Phương pháp bảo toàn nguyên tố

Ngọc Quang sưu tập và giải Hà nội – 2009

CÁC DẠNG TOÁN HÓA VÔ CƠ Liên hệ :Điện thoại : 0989.850.625

Convert by TVDT - 1 -

PHƢƠNG PHÁP BẢO TOÀN NGUYÊN TỐ

VD1 :

Cho chuỗi phản ứng nhƣ sau :

Fe → Fe3O4 → Fe2O3 → Fe2(SO4)3 → Fe(NO3)3 → Fe(OH)3 → Fe2O3 → Fe3O4

Viết các phương trình phản ứng xảy ra . Và tính số mol của các nguyên tố trong hợp chất . Đưa ra nhận

xét

VD2 :Cho hỗn hợp gồm 0,1 mol Fe ; 0,2 mol FeO , O,2 mol Fe2O3 và 0,1 mol Fe3O4 tác dụng hoàn toàn

với dung dịch H2SO4 đặc nóng . Viết các phương trình phản ứng xảy ra và tính khối lượng muối thu được

.

Bài toán này nếu các em giải bình thường sẽ phải viết rất nhiều phương trình

Nếu dùng phương pháp bảo toàn nguyên tố :

Số mol Fe có ở trong FeO = 0,2 ; Fe2O3 = 0,4 ; Fe3O4 = 0,3 mol , Fe ban đầu 0,1

→ Tổng số mol Fe là : 0,2 + 0,4 + 0,3 + 0,1 = 1 mol

(Fe , FeO , Fe2O3 , Fe3O4 ) + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O

1 mol 0,5 mol (Bảo toàn nguyên tố Fe )

→ Khối lượng của muối là : 0,5.400 = 200 gam

Câu 1:Cho 1,6 gam bột Fe2O3 tác dụng với axit dư HCl .Khối lượng muối trong dung dịch sau phản ứng

là ?

0,1 mol Fe2O3 có 0,2 mol Fe → FeCl3

0,2 0,2

→ Khối lượng muối

Câu 2 :Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp gồm Fe , FeO , Fe2O3 , Fe3O4 trong dung dịch HNO3 loãng nóng dư

thu được 4,48 lít khí NO duy nhất ở đktc và 96,8 gam muối Fe(NO3)3 đã phản ứng . Tính số mol HNO3

Đs : 1,4 mol

( Fe , FeO , Fe2O3 , Fe3O4 ) + HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + H2O

0,4 0,2

Số mol muối : Fe(NO3)3 = 0,4 mol → Số mol N là : 3.0,4 = 1,2 mol

Số mol N : 4,48/22,4 = 0,2 mol

→ Tỏng số mol N ở vế phải : 1,2 + 0,2 = 1,4

→ Số mol N vế trái = 1,4

→ Số mol HNO3 = 1,4 mol

Câu hỏi phụ : Tính m H2O tạo thành , m ôxit ban đầu .

Câu 3 :Hỗn hợp X gồm một ôxit của sắt có khối lượng 2,6 gam . Cho khí CO dư đi qua X nung nóng , khí

đi ra hấp thụ vào dung dịch nước vôi trong dư thì thu được 10 gam kết tủa . Tính tổng khối lượng của Fe

có trong X là ?

ĐS : 1 gam .

(Fe , FexOy ) + CO → Fe + CO2

2,6 gam

CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O

0,1 0,1 (tính được từ 10 gam kết tủa )

→ Số mol CO = CO2 = 0,2 (Bảo toàn C )

→ Số mol O có trong FexOy + O trong CO = O trong CO2

Ngọc Quang sưu tập và giải Hà nội – 2009

CÁC DẠNG TOÁN HÓA VÔ CƠ Liên hệ :Điện thoại : 0989.850.625

Convert by TVDT - 2 -

→ n O (FexOy ) = 0,1.2 – 0,1.1 = 0,1 → Khối lượng của O = 1.16 = 1,6

→ m Fe = 2,6 – 1,6 = 1 gam

Câu 4 :Hoà tan hoàn toàn m gam Fe trong dung dịch HCl thu được x gam muối clorua . Nếu hoà tan hoàn

toàn m gam Fe trong dung dịch HNO3 loãng dư thì thu được y gam muối nitrat . Khối lượng 2 muối chênh

lệch nhau 23 gam . Gía trị của m là ?

Fe + HCl → FeCl2

a a

Fe + HNO3 → Fe(NO3)3

a a

→ Khối lượng FeCl2 = x = 127a

→ Khối lượng Fe(NO3)3 = y = 242a

y – x = 23 → 242a – 127a = 115a = 23 → a = 0,2

m Fe = 0,2.56 = 11,2 gam

Câu 5 :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 . Gía trị của a là ?

ĐS : a = 0,06 mol

Dùng phơng pháp bảo toàn nguyên tố :

FeS2  Fe2(SO4)3 (1)

0,12 0,06 (Bảo toàn nguyên tố Fe )

Cu2S  CuSO4 (2)

a 2a (Bảo toàn nguyên tố Cu )

Bảo toàn nguyên tố S :

Vế trái :0,24 + a và Vế phải :0,18 + 2a

 0,24 + a = 0,18 + 2a  a = 0,06 mol

 Chọn đáp án D

Câu 6 :Cho khí CO đi qua ống sứ chứa 16 gam Fe2O3 đun nóng sau phản ứng thu được hỗn hợp rắn X

gồm Fe , FeO , Fe3O4 , Fe2O3 . Hoà tan hoàn toàn X bằng H2SO4 đặc nóng thu được dung dịch Y . Cô cạn

dung dịch Y thu được lương muối khan là bao nhiêu

ĐS : 40

CO + Fe2O3 → (Fe , FeO , Fe3O4 , Fe2O3 ) + CO2

(Fe , FeO , Fe3O4 , Fe2O3 ) + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O

Như vậy : Fe2O3 → Fe2(SO4)3

0,1 0,1 ( Bào toàn nguyên tố Fe )

Khối lượng Fe2(SO4)3 = 400.0,1 = 40

Câu hỏi thêm : Nếu cho biết khí SO2 thu đuợc là 0,3 mol , Tính n H2SO4 ,

Ngọc Quang sưu tập và giải Hà nội – 2009

CÁC DẠNG TOÁN HÓA VÔ CƠ Liên hệ :Điện thoại : 0989.850.625

Convert by TVDT - 3 -

Câu 7 :Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp X gồm 6,4 gam Cu và 5,6 gam Fe bằng dung dịch HNO3 1M sau phản

ứng thu được dung dịch A và khí NO duy nhất . Cho tiếp dung dịch NaOH dư vào dung dịch A thu được

kết tủa B và dung dịch C . Lọc kết tủa B rồi đem nung ngoài không khí đến khối lượng không đổi thì khối

lượng chất rắn thu được là ?

ĐS : 16

Cu → Cu(NO3)2 → Cu(OH)2 → CuO

0,1 0,1 ( Bảo toàn nguyên tố Cu )

Fe → Fe(NO3)3 → Fe(OH)3 → Fe2O3

0,1 0,05 ( Bảo toàn nguyên tố Fe )

→ Chất rắn là : CuO 0,1 mol ; Fe2O3 0,05 mol

→ Khối lượng : 80.0,1 + 0,05.160 = 16 gam

Câu 8 :Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp X gồm 0,4 mol FeO và 0,1 mol Fe2O3 vào dung dịch HNO3 loãng dư ,

thu được dung dịch A và khí NO duy nhất . Dung dịch A cho tác dụng với dung dịch NaOH dư thu được

kết tủa . Lấy toàn bộ kết tủa nung trong không khí đến khối lượng không đổi thu được chất rắn có khối

lượng là ?

ĐS : 48 gam

FeO → Fe(NO3)3 → Fe(OH)3 → Fe2O3

0,4 0,2 (bảo toàn Fe )

Fe2O3 → Fe(NO3)3 → Fe(OH)3 → Fe2O3

0,1 0,1

→ Chất rắn sau khi nung là : Fe2O3 : 0,3 mol → Khối lượng 0,3.16 = 48 gam

Câu 9 :Hoà tan hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm Fe và Fe2O3 trong dung dịch HCl thu được 2,24 lít khí

H2 ở đktc và dung dịch B .Cho dung dịch B tác dụng với dung dịch NaOH dư lọc lấy kết tủa , nung trong

không khí đến khối lượng không đổi thu được chất rắn có khối lượng bằng 24 gam . Tính m ?

Đs : 21.6 gam .

Fe + HCl → H

0,1 0,1

Fe → FeCl2 → Fe(OH)2 → Fe2O3

0,1 0,05 (bảo toàn Fe )

Fe2O3 → FeCl3 → Fe(OH)3 → Fe2O3

a a

→ Theo phương trình số mol Fe2O3 thu được là : 0,05 + a

→ Chất rắn sau khi nung là : Fe2O3 : 24/160 = 0,15 mol → 0,05 + a = 0,15 → a = 0,1

m = 0,1.56 + 0,1.160 = 21,6

Bài tập làm thêm :

Ngọc Quang sưu tập và giải Hà nội – 2009

CÁC DẠNG TOÁN HÓA VÔ CƠ Liên hệ :Điện thoại : 0989.850.625

Convert by TVDT - 4 -

BÀI TOÁN CO2

Dẫn khí CO2 vào dung dịch kiềm NaOH , KOH thứ tự xảy ra phản ứng :

CO2 + KOH → KHCO3 KHCO3 + KOH → K2CO3 + H2O

Ngoài ra ta có thể viết luôn hai phản ứng :

1---------- CO2 + KOH → KHCO3 (1)

2---------- CO2 + 2KOH → K2CO3 (2)

Xét tỉ số mol : k = n KOH / n CO2

Nếu k ≤ 1 → Chỉ có phản ứng (1) , muối thu được là KHCO3 (Dư CO2 )

Nếu 1 < k < 2 → Có cả hai phản ứng , muối thu được là hai muối KHCO3 , K2CO3 (Sau

phản ứng cả CO2 và KOH đều hết ).

Nếu k ≥ 2 → Chỉ có phản ứng (2) , muối thu được là muối trung hòa K2CO3 . (dư KOH)

Câu 1:Cho 1,568 lít CO2 đktc lội chậm qua dung dịch có hòa tan 3,2 gam NaOH . Hãy xác

định khối lượng muối sinh ra ?

n CO2 = 0,07 mol , n NaOH = 0,08 mol → k = 0,08/0,07 = 1,14 > 1 và < 2 → Có cả hai phản

ứng (1) , (2) , hai muối tạo thành và CO2 , NaOH đều hết .

---------- CO2 + NaOH → NaHCO3 (1)

x x x

---------- CO2 + 2NaOH → Na2CO3 (2)

y 2y y

Gọi số mol của khí CO2 tham gia ở mỗi phản ứng là : x , y

→ Số mol CO2 phản ứng : x + y = 0,07 , số mol NaOH : x + 2y = 0,08

→ x = 0,06 , y = 0,01 mol

→ Muối thu được : NaHCO3 : 0,06 mol , Na2CO3 : 0,01 mol

→ Khối lượng muối : 0,06.84 + 0,01.56 = 6,1 gam

Dẫn khí CO2 vào dung dịch kiềm Ca(OH)2 , Ba(OH)2 thứ tự xảy ra phản ứng :

CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 ↓ + H2O (1) CO2 + Ca(OH)2 → Ca(HCO3)2 (2)

Ngoài ra ta có thể viết luôn hai phản ứng :

1---------- CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 ↓ + H2O (1)

2---------- 2CO2 + Ca(OH)2 → Ca(HCO3)2 (2)

Ngọc Quang sưu tập và giải Hà nội – 2009

CÁC DẠNG TOÁN HÓA VÔ CƠ Liên hệ :Điện thoại : 0989.850.625

Convert by TVDT - 5 -

Xét tỉ số mol : k = n CO2 / n Ca(OH)2

Nếu k ≤ 1 → Chỉ có phản ứng (1) , muối thu được là CaCO3 ↓ (Dư Ca(OH)2)

Nếu 1 < k < 2 → Có cả hai phản ứng , muối thu được là hai muối CaCO3 ↓ , Ca(HCO3)2

(Sau phản ứng cả CO2 và Ca(OH)2 đều hết ).

Nếu k ≥ 2 → Chỉ có phản ứng (2) , muối thu được là muối trung hòa Ca(HCO3)2 . (dư CO2 )

Câu 2 :Cho 8 lít hỗn hợp khí CO và CO2 trong đó CO2 chiếm 39,2 % đi qua dung dịch có

chứa 7,4 gam Ca(OH)2 . Hãy xác định số gam kết tủa thu được sau phản ứng ?

Hỗn hợp khí CO , CO2 chỉ có CO2 phản ứng với Ca(OH)2 → Thể tích khí CO2 = 8.39,2/100

= 313,6 → n = 0,14 mol . nCa(OH)2 = 7,4/74 = 0,1 mol

→ k = 1,4 → Có hai phản ứng .

1---------- CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 ↓ + H2O (1)

x x x

2---------- 2CO2 + Ca(OH)2 → Ca(HCO3)2 (2)

y y/2

Gọi số mol của CO2 và Ca(OH)2 phản ứng là x , y

→ Số mol CO2 : x + y = 0,14 , số mol Ca(OH)2 : x + y/2 = 0,1 mol

→ x = 0,06 ; y = 0,08 mol

→ Khối lượng kết tủa là : 0,06.100 = 6 gam

Câu 3 :Cho m gam tinh bột lên men thành ancol etylíc với hiệu suất 81% .Toàn bộ lượng

CO2 vào dung dịch Ca(OH)2 thu được 550 gam kết tủa và dung dịch X Đun kĩ dung dịch X

thu thêm đựơc 100 gam kết tủa . Gía trị của m là ?

(C6H10O5)n + n H2O → n C6H12O6

3,75/n 3,75

Phản ứng lên men : C6H12O6 → 2CO2 + 2H2O

3,75---------7,5

Dẫn CO2 vào dung dịch nước vôi trong mà thu được dung dịch X khi đun nóng X thu được kết tủa chứng tỏ

rằng có Ca(HCO3)2 tạo thành .

Ca(HCO3)2 → CaCO3 ↓ + CO2 ↑ + H2O

1- ----------------------1 mol

Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 ↓ + Ca(HCO3)2 + H2O

5,5 1

Bảo toàn nguyên tố C → Số mol CO2 = 7,5

→ Khối lượng tinh bột : 162.3,75.100/81 = 750

Câu 4 : Hấp thụ hoàn toàn 2,688 lít khí CO2 ở đktc vào 2,5 lít dung dịch Ba(OH)2 nồng độ a

mol/l , thu được 15,76 gam kết tủa .Gía trị của a là ?

n CO2 = 0,12 mol , n BaCO3 ↓ = 0,08 mol

n CO2 > n BaCO3 → Xảy ra 2 phản ứng :

CO2 + Ba(OH)2 → BaCO3 ↓ + Ba(HCO3)2 + H2O

0,12 0,08

Bảo toàn nguyên tố C → Số mol của C ở Ba(HCO3)2 là : 0,12 – 0,08 = 0,04 mol

→ Số mol của Ba(HCO3)2 = 0,02 mol

Ngọc Quang sưu tập và giải Hà nội – 2009

CÁC DẠNG TOÁN HÓA VÔ CƠ Liên hệ :Điện thoại : 0989.850.625

Convert by TVDT - 6 -

Bảo toàn nguyên tố Ba → Số mol Ba(OH)2 = 0,08 + 0,02 = 0,1 mol → CM Ba(OH)2 = 0,1/2,5 = 0,04 M

Câu 5 :Cho 3,36 lít khí CO2 đktc vào 200 ml dung dịch chứa NaOH 1M và Ba(OH)2 0,5M .

Khối lượng kết tủa thu được sau phản ứng là ?

n CO2 = 0,15 mol , n OH- = 0,2 + 0,2 = 0,4 mol , n Ba2+ = 0,1 mol

CO2 + OH- → HCO3

-

0,15 0,4 ------0,15

OH- dư = 0,4 – 0,15 = 0,25 mol ,

HCO3

-

+ OH

-→ CO3

2-

+ H2O

0,15 0,25 -0,15 mol

OH￾dư : 0,25 – 0,15 = 0,1 mol

Ba2+ + CO3

2-→ BaCO3 ↓

0,1 0,15 ----0,1 mol

→ Khối lượng kết tủa là : 0,1.197 = 19,7 gam

Câu 6 :Dẫn 5,6 lít CO2 hấp thụ hoàn toàn vào 500 ml dung dịch Ca(OH)2 nồng độ a M

thì thu được 15 gam kết tủa . Gía trị của a là ?

Giải tƣơng tự bài 4 .

Câu 7 :Dẫn 112 ml CO2 ở đktc hấp thụ hòan toàn vào 200 ml dung dịch Ca(OH)2 thu được

0,1 gam kết tủa . Nông độ mol của nước vôi trong là ?

Giải tƣơng tự bài 4 .

Câu 8 :Dẫn 5,6 lít CO2 hấp thụ hoàn toàn vào 200 ml dung dịch NaOH nồng độ a M thu

được dung dịch X có khả năng tác dụng tối đa 100 ml dung dịch KOH 1M .

Tính a ?

n CO2 = 0,25 mol , n KOH = 0,1 mol

Dung dịch X có khả năng hòa tan được KOH nên X phải có muối NaHCO3

NaHCO3 + KOH → Na2CO3 + K2CO3 + H2O

0,1 -----0,1

Ta có thể viết tóm tắt phản ứng :

CO2 + NaOH → Na2CO3 + NaHCO3 + H2O

0,25 0,1

Bảo toàn nguyên tố C → Số mol Na2CO3 = 0,15 mol

Bảo toàn nguyên tố Na → Số mol NaOH = 0,1 + 0,15.2 = 0,4

→ CM NaOH = 0,4/0,2 = 2 M

C©u 9. Cho toµn 0,448 lÝt khÝ CO2

(®ktc) hÊp thô hoµn toµn bëi 200 ml dung dÞch Ba(OH)2

thu ®-îc

1,97 gam kÕt tña. H·y lùa chän nång ®é mol/l cña dung dÞch Ba(OH)2

.

A. 0,05M B. 0,1M C. 0,15M D. ®¸p ¸n kh¸c.

Giải tƣơng tự Câu 4