Cộng đồng chia sẻ tri thức Lib24.vn

Phương pháp bảo toàn khối lượng trong hóa học

Gửi bởi: Phạm Thọ Thái Dương 24 tháng 3 2020 lúc 10:02:28


Phương pháp giải

1. Nội dung

mtham gia = msản phẩm

Đối với bài toán sử dụng các chất dư sau phản ứng ta có:

mtrước pư = msau pư

Chú ý: Đối với các phản ứng tạo thành chất kết tủa, bay hơi, khối lượng dung dịch sẽ thay đổi sau phản ứng:

mdd sau phản ứng = mdd trước phản ứng + mchất tan – mkết tủa – mbay hơi

2. Phạm vi sử dụng

Thường sử dụng phương pháp bảo toàn khối lượng trong các bài toán sau:

+ Biết tổng khối lượng chất ban đầu ( tham gia) tính khối lượng chất tạo thành sản phẩm hoặc ngược lại

+ Trong bài toán có n chất mà chúng ta biết khối lượng của (n-1) chất ta sẽ tính được khối lượng chất còn lại

+ Những bài toán ta không thể xác định được số mol do không biết được phân tử khối của các chất

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Cho 23,4 gam hỗn hợp hai ancol đơn chức, kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng tác dụng hết với 13,8 gam Na, thu được 36,75 gam chất rắn. Hai ancol đó là

A. C2H5OH và C3H7OH

B. C3H7OH và C4H9OH

C. C3H5OH và C4H7OH

D. CH3OH và C2H5OH

Giải:

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng, ta có:

mhh acol + mNa = mc/rắn + mH2

⇒ mH2 = mhh acol + mNa - mc/rắn = 23,4 + 13,8 – 36,75 = 0,45g

⇒ nH2 = 0,45/2 = 0,225 mol

⇒ nhỗn hợp ancol = 2 nH2= 2.0,225 = 0,45(mol)

M−ancol = 23,4/0,45 = 52 ⇒ 2 ancol là: C2H5OH và C3H7OH

⇒ Đáp án A

Chú ý: Với bài toán trên thường mắc các lỗi sai:

+ Ngộ nhận Na tham gia phản ứng hết từ nNa ⇒ nH2 ⇒M−ancol ⇒ Đáp án D

+ Ngộ nhận chất rắn chỉ gồm muối RONa, không tính Na dư và sử dụng phương pháp tăng giảm khối lượng giữa ancol và muối ⇒ Đáp án D

Ví dụ 2: 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). Thành phần phần trăm khối lượng CaCO3 trong X là

A. 6,25%.

B. 8,62%.

C. 50,2%

D. 62,5%.

Giải:

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:

mX = mc/rắn + mCO2= 11,6 + 0,1.44 = 16g

Vậy phần trăm khối lượng của CaCO3 trong hỗn hợp X là:

Chú ý: Với bài toán trên thường mắc các lỗi sai:

+ Na2CO3 không bị nhiệt phân nhưng lại viết phương trình nhiệt phân và tính số mol khí CO2 được sinh ra từ nhiệt phân muối Na2CO3 và chất rắn gồm CaO; Na2O

Ví dụ 3: Hòa tan hoàn toàn 3,9g kali vào 36,2 gam nước thu được dung dịch có nồng độ là:

A. 15,47%

B. 13,97%

C. 14,0%

D. 4,04%

Giải:

Chú ý:

Bài toán này thường mắc lỗi ở việc tính khối lượng dung dịch, quên không trừ đi khối lượng của khí H2 bay đi

Ví dụ 4: X là một α-amonoaxit, phân tử chứa một nhóm –NH2 và một nhóm –COOH. Cho 0,89g X phản ứng vừa đủ với HCl thu được 1,255g muối. Công thức cấu tạo của X là:

A. CH2 = C(NH2) – COOH

B. H2N-CH = CH – COOH

C. CH3 – CH(NH2) – COOH

D. H2N – CH2 – CH2 – COOH

Giải:

HOOC – R – NH2 + HCl → HOOC – R – NH3Cl

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng: mHCl = mmuối – maminoaxit = 0,365g

⇒ nHCl = naminoaxit = 0,01 mol

⇒ Maminoaxit = 0,89 : 0,01 = 89

X là α-amonoaxit ⇒ X là: CHm3 – CH(NH2) – COOH ⇒ Đáp án C

Với bài toán trên nếu không sử dụng định luật bảo toàn khối lượng quy ra số mol axit mà việc tính toán dựa trên tỉ lệ giữa muối và aminoaxit để tìm ra khối lượng phân tử của aminoaxit thì việc tính toán rất phứ tập

Ví dụ 5: Hỗn hợp X gồm Fe, FeO và Fe2O3. Cho một luồng 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. Tính giá trị m.

A. 105,6 gam.

B. 35,2 gam.

C. 70,4 gam.

D. 140,8 gam.

Giải:

Khí B gồm: CO ( x mol) và CO2 (y mol)

nB = x + y = 0,5 mol (1)

MB = 20,4.2 = 40,8g ⇒ mB = 40,8.0,5 = 20,4g

⇒ 28x + 44y = 20,4g (2)

Từ (1)(2) ⇒ x = 0,1 mol; y = 0,4 mol

Ta có: nCO pư = nCO2 = 0,4 mol

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng:

mX + mCO = mA + mCO2

⇒ mCOX = mCOA + mCOCO2 - mCO2 = 64 + 0,4.44 – 0,4.28 = 70,4g

⇒ Đáp án C

Nếu không sử dụng định luật bảo toàn khối lượng để quy ra số mol CO2 và CO pư mà việc tính toán dựa trên đặt ẩn số mol của các oxit thì việc giải ra kết quả rất phức tạp và liên quan đến việc sử dụng toán học khá nhiều

Ví dụ 6: Hỗn hợp khí X gồm 0,1 mol C2H2; 0,2 mol C2H4; 0,3 mol H2. Đun nóng X với xúc tác Ni, sau một thời gian thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với H2 bằng 11. Hỗn hợp Y phản ứng tối đa với a mol Br2 trong dung dịch. Giá trị của a là:

A. 0,3

B. 0,2

C. 0,4

D. 0,1

Giải:

MY = 11.2 = 22

mX = 0,1.26 + 0,2,28 + 0,3.2 = 8,8g

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng:

mX = mY = 8,8g ⇒ nY = 8,8 : 22 = 0,4 mol

nkhí giảm = nH2 pư = nX – nY = 0,6 – 0,4 = 0,2 mol

Ta có: n = nH2 pư + nBr2 = 2nC2H2 + nC2H4 = 0,4 mol

⇒ nBr2 = 0,4 – 0,2 = 0,2 mol = a

⇒ Đáp án B

Việc áp đụng định luật bảo toàn khối lượng để thiết lập mối quan hệ số mol trước và sau phản ứng đã giúp cho bài toán thu gọn các bước giải và việc giải toán đơn giản hơn thay vì đặt ẩn các mol chất khí sau phản ứng để giải hệ


Được cập nhật: hôm qua lúc 8:28:43 | Lượt xem: 434