Dẫn từ từ V lít khí CO (ở đktc) đi qua một ống sứ đựng lượng dư hỗn hợp rắn gồm CuO, Fe2O3 (ở
nhiệt độ cao). Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được khí X. Dẫn toàn bộ khí X ở trên vào lượng dư dung
dịch Ca(OH)2 thì tạo thành 4 gam kết tủa. Giá trị của V là
A. 1,120. B. 0,896. C. 0,448. D. 0,224.
(Trích đề thi TSCĐ năm 2008 - Khối A, B)
5 trang |
Chia sẻ: banmai | Lượt xem: 7345 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem nội dung tài liệu Phương pháp bảo toàn nguyên tố, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Khóa học LTĐH đảm bảo môn Hóa-Thầy Sơn Phương pháp bảo toàn nguyên tố
Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 1 -
PHƢƠNG PHÁP BẢO TOÀN NGUYÊN TỐ
TÀI LIỆU BÀI GIẢNG
1. Nguyên tắc
Tổng số mol nguyên tử của một nguyên tố trước và sau phản ứng luôn bằng nhau.
Tính số mol nguyên tử của một nguyên tố :
nnguyên tử A = x.nX = (số nguyên tử A trong X).số mol X
ví dụ : nO = 4.nH2SO4
2. Các ví dụ minh hoạ
Ví dụ 1: (2007 - Khối A) Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp gồm 0,12 mol FeS2 và a mol Cu2S vào axit HNO3 (vừa đủ),
thu được dung dịch X (chỉ chứa hai muối sunfat) và khí duy nhất NO. Giá trị của a là
A. 0,04. B. 0,075. C. 0,12. D. 0,06.
Hướng dẫn
Sơ đồ phản ứng:
3HNO 2 4 32
2
2 4
Fe (SO )FeS
NO H O
Cu S CuSO
2FeS2 Fe2(SO4)3
0,12
0,06
Cu2S 2CuSO4
a
2a
Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố đối với S, ta có:
2
0,12 + a = 3
0,06 + 2a
a = 0,06 (mol).
Ví dụ 2: Dẫn từ từ V lít khí CO (ở đktc) đi qua một ống sứ đựng lượng dư hỗn hợp rắn gồm CuO, Fe2O3 (ở
nhiệt độ cao). Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được khí X. Dẫn toàn bộ khí X ở trên vào lượng dư dung
dịch Ca(OH)2 thì tạo thành 4 gam kết tủa. Giá trị của V là
A. 1,120. B. 0,896. C. 0,448. D. 0,224.
(Trích đề thi TSCĐ năm 2008 - Khối A, B)
Hướng dẫn
Sơ đồ phản ứng:
2 3
CuO
Fe O
+ CO 0t
CO2
(X) + hỗn hợp rắn
CO2 + Ca(OH)2 dư CaCO3
+ H2O
Áp dụng sự bảo toàn số mol đối với nguyên tố C:
Cn
trong CO =
Cn
2trong CO
=
Cn
3trong CaCO
Cn
trong CO =
3CaCO
n
=
4
100
= 0,04 (mol)
Vậy V = 0,04
22,4 = 0,896 (l).
Ví dụ 3: Hoà tan hỗn hợp X gồm 0,2 mol Fe và 0,1 mol Fe2O3 vào dung dịch HCl dư được dung dịch Y. Cho dung
dịch Y tác dụng với dung dịch NaOH dư thu được kết tủa. Lọc kết tủa, rửa sạch đem nung trong không khí đến khối
Khóa học LTĐH đảm bảo môn Hóa-Thầy Sơn Phương pháp bảo toàn nguyên tố
Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 2 -
lượng không đổi thu được m gam chất rắn Z. Giá trị của m là
A. 16,0. B. 24,0. C. 28,8. D. 32,0.
Hướng dẫn
Sơ đồ các phản ứng:
2 3
Fe
X
Fe O
HCl
2
3
FeCl
Y
FeCl
NaOH
2
3
Fe(OH)
Fe(OH)
0t
Z (Fe2O3)
Áp dụng sự bảo toàn số mol đối với nguyên tố Fe:
Fen
trong Z =
Fen
trong X =
2 3Fe Fe O
n 2n
= 0,2 + 2.0,1 = 0,4 (mol)
2 3Fe O
n
trong Z =
1
2
Fen
trong Z = 0,2 (mol)
Vậy m = 0,2
160 = 32,0 (g).
Ví dụ 4: Cho 2,13 gam hỗn hợp X gồm ba kim loại Mg, Cu và Al ở dạng bột tác dụng hoàn toàn với oxi thu được
hỗn hợp Y gồm các oxit có khối lượng 3,33 gam. Thể tích dung dịch HCl 2M vừa đủ để phản ứng hết với Y là
A. 57 ml. B. 50 ml. C. 75 ml. D. 90 ml.
(Trích đề thi TSĐH năm 2008 - Khối A)
Hướng dẫn
Mg
X Cu
Al
2 O
2 3
MgO
Y CuO
Al O
MgO + 2HCl
MgCl2 + H2O (1)
CuO + 2HCl
CuCl2 + H2O (2)
Al2O3 + 6HCl 2AlCl3 + 3H2O (3)
Ta có
Om
/ hhY = 3,33 – 2,13 = 1,2 (g) hay
On
/ hhY =
1,2
16
= 0,075 (mol)
Theo (1, 2, 3):
HCln
= 2
On
/ hhY = 2 0,075 = 0,15 (mol)
Vậy
dd HClV
=
0,15
2
= 0,075 (l) = 75 (ml).
Ví dụ 5: Cho một mẩu Na để lâu trong không khí, bị chuyển hoá thành hỗn hợp rắn X gồm Na, Na2O, NaOH,
Na2CO3. Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp X bằng H2SO4 loãng, sau phản ứng thu được dung dịch Y. Làm bay hơi nước từ
từ thu được 8,05 gam tinh thể Na2SO4.10H2O. Khối lượng mẩu Na là
A. 0,575 gam. B. 1,15 gam. C. 2,3 gam. D. 1,725 gam.
Hướng dẫn
Na kk
2
2 3
Na O
NaOH
X
Na CO
Na
2 4H SO
dd Y (dd Na2SO4) Na2SO4.10H2O
Ta có
2 4 2Na SO .10H O
n
=
8,05
322
= 0,025 (mol)
Khóa học LTĐH đảm bảo môn Hóa-Thầy Sơn Phương pháp bảo toàn nguyên tố
Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 3 -
Nan
của mẩu Na =
Nan
trong tinh thể = 2
2 4 2Na SO .10H O
n
= 0,05 (mol)
Vậy khối lượng mẩu Na là: 0,05
23 = 1,15 (g).
Ví dụ 6: Cho hỗn hợp A gồm ba kim loại X, Y, Z có hoá trị lần lượt là 3, 2, 1 và tỉ lệ số mol lần lượt là 1 : 2 : 3,
trong đó số mol của X bằng x mol. Hoà tan hoàn toàn A bằng dung dịch có chứa y mol HNO3. Sau phản ứng thu
được dung dịch B không chứa NH4NO3 và V lít hỗn hợp khí E (ở đktc) gồm NO2 và NO. Biểu thức tính y theo x và
V là
A. 8x +
V
22,4
. B. 6x +
V
22,4
. C. 5x +
V
22,4
. D. 10x +
V
22,4
.
Hướng dẫn
Ta có
hh En
=
V
22,4
(mol)
Theo đề bài
X Y Zn : n : n
= 1 : 2 : 3
Mà
Xn
= x (mol) nên
Yn
= 2x (mol),
Zn
= 3x (mol)
Sơ đồ phản ứng:
X , Y , Z + HNO3 X(NO3)3, Y(NO3)2, ZNO3 + NO2
, NO
+ H2O
x 2x 3x x 2x 3x
Số mol mỗi muối bằng số mol mỗi kim loại tương ứng
Dựa vào sự bảo toàn số mol đối với nguyên tố N:
3HNO
n
=
Nn
= 3
3 3X(NO )
n
+ 2
3 2Y(NO )
n
+
3ZNO
n
+
2NO
n
+
NOn
= 3. x + 2. 2x + 3x +
V
22,4
= 10x +
V
22,4
(mol).
Ví dụ 7. Cho hỗn hợp A gồm 0,1 mol Cu, 0,2 mol Ag tan vừa hết trong V lít dung dịch HNO3 1M thu được dung
dịch X và hỗn hợp Y gồm 2 khí NO, NO2 (
2NO NO
n n 0,1mol
). V có giá trị là
A. 1 lít B. 0,6 lít C. 1,5 lít D. 2 lít
Lời giải
Sơ đồ phản ứng:
Cu
Ag
+ HNO3 3 2
3
Cu(NO )
AgNO
+
2
NO
NO
+ H2O
Áp dụng sự bảo toàn nguyên tố Cu, Ag ta có :
nCu =
3 2Cu(NO )
n
= 0,1 mol và nAg = n
3AgNO
= 0,2 mol
Áp dụng cho nguyên tố N :
3N (HNO )
n
=
3 2 3 2N(Cu(NO ) AgNO NO NO )
n
3(HNO )
n
=
3 2 3 2Cu(NO ) AgNO NO NO
2n n n n
3(HNO )
n
= 2.0,1 + 0,2 + 0,1 + 0,1 = 0,6 mol
Khóa học LTĐH đảm bảo môn Hóa-Thầy Sơn Phương pháp bảo toàn nguyên tố
Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 4 -
3HNO
0,6
V 0,6(lit)
1
Ví dụ 8: Cho hỗn hợp gồm : FeO (0,01 mol), Fe2O3 (0,02 mol), Fe3O4 (0,03 mol) tan vừa hết trong dung dịch HNO3
thu được một muối duy nhất và 0,448 lít khí N2O4 (đktc). Khối lượng muối và số mol HNO3 tham gia phản ứng là
A. 32,8 g ; 0,4 mol B. 33,88 g ; 0,46 mol
C. 33,88 g ; 0,06 mol D. 33,28 g ; 0,46 mol
Lời giải
Sơ đồ phản ứng :
FeO
Fe2O3 + HNO3
Fe(NO3)3 + NO2 + H2O
Fe3O4
Áp dụng sự bảo toàn nguyên tố Fe :
3 3 2 3 3 4Fe[Fe(NO ) ] Fe[FeO,Fe O ,Fe O ]
n n
3 3Fe[Fe(NO ) ]
n
=
2 3 3 4FeO Fe O Fe O
n 2n 3n
=
0,01 2.0,02 3.0,03 0,14(mol)
3 3Fe(NO )
m 0,14.242 33,88(g)
Áp dụng sự bảo toàn nguyên tố N :
3 3 3 2 4
3 3 3 2 4
N [HNO ] N [Fe(NO ) N O ]
HNO Fe(NO ) N O
n n
n 3n n 3.0,14 2.0,02 0,46 (mol)
Ví dụ 9: Cho 1,1 gam hỗn hợp Fe, Al phản ứng với dung dịch HCl thu được dung dịch X, chất rắn Y và khí Z,
để hoà tan hết Y cần số mol H2SO4 (loãng) bằng 1/2 số mol HCl ở trên thu được dung dịch T và khí Z. Tổng thể
tích khí Z (đktc) là 0,896 lít. Tổng khối lượng muối sinh ra trong hai trường hợp trên là
A. 2,54 gam B. 2,77 gam C. 3,36 gam D. 1,06 gam
Lời giải : Sơ đồ phản ứng :
Fe
Al
+
2 4
HCl
H SO
hỗn hợp muối ( X+T ) + H2
Đặt x= nHCl ;
2 4H SO
n
= y (mol)
Áp dụng sự bảo toàn nguyên tố H:
2 4 2
2 4 2
H [HCl H SO ] H [H ]
HCl H SO H
n n
n 2n 2n 0,04 (mol)
x + 2y = 0,04
y =
x
2
x = 0,02 ; y = 0,01
mmuối = m(Al,Fe) +
2Cl SO4
m m
= 1,1 + 0,02.35,5 + 0,01.96 = 2,77 (gam)
Khóa học LTĐH đảm bảo môn Hóa-Thầy Sơn Phương pháp bảo toàn nguyên tố
Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 5 -
Ví dụ 10. Cho 1,48 g hỗn hợp 3 kim loại Fe, Al, Zn tan hoàn toàn trong dung dịch H2SO4 loãng, ta thu được 0,784 lít
khí H2 (đktc). Khi cô cạn dung dịch khối lượng muối khan thu được là
A. 4,84 g B. 5,65 g C. 5,56 g D. 4,56 g
Lời giải : Sơ đồ phản ứng :
Fe FeSO4
Al + H2SO4 Al2(SO4)3 + H2
Zn ZnSO4
Áp dụng sự bảo toàn nguyên tố H:
n
2 4H SO
= n
2H
=
0,784
22, 4
= 0,035 (mol)
Áp dụng sự bảo toàn nguyên tố S:
2 2
4 2 4 4SO [H SO ] SO [muèi]
n n
= 0,035 (mol)
mmuối = m(Fe, Al, Zn) + mgốc axit = 1,48 + 0,055.96 = 4,84 (gam)
Giáo viên: Phạm Ngọc Sơn
Nguồn: Hocmai.vn