Giáo trình Áp dụng phương pháp bảo toàn khối lượng (tiếp)

 không tính khối lượng của phần không tham gia phản ứng cũng như phần chất có sẵn, ví dụ nước có sẵn trong dung dịch. Khi cô cạn dung dịch thì khối lượng muối thu được bằng tổng khối lượng các cation kim loại và anion gốc axit.
Ví dụ 1: 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 rắn 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 gam.          B. 35,2 gam.
C. 70,4 gam.            D. 140,8 gam.
Hướng dẫn giải:
Các phản ứng khử sắt oxit để có thể có:
Như vậy, chất rắn A có thể gồm 3 chất Fe, FeO, Fe3O4 hoặc ít hơn, điều đó không quan trọng và việc cân bằng các phương trình trên cũng không cần thiết cho việc xác định đáp án, qua trọng là số mol CO phản ứng bao giờ cũng bằng số mol CO2 tạo thành.
nB = 11,2/22,5 = 0,5 (mol)
Gọi x là số mol của CO2, ta có phương trình về khối lượng của B: 44x + 28(0,5 - x) = 0,5 ´ 20,4 ´ 2 = 20,4
Nhận được x = 0,4 mol và đó cũng chính là số mol CO tham gia phản ứng.
Theo ĐLBTKL, ta có: mX + mCO = mA + mCO2 → m = 64 + 0,4 . 44 - 0,4 . 28 = 70,4(gam) (Đáp án C).
Ví dụ 2: Đun 132,8 gam hỗn hợp 3 ancol no, đơn chức với H2SO4 đặc ở 1400C thu được hỗn hợp các ete có số mol bằng nhau và có khối lượng là 111,2 gam. Số mol của mỗi ete trong hỗn hợp là:
A. 0,1 mol.              B. 0,15 mol.
C. 0,4 mol.              D. 0,2 mol.
Hướng dẫn giải:
Ta biết rằng cứ 3 loại ancol tách nước ở điều kiện H2SO4 đặc, 1400C thì tạo thành 6 loại ete và tách ra 6 phân tử H2O.
Theo ĐLBTKL ta có: mH2O = mrượu - mete = 132,8 - 111,2 = 21,6 (gam)
→ nH2O = 21,6/18 = 1,2(mol)
Mặt khác, cứ hai phân tử ancol thì tạo ra một phân tử ete và một phân tử H2O. Do đó số mol H2O luôn bằng số mol ete, suy ra số mol mỗi ete là 1,2/6=0,2(mol). (Đáp án D).
Nhận xét: Chúng ta không cần viết 6 phương trình của phản ứng từ ancol tách nước tạo thành 6 ete, cũng không cần tìm CTPT của các ancol và các ete trên. Nếu sa đà vào việc viết phương trình phản ứng và đặt ẩn số mol cho các ete để tính toán thì việc giải bài tập rất phức tạp, tốn nhiều thời gian.
Ví dụ 3: Cho 12 gam hỗn hợp hai kim loại Fe, Cu tác dụng vừa đủ với dung dịch HNO3 63%. Sau phản ứng thu được dung dịch A và 11,2 lít khí NO2 duy nhất (đktc). Nồng độ % các chất có trong dung dịch A là:
A. 36,66% và 28,48%.
B. 27,19% và 21,12%.
C. 27,19% và 72,81%.
D. 78,88% và 21,12%.
Hướng dẫn giải:
Fe + 6HNO3 → Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O
Cu + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + 2NO2 + 3H2O.
nNO2 = 0,5mol
→ nHNO3 = 2nNO2 = 1 mol
áp dụng ĐLBTKL ta có:
mdd muối = mhh k.loại + m ddHNO3 - mNO2
= 12 + (1. 63 . 100) /63 - (46 . 0,5) = 89(gam)
Đặt nFe = x mol, nCu = y mol, ta có:
56x + 64y = 12
3x = 2y = 0,5
→ x = 0,1 và y = 0,1
→ C% Fe(NO3)3 = (0,1 . 242 /89) . 100% = 27,19%
C% Cu(NO3)2 = (0,1 . 188/89) . 100% = 21,12%. (Đáp án B)
Ví dụ 4: Hoà tan hoàn toàn 23,8 gam hỗn hợp một muối cacbonat của các kim loại hoá trị I và muối cacbonat của kim loại hoá trị II trong dung dịch HCl. Sau phản ứng thu được 4,48 lít khí (đktc). Đem cô cạn dung dịch thu được khối lượng muối khan là:
A. 13 gam.               B. 15 gam.
C. 26 gam.               D. 30 gam.
Hướng dẫn giải
M2CO3 + 2HCl → 2MCl + CO2 + H2O
RCO3 + 2HCl → RCl2 + CO2 + H2O
nCO2 = 4,88/22,4 = 0,2 (mol)
→ Tổng nHCl = 0,4 mol và nH2O = 0,2 mol
áp dụng ĐLBTKL ta có:
23,8 + 0,4 . 36,5 = mmuối + 0,2 ´ 44 + 0,2 ´ 18
→ mmuối = 26 gam (Đáp án C).
Ví dụ 5: Hỗn hợp A gồm KClO3; Ca(ClO2)2; Ca(ClO3)2; CaCl2 và KCl nặng 83,68 gam. Nhiệt phân hoàn toàn A, thu được chất rắn B gồm CaCl2; KCl và 17,472 lít khí (ở đktc). Cho chất rắn B tác dụng với 360 ml dung dịch K2CO3 0,5M (vừa đủ) thu được kết tủa C và dung dịch D. Khối lượng KCl trong dung dịch D nhiều gấp 22/3 lần lượng KCl có trong A. % khối lượng KClO3 có trong A là:
A. 47,83%.              B. 56,72%.
C. 54,67%.              D. 58,55%.
Hướng dẫn giải
(Đáp án D).
Ví dụ 6: Đốt cháy hoàn toàn 1,88 gam chất hữu cơ A (chứa C, H, O) cần 1,904 lít O2 (đktc) thu được CO2 và hơi nước theo tỉ lệ thể tích 4:3. CTPT của A là (Biết tỉ khối của A so với không khí nhỏ hơn 7).
A. C8H12O5.                            B. C4H8O2.
C. C8H12O3.                            D. C6H12O6.
Hướng dẫn giải
1,88 gam A + 0,085 mol O2 → 4a mol CO2 + 3a mol H2O.
áp dụng ĐLBTKL, ta có:
mCO2 + mH2O = 1,88 + 0,085 . 32 = 46 (gam)
Ta có: 44 . 4a + 18 . 3a = 46 → a = 0,02 mol
Trong chất A có:
nC = 4a = 0,08 (mol)
nH = 3a . 2 = 0,12 (mol)
nO = 4a . 2 + 3a - 0,085 . 2 = 0,05 (mol)
→ nC : nH : nO = 0,08 : 0,12 : 0,05 = 8 : 12 : 5
Vậy công thức của chất hữu cơ A là C8H12O5 có MA < 203 gam. (Đáp án A).
Ví dụ 7: Cho 0,1 mol este tạo bởi 2 lần axit và ancol một lần ancol tác dụng hoàn toàn với NaOH thu được 6,4 gam ancol và một lượng muối có khối lượng nhiều hơn lượng este là 13,56% (so với lượng este). CTCT của este là:
A. CH3 - COO - CH3.
B. CH3OCO - COO - CH3.
C. CH3COO - COOCH3.
D. CH3COO - CH2 - COOCH3.
Hướng dẫn giải
R(COOR')2 + 2NaOH → R(COONa)2 + 2R'OH
0,1     → 0,2      →      0,1     →  0,2 mol
MR'OH = 6,4/0,2 = 32 (gam) → Ancol CH3OH.
áp dụng ĐLBTKL, ta có:
meste + mNaOH = mmuối + mancol
→ mmuối - meste = 0,2 . 40 - 64 = 16 (gam)
mà mmuối - meste = 13,56/100 meste
→ meste = 1,6 . 100/ 13,56 = 11,8 (gam)
→ Meste = 118 gam
→ R + (44 + 15) .2 = 118 → R = 0.
Vậy CTCT của este là CH3OCO - COO - CH3 (Đáp án B)
Ví dụ 8: Thuỷ phân hoàn toàn 11,44 gam hỗn hợp 2 este đơn chức là đồng phân của nhau bằng dung dịch NaOH thu được 11,08 gam hỗn hợp múôi 5,56 gam hỗn hợp ancol. CTCT của 2 este là:
A. HCOOCH3 và C2H5COOCH3.
B. C2H5COOCH3 và CH3COOC2H5.
C. HCOOC3H7 và C2H5COOCH3.
D. Cả B, C đều đúng.
Hướng dẫn giải
 → CTPT của este là C4H8O2
Vậy CTCT 2 este đồng phân là:
HCOOC3H7 và C2H5COOCH3
hoặc C2H5COOCH3 và CH3COOC2H5 (Đáp án D)
Ví dụ 9: Chia hỗn hợp hai andehit no đơn chức làm hai phần bằng nhau:
- Phần 1: Đem đốt cháy hoàn toàn thu được 1,08 gam H2O.
- Phần 2: Tác dụng với H2 dư (Ni, t0) thì thu được hỗn hợp A. Đem đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp A thì thể tích khí CO2 (đktc) thu được là:
A. 1,434 lít.             B. 1,443 lít.
C. 1,344 lít.             D. 0,672 lít.
Hướng dẫn giải
Phần 1: Vì andehit no đơn chức nên nCO2 = nH2O = 0,06 mol
→ nCO2 (phần 1) = nC (phần 2) = 0,06 mol.
Theo định luật bảo toàn nguyên tử và ĐLBTKL, ta có:
nC (phần 2) = nC (A) = 0,06 mol.
→ nCO2 (A) = 0,06 mol
Thể tích CO2 = 22,4 . 0,06 = 1,344 (lít). (Đáp án C).
Ví dụ 10: Cho một luồng khí CO đi qua ống sứ đựng 0,04 mol hỗn hợp A gồm FeO và Fe2O3 đốt nóng. Sau khi kết thúc thí nghiệm thu được B gồm 4 chất nặng 4,784 gam. Khí đi ra khỏi ống sứ cho hấp thụ vào dung dịch Ba(OH)2 dư thì thu được 9,062 gam kết tủa. Phần trăm khối lượng Fe2O3 trong hỗn hợp A là:
A. 86,96%.              B. 16,04%.
C. 13,04%.              D. 6,01%.
Hướng dẫn giải
0,04 mol hỗn hợp A (FeO và Fe2O3) + CO → 4,784 gam hỗn hợp B + CO2
CO2 + Ba(OH)2 dư → BaCO3 ¯ + H2O.
nCO2 = nBaCO3 = 0,046 mol.
và nCO (p.ư) = nCO2 = 0,046 mol.
áp dụng ĐLBTKL, ta có:
mA + mCO = mB + mCO2.
→ mA = 4,784 + 0,046 . 44 - 0,046 . 28 = 5,52 (gam)
Đặt nFeO = x mol, nFe2O3 = y mol trong hỗn hợp B, ta có:
x + y = 0,04
72 x + 160 y = 5,52
→ x = 0,01 mol và y = 0,03 mol.
→ %mFeO = 0,01 . 72 / 5,52 . 100% = 13,04%.
%Fe2O3 = 86,96% (Đáp án A).
Bài tập vận dụng
Bài 1: Hoà tan 9,14 gam hợp kim Cu, Mg, Al bằng một lượng vừa đủ dung dịch HCl thu được 7,84 lít khí X (đktc). 2,54 gam chất rắn Y và dung dịch Z. Lọc bỏ chất rắn Y, cô cạn cẩn thận dung dịch Z thu được khối lượng muối khan là:
A. 31,45 gam.          B. 33,99 gam.
C. 19,025 gam.        D. 56,3 gam.
Bài 2: Cho 15 gam hỗn hợp 3 amin đơn chức, bậc một tác dụng vừa đủ với dung dịch HCl 1,2M thì thu được 18,504 gam muối. Thể tích dung dịch HCl đã dùng là:
A. 0,8 lít                  B. 0,08 lít.
C. 0,4 lít.                 D. 0,04 lít.
Bài 3: Trộn 8,1 gam bột Al với 48 gam bột Fe2O3 rồi cho tiến hành phản ứng nhiệt nhôm trong điều kiện  không có không khí. Kết thúc thí nghiệm, khối lượng chất rắn thu được là:
A. 61,5 gam.                 B. 56,1 gam.
C. 65,1 gam.                 D. 51,6 gam.
Bài 4: Hoà tan hoàn toàn 10 gam hỗn hợp X gồm 2 kim loại (đứng trước H trong dãy điện hoá) bằng dung dịch HCl dư thu được 2,24 lít khí H2 (đktc). Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được khối lượng muối khan là:
A. 1,71 gam.                  B. 17,1 gam
C. 13,55 gam.                D. 34,2 gam.
Bài 5: Nhiệt phân hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm CaCO3 và Na2CO3 thu được 11,6 gam chất rắn và 2,24 lít khí (đktc). Hàm lượng % CaCO3 trong X là:
A. 6,25%.                      B. 8,62%.
C. 50,2%.                      D. 62,5%.
Bài 6: Cho 4,4 gam hỗn hợp hai kim loại nhóm IA ở hai chu kì liên tiếp tác dụng với dung dịch HCl dư thu được 4,48 lít H2 (đktc) và dung dịch chứa m gam muối tan. Tên hai kim loại và khối lượng m là:
A. 11 gam; Li và Na.
B. 18,6 gam; Li và Na.
C. 18,6 gam; Na và K.
D. 12,7 gam; Na và K.
Bài 7: Đốt cháy hoàn toàn 18 gam FeS2 và cho toàn bộ lượng SO2 vào 2 lít dung dịch Ba(OH)2 0,125M. Khối lượng muối tạo thành là:
A. 57,4 gam.                   B. 56,35 gam.
C. 59,17 gam.                D. 58,35 gam.
Bài 8:Hoà tan 33,75 gam  một kim loại M trong dung dịch  HNO3 loãng , dư thu được  16,8 lít khí X(đktc)  gồm hai khí không màu hoá nâu trong không khí có tỉ khối hơi so với hiđro bằng 17.8.
a. Kim loại đó là:
A.Cu.                      B. Zn.
C. Fe.                      D. Al.
b. Nếu dùng dung dịch HNO3 2M và lấy dư 25% thì thể tích dung dịch cần lấy là
A. 3,15 lít                B. 3,00 lit
C. 3,35 lít                D. 3.45 lít
Bài 9: Hoà tan hoàn toàn 15,9 gam hỗn hợp  gồm 3 kim loại  Al, Mg  và Cu bằng dung dịch HNO3 thu được 6,72 lít khi NO và dung dịch X. Đem cô cạn dung dịch X thu được số gam muối khan là
A.77,1 gam              B.71,7 gam
C. 17,7 gam             D. 53,1 gam
Bài 10: Hoà tan hoàn toàn 2,81 gam hỗn hợp  gồm Fe2O3, MgO, ZnO  trong 500 ml axit H2SO4 0,1 M (vừa đủ). Sau phản ứng, hỗn