- Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố đối với một hay một vài nguyên tố nào đó để tìm mối liên quan về số mol của các chất trong phản ứng, từ đó áp dụng định luật bảo toàn khối lượng để tìm ra kết quả mà đề bài yêu cầu.
2. Các ví dụ minh họa :
Tôi không sợ thất bại vì tôi hiểu: Thất bại là người bạn đồng hành trên con đường đi tới những thành công 77
● Các ví dụ dành cho học sinh lớp 11, 12
Ví dụ 31: Cho 1,35 gam hỗn hợp gồm Cu, Mg, Al tác dụng với dung dịch HNO3 dư, thu được 1,12 lít (đktc) hỗn hợp khí NO và NO2 có tỉ khối so với hiđro bằng 20. Tổng khối lượng muối nitrat sinh ra là :
A. 66,75 gam. B. 33,35 gam. C. 6,775 gam. D. 3,335 gam.
Hướng dẫn giải Sơ đồ thể hiện vai trò của HNO3 :
HNO3 → NO3-
+ (NO + NO2) + H2O (1) mol: (0,05 + x) x 0,05 0,5(0,05 + x)
( NO, NO )2
n =0,05 mol Đặt số mol NO3-
tạo muối là x
Theo định luật bảo toàn nguyên tố suy ra :
Số mol của HNO3 là (0,05 + x) ; số mol của H2O là 0,5(0,05 + x).
Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng suy ra :
63.(0,05 + x) = 62.x + 0,05.20.2 + 18.0,5(0,05 + x) ⇔x = 0,0875 Khối lượng muối nitrat thu được là: m = 1,35 + 0,0875.62 = 6,775 gam.
Đáp án C.
Ví dụ 32: Cho hỗn hợp X gồm Al, Fe, Cu. Lấy 9,94 gam X hòa tan trong lượng dư HNO3 loãng thì thoát ra 3,584 lít khí NO (đktc). Tổng khối lượng muối khan tạo thành là :
A. 39,7 gam. B. 29,7 gam. C. 39,3 gam. D. 37,9 gam.
Hướng dẫn giải Sơ đồ thể hiện vai trò của HNO3 :
HNO3 → NO3-
+ NO + H2O (1) mol: (0,16 + x) x 0,16 0,5(0,16 + x) nNO = 0,16 mol
Đặt số mol NO3-
tạo muối là x
Theo định luật bảo toàn nguyên tố suy ra :
Số mol của HNO3 là (0,16 + x) ; số mol của H2O là 0,5(0,16 + x).
Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng suy ra :
63.(0,16 + x) = 62.x + 0,16.30 + 18.0,5(0,16 + x) ⇔x = 0,48 Khối lượng muối nitrat thu được là: m = 9,94 + 0,48.62 = 39,7 gam.
Đáp án A.
Ví dụ 33: Cho 18,5 gam hỗn hợp gồm Fe và Fe3O4 tác dụng với 200 ml dung dịch HNO3 loãng, đun nóng. Sau phản ứng thu được 2,24 lít khí NO duy nhất (đktc), dung dịch D và còn lại 1,46 gam kim loại. Nồng độ mol của dung dịch HNO3 là :
A. 3,2M. B. 3,5M. C. 2,6M. D. 5,1M.
Hướng dẫn giải
Khối lượng Fe dư là 1,46 gam, do đó khối lượng Fe và Fe3O4 đã phản ứng là 17,04 gam. Vì sau phản ứng sắt còn dư nên trong dung dịch D chỉ chứa muối sắt (II).
Sơ đồ phản ứng :
Fe, Fe3O4 + HNO3 → Fe(NO3)2 + NO + H2O
mol: (2n + 0,1) → n → 0,1 → 0,5(2n + 0,1)
Tôi không sợ thất bại vì tôi hiểu: Thất bại là người bạn đồng hành trên con đường đi tới những thành công
78
Đặt số mol của Fe(NO3)2 là n, áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố đối với nitơ ta có số mol của axit HNO3 là (2n + 0,1) ; số mol H2O bằng một nửa số mol của HNO3.
Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có :
17,04 + 63(2n + 0,1) = 180n + 0,1.30 + 18.0,5(2n + 0,1)
Giải ra ta có n = 2,7, suy ra [ HNO3 ] = (2.2,7 + 0,1) : 0,2 = 3,2M.
Đáp án A.
Ví dụ 34: Để khử hoàn toàn 3,04 gam hỗn hợp X gồm FeO, Fe3O4, Fe2O3 cần 0,05 mol H2. Mặt khác hòa tan hoàn toàn 3,04 gam hỗn hợp X trong dung dịch H2SO4 đặc thu được thể tích khí SO2
(sản phẩm khử duy nhất) ở điều kiện tiêu chuẩn là :
A. 448 ml. B. 224 ml. C. 336 ml. D. 112 ml.
Hướng dẫn giải Thực chất phản ứng khử các oxit trên là
H2 + O → H2O mol: 0,05 → 0,05
⇒ Fe
3, 04 0, 05.16
n 0, 04 mol
56
= − = ⇒ ( )
2 4 3
Fe SO
n =0,02 mol Sơ đồ phản ứng :
FeO, Fe2O3, Fe3O4 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O mol: (a + 0,06) → 0,02 → a → (a + 0,06)
Gọi số mol SO2 tạo ra là a mol. Theo định luật bảo toàn nguyên tố, số mol nguyên tố lưu huỳnh và hiđro trước và sau phản ứng bằng nhau nên số mol H2SO4 và số mol nước bằng (a + 0,06)
Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:
3,04 + 98(a + 0,06) = 400.0,02 + 64a + 18(a + 0,06) ⇒ a = 0,01 Vậy
SO2
V =224 ml.
Đáp án B.
3. Bài tập áp dụng
● Bài tập dành cho học sinh lớp 11, 12
Câu 56: Hòa tan hoàn toàn 20,88 gam một oxit sắt bằng dung dịch H2SO4 đặc, nóng thu được dung dịch X và 3,248 lít khí SO2 (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc). Cô cạn dung dịch X, thu được m gam muối sunfat khan. Giá trị của m là :
A. 48,4. B. 52,2. C. 58,0. D. 54,0.
Câu 57: Nung m gam bột sắt trong oxi, thu được 3 gam hỗn hợp chất rắn X. Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp X trong dung dịch HNO3 (dư), thoát ra 0,56 lít (đktc) NO (là sản phẩm khử duy nhất). Giá trị của m là :
A. 2,52. B. 2,22. C. 2,62. D. 2,32.
Câu 58: Cho 11,36 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4 phản ứng hết với dung dịch HNO3 loãng (dư), thu được 1,344 lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc) và dung dịch X. Cô cạn dung dịch X thu được m gam muối khan. Giá trị của m là :
A. 38,72. B. 35,50. C. 49,09. D. 34,36.
Tôi không sợ thất bại vì tôi hiểu: Thất bại là người bạn đồng hành trên con đường đi tới những thành công 79 Câu 59: Hòa tan hoàn toàn a gam FexOy bằng dung dịch H2SO4 đặc nóng vừa đủ, có chứa 0,075 mol H2SO4, thu được b gam một muối và có 168 ml khí SO2 (đktc) duy nhất thoát ra. Giá trị của b, a và công thức của FexOy lần lượt là :
A. b: 3,48 gam; a: 9 gam; FeO. B. b: 9 gam; a: 3,48 gam; Fe3O4. C. b: 8 gam; a: 3,84 gam; FeO. D. b: 3,94 gam; a: 8 gam; Fe3O4.
Câu 60: Khi oxi hoá chậm m gam Fe ngoài không khí thu được 12 gam hỗn hợp A gồm FeO, Fe2O3, Fe3O4 và Fe dư. Hoà tan A vừa đủ bởi 200 ml dung dịch HNO3, thu được 2,24 lít NO duy nhất (đktc). Giá trị m và CM của dung dịch HNO3 là :
A. 10,08 gam và 1,6M. B. 10,08 gam và 2M.
C. 10,08 gam và 3,2M. D. 5,04 gam và 2M.
Câu 61: Cho 18,5 gam hỗn hợp gồm Fe và Fe3O4 tác dụng với 200 ml dung dịch HNO3 loãng , đun nóng. Sau phản ứng thu được 2,24 lít khí NO duy nhất (đktc), dung dịch D và còn lại 1,46 gam kim loại.
a. Nồng độ mol của dung dịch HNO3 là :
A. 3,2M. B. 3,5M. C. 2,6M. D. 5,1M.
b. Khối lượng muối thu khi cô cạn dung dịch D là :
A. 48,6 gam. B. 65,34 gam. C. 24 gam. D. 36 gam.
Câu 62: Hoà tan hoàn toàn 2,9 gam hỗn hợp gồm kim loại M và oxit của nó M2On vào nước, thu được 500 ml dung dịch chứa một chất tan có nồng độ 0,04M và 0,224 lít khí H2 (đktc). Kim loại M là :
A. Ca. B. Ba. C. K. D. Na.
Câu 63: Cho V lít khí CO (đktc) đi qua m gam hỗn hợp X gồm 3 oxit của Fe nung nóng thu được (m–4,8) gam hỗn hợp Y và V lít CO2 (đktc). Cho hỗn hợp Y tác dụng với dung dịch HNO3 loãng dư thu được V lít NO (đktc, sản phẩm khử duy nhất) và dung dịch Z. Cô cạn dung dịch Z thu được 96,8 gam chất rắn khan. m có giá trị là :
A. 36,8 gam. B. 61,6 gam. C. 29,6 gam. D. 21,6 gam.
Câu 64: Cho m gam hỗn hợp gồm FeO, Fe2O3, Fe3O4 tác dụng với dung dịch HCl (dư). Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, được dung dịch Y. Cô cạn Y thu được 7,62 gam FeCl2 và 9,75 gam FeCl3. Giá trị của m là :
A. 9,12. B. 8,75. C. 7,80. D. 6,50.
Câu 65: Nung 3,2 gam hỗn hợp gồm CuO và Fe2O3 với cacbon trong điều kiện không có không khí và phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 0,672 lít (đktc) hỗn hợp khí CO và CO2 có tỉ khối so với hiđro là 19,33. Thành phần% theo khối lượng của CuO và Fe2O3 trong hỗn hợp đầu là :
A. 50% và 50%. B. 65% và 35%. C. 40% và 60%. D. 66,66% và 33,34%.
Nếu bạn gặp một người có đôi tay chai sạn, bạn hiểu rằng người đó đã phải lao động vất vả. Còn khi gặp một người có bộ óc thông thái thì bạn phải hiểu rằng người đó đã phải lao động vất vả hơn rất nhiều.
Tôi không sợ thất bại vì tôi hiểu: Thất bại là người bạn đồng hành trên con đường đi tới những thành công
80