Chuyên đề Áp dụng phương pháp bảo toàn khối lượng

được dd X và V lit hỗn hợp khí Y(đktc) gồm NO, NO2 có d/H2 = 19. Tính V.
	a	5,6 lit	b	4,48 lit	c	3,36 lit	d	2,24 lit
 4/ Hoà tan hết 35,4 gam hỗn hợp Ag và Cu trong dd HNO3 loãng thu được 5,6 lit khí duy nhất không màu hoá nâu trong không khí. Khối lượng Ag trong hỗn hợp là:
	a	16,2 g	b	19,2 g	c	32,4 g	d	35,4 g
 5/ Cho 6,51 gam hỗn hợp X gồm FeS2 và MS (M có hoá trị không đổi) có tỉ lệ mol 1:1 tác dụng hoàn toàn với dd HNO3 dư thấy sinh ra 13,216 lit hỗn hợp khí NO2, NO có khối lượng 26,34 gam. Xác định M.
	a	Cu	b	Mg	c	Pb	d	Zn
 6/ Hoà tan 16,4 gam hỗn hợp Fe và FeO trong lượng dư HNO3 chỉ tạo sản phẩm khử là 0,15 mol NO. Số mol FeO trong hỗn hợp :
	a	0,03 mol	b	0,11 mol	c	0,053 mol	d	0,15 mol
 7/ Cho a gam hỗn hợp A gồm FeO, CuO, Fe3O4 có số mol bằng nhau tác dụng hết với lượng vừa đủ là 250ml dd HNO3 nồng độ b (Mol/l) đun nhẹ thu được dd B và 3,136 lit hỗn hợp khí C (đktc) gồm NO2, NO có tỉ khối so với H2 là 20,143. Giá trị của a, b lần lượt là:
	a	46,08 và 7,28	b	23,04 và 1,28	c	52,7 và 2,1	d	93 và 1,05
 8/ Hoà tan hoàn toàn 11 gam hỗn hợp gồm Fe và một kim loại M (hoá trị không đổi) trong dd HCl dư tạo ra 0,4 mol H2 còn nếu hoà tan trong HNO3 loãng dư thì được 0,3 mol NO duy nhất. Xác định kim loại M.
	a	Cr	b	Mg	c	Al	d	Cu
 9/ Hoà tan hết 1,84 gam hỗn hợp Mg và Fe trong dd HNO3 dư thấy thoát ra 0,04 mol khí NO duy nhất. Số mol Mg và Fe lần lượt là :
	a	0,02 và 0,03 mol b 0,03 và 0,03 mol 
 c 0,03 và 0,02 mol d 0,01 và 0,01 mol
Bảo Toàn Điện Tích
I. Cơ Sở Của Phương Pháp 
1. Cơ sở: Nguyên tử, phân tử, dung dịch luôn trung hòa về điện 
- Trong nguyên tử: số proton = số electron
- Trong dung dịch:
   tổng số mol x điện tích ion = | tổng số mol x điện tích ion âm |
2. Áp dụng và một số chú ý 
a) khối lượng muối (trong dung dịch) = tổng khối lượng các ion âm 
b) Quá trình áp dụng định luật bảo toàn điện tích thường kết hợp: 
- Các phương pháp bảo toàn khác: Bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố 
- Viết phương trình hóa học ở đạng ion thu gọn 
II. CÁC DẠNG BÀI TẬP THƯỜNG GẶP 
Dạng 1: Áp dụng đơn thuần định luật bảo toàn điện tích
Ví Dụ 1: Một dung dịch có chứa 4 ion với thành phần : 0,01 mol Na+, 0,02
mol Mg2+ , 0,015 mol SO42- ,
 x mol Cl- . Giá trị của x là:
 A. 0,015.                        C. 0,02.
 B. 0,035.                        D. 0,01.
Hướng dẫn: 
Áp dụng định luật bảo toàn điện tích ta có:
0,01x1 + 0,02x2 = 0,015x2 + Xx1 → x = 0,02 → Đáp án  
Dạng 2: Kết hợp với định luật bảo toàn khối lượng
Ví Dụ 2: Dung dịch A chứa hai cation là Fe2+: 0,1 mol và Al3+ : 0,2 mol và
hai anion là Cl-: x mol và SO42- : y mol. Đem cô cạn dung dịch A thu được 46,9
 gam hỗn hợp muối khan.
 Giá trị của x và y lần lượt là:
A. 0,6 và 0,1                   C. 0,5 và 0,15
B. 0,3 và 0,2                   D. 0,2 và 0,3
Hướng dẫn:
- Áp dụng định luật bảo toàn điện tích ta có:
        0,1x2 + 0,2x3 = Xx1 + y x 2 → X + 2y = 0,8 (*)
- Khi cô cạn dung dịch, khối lượng muối = tổng khối lượng các ion tạo muối
        0,1x56 + 0,2x27 + Xx35,5 + Yx 96 = 46,9
        → 35,5X + 96Y = 35,9 (**)
Từ (*) và (**) →X = 0,2 ; Y = 0,3 → Đáp án D
Phương pháp đường chéo
I. PHƯƠNG PHÁP GIẢI
1. Nội dung phương pháp: Trộn lẫn 2 dung dịch
Khối lượng
Thể tích
Nồng độ
(C% hoặc CM)
Dung dịch 1
m1
V1
C1
Dung dịch 2
m2
V2
C2
Dung dịch
Cần pha chế
m = m1+m2
V = V1+V2
C
Sơ đồ đường chéo ứng với mỗi trường hợp:
a. Đối với nồng độ % về khối lượng:
b. Đối với nồng độ mol:
2. Các dạng toán thường gặp
Dạng 1. Pha chế dung dịch
Pha dung dịch với dung dịch: xác định C1, C2, C và áp dụng các công thức (1) và (2). 
Pha chế dung dịch với dung môi (H2O): dung môi nguyên chất có C = 0%. 
Pha chế chất rắn có tương tác với H2O tạo chất tan vào dung dịch: lúc này, do có sự tương tác với H2O tạo chất tan nên ta phải chuyển chất rắn sang dung dịch có nồng độ tương ứng C > 100%. 
Pha chế tinh thể muối ngậm nước vào dung dịch: tinh thể được coi như dung dịch có 
C < 100%, ở đây giá trị của C chính là hàm lượng % của chất tan trong tinh thể muối ngậm ngước.
Chú ý:
-          Khối lượng riêng của H2O là 1g/ml.
-          Phương pháp này không áp dụng được khi trộn lẫn 2 dung dịch có xảy ra phản ứng giữa các chất tan với nhau (trừ phản ứng với H2O) nên không áp dụng được với trường hợp tính toán pH.
Dạng 2: Tính tỉ lệ mol các chất trong hỗn hợp
Đối với hỗn hợp gồm 2 chất, khi biết khối lượng phân tử các chất và khối lượng phân tử trung bình của hỗn hợp, ta dễ dàng tính được tỉ lệ mol của các chất theo công thức số (2) và ngược lại.
Chú ý:
-          Ở đây các giá trị của C được thay bằng các giá trị KLPT tương ứng.
-          Từ phương pháp đường chéo ta rút ra công thức tính nhanh thành phần % số mol của hỗn hợp 2 chất có khối lượng phân tử M1, M2 và khối lượng trung bình là:
Dạng 3. Bài toán hỗn hợp các chất có tính chất hóa học tương tự nhau.
Với hỗn hợp gồm 2 chất mà về bản chất hóa học là tương tự nhau (VD: CaCO3 và BaCO3) ta chuyển chúng về một chất chung và áp dụng đường chéo như các bài toán tỉ lệ mol hỗn hợp.
Dạng 4. Bài toán trộn lẫn hai chất rắn.
Khi chỉ quan tâm đến hàm lượng % của các chất, phương pháp đường chéo áp dung được cho cả trường hợp trộn lẫn 2 hỗn hợp không giống nhau. Lúc này các giá trị C trong công thức tính chính là hàm lượng % của các chất trong từng hỗn hợp cũng như tổng hàm lượng % trong hỗn hợp mới tạo thành.
Điểm mấu chốt là phải xác định được chúng các giá trị hàm lượng % cần thiết.
Áp dụng phương trình ion_electron
Để giải tốt các bài toán bằng việc áp dụng phương pháp ion, điều đầu tiên các bạn phải nắm chắc phương trình phản ứng dưới dạng phân tử từ đó suy ra phương trình ion. Đôi khi có một số bài tập không thể giải theo các phương trình phân tử được mà phải giải dựa theo phương trình ion. Việc giải bài toán hoá học bằng cách áp dụng phương pháp ion giúp chúng ta hiểu kĩ hơn về bản chất của các phương trình hoá học. Từ một phương trình ion có thể đúng với rất nhiều phương trình phân tử. Ví dụ phản ứng giữa hỗn hợp dung dịch axit với dung dịch bazơ đều có chung một phương trình ion là:
H+ + OH- → H2O
hoặc phản ứng của Cu kim loại với hỗn hợp dung dịch HNO3 và dung dịch H2SO4 là:
3Cu + 8H+ + 2NO3- → 3Cu2+ + 2NO + 4H2O ...
Sau đây là một số ví dụ:
Ví dụ 1: Hỗn hợp X gồm (Fe, Fe2O3, Fe3O4, FeO) với số mol mỗi chất là 0,1 mol, hoà tan hết vào dung dịch Y gồm (HCl và H2SO4 loãng) dư thu được dung dịch Z. Nhỏ từ từ dung dịch Cu(NO3)2 1M vào dung dịch Z cho tới khi ngừng thoát khí NO. Thể tích dung dịch Cu(NO3)2 cần dùng và thể tích khí thoát ra (ở đktc) là:
A. 25 ml; 1,12 lít.   B. 500ml; 22,4 lít.
C. 50ml; 2,24 lít.     D. 50ml; 1,12 lít.
Hướng dẫn giải
Quy hỗn hợp 0,1 mol Fe2O3 và 0,1 mol FeO thành 0,1 mol Fe3O4.
Hỗn hợp X gồm: (Fe3O4: 0,2 mol; Fe: 0,1 mol) tác dụng với dung dịch Y.
Fe3O4 + 8H+ → Fe2+ + 2Fe3+ + 4H2O.
0,2       →         0,2         0,4 mol
Fe + 2H+ → Fe2+ + H2
0,1        →     0,1 mol
Dung dịch Z: (Fe2+: 0,3 mol; Fe3+: 0,4 mol) + Cu(NO3)2:
3Fe2+ + NO3- + 4H+ → 3Fe3+ + NO + 2H2O
0,3        0,1                             0,1
→ VNO = 0,1 . 22,4 = 2,24 (lít)
n Cu(NO3)2 = 1/2 n NO3- = 0,05 (mol)
→ V dd Cu(NO3)2 = 0,05 / 1 = 0,05 (lít) (hay 50ml)
→ Đáp án C.
Ví dụ 2: Hoà tan 0,1 mol Cu kim loại trong 120ml dung dịch X gồm HNO3 1M và H2SO4 0,5M. Sau khi phản ứng kết thúc thu được V lít khí NO duy nhất (đktc).
A. 1,344 lít.            B. 1,49 lít.
C. 0,672 lít.             D. 1,12 lít.
Hướng dẫn giải
n HNO3 = 0,12 mol; n H2SO4 = 0,06 mol
→ Tổng n H+ = 0,24 mol và n NO3- = 0,12 mol.
Phương trình ion:
3Cu   +   8H+ + 2NO3- → 3Cu2+ + 2NO + 4H2O.
Ban đầu:          0,1  →     0,24 → 0,12 mol
Phản ứng:        0,09 ←   0,24 → 0,06 →              0,06 mol
Sau phản ứng: 0,01 (dư)  (hết)   0,06 (dư)
→ VNO = 0,06 . 22,4 = 1,344 (lít)
→ Đáp án A.
Tuyệt Chiêu Số 4 (Tuyệt Chiêu 3 Dòng)
* Cơ sở của tuyệt chiêu số 4 (Tuyệt chiêu 3 dòng) là:
Sử dụng Định luật bảo toàn nguyên tố và khối lượng.
Nhận xét:
Trong các phương trình phản ứng của kim loại, oxit kim loại... với HNO3 hoặc H2SO4 đặc nóng ta luôn có 2 hệ thức:
- Nếu là HNO3: Số mol của H2O = 1/2 số mol của HNO3 phản ứng.
- Nếu là H2SO4: Số mol của H2O = số mol của H2SO4 phản ứng.
Ví dụ minh họa 1: Cho m gam bột sắt ra ngoài không khí sau một thời gian người ta thu được 12 gam hỗn hợp B gồm Fe; FeO; Fe2O3; Fe3O4. Hoà tan hỗn hợp này bằng dung dịch HNO3 người ta thu được dung dịch A và 2,24 lít khí NO (đktc). Tính m.
Hướng dẫn giải:
Sơ đồ hóa bằng tuyệt chiêu số 4.
Fe + O2 → Chất rắn B + HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + H2O.
m gam         12 gam                                              0,1mol
x mol                                                x mol
Gọi x là số mol của Fe có trong m gam. Theo nguyên lý bảo toàn thì số mol Fe có trong Fe(NO3)3 cũng là x mol.
Mặt khác, số mol HNO3 phản ứng =  (3x + 0,1) → số mol của H2O = 1/2 số mol HNO3 = 1/2 (3x + 0,1)
Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có: 12 + 63(3x + 0,1) = 242 . x + 0,1 . 30 + 18. 1/2(3x + 0,1)
→ x = 0,18 (mol). → m = 10,08 (g).
Tuyệt chiêu số 4 này có tầm áp dụng rất tổng quát, có thể xử lý hết được tất cả các bài toán thuộc các chiêu 1, 2, 3. Trên đây thầy chỉ trình bày một khía cạnh rất nhỏ bé của tuyệt chiêu này. Thầy sẽ phân tích kỹ hơn cho các em ở trên lớp luyện thi tại các trung tâm. Các em chú ý theo dõi.
Các bài tập có thể giải bằng tuyệt chiêu này:
Bài 1: Hoà tan hoàn toàn 4,431 gam hỗn hợp Al và Mg trong HNO3 loãng thu được dung dịch A và 1,568 lít (đktc) hỗn hợp hai khí đều không