Phương pháp bảo toàn nguyên tố trong hóa học

Gửi bởi: Phạm Thọ Thái Dương 24 tháng 3 2020 lúc 10:05:56

Phương pháp giải

1. Nội dung

Tổng số mol nguyên tử của một nguyên tố X bất kỳ trước và sau phản ứng là luôn bằng nhau

2. Phạm vi sử dụng

Trong các phản ứng hóa học các nguyên tố luôn được bảo toàn

⇒ Số mol nguyên tử của một nguyên tố X bất kì trước và sau phản ứng bằng nhau

Hầu hết tất cả các dạng bài tập đều có thể sử dụng phương pháp bảo toàn nguyên tố, đặc biệt là các dạng bài hỗn hợp nhiều chất, xảy ra biến đổi phức tạp. Thường sử dụng trong các trường hợp sau:

+ Từ nhiều chất ban đầu tạo thành sản phẩm

Từ dữ kiện đề bài ⇒ số mol của nguyên tố X trong các chất ban đầu ⇒ tổng số mol trong sản phẩm ⇒ số mol sản phẩm

+ Từ một chất ban đầu tạo thành hỗn hợp nhiều sản phẩm

Từ dữ kiện đề bài ⇒ Tổng số mol ban đầu, số mol của các hợp phần đã cho ⇒ số mol chất cần xác định

+ Từ nhiều chất ban đầu tạo thành nhiều sản phẩm

Đối với dạng bài này không cần thiết phải tìm chính xác số mol của từng chất, chỉ quan tâm:

( chỉ quan tâm đến tổng số mol của các nguyên tố trước và sau phản ứng)

+ Đốt cháy để phân tích thành phần nguyên tố của hợp chất

Chú ý:

+ Hạn chế viết phương trình phản ứng mà viết sơ đồ phản ứng biểu diễn sự biến đổi của nguyên tố đang cần quan tâm

+ Từ số mol của nguyên tố chúng ta quan tâm sẽ tính ra được số mol của các chất

+ Số mol nguyên tố trong hợp chất bằng số nguyên tử của nguyên tố đó trong hợp chất nhân với số mol hợp chất chứa nguyên tố đó

Giả sử ta có hợp chất A_xB_y có số mol là a (mol).

Khi đó số mol nguyên tố A và B trong hợp chất là:

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Từ 6,2 gam photpho điều chế được bao nhiêu lít dung dịch H₃PO₄ 2M (hiệu suất toàn bộ quá trình phản ứng là 80%).

A. 100 lít.

B. 80 lít.

C. 40 lít.

D. 64 lít.

Giải:

+ Nhận thấy lượng P ban đầu được bảo toàn thành P trong HNO₃ 80% vì hiệu suất cả quá trình điều chế là 80%.

⇒ Đáp án B.

Ví dụ 2: Đốt cháy 4,16 gam hỗn hợp Mg và Fe trong khí O₂, thu được 5,92 gam hỗn hợp X chỉ gồm các oxit. Hòa tan hoàn toàn X trong dung dịch HCl vừa đủ, thu được dung dịch Y. Cho dung dịch NaOH dư vào Y, thu được kết tủa Z. Nung Z trong không khí đến khối lượng không đổi, thu được 6 gam chất rắn. Mặt khác cho Y tác dụng với dung dịch AgNO₃ dư, thu được m gam kết tủa. Giá trị của m là

A. 32,65.

B. 31,57.

C. 32,11.

D. 10,80.

Giải:

+ Tương tự như trên ta cần phải tính được nAg, nung Z thu được oxit có m = 6g > m_X(5,92g)

⇒ Trong X phải có FeO,

Do đó khối lượng O dùng để oxi hóa Fe²⁺ trong X thành Fe³⁺ là:

⇒ Đáp án A

Ví dụ 3: Một hỗn hợp A gồm anđehit acrylic và một anđehit no, đơn chức X. Đốt cháy hoàn toàn 3,44 gam hỗn hợp trên cần vừa hết 4,592 lít khí oxi (đktc). Cho toàn bộ sản phẩm cháy hấp thụ hết vào dung dịch Ca(OH)₂ dư, thu được 17 gam kết tủa. Công thức cấu tạo của X là:

A.CH₂O.

B.C₂H₄O.

C.C₃H₆O.

D.C₄H₈O.

Giải

Trước hết ta tính được tất cả những gì có thể tính được ngay:

Bảo toàn khối lượng:

Anđehit đơn chức ⇒ do đó n_A = n_{O(trong A)}

+ Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố O, ta được:

Vì anđehit acrylic CH₂ = CH - CHO có phân tử khối là 56 nên suy ra được X < 49,14 ⇒ loại ngay đáp án C và D.

+ Vì X là anđehit no đơn chức nên có dạng C_nH_2nO ⇒ n_CO₂ = n_H₂O

Vì anđehit acrylic là anđehit có một nối đôi, đơn chức có công thức là C₃H₄O

Ví dụ 4: Hấp thụ hoàn toàn 2,24 lít (đktc) CO₂ vào 100ml dung dịch gồm K₂CO₃ 0,2 M và KOH x mol/lít. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được dung dịch Y. Cho toàn bộ Y tác dụng với dung dịch BaCl₂ dư được 11,82 gam kết tủa. Giá trị X là:

A, 1,0.

B. 1,4.

C. 1,2.

D. 1,6.

Giải:

Ví dụ 5: Trong một bình kín chứa 3,5 mol hỗn hợp gồm H₂, một amin đơn chức và 4 mol O₂. Bật tia lửa điện để đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp. Thu được 1 mol CO₂; 0,5 mol N₂; 0,5 mol O₂ và a mol H₂O. Công thức phân tử của amin là:

A. CH₅N.

B. C₃H₆N.

C. C₃H₅N.

D. C₂H₇.

Giải:

Bảo toàn nguyên tố O