Phương pháp bảo toàn khối lượng trong hóa học vô cơ hay, chi tiết, có lời giải - Chuyên đề Hóa 12

Phương pháp giải

Các dạng bài thường gặp:

+ Bài toán Kim loại + axit → Muối + Khí

mmuối = mkim loại + manion gốc axit

→ Biết lượng khí ⇒ lượng anion gốc axit + mkim loại ⇒ mmuối

→ Biết mmuối và manion gốc axit ⇒ mkim loại

→ Biết manion gốc axit ⇒ lượng khí

Ví dụ: 2HCl → H₂ ⇒ nH₂ = 2nCl^-

+ Bài toán khử oxit kim loại bằng CO; H₂:

Ta có: oxit + CO (H₂) → chất rắn + hỗn hợp khí (CO, CO₂ hoặc H₂O, H₂)

Bản chất: CO + [O]oxit → CO₂

H₂ + [O]oxit → H₂O

⇒ m_rắn = m_oxit – m_O

n_{O oxit} = n_CO2 (= n_H2O)

+ Bài toán tạo muối tác dụng với axit; hoặc muối tác dụng với muối; hoặc muối tác dụng với kiềm tạo ra khí hoặc kết tủa

mdung dịch thu được = mtham gia – m khí (hoặc kết tủa).

+ Các bài toán về nhiệt phân; điện phân:

Nhiệt phân muối cacbonat, muối nitrat, hiđroxit, …

Điện phân dung dịch muối ăn, điện phân nóng chảy, …

mc/rắn sau = mban đầu – mkhí

mdung dịch sau = mdung dịch ban đầu – mkhí

+ Bài toán về nhiệt nhôm: Al + Oxit kim loại → Kim loại + Al₂O₃

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Cho 50g dung dịch BaCl₂ 20,8% vào 100g dung dịch Na₂CO₃, lọc bỏ kết tủa thu được dung dịch X. Tiếp tục cho 50g dung dịch H₂SO₄ 9,8% dung dịch X thấy thoát ra 0,448 lít khí (đktc). Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Nồng độ % của dung dịch Na₂CO₃ và khối lượng dung dịch sau cùng là:

A. 8,15% và 198,27%

B. 7,42% và 189,27% gam

C. 6,65% và 212,5g

D. 7,42% và 286,72 gam

Bài giải:

Ví dụ 2: Cho V lít CO ở (đktc) phản ứng với 1 lượng dư hỗn hợp chất rắn gồm Cu và Fe₃O₄ nung nóng. Sau khi phản ứng hoàn toàn khối lượng chất rắn giảm 0,32 gam. Giá trị của V là?

A. 0,112 lít

B. 0,224 lít

C. 0,448 lít

D. 0,56 lít

Bài giải:

Vì Cu không phản ứng với CO nên trước và sau phản ứng khối lượng không thay đổi, nên khối lượng giảm 0,32 g là do CO khử oxit sắt lấy oxi trong oxit

⇒ V_CO = 0,02.22,4 = 0,448 l

⇒ Đáp án đúng là C. 0,448 lít

Ví dụ 3: Cho m gam bột Cu vào 200ml dung dịch AgNO₃ 0,2M, sau phản ứng thu được 3,88 gam chất rắn X và dung dịch Y. Cho 2,925 gam bột Zn vào dung dịch Y sau phản ứng thu được 5,265 gam chất rắn Z và dung dịch chỉ chứa 1 muối duy nhất. Giá trị của m là:

A. 3,17

B. 2,56

C. 1,92

D. 3,2.

Bài giải:

Khi Cu tác dụng với dung dịch AgNO₃ có thể Cu dư hoặc hết;

Khi cho Zn vào dung dịch Y sau phản ứng chỉ chứa 1 muối duy nhất ⇒ Zn dư hoặc phản ứng vừa đủ với muối.

Bảo toàn N ta có: nZn (NO₃)₂ = ½ nAgNO₃ = 0,04 mol

Với bài toán này chúng ta không xác định được cụ thể các chất dư hay hết, nên ta sẽ sử đụng định luật bảo toàn khối lượng:

⇒ m = 3,88 + 0,02.189 + 5,265 – (0,04.170 - 2,925) = 3,2 gam.

⇒ Đáp án đúng là D

Ví dụ 4: Điện phân dung dịch chứa CuSO₄ và KCl với điện cực trơ đến khi thấy khí bắt đầu thoát ra ở cả hai điện cực thì dừng lại thấy có 448ml khí (đktc) thoát ra ở anot. Dung dịch sau khi điện phân có thể hòa tan tối đa 0,8g MgO. Khối lượng dung dịch sau điện phân đã giảm bao nhiêu gam (coi lượng H₂O bay hơi là không đáng kể).

A. 2,7

B. 1,03

C. 2,95

D. 2,89

Bài giải:

CuSO₄ + 2KCl Cu + Cl₂ + K₂SO₄ (1)

Dung dịch sau điện phân có thể hòa tan được 0,8g MgO

⇒ Trong phản ứng (1) CuSO₄ còn dư

⇒ Trong dung dịch sau điện phân còn H₂SO₄; n_MgO = n_H2SO4 = 0,2 mol

448ml khí thoát ra ở anot gồm: Cl₂ và O₂

n_O2 + n_Cl2 = 0,02 mol ⇒ n_Cl2 = 0,02 – 0,01 = 0,01 mol

Từ (1) ⇒ n Cu = n Cl₂ = 0,01 mol

⇒ n_Cu = 0,02 + 0,01 = 0,03 mol

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng:

m_{dung dịch giảm} = m_Cu + m_Cl2 + m_O2 = 0,03.64 + 0,01.71 + 0,01.32 = 2,95g

⇒ Đáp án đúng là C

Ví dụ 5: Hòa tan hoàn toàn 8,9g hỗn hợp 2 kim loại bằng dung dịch HCl dư được 4,48 lít (đktc). Cô cạn dung dịch thu được sau phản ứng thì lượng muối khan thu được là:

A. 23,1g

B. 46,2g

C. 70,4g

C. 32,1g

Bài giải:

⇒ Đáp án đúng là A

Bài tập tự luyện

Bài 1: Nhiệt phân hoàn toàn 80g một loại quặng đôlômit có lẫn tạp chất trơ, hòa tan chất rắn vào nước dư thấy còn lại 22,4 gam chất rắn không tan. Thành phần % khối lượng của tạp chất trong quặng nêu trên là:

A. 8%.

B. 25%.

C. 5,6%.

D. 12%.

Bài giải:

22,4g gam chất rắn gồm MgO và tạp chất. Bảo toàn khối lượng ta có:

⇒ 40a + b = 22,4 (2)

Từ (1), (2) ⇒ a = 0,4; b = 6,4

%m tạp chất = 6,4/80.100% = 8%

⇒ Đáp án đúng là A

Bài 2: Cho a gam hỗn hợp A gồm Fe₂O₃, Fe₃O₄. và Cu vào dung dịch HCl dư thấy có 1 mol axit phản ứng và còn lại 0,256a gam chất rắn không tan. Mặt khác, khử hoàn toàn a gam hỗn hợp A bằng H₂ dư thu được 42g chất rắn. Tính phần trăm khối lượng Cu trong hỗn hợp A:

A. 44,8%.

B. 50%.

C. 32%.

D. 25,6%.

Bài giải:

Vì còn lại một phần chất rắn không tan nên Cu dư và trong dung dịch chứa FeCl2 và CuCl2

Có nO (A) = 0,5nHCl = 0,5

Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có:

a = mkim loại + mO (A) = 42 + 16.0,5 = 50 (gam)

Bài 3: Cho hỗn hợp X gồm Fe₃O₄ và Fe₂O₃ vào dung dịch H₂SO₄ loãng dư thu được dung dịch X trong đó số mol Fe2 (SO₄)3 gấp 2 lần số mol FeSO₄. Mặt khác, hòa tan hoàn toàn 39,2 gam hỗn hợp X trong H₂SO₄ đặc, nóng thu được bao nhiêu lít SO₂ (đktc)?

A. 1,68 lít.

B. 3,36 lít.

C. 1,12 lít.

D. 2,24 lít.

Bài giải:

Quy đổi hỗn hợp X gồm a mol Fe2O3 và b mol FeO

⇒nFe2 (SO4)3 = a và nFeSO4 = b

Theo giả thiết a = 2b ⇒hỗn hợp X gồm 2b mol Fe2O3 và b mol FeO.

Trong 39,2 gam hỗn hợp X gồm 2b’ mol Fe2O3 và b’ mol FeO ⇒ 320b'+72b' = 39,2

⇒ b’ = 0,1 ⇒nFeO = 0,1

Theo định luật bảo toàn e

⇒ Đáp án đúng là C

Bài 4: Cho 39,2 gam hỗn hợp M gồm Fe, FeO, Fe₃O₄, Fe₂O₃, CuO và Cu (trong đó oxi chiếm 18,367% về khối lượng) tác dụng vừa đủ với 850 ml dung dịch HNO₃ nồng độ a mol/l, thu được 0,2 mol NO (sản phẩm khử duy nhất của N⁺⁵). Giá trị của a là

A. 2,0.

B. 1,5.

C. 3,0.

D. 1,0.

Bài giải:

Coi M gồm a mol Fe, b mol Cu và 0,45 mol O

Bảo toàn khối lượng và bảo toàn e ta có:

⇒ a = 2

⇒ Đáp án đúng là A

Bài 5: Cho m gam bột Fe vào 50 ml dung dịch Cu (NO₃)₂ 1M, sau phản ứng thu được dung dịch X và 4,88 gam chất rắn Y. Cho 4,55 gam bột Zn vào dung dịch X, kết thúc phản ứng thu được 4,1 gam chất rắn Z và dung dịch chứa một muối duy nhất. Giá trị của m là

A. 4,48.

B. 2,80.

C. 5,60.

D. 8,40.

Bài giải:

⇒ Đáp án đúng là C

Bài 6: Lấy V (ml) dung dịch H₃PO₄ 35% (d = 1,25 g/ml) đem trộn với 200 ml dung dịch KOH 1M thu được dung dịch chứa 14,95 (g) muối. Giá trị V là:

A. 18,48 (ml).

B. 16,8 (ml).

C. 25 (ml).

Bài giải:

Dung dịch chỉ chứa muối nên KOH và H3PO4 hết.

nH2O tách ra = nOH- = 0,2 mol

Bảo toàn khối lượng ta có:

⇒ Đáp án đúng là B

Bài 7: Thực hiện phản ứng nhiệt nhôm (trong điều kiện không có không khí) hỗn hợp X gồm Al và Fe₃O₄ sau một thời gian thu được m gam hỗn hợp Y. Chia Y thành hai phần bằng nhau. Phần 1 tác dụng vừa đủ với 100 ml dung dịch NaOH 0,5M. Phần 2 tác dụng hết với dung dịch HNO₃ đặc nóng, dư thu được 3,696 lít khí NO₂ (ở đktc, sản phẩm khử duy nhất). Giá trị của m là

A. 4,83.

B. 8,46.

C. 9,66.

D. 19,32.

Bài giải:

Coi hỗn hợp X ban đầu cũng như hỗn hợp Y gồm a mol Al và 3b mol Fe, 4b mol O.

Ở mỗi phần có nAl = 0,5a = nNaOH = 0,05 nên a = 0,1.

Áp dụng định luật bảo toàn mol electron cho phần 2 có: 3nFe + 3nAl = 2nO + nNO2

hay 4,5b + 1,5a = 4b + 0,165 ⇒ b = 0,03.

Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có:

m = mFe +mO + mAl = 9,66 (gam)

⇒ Đáp án đúng là C

Bài 8: Cho 2,16 gam hỗn họp gồm Al và Mg tan hết trong dung dịch axit HNO₃ loãng, đun nóng nhẹ tạo ra dung dịch X và 448 ml (đo ở 354,9°K và 988 mmHg) hỗn hợp khí Y khô gồm 2 khí không màu, không đổi màu trong không khí. Tỷ khối của Y so vói oxi bằng 0,716 lần tỷ khối của khí cacbonic so với nitơ. Làm khan X một cách cẩn thận thu được m gam chất rắn Z, nung Z đến khối lượng không đổi thu được 3,84 gam chất rắn T. Giá trị của m là?

A. 15,18.

B. 17,92.

C. 16,68.

C. 15,48.

Bài giải:

Do đó muối Z gồm 0,04 mol Al (NO3)3; 0,045 mol Mg (NO3)2 và 3,75.10-3 mol NH4NO3.

Bài 9: Nung m gam hỗn hợp bột gồm Al và Fe_xO_y trong điều kiện không có không khí cho đến khi phản ứng hoàn toàn thu đươc hỗn hợp X. Trộn đều X, chia X thành 2 phân. Phần 1 (có khối lượng 14,49 gam) hòa tan hết trong HNO₃ dư thu đươc 0,165 mol khí NO (sản phẩm khử duy nhất của N⁺⁵). Phần 2 tác dụng hết với dung dịch NaOH, t° thấy giải phóng 0,015 mol H₂ và còn lại 2,52 gam chất rắn. Công thức sắt oxit và giá trị m là:

A. Fe₂O₃; 19,32 (g).

B. Fe₃O₄; 28,98 (g).

C. Fe₂O₃; 28,98 (g).

D. Fe₃O₄; 19,32 (g).

Bài giải:

Do phần 2 có H2 bay ra nên Al dư.

Hỗn hợp X gồm: x (mol) Al, y (mol) Fe, z (mol) Al2O3

- Xét phần 1: nAl = x1; nFe =y1

Bảo toàn e ta có: 3nNO = 3nFe + 3nAl ⇒ x1 + y1 = 0,165 (mol)

- Xét phần 2: Chất rắn là Fe.

Ta có nFe = y2 = 0,045 (mol)

⇒ Đáp án đúng là D

Bài 10: Hấp thụ hoàn toàn 0,336 lít khí CO₂ (đktc) vào 200ml dung, dịch gồm NaOH 0,1M và KOH 0,1M thu được dung dịch X. Cô cạn toàn bộ dung dịch X thu được bao nhiêu gam chất rắn khan?

A. 2,58g.

B. 2,22g.

C. 2,31 g.

D. 2,44g.

Bài giải:

=> Đáp án đúng là C. 2,31 g.

Bài trước: Phương pháp bảo toàn khối lượng trong hóa học hữu cơ hay, chi tiết, có lời giải - Chuyên đề Hóa 12 Bài tiếp: Phương pháp bảo toàn nguyên tố trong hóa học cực hay, có lời giải - Chuyên đề Hóa 12