PHÕNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HUYỆN GIAO THỦY
TRƢỜNG: THCS GIAO THỦY
BÁO CÁO SÁNG KIẾN
SỬ DỤNG PHƢƠNG PHÁP BẢO TOÀN KHỐI LƢỢNG
CHO HỌC SINH GIỎI MÔN HÓA HỌC THCS.
Tác giả: Tô Mạnh Hùng.
Trình độ chuyên môn: Cử nhân sư phạm Hóa học.
Chức vụ: Phó hiệu trưởng.
Nơi công tác: Trường THCS Giao Thủy, huyện Giao Thủy, tỉnh
Nam Định.
Nam Định, ngày 26 tháng 3 năm 2015
1. Tên sáng kiến: sử dụng phương pháp bảo toàn khối lượng cho HSG môn
Hóa học THCS.
2. Lĩnh vực áp dụng sáng kiến: Giáo dục
3. Thời gian áp dụng sáng kiến:
Từ ngày 25 tháng 8 năm 2010 đến ngày 25 tháng 5 năm 2015
4. Tác giả:
Họ và tên:
Tô Mạnh Hùng
Năm sinh:
1977
Nơi thường trú:
Khu 4B - Thị trần Ngô Đồng - GiaoThuỷ - Nam Định
Trình độ chuyên môn: Cử nhân sư phạm Hóa học
Chức vụ công tác:
Phó hiệu trưởng
Nơi làm việc: Trường THCS GiaoThuỷ
Điện thoại:
0918895219
Tỉ lệ đóng góp tạo ra sáng kiến: 96%
5. Đồng tác giả: Không có
6. Đơn vị áp dụng sáng kiến:
Tên đơn vị : Trường THCS GiaoThuỷ
Địa chỉ:
Trường THCS Giao Thủy - Huyện GiaoThuỷ- Tỉnh Nam Định
Điện thoại:
03503730398
I. ĐIỀU KIỆN, HOÀN CẢNH TẠO RA SÁNG KIẾN
“Giáo dục thế hệ trẻ, đào tạo nhân lực, bồi dưỡng nhân tài” là sự nghiệp lớn
lao mà Đảng và Bác Hồ luôn mong chờ ở ngành giáo dục. Song song với việc
giảng dạy đại trà là công tác bồi dưỡng HSG đào tạo ra những con người có óc
sáng tạo, có tư duy sắc bén phục vụ đất nước. Qua nhiều năm làm công tác bồi
dưỡng HSG và giảng dạy đại trà, bản thân tôi đã tìm tòi, học hỏi và thực hiện một
số phương pháp giải bài tập toán Hóa Học cho học sinh giỏi môn Hóa Học THCS.
Một trong những phương pháp đó là:
Sö dông ph-¬ng ph¸p Ph-¬ng ph¸p b¶o toµn khèi
l-îng cho häc sinh giái m«n Hãa Häc THCS.
II. Mô tả giải pháp
1. Mô tả giải pháp trƣớc khi tạo ra sáng kiến
Trong quá trình giải bài tập các em gặp nhiều bài tập với nhìn nhận cách giải
bài tập có vẻ dài và khó khăn:
1. Nung không hoan toàn 316 gam KMnO4 một thời gian thu được hỗn hợp
chất rắn A và V lít khí Oxi ở đktc. Tìm V biết A có khối lượng 29,2 gam.
2. Dung dịch A chứa một muối Clorua của kim loại hóa trị II. Dung dịch B
chứa 12 gam NaOH (dư). Trộn ddA với ddB, phản ứng kết thúc thu được kết tủa D
và ddE. Khối lượng D và chất tan trong E có khối lượng 32,6 gam. Tìm khối lượng
chất tan trong ddA?
3. Nung 36,75 gam KClO3 thu được 27,15 gam hỗn hợp chất rắn A. Tính hiệu
suất phản ứng phân hủy KClO3.
4. Nung 13,4 gam hỗn hợp 2 muối cacbonat của 2 kim loại hóa trị II, thu được
6,8 gam chất rắn và khí X. Lượng X sinh ra cho hấp thụ vào 75 ml dd xút 1M, khối
lượng muối khan thu được sau phản ứng là:
A. 5,8 gam
B. 6,5 gam
(Trích đề thi TSĐHCĐ năm 2007).
C. 4,2 gam
D. 6,3 gam
5. Hòa tan hoàn toàn 2,81 gam hỗn hợp gồm Fe2O3, MgO, ZnO trong 500ml
ddH2SO4 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
(Trích đề thi TSĐHCĐ năm 2007).
Rõ ràng nếu các em học sinh sử dụng các PTHH mà giải thì rất dài và mất
thời gian. Với HSG mà áp dụng PTHH để giải những bài tập trên thì nên hạn chế
sử dụng, bởi vậy giáo viên bồi dường HSG hóa THCS nên trang bị cho các em
phương pháp phù hợp để giúp học sinh giải bài tập một cách đơn giản và dễ dàng
đáp ứng đòi hỏi giải bài tập nhanh và chính xác.
2. Mô tả giải pháp sau khi có sáng kiến
Sö dông ph-¬ng ph¸p Ph-¬ng ph¸p b¶o toµn khèi
l-îng cho häc sinh giái m«n Hãa Häc THCS.
A. Cơ sở lý thuyết và đặc điểm của phƣơng pháp:
Tổng khối lượng chất tham gia phản ứng bằng tổng khối lượng chất tạo thành
sau phản ứng.
B. Phân loại các dạng bài tập và phƣơng pháp giải:
Dạng 1: Sử dụng định luật bảo toàn khối lƣợng cho một phƣơng trình
hóa học.
VD1: Dung dịch A chứa CaCl2 dung dịch B chứa Na2CO3. Trộn dung dịch A
với dung dịch B được kết tủa D và ddE. Tổng khối lượng D và chất tan trong dung
dịch E là 32,3 gam. Tìm tổng khối lượng chất tan có trong dung dịch A và dung
dịch B.
- Nếu sử dụng phương trình hóa học để tính khối lượng CaCl 2 và Na2CO3
trong dung dịch A và B ta phải chia làm hai trường hợp và sử dụng phương pháp
ghép ẩn để giải.
+ Trường hợp 1: CaCl2 hết Na2CO3 dư:
CaCl2 + Na2CO3 CaCO3 + 2NaCl
y
y
y
2y
Gọi số mol của Na2CO3 là x; số mol của CaCl2 là y
số mol của Na2CO3 dư là x - y
Khối lượng CaCl2 = 111y
Khối lượng Na2CO3 là 106x
Tổng khối lượng muối trong ddA và ddB = 106x + 111y. Mặt khác khối
lượng các chất sau phản ứng là khối lượng của CaCO3, NaCl, Na2CO3 dư = 100y +
2y.58,5 + (x – y) 106 = 111y + 106x = 32,3.
Vậy tổng khối lượng muối trong ddA và ddB là 32,3 gam.
+ Trường hợp 2: CaCl2 dư, Na2CO3 hết. Gọi số mol của Na2CO3 là x, số mol
CaCl2 là y, số mol CaCl2 dư = y – x.
CaCl2 + Na2CO3 CaCO3 + 2NaCl
x
x
x
2x
Khối lượng của các chất sau phản ứng gồm CaCO3, NaCl và CaCl2 dư = 100x
+ 2x..58,5 + (y – x) 111 = 32,3 hay 106x + 111y = 32,3.
Mặt khác khối lượng chất tan trong A và B = 106x + 111y
Tổng khối lượng 2 muối trong A và B = 32,3 gam
Rõ ràng với bài toán trên nếu sử dụng PTHH và ghép ẩn, học sinh phải chia
trường hợp, tính toán dễ nhầm lẫn do ghép ẩn và mất nhiều thời gian trình bày kĩ
năng. Chưa kể kĩ năng cân bằng PTHH yếu cũng dễ gây nhầm lẫn khi tính toán.
- Song nếu sử dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:
Khối lượng CaCl2 + khối lượng Na2CO3 = khối lượng kết tủa D và chất tan
trong ddE
Vậy khối lượng CaCl2 + khối lượng Na2CO3 = 32,3 gam.
Rõ ràng kết quả tìm được trùng với cách giải theo PTHH và cho đáp sô nhanh
hơn nhiều.
VD2: Nung không hoàn toàn 316 gam KMnO4 một thời gian thu được hỗn
hợp chất rắn A và V lít khí Oxi ở đktc. Tìm V biết A có khối lượng 29,2 gam.
Để tìm được V ta phải biết số mol O2. Do đó ta phải viết phương trình hóa học
để tính:
2KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2
x
0,5x
0,5x 0,5x
Vì nung KMnO4 không hoàn toàn nên không thể tính được số mol O2 theo
31,6 gam KMnO4, do đó ta phải sử dụng phương pháp ghép ẩn. Gọi số mol KMnO4
tham gia phản ứng x, số mol KMnO4 có trong 31,6 gam = 31,6/158 = 0,2mol.
Sau phản ứng A gồm có K2MnO4, MnO2, KMnO4 dư.
Khối lượng K2MnO4 = 0,5x.197
Khối lượng MnO2 = 87.0,5x
Khối lượng KMnO4 dư = 158 (0,2 – x)
Khối lượng A = 197.0,5x + 87.0,5x + 158 (0,2 – x) = 29,2
16x = 2,4
x = 0,15.
Thể tích oxi thoát ra ở đktc = 0,5.0,15.22,4 = 1,68 lít.
Ở ví dụ trên ta có thể sử dụng phương pháp bảo toàn khối lượng như sau:
Khối lượng KMnO4 = khối lượng của A + khối lượng oxi
Khối lượng oxi = 31,6 – 29,2 = 2,4
Số mol oxi
= 2,4/32 = 0,075
Thể tích khí O2
= 0,075.22,4 = 1,68 lít ở đktc.
Kết quả có được trùng với cách giải theo PTHH và ghép ẩn song thời gian
giải bài tập được rút ngắn, học sinh dễ vận dụng.
VD3: Dung dịch A chứa một muối Clorua của kim loại hóa trị II. Dung dịch B
chứa 12 gam NaOH (dư). Trộn ddA với ddB, phản ứng kết thúc thu được kết tủa D
và ddE. Khối lượng D và chất tan trong E có khối lượng 32,6 gam. Tìm khối lượng
chất tan trong ddA?
Gọi muối Clorua của kim loại hóa trị II là XCl2
Phương trình hóa học : XCl2 + 2NaOH X(OH)2 + 2NaCl
a
2a
a
2a
- Nếu ta sử dụng phương pháp bảo toàn nguyên tố để tìm khối lượng X và khối
lượng Cl thì không có cơ sở để tìm ra khối lượng XCl2.
- Nếu ta sử dụng phương pháp ghép ẩn, ta có:
Gọi số mol của XCl2 là a
Khối lượng XCl2 = a (X + 71)
Khối lượng NaOH dư = 12 – 2a.40
Khối lượng X(OH)2 kết tủa = a(X + 17.2)
Khối lượng NaCl = 2a.58,5
Theo bài ra ta có: 12 – 80a + a(X + 34) + 117a = 32,6
aX + 71a = 20,6
Vậy khối lượng muối XCl2 = a(X + 71) = 20,6.
- Nhưng nếu ta sử dụng phương pháp bảo toàn khối lượng ta có lời giải ngắn
gọn, đáp số chính xác, cụ thể:
Tổng khối lượng chất tham gia = tổng khối lượng chất tạo thành:
Khối lượng XCl2 + khối lượng NaOH = khối lượng D + khối lượng chất tan
trong E.
Hay khối lượng XCl2 + 12 = 32,6
Khối lượng XCl2 = 20,6 gam.
VD4: Nung 36,75 gam KClO3 thu được 27,15 gam hỗn hợp chất rắn A. Tính
hiệu suất phản ứng phân hủy KClO3.
- Với bài tập này sử dụng PTHH và ghép ẩn ta hướng dẫn học sinh như sau
2KClO3 2KCl + 3O2 (K)
a
a
1,5a
Gọi số mol của KClO3 bị phân hủy là a, số mol KClO3 = 36, 75122,5 = 0,3 mol,
hỗn hợp chất rắn A gồm a mol KCl và ( 0,3 – a ) mol KClO3 dư.
27,15 = a.74,5 + (0,3 – a) .122,5
a = 0,2
Hiệu suất phản ứng phân hủy = 0, 2
0,3
66, 67%
- Song nếu ta sử dụng định luật bảo toàn khối lượng thì ta có
Khối lượng KClO3 = khối lượng A + khối lượng oxi .
Khối lượng oxi = 36,75 – 27,15 = 9,6 gam, số mol oxi tạo ra = 9,6/32 =
0,3mol.
2KClO3 2KCl + 3O2
0,2
0,3
Số mol KClO3 lúc đầu = 36,75/122,5 = 0,3 mol
Vậy hiệu suất phản ứng 0,2/0,3 = 66,67%.
VD5: Cho 11,9 gam hỗn hợp gồm một kim loại A hóa trị n và muối ACln vào
V lít dd HCl 1M (vừa đủ) thu được dung dịch X ,cô cạn dung dịch X được 19 gam
muối duy nhất. Tìm V.
Để tìm V, phải biết số mol HCl đã phản ứng.
- Nếu ta viết phương trình hóa học rồi ghép ẩn rồi tính ta có:
2A + 2nHCl 2ACln + nH2
x
nx
ACln
x
(1)
0,5xn
ACln
(2)
Số mol ACln ở (2) =(11,9 – Ax)/ (A + 35,5n).
Gọi số mol của A là x mol. khối lượng ACln là 11,9 – Ax, số mol của ACln
ở (2) = (11,9 – Ax)/ (A + 35,5n).
Từ 1,2 x (11,9 Ax) / (A 35,5n) .(A 35,5n) 19
nx 0, 2
Số mol HCl = nx = 0,2 mol
V = 0,2/1 = 0,2 lít.
- Song nếu bài này sử dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có kết quả nhanh
hơn và không phải vất vả tính toán:
11,9 + khối lượng HCl = 19 + khối lượng H2.
Nhìn vào phương trình hóa học (1) ta thấy số mol của HCl gấp 2 lần số mol H2
tạo thành, do đó nếu gọi số mol của H2 tạo thành là a mol thì số mol của HCl tham
gia phản ứng là 2a.
11,9 + 2a.36,5 = 19 + a.2
a = 0,1.
Vậy số mol HCl = 2.0,1 = 0,2 mol V = 0,2.1 = 0,2 lít.
Qua các ví dụ trên ta thấy nếu sử dụng phương pháp bảo toàn khối lượng cho
việc giải một số bài tập hóa học giúp: Công việc giải bài tập nhanh hơn và tránh
nhầm lẫn do cân bằng PTHH, do ghép ẩn.
Trong quá trình tính toán chú ý viết phương trình hóa học và cân bằng các
pthh sau đó ghép ẩn như ví dụ 5 rồi áp dụng phương pháp bảo toàn khối lượng để
giải bài tập.
* Bài tập tự luận:
1. Hỗn hợp A gồm KClO3 và KCl. Nung hoàn toàn 200 gam A thu được 190,4
gam chất rắn. Tìm % khối lượng của KClO3 trong A.
Đáp số: 12,25%.
Hướng dẫn: Nung A có 1 pthh:
2 KClO3 2KCl + 3O2
Dựa vào phương pháp bảo toàn khối lượng cho 1 pthh, tìm được khối lượng
oxi, số mol oxi, khối lượng KClO3.
2. Cho 10,6 gam muối các bonnat của kim loại kiềm vào ddHCl vừa đủ thu
được 2,24 lít khí ở đktc. Tìm khối lượng muối Clorua thu được.
Đáp số: 11,7 gam.
Hướng dẫn: M2CO3 + 2HCl 2MCl + CO2 + H2O.
Từ pthh tìm số mol của axit, nước thông qua số mol CO2 rồi áp dụng phương
pháp bảo toàn khối lượng để tìm ra lượng muối.
3. Đốt cháy hoàn toàn 2,8 gam một hiđrôcacbon.cần 6,72 lít oxi ở đktc, dẫn
toàn bộ sản phẩm vào dd NaOH dư khối lượng dd NaOH tăng bao nhiêu gam.
Đáp số: 12,4 gam.
Hướng dẫn: Khối lượng sản phẩm gồm CO2 và H2O = khối lượng 2 chất tham
gia. Dẫn sản phẩm vào dd NaOH dư, CO2 có phản ứng, nước được ngưng tụ.
4. Nhiệt phân hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm CaCO 3 và K2CO3 thu được
5,8 gam chất rắn và 1,12 lít khí ở đktc. Tìm % khối lượng CaCO3 trong X.
Chỉ có một pthh xảy ra của CaCO3 chất rắn thu được là CaO và K2CO3, khối
lượng chất rắn biết, khối lượng CO2 biết, áp dụng phương pháp bảo toàn khối
lượng tìm được m = 8 gam, sau đó tính % khối lượng CaCO3 = 62,5%.
5. Dung dịch A chứa 0,2 mol CuSO4, dung dịch B chứa 0,2 mol NaOH. Trộn
ddA với ddB, sau thí nghiệm làm bay hơi nước thu được tổng khối lượng các chất
khan là bao nhiêu?
Sau phản ứng thu được kết tủa Cu(OH)2 , muối CuSO4 và muối Na2SO4. Theo
phương pháp bảo toàn khối lượng tổng khối lượng các chất sau phản ứng là 40gam.
6. Nung x gam KMnO4 một thời gian thu được 146 gam chất rắn và 4,48 lít
khí ở đktc. Tìm x và hiệu suất của phản ứng.
Bài này chỉ có 1 phản ứng hóa học, ta sử dụng phương pháp bảo toàn khối
lượng tìm được x = 152,4 gam. Để tìm hiệu suất phản ứng ta tìm số mol KMnO 4 bị
phân hủy thông qua pthh, từ đó tìm hiệu suất = 41,5%.
7. Hỗn hợp chất rắn A gồm NaHCO3, Na2CO3. Nung hoàn toàn m gam A thu
được 162 gam chất rắn B và 6,72 lít khí CO2 ở đktc.
a. Tìm m.
b. Hòa tan m gam A vào nước sau đó thêm 40 gam NaOH vào, sau đó khuấy
đều rồi cô cạn để nước bay hơi hết, tìm khối lượng chất rắn khan thu được.
a. Khi nung A chỉ có NaHCO3 bị nhiệt phân hủy:
2NaHCO2 Na2CO3 + CO2 + H2O
Từ số mol CO2 ta tính được số mol H2O từ đó vận dụng phương pháp bảo toàn
khối lượng tìm được m = 180,6 gam.
b. Khi hòa tan A vào nước, sau đó cho xút vào chỉ có 1 pthh
NaHCO3 + NaOH Na2CO3 + H2O.
Theo phần a số mol NaHCO3 là 0,6, vì vậy xút dư sau phản ứng, khối lượng
chất rắn sau phản ứng = m + 40 – khối lượng H2O bay hơi ở phản ứng trên = 209,8.
8. Nung x gam hỗn hợp CuO và C một thời gian thu được 10,8 gam chất rắn A
và khí B. Dẫn qua dd nước vôi trong dư thu được 5 gam kết tủa. Tìm x, lượng CuO
tối thiểu trong hỗn hợp đầu là bao nhiêu?
Theo phương pháp bảo toàn khối lượng tìm được x = 13 gam, lượng CuO tối
thiểu = 8 gam.
9. Cho a gam Na2CO3 dư vào 200 gam dd H2SO4 thu được 235, 4 gam ddA và
có V lít khí thoát ra. Hấp thụ toàn bộ V lít khí vào 1 lít dd Ca(OH) 2 0,35 M thu
được kết tủa và ddB. Cho dd Ba(OH)2 dư vào ddB lại thu được kết tủa. Tổng khối
lượng kết tủa hai lần là 44,85 gam. Các phản ứng xảy ra hoàn toàn.
a. Tính V? Tìm C% của dd H2SO4
b. Tìm a
c. Tính C% các chất trong ddA.
a.Trước hết ta tìm lượng CO2 thu được khi dẫn vào dd Ca(OH)2 = 0,4 mol
V = 8,96 lít
Na2CO3 + H2SO4 Na2SO4 + CO2 + H2O
0,4 mol.
C% H2SO4 = 19,6%
b.Theo phương pháp bảo toàn khối lượng ta tìm được a:
a + 200 = 235,4 + 0,4.44
a = 53 gam.
c. Dung dịch A có 2 chất tan là Na2CO3 dư và Na2SO4 ,C% Na2CO3 = 4,5% ;
C% Na2SO4 = 24,13%.
10. Cho a gam Cu dư vào bình đựng 150 gam dd H2SO4 đặc nóng, phản ứng
kết thúc khối lượng trong bình là 162,8 gam và có V lít khí SO2 thoát ra ở đktc.
Hấp thụ hết V lít khí vào 160 gam dd NaOH 20,6% thu được ddA trong đó C%
NaOH còn lại là 5%. Tìm V; a.
Trước hết ta tìm V = 6,72 lít
Cu + 2H2SO4 CuSO4 + SO2 + 2H2O
0,3mol.
Vận dụng phương pháp bảo toàn khối lượng tìm được a = 32 gam.(chú ý: khối
lượng ddA= khối lượng SO2 + 160).
a + 150 = 162,8 + khối lượng SO2.
11. Nhiệt phân hoàn toàn 20 gam một muối hidrocacbonat của kim loại kiềm
thu được chất rắn A, hỗn hợp khí và hơi B. Cho B vào bình đựng dung dịch nước
vôi trong dư thấy bình nước vôi trong nặng thêm 6,2 gam.
a) Cho chất rắn A vào bình đựng dd HCl dư, khối lượng bình sau phản ứng
tăng hay giảm bao nhiêu gam?
b) Xác định muối Hidrocacbonat ban đầu.
a) Gọi muối cần tìm là XHCO3
2XHCO3 X2CO3 + H2O + CO2
0,1
X2CO3 + 2HCl 2XCl + CO2 + H2O
0,1
0,1
Muốn biết bình dd HCl tăng hay giảm bao nhiêu gam ta phải biết khối lượng
và số mol X2CO3.
Để tìm khối lượng X2CO3 ta vận dụng phương pháp bảo toàn khối lượng để
tính.
20 = Khối lượng A + khối lượng CO2 và H2O
Khối lượng A = 20 – 6,2 = 13,8 gam.
Theo pthh số mol của X2CO3 = số mol của CO2 = số mol nước nên gọi số mol
của X2CO3 là a.
Thì: 44a + 18a = 6,2 a = 0,1
Cho X2CO3 vào dd HCl, lượng CO2 thoát ra = 0,1.44 = 4,4g nhỏ hơn 13,8
gam. Vì vậy, bình đựng dd HCl tăng 13,8 – 4,4 = 9,4 gam.
b) X2CO3 = 13,8/0,1 = 138 X = 39 (K).
12. Dẫn 6,72 lít khí CO ở đktc đi qua 11,6 gam Fe xOy nung nóng. Dẫn toàn bộ
khí sinh ra đi qua dd nước vôi trong dư thu được 20 gam kết tủa.
Tính khối lượng sắt thu được biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn.
FexOy + yCO xFe + yCO2
Nhìn vào pthh ta thấy để tìm được khối lượng sắt theo phương pháp bảo toàn
khối lượng ta phải biết khối lượng của oxit sắt, CO, CO2, mà số mol CO = số mol
CO2 = 0,2 mol ( do 0,2 < 0,3, các phản ứng xảy ra hoàn toàn nên CO và CO 2 tính
theo 0,2 mol) nên:
11,6 + 0,2.28 = khối lượng sắt + 0,2.44
Khối lượng sắt = 8,4 gam.
13. Dẫn khí CO đi qua 24 gam CuO nung nóng thu được 22 gam chất rắn. Tìm
hiệu suất phản ứng?
PTHH: CO + CuO Cu + CO2
Gọi số mol tham gia phản ứng là a thì số mol CO2 tạo thành là a. theo pp bảo
toàn khối lượng,có: 28a + 24 = 22 +44a
a= 0,125 mol. Khối lượng CuO bị khử = 10 gam. Hiệu suất phản ứng là 41,7%
14. Đốt cháy hoàn toàn 8,2 gam hợp chất A thu được 4,4 gam CO2 ; 10,6 gam
Na2CO3; 2,7 gam H2O. Thể tích khí oxi tham gia phản ứng ở đktc là bao nhiêu?
Theo pp bảo toàn khối lượng, khối lượng oxi tham gia phản ứng = 9,5 gam,
ứng với 6,65 lit ở đktc.
15. A là một axit hữu cơ chỉ có một nhóm –COOH. Cho 12 gam A tác dụng
vừa hết với m gam dd Ca(OH)2 0,1M thu được 15,8 gam muối. Tìm m biết dd
Ca(OH)2 có khối lượng riêng = 1,1 gam/ml.
Gọi CTPT của axit hữu cơ là RCOOH
RCOOH + Ca(OH)2 (RCOO)2Ca + 2H2O
Gọi số mol của Ca(OH)2 là a thì số mol nước là 2a. Theo pp bảo toàn khối
lượng tìm ra a = 0,1. m= 1100 gam.
16. Xà phòng hóa hoàn toàn 8,9 gam một loại chất béo cần 1,2 gam xút. Vậy
từ 1 tấn chất béo trên đem nấu với xút thì thu được bao nhiêu tấn xà phòng?
Gọi chất béo có công thức là (RCOO)3C3H5
(RCOO)3C3H5 + 3NaOH 3RCOONa + C3H5(OH)3
Số mol xút = 0,03 mol số mol glixerol = 0,1 mol, khối lượng glixerol =
0,92 gam.
Theo pp bảo toàn khối lượng, khối lượng xà phòng thu được từ từ 8,9 gam
chất béo =9,18 gam. Từ 1 tấn chất béo thu được 1,031 tấn xà phòng.
Bài tập trắc nghiệm:
1. Hỗn hợp X gồm một kim loại và một muối Sunfat của kim loại đó. Cho 50
gam X vào 200 ml dd H2SO4 nồng độ x M (loãng). Sau phản ứng cô cạn, làm bay
hơi nước thu được 59,6 gam muối khan. Tìm x?
A. 1
B. 0,2
C. 0,5
D. 2
Theo pthh thì số mol axit phản ứng = số mol Hiđrô tạo thành, vận dụng
phương pháp bảo toàn khối lượng tìm được khối lượng axit. Cụ thể gọi số mol của
axit là a thì số mol H2 là a 50 + a.98 = 59,6 + 2a
a = 0,1
Vậy x = 0,5 M. Đáp số: C. 0,5
2. Trộn 6,72 lít C2H4 và 4,48 lít khí H2 đều ở đktc được hỗn hợp khí A. Dẫn A
bột Ni nung nóng được hỗn hợp khí B. B có khối lượng (gam) là:
A. 5,8
B. 6,2
C. 8,8
D. 6,8
Theo phương pháp bảo toàn khối lượng của A chính là khối lượng của B= 8,8
g.
3. Cho 10,8 gam Al vào bình đựng a gam dd Ca(OH) 2 sau một thời gian thấy
khối lượng trong bình là 130,4 gam và có khí thoát ra. Cho toàn bộ lượng khí sinh
ra tác dụng với oxi dư, ngưng tụ hơi nước bằng dd NaCl 30% thì thu được 21,6
gam dd NaCl 25%; a có giá trị (bằng gam) là:
A. 120
B. 240
C. 12
D. 60
Trước hết tìm khối lượng nước = 3,6 gam.
Sau đó vận dụng phương pháp bảo toàn khối lượng tìm được a = 120.
4. Cho V lít CO ở đktc đi qua ống sứ chứa a gam Fe 2O3. Sau một thời gian
(phản ứng không hoàn toàn) thu được 14 gam chất rắn B và hỗn hợp khí X thoát ra,
tỉ khối của X so với H2 = 20,4. Hấp thụ X bằng nước vôi trong dư thu được 20 gam
kết tủa trắng. Giá trị của a(gam), V(lít) là:
A. 17,2 và
5,6
B. 16,2 và
22,4
C.
8,9
11,2
và
D. 19,2 và
6,72
Trước hết tìm số mol CO2 = 0,2 mol. Dựa vào tỉ khối được số mol CO dư =
0,05 mol. Theo pthh số mol CO tham gia phản ứng bằng số mol CO 2 tạo thành. Vì
vậy V = (0,05 + 0,2) 22,4 = 5,6 lít.
Dựa vào phương pháp bảo toàn khối lượng tìm được a, khối lượng CO + a =
14 + khối lượng khí X.
a = 17,2 gam.
5. Trộn 80 gam một chất béo với m gam xút (vừa đủ) phản ứng kết thúc thu
được 108 gam hỗn hợp muối. Nếu cho m gam xút vào nước được ddA. Cho Al dư
vào ddA thu được thể tích khí (lít) ở đktc là:
A. 11,2
B. 33,6
C. 100,8
D. 44,8
Trước hết dựa vào phương pháp bảo toàn khối lượng để tìm số mol xút = 3
mol.
Sau đó dựa vào pthh nhôm tác dụng với dd xút tìm ra thể tích khí sinh ra =
100,8lít.
6. Hỗn hợp A gồm CaCO3 và Na2CO3 . Nung hoàn toàn 30,6 gam A thu được
21,8 gam chất rắn B và V lít CO2 ở đktc. Dẫn V lít qua dd nước vôi trong dư thu
được khối lượng kết tủa (tính bằng gam) là:
A. 30
B. 15
C. 20
D. 35
Dựa vào phương pháp bảo toàn khối lượng có khí CO2 = 8,8 gam từ đó tính
được lượng kết tủa = 20 gam.
7. Cho luồng khí CO (dư) đi qua 9,1 gam hỗn hợp gồm CuO và Al 2O3 nung
nóng đến khi phản ứng hoàn toàn, thu được 8,3 gam chất rắn. Khối lượng CuO có
trong hỗn hợp ban đầu là
A. 0,8 gam.
B. 8,3 gam.
C. 2,0 gam.
D. 4,0 gam.
(Trích đề thi TSĐHCĐ khối A năm 2009).
Chỉ có CuO bị khử, sử dụng pp bảo toàn khối lượng tìm được khối lượng oxi
trong CuO = 0,8 gam, số mol oxi trong CuO = 0,05 mol, khối lượng CuO = 4 gam.
Dạng 2: Sử dụng định luật bảo toàn khối lƣợng cho đồng thời nhiều
phƣơng trình hóa học.
Có những bài tập có nhiều phản ứng hóa học xảy ra, song không vì thế mà
định luật bảo toàn khối lượng mất đi tác dụng của nó, cụ thể:
VD1: Hỗn hợp chất rắn A gồm CuO Fe3O4, Fe2O3 . Khử hoàn toàn 16 gam A
nung nóng cần 5,6 lít khí CO ở đktc thu được hỗn hợp kim loại B. Tìm khối lượng
của B?
Đối với bài tập này nếu ta sử dụng phương pháp bảo toàn nguyên tố cho ta lời
giải rất nhanh:
CuO + CO Cu + CO2
Fe3O4 + 4CO 3Fe + 4CO2
Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2
Số mol CO = 5,6/22,4 = 0,25 mol.
Theo các pthh cứ 1 mol CO lấy đi 1 mol O của oxit kim loại. Vậy 0,25 mol
CO lấy đi 0,25 mol O của oxit kim loại.
Khối lượng Oxi trong oxit kim loại = 0,25.16 = 4 gam
Khối lượng kim loại có trong oxit = 16 – 4 = 12 gam.
Theo định luật bảo toàn nguyên tố, khối lượng kim loại trong B chính là khối
lượng kim loại trong A = 12 gam.
Tuy nhiên đối với học sinh THCS việc tiếp cận và sử dụng thành thục phương
pháp bảo toàn nguyên tố không phải học sinh nào cũng áp dụng nhanh nhạy được
vì hầu hết học sinh tính theo phương trình hóa học thông thường. Với cách giải
trên nhiều học sinh thấy trìu tượng ở phần lập luận tìm ra số mol Oxi trong oxit
kim loại. Để giải quyết được hạn chế đó tôi xin nêu ra phương pháp sử dụng định
luật bảo toàn khối lượng cho 3 phương trình hóa học:
CuO + CO Cu + CO2
Fe3O4 + 4CO 3Fe + 4CO2
Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2.
Để tìm khối lượng của hỗn hợp kim loại tạo thành phải biết khối lượng của
oxit kim loại (đã có 16 gam); khối lượng của CO; khối lượng của CO2.
Theo các phương trình hóa học số mol CO = số mol CO2 = 0,25mol
Khối lượng CO = 0,25.28 = 7 gam
Khối lượng CO2 = 0,25.44 = 11 gam.
Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng cho 3 pthh:
Khối lượng oxit kim loại + khối lượng CO = khối lượng kim loại + khối lượng
CO2.
Hay: 16 + 7 = khối lượng B + 11
Khối lượng B = 12 gam.
Rõ ràng với việc áp dụng phương pháp bảo toàn khối lượng (đã được làm
quen từ lớp 8) giúp học sinh hóa giải bài toán một cách nhẹ nhàng.
VD2: Hỗn hợp kim loại A gồm Mg, Al, Fe. Cho 28 gam A vào dd HCl dư thu
được ddB và 6,72 lít khí ở đktc. Tính khối lượng của hỗn hợp muối khan thu được
sau khi cô cạn B.
Với VD này ta có thể sử dụng phương pháp bảo toàn nguyên tố để tìm ra đáp
số nhanh chóng:
Mg + 2HCl MgCl2 + H2
2Al + 6HCl 2AlCl3 + 3H2
Fe + 2HCl FeCl2 + H2.
Số mol H2 = 6,72/22,4 = 0,3 mol.
Số mol H trong HCl cũng chính bằng số mol H trong H2 = 0,3.2 = 0,6. Theo
định luật bảo toàn nguyên tố Cl, lượng Cl trong muối = lượng Cl trong axit =
0,6.35,5 = 21,3 gam.
Vậy khối lượng hỗn hợp muối clorua thu được = 28 + 21,3
= 49,3 gam.
Tuy nhiên ta có thể sử dụng phương pháp bảo toàn khối lượng cho bài tập này
một cách dễ hiểu theo lập luận sau:
Để biết khối lượng muối clorua có trong ddB ta phải biết khối lượng của kim
loại (28gam), khối lượng của axit và khối lượng của H2.
Theo các pthh số mol của axit đều gấp 2 lần số mol H2 bằng 0,3.2 = 0,6 mol.
Khối lượng của Hiđrô = 0,3.2 = 0,6 gam
Khối lượng của axit HCl = 0,6.36,5 = 21,9 gam.
Theo định lượng bảo toàn khối lượng: Tổng khối lượng kim loại + khối lượng
axit = khối lượng muối + khối lượng H2.
Hay 28 + 21,9 = khối lượng muối + 0,6
Vậy khối lượng muối Clorua = 49,3 gam.
Phương pháp bảo toàn khối lượng có thể áp dụng được đối với các phản ứng
xảy ra không hoàn toàn ở VD sau:
VD3: Hỗn hợp X gồm CuO, Fe2O3, ZnO, MgO.
Cho 32 gam X vào dd HCl 0,5M, sau một thời gian làm bay hơi nước và axit
dư thu được hỗn hợp chất rắn Y khan có khối lượng 37,5 gam. Tính thể tích dd HCl
tham gia phản ứng.
CuO + 2HCl CuCl2 + H2O
Fe2O3 + 6 HCl 2FeCl3 + 3H2O
ZnO + 2HCl ZnCl2 + H2O
MgO + 2HCl MgCl2 + H2O.
Để tìm được số mol axit đã phản ứng ta phải dựa vào định luật bảo toàn khối
lượng, nghĩa là phải biết được khối lượng của X của Y và của nước, nhưng lượng
nước chưa biết, chỉ biết số mol nước bằng nửa số mol axit. Nếu gọi số mol của
nước là x, thì số mol của axit là 2x, ta có: Khối lượng X + khối lượng HCl = khối
lượng Y + khối lượng nước.
32 + 2x.36,5 = 37,5 +18x
55x = 5,5
x = 0,1.
Thể tích dd HCl tham gia phản ứng = 0,1.2/0,5 = 0,4 lít.
Trong nhiều bài tập ta phải sử dụng phương pháp ghép ẩn kết hợp với phương
pháp bảo toàn khối lượng cho nhiều bài tập như trên:
VD4: Hỗn hợp chất rắn A gồm Na2CO3, CaCO3, MgCO3. Cho 62 gam A vào
dd HCl dư thu được ddB và V lít khí ở đktc. Cô cạn ddB được 73 gam chất khan D.
Tìm V?
Phương trình hóa học xảy ra:
Na2CO3 + 2HCl 2NaCl + CO2 + H2O
CaCO3 + 2HCl CaCl2 + CO2 + H2O
MgCO3 + 2HCl MgCl2 + CO2 + H2O.
Để áp dụng phương pháp bảo toàn khối lượng cho bài tập trên ta phải biết
lượng axit, lượng CO2, lượng H2O. Nếu gọi số mol của CO2 là x thì số mol nước là
x, số mol axit tham gia phản ứng là 2x.
Theo định luật bảo toàn khối lượng:
Khối lượng A + khối lượng axit = khối lượng D + khối lượng CO2 + khối
lượng nước.
Hay 62 + 2x.36,5 = 73 + 44x + 18x.
x =1
Vậy V = 22,4.1 = 22,4 lít.
Rõ ràng phương pháp bảo toàn khối lượng có lời giải ngắn gọn không kém gì
phương pháp bảo toàn nguyên tố. Nhưng trong một số bài tập có nhiều phản ứng
xảy ra ta không biểu diễn được số mol các chất với nhau dễ dẫn đến nhầm lẫn, ví
dụ:
VD5: Hỗn hợp chất rắn A gồm Na2CO3, KHCO3 và MgCO3 cho 20 gam A vào
dd H2SO4 vừa đủ thu được 4,48 lít khí ở đktc, tìm tổng khối lượng muối thu được?
Có các phương trình hóa học:
Na2CO3 + H2SO4 Na2SO4 + CO2 + H2O
(1)
2KHCO3 + H2SO4 K2SO4 + 2CO2 + 2H2O
(2)
MgCO3 + H2SO4 MgSO4 + CO2 + H2O
(3).
Nếu không để ý kỹ thì ta cho rằng số mol của axit bằng số mol của H2O bằng
số mol CO2 = 4,48/22,4 = 0,2
20 + 0,2.98 = khối lượng muối Sunfat + 0,2.44 + 0,2.18
Khối lượng muối Sunfat = 27,2 gam.
Đáp số này không đúng vì theo pthh (1,3) số mol axit = số mol CO 2 = số mol
H2O.
Nhưng theo pthh (2) số mol H2SO4 bằng nửa số mol CO2 bằng nửa số mol
H2O.
* Bài tập tự luận:
1. Hòa tan hoàn toàn 6,8 gam hỗn hợp X gồm Fe, Mg, Zn bằng một lượng vừa
đủ dd HCl loãng thu được 2,016 lít H2 ở đktc. Tìm khối lượng muối Clorua thu
được.
Đáp số: 13,19 gam.
Hướng dẫn: Tìm số mol H2; dựa vào pthh số mol axit = 2 lần số mol H2, dựa
vào phương pháp bảo toàn khối lượng cho 3 pthh để tính khối lượng muối.
2. Hỗn hợp A gồm Mg, Fe và một kim loại M chưa rõ hóa trị. Cho 30,8 gam A
tan hết trong dd HCl dư thu được 10,08 lít H2 ở đktc.Tìm khối lượng muối Clorua
tạo thành.
Tìm số mol Hiđrô số mol axit gấp 2 lần số mol Hiđrô, từ đó áp dụng
phương pháp bảo toàn khối lượng để tìm khối lượng muối tạo thành = 62,75 gam.
3. Cho hơi nước đi qua than nóng đỏ thu được 17,92 lít hỗn hợp khí X ở đktc
gồm H2, CO, CO2 có khối lượng là 12,6 gam. Cho X tác dụng vừa hết với 34,8 gam
- Xem thêm -