Chuyên đề Phương pháp tăng, giảm khối lượng (tiếp)

 Phương pháp tăng, giảm khối lợng.
a/ Nguyên tắc: 
 So sánh khối lợng của chất cần xác định với chất mà giả thiết cho biết lợng của nó, để từ khối lợng tăng hay giảm này, kết hợp với quan hệ tỉ lệ mol giữa 2 chất này mà giải quyết yêu cầu đặt ra.
b/ Phạm vị sử dụng: 
 Đối với các bài toán phản ứng xảy ra thuộc phản ứng phân huỷ, phản ứng giữa kim loại mạnh, không tan trong nớc đẩy kim loại yếu ra khỏi dung sịch muối phản ứng, ...Đặc biệt khi cha biết rõ phản ứng xảy ra là hoàn toàn hay không thì việc sử dụng phơng pháp này càng đơn giản hoá các bài toán hơn.
Bài 1: Nhúng một thanh sắt và một thanh kẽm vào cùng một cốc chứa 500 ml dung dịch CuSO4. Sau một thời gian lấy hai thanh kim loại ra khỏi cốc thì mỗi thanh có thêm Cu bám vào, khối lợng dung dịch trong cốc bị giảm mất 0,22g. Trong dung dịch sau phản ứng, nồng độ mol của ZnSO4 gấp 2,5 lần nồng độ mol của FeSO4. Thêm dung dịch NaOH d vào cốc, lọc lấy kết tủa rồi nung ngoài không khí đến khối lợng không đổi , thu đợc 14,5g chất rắn. Số gam Cu bám trên mỗi thanh kim loại và nồng độ mol của dung dịch CuSO4 ban đầu là bao nhiêu?
Hớng dẫn giải:
PTHH
Fe + CuSO4 FeSO4 + Cu ( 1 )
Zn + CuSO4 ZnSO4 + Cu ( 2 )
Gọi a là số mol của FeSO4 
Vì thể tích dung dịch xem nh không thay đổi. Do đó tỉ lệ về nồng độ mol của các chất trong dung dịch cũng chính là tỉ lệ về số mol.
Theo bài ra: CM ZnSO = 2,5 CM FeSONên ta có: nZnSO= 2,5 nFeSO
Khối lợng thanh sắt tăng: (64 - 56)a = 8a (g)
Khối lợng thanh kẽm giảm: (65 - 64)2,5a = 2,5a (g)
Khối lợng của hai thanh kim loại tăng: 8a - 2,5a = 5,5a (g)
Mà thực tế bài cho là: 0,22g
Ta có: 5,5a = 0,22 a = 0,04 (mol)
Vậy khối lợng Cu bám trên thanh sắt là: 64 * 0,04 = 2,56 (g)
và khối lợng Cu bám trên thanh kẽm là: 64 * 2,5 * 0,04 = 6,4 (g)
Dung dịch sau phản ứng 1 và 2 có: FeSO4, ZnSO4 và CuSO4 (nếu có)
Ta có sơ đồ phản ứng:
 NaOH d t, kk
FeSO4 Fe(OH)2 Fe2O3
 a a (mol)
mFeO = 160 x 0,04 x = 3,2 (g)
 NaOH d t
CuSO4 Cu(OH)2 CuO
 b b b (mol)
mCuO = 80b = 14,5 - 3,2 = 11,3 (g) b = 0,14125 (mol)
Vậy nCuSO ban đầu = a + 2,5a + b = 0,28125 (mol)
 CM CuSO = = 0,5625 M
Bài 2: Nhúng một thanh sắt nặng 8 gam vào 500 ml dung dịch CuSO4 2M. Sau một thời gian lấy lá sắt ra cân lại thấy nặng 8,8 gam. Xem thể tích dung dịch không thay đổi thì nồng độ mol/lit của CuSO4 trong dung dịch sau phản ứng là bao nhiêu?
Hớng dẫn giải:
Số mol CuSO4 ban đầu là: 0,5 x 2 = 1 (mol)
PTHH
Fe + CuSO4 FeSO4 + Cu ( 1 )
1 mol 1 mol
56g 64g làm thanh sắt tăng thêm 64 - 56 = 8 gam
 Mà theo bài cho, ta thấy khối lợng thanh sắt tăng là: 8,8 - 8 = 0,8 gam
Vậy có = 0,1 mol Fe tham gia phản ứng, thì cũng có 0,1 mol CuSO4 tham gia phản ứng.
 Số mol CuSO4 còn d : 1 - 0,1 = 0,9 mol
Ta có CM CuSO = = 1,8 M
Bài 3: Dẫn V lit CO2 (đktc) vào dung dịch chứa 3,7 gam Ca(OH)2. Sau phản ứng thu đợc 4 gam kết tủa. Tính V?
Hớng dẫn giải:
Theo bài ra ta có:
Số mol của Ca(OH)2 = = 0,05 mol
Số mol của CaCO3 = = 0,04 mol
PTHH
CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O
Nếu CO2 không d:
Ta có số mol CO2 = số mol CaCO3 = 0,04 mol
Vậy V(đktc) = 0,04 * 22,4 = 0,896 lít
Nếu CO2 d:
 CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O
0,05 0,05 mol 0,05
 CO2 + CaCO3 + H2O Ca(HCO3)2
0,01(0,05 - 0,04) mol
Vậy tổng số mol CO2 đã tham gia phản ứng là: 0,05 + 0,01 = 0,06 mol
 V(đktc) = 22,4 * 0,06 = 1,344 lít
Bài 4: Hoà tan 20gam hỗn hợp hai muối cacbonat kim loại hoá trị 1 và 2 bằng dung dịch HCl d thu đợc dung dịch X và 4,48 lít khí (ở đktc) tính khối lợng muối khan thu đợc ở dung dịch X.
Bài giải: Gọi kim loại hoá trị 1 và 2 lần lợt là A và B ta có phơng trình phản ứng sau:
A2CO3 + 2HCl -> 2ACl + CO2ư + H2O 	(1)
BCO3 + 2HCl -> BCl2 + CO2ư + H2O 	(2)
Số mol khí CO2 (ở đktc) thu đợc ở 1 và 2 là:
Theo (1) và (2) ta nhận thấy cứ 1 mol CO2 bay ra tức là có 1 mol muối cacbonnat chuyển thành muối Clorua và khối lợng tăng thêm 11 gam (gốc CO3 là 60g chuyển thành gốc Cl2 có khối lợng 71 gam).
Vậy có 0,2 mol khí bay ra thì khối lợng muối tăng là:
0,2 . 11 = 2,2 gam
Vậy tổng khối lợng muối Clorua khan thu đợc là:
M(Muối khan) = 20 + 2,2 = 22,2 (gam)
Bài 5: Hoà tan 10gam hỗn hợp 2 muối Cacbonnat kim loại hoá trị 2 và 3 bằng dung dịch HCl d thu đợc dung dịch A và 0,672 lít khí (đktc).
Hỏi cô cạn dung dịch A thu đợc bao nhiêu gam muối khác nhau?
Bài giải
Một bài toán hoá học thờng là phải có phản ứng hoá học xảy ra mà có phản ứng hoá học thì phải viết phơng trình hoá học là điều không thể thiếu.
Vậy ta gọi hai kim loại có hoá trị 2 và 3 lần lợt là X và Y, ta có phản ứng:
XCO3 + 2HCl -> XCl2 + CO2 + H2O 	(1)
Y2(CO3)3 + 6HCl -> 2YCl3 + 3CO2 + 3H2O (2).
Số mol chất khí tạo ra ở chơng trình (1) và (2) là:
 = 0,03 mol
Theo phản ứng (1, 2) ta thấy cứ 1 mol CO2 bay ra tức là có 1 mol muối Cacbonnat chuyển thành muối clorua và khối lợng tăng 71 - 60 = 11 (gam) ( ).
Số mol khí CO2 bay ra là 0,03 mol do đó khối lợng muối khan tăng lên: 
11 . 0,03 = 0,33 (gam).
Vậy khối lợng muối khan thu đợc sau khi cô cạn dung dịch.
m (muối khan) = 10 + 0,33 = 10,33 (gam).
Bài 6: Hoà tan 20gam hỗn hợp hai muối cacbonat kim loại hoá trị 1 và 2 bằng dung dịch HCl d thu đợc dung dịch X và 4,48 lít khí (ở đktc) tính khối lợng muối khan thu đợc ở dung dịch X.
Bài giải: Gọi kim loại hoá trị 1 và 2 lần lợt là A và B ta có phơng trình phản ứng sau:
A2CO3 + 2HCl -> 2ACl + CO2ư + H2O 	(1)
BCO3 + 2HCl -> BCl2 + CO2ư + H2O 	(2)
Số mol khí CO2 (ở đktc) thu đợc ở 1 và 2 là:
Theo (1) và (2) ta nhận thấy cứ 1 mol CO2 bay ra tức là có 1 mol muối cacbonnat chuyển thành muối Clorua và khối lợng tăng thêm 11 gam (gốc CO3 là 60g chuyển thành gốc Cl2 có khối lợng 71 gam).
Vậy có 0,2 mol khí bay ra thì khối lợng muối tăng là:
0,2 . 11 = 2,2 gam
Vậy tổng khối lợng muối Clorua khan thu đợc là:
M(Muối khan) = 20 + 2,2 = 22,2 (gam)
Bài 1: Nhúng một thanh kim loại M hoá trị II vào 0,5 lit dd CuSO4 0,2M. Sau một thời gian phản ứng, khối lợng thanh M tăng lên 0,40g trong khi nồng độ CuSO4 còn lại là 0,1M.
a/ Xác định kim loại M.
b/ Lấy m(g) kim loại M cho vào 1 lit dd chứa AgNO3 và Cu(NO3)2 , nồng độ mỗi muối là 0,1M. Sau phản ứng ta thu đợc chất rắn A khối lợng 15,28g và dd B. Tính m(g)?
Hớng dẫn giải: 
a/ theo bài ra ta có PTHH .
M + CuSO4 MSO4 + Cu (1)
Số mol CuSO4 tham gia phản ứng (1) là: 0,5 ( 0,2 – 0,1 ) = 0,05 mol
Độ tăng khối lợng của M là:
mtăng = mkl gp - mkl tan = 0,05 (64 – M) = 0,40 
giải ra: M = 56 , vậy M là Fe
b/ ta chỉ biết số mol của AgNO3 và số mol của Cu(NO3)2. Nhng không biết số mol của Fe 
 (chất khử Fe Cu2+ Ag+ (chất oxh mạnh)
 0,1 0,1 ( mol )
Ag+ Có Tính oxi hoá mạnh hơn Cu2+ nên muối AgNO3 tham gia phản ứng với Fe trớc.
PTHH: 
 Fe + 2AgNO3 Fe(NO3)2 + 2Ag (1)
 Fe + Cu(NO3)2 Fe(NO3)2 + Cu (2)
Ta có 2 mốc để so sánh:
- Nếu vừa xong phản ứng (1): Ag kết tủa hết, Fe tan hết, Cu(NO3)2 cha phản ứng.
 Chất rắn A là Ag thì ta có: mA = 0,1 x 108 = 10,8 g
- Nếu vừa xong cả phản ứng (1) và (2) thì khi đó chất rắn A gồm: 0,1 mol Ag và 0,1 mol Cu 
mA = 0,1 ( 108 + 64 ) = 17,2 g
theo đề cho mA = 15,28 g ta có: 10,8 < 15,28 < 17,2 
vậy AgNO3 phản ứng hết, Cu(NO3)2 phản ứng một phần và Fe tan hết.
mCu tạo ra = mA – mAg = 15,28 – 10,80 = 4,48 g. Vậy số mol của Cu = 0,07 mol.
Tổng số mol Fe tham gia cả 2 phản ứng là: 0,05 ( ở p 1 ) + 0,07 ( ở p 2 ) = 0,12 mol
Khối lợng Fe ban đầu là: 6,72g