Chuyên đề Phương pháp áp dụng định luật bảo toàn khối lượng (tiếp)

1. PHƯƠNG PHÁP ÁP DỤNG ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN 
KHỐI LƯỢNG
1.1. Nguyên tắc:
Tổng khối lượng các chất tham gia phản ứng bằng tổng khối lượng các sản phẩm của phản ứng.
Với phản ứng A + B → C + D 
Ta có mA + mB = mC + mD
1.2. Ví dụ minh họa: 
Ví dụ 1: Cho 24,4 gam hỗn hợp Na2CO3, K2CO3 tác dụng vừa đủ với dung dịch BaCl2. Sau phản ứng thu được 39,4 gam kết tủa. Lọc tách kết tủa, cô cạn dung dịch thu được m gam muối clorua. m có giá trị là:
A. 2,66 gam B. 22,6 gam
 C. 26,6 gam D. 6,26 gam.
 Giải:
Na2CO3 + BaCl2 = BaCO3 + 2 NaCl.
 K2CO3 + BaCl2 = BaCO3 + 2 KCl
nBaCO3 = 34,4/147 = 0,2 → nBaCl2 = 0,2 (mol) 
Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng: mhh + mBaCl2 = mkết tủa + m
→ m = 24.4 + 0,2 . 208 – 39,4 = 26,6 gam
Đáp án C.
Ví dụ 2: Hoà tan hoàn toàn 23,8 gam hỗn hợp gồm một muối cacbonat của 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:
13 gam. B. 15 gam. C. 26 gam. D. 30 gam
Giải:
MCO3 + 2 HCl → MCl2 + H2O + CO2
R2CO3 + 2 HCl → 2 RCl + H2O + CO2
nCO2 = 4,48 : 2,24 = 0,2 → nH2O = 0,2; nHCl = 0,4
Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng, ta có:
23,8 + 0,4 . 36,5 = mmuối + 44 . 0,2 + 18 . 0,2
→ m muối = 26 gam
Đáp án C.
Ví dụ 3: Thổi một luồng khí CO dư qua ống sứ đựng m gam hỗn hợp gồm CuO, Fe2O3, FeO nung nóng thu được 2,5 g chất rắn. Toàn bộ khí thoát ra sục vào nước vôi trong dư thấy có 15g kết tủa trắng. Giá trị của m là:
A. 4,4g B. 4,9g C. 5,5g D. 6g
Giải: 
MxOy + y CO → x M + y CO2
CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3↓ + H2O
Số mol CaCO3 kết tủa = 15 : 100 = 0,15 (mol)
→ nCO2 = nCO = 0,15 mol
Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng, ta có: 
m + 28 . 0,15 = 2,5 + 44 . 0,15 
→ m = 4,9 g.
Đáp án B.
Ví dụ 4: 12 g hỗn hợp Fe, Cu tác dụng vừa đủ với dung dịch HNO3 63% được dung dịch A và 11,2 lít khí NO2 duy nhất (ở đktc). Tính nồng độ phần trăm các chất trong dung dịch A.
A. 27,19% và 21,12% B. 22% và 18% 
 C. 19% và 27,5% D. 20,19% và 21,10%
Giải:
Gọi x, y lần lượt là số mol của Fe, Cu.
Fe + 6 HNO3 → Fe(NO3)3 + 3 NO2 + 3 H2O
Cu + 4 HNO3 → Cu(NO3)2 + 2 NO2 + 2 H2O
Ta có : mhh = 56x + 64y = 12
 nNO2 = 3x + 2y = 11,2 : 22,4 = 0,5
Giải hệ ta được: x = 0,1 ; y = 0,1
Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng, ta có: 
mhh + mdd HNO3 = mdd A + mNO2 
12 + 1 . 63 . 100/63 = mdd A + 0,5 . 46
→ mdd A = 89 g
% Fe(NO3)3 = (0,1 . 242) : 89 = 27,29 %
% Cu(NO3)2 = (0,1 . 188) : 89 = 21,12 %
Đáp án A.
Ví dụ 5: Khử hoàn toàn 16g bột oxit sắt bằng CO ở nhiệt độ cao. Sau khi phản ứng kết thúc khối lượng chất rắn giảm 4,8g. Xác định công thức oxit sắt và thể tích khí CO cần dùng (đktc).
A. Fe2O3; 6,72 lít B. Fe2O3; 5,72 lít
C. Fe3O4; 6,72 lít C. FeO; 5,72 lít
Giải:
FexOy + y CO → x Fe + y CO2
m = 4,8g → mFe = 16 – 4,8 = 11,2 g
56x / 16y = 11,2 / 4,8 → x : y = 2 : 3 →Fe2O3
 Đặt số mol CO cần dùng là a.
Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng, ta có: 
16 + 28a = 11,2 + 44a 
→ a = 0,3 → Thể tích CO= 6,72 lít.
Đáp án A.
Ví dụ 6: 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 phản ứng 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.
Giải:
Các phản ứng có thể xảy ra:
3Fe2O3 + CO → 2 Fe3O4 + CO2
Fe3O4 + CO → FeO + CO2
FeO + CO → Fe + CO2
Chất rắn A có thể gồm 3 chất Fe, FeO, Fe3O4 hoặc ít hơn. Khí C có thể là hỗn hợp của CO2 và CO.
Qua các phương trình phản ứng trên ta thấy số mol CO phản ứng bao giờ cũng bằng số mol CO2 tạo thành.
nB = 11,2 : 22,4 = 0,5 (mol)
Gọi x là số mol của CO2, ta có số mol của CO còn dư có trong B là (0,5 – x) mol.
Khối lượng của B là: 44x + 28 (0,5 – x) = 0,5 . 20,4 . 2 = 20,4
→ x = 0,4 mol và đó cũng chính là số mol CO tham gia phản ứng.
Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có:
mX + mCO = mA + mCO2
→ m = 64 + 0,4 . 44 – 0,4 . 28 = 70,4 (gam).
Đáp án C.
Ví dụ 7: Cho 0,1 mol este tạo bởi axit 2 lần axit và rượu một lần rượu tác dụng hoàn toàn với NaOH thu được 6,4 gam rượu và một lượng muối có khối lượng nhiều hơn lượng este là 13,56% (so với lượng este). Khối lượng của muối là:
A. 15,8 gam B. 25,6 gam C. 21,3 gam D. 13,4 gam.
Giải: 
Gọi lượng ete là m gam.
R(COOR’)2 + 2 NaOH → R(COONa)2 + 2 R’OH
0,1 → 0,2
Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có:
meste + mNaOH= mmuối + mrượu
m+ 40. 0,2 = (m + 0,1356m) + 6,4
→ 0,1356m = 1,6 → m = 11,8 (gam)
Vậy khối lượng muối là: 11,8 = 0,1356 . 11,8 = 13,4 (gam)
Đáp án D.
Ví dụ 8: Chia 10 gam hỗn hợp HCOOH và CH3COOH thành 2 phần bằng nhau:
 - Phần 1: Tác dụng với Na dư được 1,064 lít H2 (đktc)
 - Phần 2: Tác dụng với 4,6 gam C2H5OH có H2SO4 đặc làm xúc tác. 
Nếu hiệu suất phản ứng este hóa đạt 60% thì tổng khối lượng este thu được là:
A. 9,2 gam B. 4,596 gam C. 5,496 gam D. 6,549 gam.
 Giải: 
nH2 = 1,064 : 22,4 =0,0475 mol
nC2H5OH = 4,6 : 46 = 0,1 mol
 2 RCOOH + 2 Na → 2 RCOONa + H2 (1)
0,095 ← 0,0475
 RCOOH + C2H5OH → RCOOC2H5 + H2O (2)
Theo (2) thì rượu dư, axit phản ứng hết. Nếu hiệu suất phản ứng là 100% ta có:
maxit + mrượu phản ứng = meste + mH2O
→ meste = 10 : 2 + 0,095 . 46 – 0,095 . 18 = 7,66 (gam)
Vậy meste thực tế = 7,66 . 60% = 4,596 (gam)
Đáp án B.
Ví dụ 9: Đun nóng 5,8 gam hỗn hợp A gồm C2H2 và H2 trong bình kín với xúc tác thích hợp, sau phản ứng thu được hỗn hợp khí X. Dẫn hỗn hợp khí X qua bình đựng dung dịch brom dư thấy khối lượng bình tăng 1,4 gam và còn lại hỗn hợp khí Y. Khối lượng của hỗn hợp Y là:
A. 5,89 g B. 8,59 g C. 4,4 g D. 4,89g
Giải:
Theo sơ đồ phản ứng :
Hỗn hợp A {C2H2, H2} → hỗn hợp X {C2H6, C2H4, C2H2, H2} → khối lượng gam dung dịch Br2 tăng 1,4 gam và còn lại hỗn hợp Y.
Ta có: 
mX = mA = 1,4 + mY
→ mY = 4,4 (gam)
Đáp án C.
Ví dụ 10: Hỗn hợp B gồm 0,3 mol C2H2 và 0,4 mol H2. Nung nóng B với xúc tác Ni một thời gian được hỗn hợp X. Dẫn hỗn hợp X vào bình đựng dung dịch brom dư, hỗn hợp khí bay ra khỏi bình là hỗn hợp Y. Đốt cháy hoàn toàn Y được 8,8 gam CO2 và 7,2 gam H2O. Khối lượng bình Brom tăng lên là:
A. 3,2 gam. B. 5,4 gam. C. 7,8 gam. C. 11,8 gam.
 Giải: 
Đốt X → CO2 + H2O.
Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng:
mB = mX = mbình Brom tăng + mY
 mB = 26 . 0,3 + 2 . 0,4 =8,6 (gam)
mY = mC trong CO2 + mH trong H2O
 = (8,8 : 44) . 12 + (7,2 : 18) . 2 = 3,2 (gam)
→ mkhối lượng Brom tăng = 8,6 – 3,2 = 5,4 (gam)
Đáp án B.
1.3. Bài tập vận dụng
01. Thổi một luồng khí CO dư đi qua ống đựng hỗn hợp 2 oxit Fe3O4 và CuO nung nóng đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 2,32 gam hỗn hợp kim loại. Khí thoát ra được đưa vào bình đựng dung dịch Ca(OH)2 dư thấy có 5 gam kết tủa trắng. Khối lượng hỗn hợp 2 oxit kim loại ban đầu là:
A. 3,12 g. B. 3,21 g. C. 4 g. D. 4,2 g.
02. Hòa tan 10,14 gam hợp kim Cu, Mg, Al bằng một lượng vừa đủ dung dịch HCl thu được 7,84 lít khí A (đktc); 1,54 gam chất rắn B và dung dịch C. Cô cạn dung dịch C thu được m gam muối, m có giá trị là: 
33,45 g. B.33,25 g. C. 32,99 g. D. 35, 58g.
03. Hòa tan 10 gam hỗn hợp hai muối cacbonat kim loại hóa trị 2 và 3 bằng dung dịch HCl ta thu được dung dịch A và 0,672 lít khí ở đktc. Cô cạn dung dịch A thì thu được lượng muối khan:
A. 12,33g. B. 31,17 g. C. 10,33 g. D. 11,21 g.
04. Khử m gam hỗn hợp A gồm các oxit CuO, FeO, Fe3O4 và Fe2O3 bằng khí CO ở nhiệt độ cao, người ta thu được 40 gam hỗn hợp chất rắn X và 13,2 gam khí CO2. Giá trị của m là:
A. 44,8g B. 37,8g C. 43,8g D. 83,7g.
05. Để tác dụng hết với 4,64 gam hỗn hợp FeO, Fe2O3, Fe3O4 cần dùng vừa đủ 160 ml dung dịch HCl 1M. Nếu khử hoàn toàn 4,46 gam hỗn hợp trên bằng khí CO nhiệt độ cao thì khối lượng Fe thu được là:
A. 3,36g B. 3,36g C. 4,36g D. 4,63 g.
06. Đốt cháy hoàn toàn a gam hỗn hợp 3 hidrocacbon. Dẫn hết sản phẩm cháy qua bình nước vôi trong dư thì thấy khối lượng bình tăng thêm 2,66 g và có 4 gam kết tủa. Giá trị của a là:
A. 0,5 g. B. 0,58 g. C. 0,7 g. D. 1 g.
07. Đun nóng hỗn hợp X gồm 0,5 mol C2H2 và 0,7 mol H2. Nung nóng hỗn hợp một thời gian với bột Ni thu được hỗn hợp Y. Dẫn Y qua bình đựng nước brom dư thấy còn lại 4,48 lít (đktc) hỗn hợp khí Z có tỉ khối đối với không khí bằng 1. Khối lượng bình nước brom tăng lên là:
 A. 8,6 g. B. 4,2g C. 12,4 g D. 19,8 g.
08. Thủy phân hoàn toàn 14,8 gam hỗn hợp 2 este đơn chất là đồng phân của nhau thấy cần vừa đủ 200 ml dung dịch NaOH 1M, thu được m gam hỗn hợp 2 muối và 7,8 gam hỗn hợp 2 rượu. Giá trị của m là:
A. 15 g B. 10 g. C. 20 g D. 25 g. 
09. Đốt cháy hoàn toàn a gam hỗn hợp hai ancol thuộc dãy đồng đẳng của ancol etylic thu được 70,4 g CO2 và 39,6 g H2O. a có giá trị là:
A. 3,32 g B. 33,2 g C. 6,64 g D. 66,4 g.
10. Hòa tan hỗn hợp rắn gồm CaC2, Al4C3, Ca vào nước dư thu được 2,24 lít (đktc). Khí X có tỉ khối đối với hidro bằng 10. Dẫn X qua bình chứa Ni nung nóng được hỗn hợp khí Y, tiếp tục cho Y qua bình đựng nước brom dư thì thu được 0,56 lít khí Z (đktc) có dZ/ H2 = 13. Khối lượng bình đựng nước brom tăng là:
1,35 g. B. 1,55 g. C. 0,80 g. D. 0,89 g
 1.4. Đáp án các bài tập vận dụng: 
 1. 1.A
 2. 2.A
 3.C
 4. 4.A
 5. 5.A
 6. 6.B 
 7. 7.A
 8.A
 9 . 9.B
 10. 10.A