y 2X + 2m HCl  2XClm + m H2 (1) 2Y + 2n HCl  2YCln + n H2 (2) Theo (1, 2): HCln = 2 2Hn Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng: 5 + 36,52 2H n = 5,71 + 2 2H n  2H n = 0,01 (mol) Vậy 2H V (đktc) = 0,01 22,4 = 0,224 (l). Ví dụ 4: (2009 - Khối A)Cho 3,68 gam hỗn hợp gồm Al và Zn tác dụng với một lượng vừa đủ dung dịch H2SO4 10%, thu được 2,24 lít khí H2 (ở đktc). Khối lượng dung dịch thu được sau phản ứng là A. 101,68 gam. B. 88,20 gam. C. 101,48 gam. D. 97,80 gam. Hƣớng dẫn 2Al + 3H2SO4  Al2(SO4)3 + 3H2 (1) Zn + H2SO4  ZnSO4 + H2 (2) - 3 - Từ (1, 2): 2 4H SO n = 2H n = 2,24 22,4 = 0,1 (mol)  2 4dd H SO m = 98 0,1 100 10   = 98 (g) Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng: dd m sau phản ứng = hh m + 2 4dd H SOm – 2H m  = 3,68 + 98 – 2 0,1 = 101,48 (g). Ví dụ 5. Cho từ từ một luồng khí CO đi qua ống sứ đựng m gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3 nung nóng, kết thúc phản ứng thu được 64g sắt, khí đi ra gồm CO và CO2 cho sục qua dung dịch Ca(OH)2 dư được 40g kết tủa. Vậy m có giá trị là A. 70,4g B. 74g C. 47g D. 104g Lời giải : Khí đi ra sau phản ứng gồm CO2 và CO dư cho đi qua dung dịch Ca(OH)2 dư : CO2 + Ca(OH)2  CaCO3 + H2O 0,4 (mol) 4,0 100 40  (mol) Sơ đồ phản ứng: FeO Fe2O3 + CO  Fe + CO2 Fe3O4 28.0,4 + m = 64 + 44.0,4  m = 70,4g Ví dụ 6. Người ta cho từ từ luồng khí H2 đi qua một ống sứ đựng 5,44 gam hỗn hợp gồm FeO, Fe3O4, Fe2O3, CuO nung nóng, kết thúc phản ứng thu được m gam hỗn hợp chất rắn A và 1,62 gam H2O. Vậy m có giá trị là A. 4g B. 5g C. 4,5g D. 3,4g Lời giải :   2 2H H O n n 0,09(mol) Sơ đồ phản ứng: FeO H2 + Fe2O3  A + H2O Fe3O4 CuO 0,09.2 + 5,44 = m + 1,62  m = 4g Ví dụ 7. Cho 35g hỗn hợp Na2CO3, K2CO3 tác dụng vừa đủ với dung dịch BaCl2. Sau phản ứng thu được 59,1g kết tủa. Lọc tách kết tủa, cô cạn dd thu được m(g) muối clorua. Vậy m có giá trị là - 4 - A. 38,3g B. 22,6g C. 26,6g D. 6,26g Lời giải : Sơ đồ phản ứng: 2 3 2 3 Na CO K CO + BaCl2  BaCO3 + NaCl KCl   2 3BaCl BaCO n n 0,3(mol) Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng:     2hh BaCl m m m mdd m = 35 + 0,3.208 – 59,1 = 38,3 (g) Ví dụ 8. Cho 4,48g hỗn hợp Na2SO4, K2SO4, (NH4)2SO4 tác dụng vừa đủ với 300 ml dung dịch Ba(NO3)2 0,1M . Kết thúc phản ứng thu được kết tủa A và dung dịch B. Lọc tách kết tủa, cô cạn dung dịch thu được m(g) muối nitrat. Vậy m có giá trị là A. 5,32g B. 5,23g C. 5,26g D. 6,25g Lời giải : Sơ đồ phản ứng: Na2SO4 NaNO3 K2SO4 + Ba(NO3)2  BaSO4 + KNO3 (NH4)2SO4 NH4NO3   3 2 4Ba(NO ) BaSO n n 0,03(mol)     B B4,48 7,83 6,99 m m 5,32(g) Ví dụ 9. Hoà tan 2,57g hợp kim Cu, Mg, Al bằng một lượng vừa đủ dung dịch H2SO4 loãng thu được 1,456 lít khí X (đktc), 1,28g chất rắn Y và dung dịch Z. Cô cạn Z thu được m gam muối khan, m có giá trị là A. 7,53g B. 3,25g C. 5,79g D. 5,58g Lời giải: Sơ đồ phản ứng : Cu Mg Al      + H2SO4  4 2 4 3 MgSO Al (SO ) + Cu + H2      2 4 (Al Mg) SO m m m (2,57 1,28) 0,065.96 7,53(g) Ví dụ 9. Hoà tan hoàn toàn 3,72g hỗn hợp 2 kim loại A, B trong dung dịch HCl dư thấy tạo ra 1,344 lít khí H2 (đktc). Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được muối khan có khối lượng là A. 7,12g B. 7,98g C. 3,42g D. 6,12g - 5 - Lời giải : Theo phương trình điện li :    H Cl 1,344 n n 2. 0,12(mol) 22,4 mmuối = mKL + Cl m = 3,72 + 0,12.35,5 = 7,98 (g) Ví dụ 10. Nung m gam hỗn hợp A gồm 2 muối MgCO3 và CaCO3 cho đến khi không còn khí thoát ra thu được 3,52g chất rắn B và khí C. Cho toàn bộ khí C hấp thụ hết bởi 2 lít dung dịch Ba(OH)2 thu được 7,88g kết tủa. Đun nóng dung dịch lại thấy tạo thành thêm 3,94g kết tủa nữa. Nếu các phản ứng xảy ra hoàn toàn thì m có giá trị là A. 7,44g B. 7,40g C. 7,04g D. 4,74g Lời giải m = mB + 2CO m CO2 + Ba(OH)2  BaCO3 + H2O 2CO2 + Ba(OH)2  Ba(HCO3)2 m = 3,52 + ( 7,88 3,94 2. ).44 7,04 197 197   (g) Giáo viên: Phạm Ngọc Sơn