Giải bài toán bằng phương pháp bảo toàn khối lượng môn Hóa học 12 năm 2021

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng (BTKL):

“Tổng khối lượng các chất tham gia phản ứng bằng tổng khối lượng các sản phẩm”

Xét phản ứng : A + B  → C + D

Ta luôn có: m_A + m_B  =  m_C + m_D

Lưu ý: Điều quan trọng khi áp dụng phương pháp này là việc phải xác định đúng lượng chất (khối lượng) tham gia phản ứng và tạo thành (có chú ý các chất kết tủa, bay hơi, đặc biệt là khối lượng dung dịch)

1- Hệ quả thứ nhất

Trong các phản ứng hóa học, tổng khối lượng của các chất tham gia phản ứng bằng tổng khối lượng các sản phẩm tạo thành (không tính khối lượng của phần không tham gia phản ứng)

Xét phản ứng :

A + B → C + D + E

Thì luôn có:

m_A (pư) + m_B(pư) = m_C + m_D + m_E

Thí dụ 1:

Đốt cháy hoàn toàn m (g) chất hữu cơ A cần a (g) O₂ thu được b(g) CO₂ và c (g) H₂O… thì luôn có:  m + a = b + c

2- Hệ quả thứ hai

Nếu gọi m_T  là tổng khối lượng các chất trước phản ứng, và m_S là tổng khối lượng các chất sau phản ứng thì luôn có :  m_T = m_S

Như vậy hệ quả thứ hai mở rộng hơn hệ quả thứ nhất ở chỗ: dù các chất phản ứng có hết hay không, hiệu suất phản ứng là bao nhiêu, thậm chí chỉ cần xét riêng cho một trạng thái nào đó thì luôn có nhận xét trên.

Thí dụ 2:

Xét phản ứng :

2Al  +  Fe₂O₃   → Al₂O₃  +  2Fe

Thì luôn có:  m(Al) + m(Fe₂O₃) = khối lượng chất  rắn sau phản ứng (dù chất rắn phản ứng có thể chứa cả 4 chất)

Hệ quả thứ 2 cũng cho phép ta xét khối lượng cho một trạng thái cụ thể nào đó mà không cần quan tâm đến các chất( hoặc lượng chất phản ứng còn dư) khác trạng thái với nó.

Thí dụ 3:

“ Cho m gam hh 2 kim loại  Fe, Zn tác dụng với dd HCl … tính khối lượng chất rắn thu được sau khi cô cạn dd sau phản ứng”.

Ta được quyền viết : m(KL) + m (HCl) = m(chất rắn) + m(H₂)

Trong đó m(HCl) là khối lượng HCl nguyên chất đã phản ứng, dù không biết hh Kl đã hết hay HCl hết, hiệu suất phản ứng là bao nhiêu!

3- Hệ quả thứ ba

Khi cho các cation kim loại ( hoặc NH₄⁺) kết hợp với anion (phi kim, gốc axit, hidroxit) ta luôn có:

Khối lượng sản phẩm thu được = khối lượng cation + khối lượng anion

Vì khối lượng electron không đáng kể, nên có thể viết :

Khối lượng sản phẩm thu được = khối lượng kim loại + khối lượng anion

Thí dụ 4:

Hòa tan 6,2 g hh 2 kim loại kiềm vào dd HCl dư thu được 2,24 lít H₂(đktc). Cô cạn dd sau phản ứng sẽ thu được bao nhiêu gam chất rắn?

Ta nhận thấy ngay rằng: Nếu giải theo cách lập hệ thông thường sẽ khá dài dòng, nhưng vận dụng hệ quả thứ 2 và thứ 3 nhận xét thì :

n_Cl- = 2.n(H₂) = 2 x 0,1 = 0,2 mol

Ta có : m _muối = m _KL + m_Cl- = 6,2 + 0,2 x 35,5 = 13,3 g

4- Hệ quả thứ bốn

Trong phản ứng có n chất tham gia, nếu biết khối lượng của (n – 1) chất thì ta dễ dàng tính được khối lượng của chất còn lại

5- Hệ quả thứ năm

Bài toán khử hỗn hợp oxit bởi các chất khí H₂, CO

Sơ đồ:   Oxit  +  (CO , H₂)   →  Chất rắn + hỗn hợp khí ( CO, H₂, CO₂, H₂O)

Bản chất là các phản ứng :

CO  + [ O ] →  CO₂  và  H₂  +  [O]  →  H₂O

→ n[O] = n[CO₂] = n[H₂O] →  m_rắn = m_oxit – m[O]

+ Lập sơ đồ biến đổi các chất trước và sau quá trình phản ứng.

+ Từ giả thiết của bài toán tìm khối lượng trước và khối lượng sau (không cần biết phản ứng là hoàn toàn hay không hoàn toàn ).

+ Vận dụng ĐLBTKL để lập phương trình toán học, kết hợp với các dữ kiện khác lập được hệ phương trình

+ Giải hệ phương trình.

Bài 1: Trộn 5,4 gam Al với 6 gam Fe₂O₃ rồi nung nóng để thực hiện phản ứng nhiệt nhôm. Sau phản ứng ta thu được m gam hỗn hợp chất rắn. Giá trị m là:

A. 2,24 g                     B. 9,4g                        C. 10,20g                    D. 11,4g

Hướng dẫn giải

Sơ đồ phản ứng:

Al  +  Fe₂O₃  →  rắn

Theo định luật bảo toàn khối lượng :

m(hỗn hợp sau) = m(hỗn hợp trước)  =  5,4  +  6  =  11,4 (gam)

→ Đáp án D

Bài 2: Cho 22,4 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                       

B. 22,6                       

C. 26,6                       

D. 6,26

Hướng dẫn giải

Cách 1: Thông thường các em HS giải bằng cách viết 2 phương trình và dựa vào dữ kiện đã cho lập hệ pt  để giải:

BaCl₂  +  Na₂CO₃   →   BaCO₃  +  2NaCl

    x                       x(mol)      2x

BaCl₂  +  K₂CO₃   →   BaCO₃  +  2KCl

      y                    y(mol)    2y

Ta lập 2 pt:      106x  +  138y  =  24,4 (1)

197x  +  197y  =  39,4  (2)

Giải hệ trên được:  x  = 0,1  và  y = 0,1

Khối lượng muối thu được là NaCl và KCl: 2.0,1.58,5 + 2.0,1.74,5  = 26,6 gam

Cách 2: Cách giải khác là dựa vào định luật bảo toàn khối lượng:

\({{\text{n}}_{{\text{BaC}}{{\text{l}}_{\text{2}}}}}{\text{  =  }}{{\text{n}}_{{\text{BaC}}{{\text{O}}_{\text{3}}}}}{\text{  =  }}\frac{{{\text{39,4}}}}{{{\text{197}}}} = 0,2({\text{mol)}}\)

Theo ĐLBTKL:          m(hỗn hợp ) + m(BaCl₂)  =  m(kết tủa)  +  m

→  m = 24,4  +  0,2.208  -  39,4  =  26,6 (gam)

Cách 3: Phương pháp tăng giảm khối lượng:

Cứ 1 mol muối cacbonat  tạo 1 mol BaCO₃  và 2 mol muối clorua tăng 11 gam

Đề bài:                                     0,2 mol                                                      → 2,2 gam

→ m(clorua) = 24,4 + 2,2 = 26,6 (g)

→ Đáp án C

Bài 3: Hòa tan hoàn toàn 2,81 gam hỗn hợp gồm Fe₂O₃, MgO, ZnO trong 500 ml dung dịch axit H₂SO₄ 0,1M( vừa đủ). Sau phản ứng, hỗn hợp muối sunfat khan thu được khi cô cạn dung dịch có khối lượng là:

A. 6,81g                     

B. 4,81g                     

C. 3,81g                     

D. 5,81g

Hướng dẫn giải

Ta thấy số mol axit tham gia phản ứng  = số mol nước sinh ra = 0,5.0,1 = 0,05

Theo ĐLBTKL:

m(oxit)  +  m(axit)  =  m(muối)  +  m(H₂O)

→ m(muối) = 2,81 + 98.0,05 – 18.0,05  =  6,81 (g)

Nếu HS thông minh thì có thể nhận thấy từ oxit ban đầu sau pư tạo muối sunfat có sự thay thế O^2- thành SO₄^2- và dĩ nhiên là theo tỉ lệ 1:1 và bằng 0,05 mol   

Do đó: m_muối = m_KL – m_O^2- + m_SO4^2-

  = 2,81 – 16.0,05 + 0,05.96  =  6,81g

→ Đáp án A

Bài 4: Hòa tan hoàn toàn 3,22 gam hỗn hợp X gồm Fe, Mg và Zn bằng một lượng vừa đủ dung dịch H2SO4 loãng, thu được 1,344 lít hiđro (ở đktc) và dung dịch chứa m gam muối. Giá trị của m là:

A. 9,52.

B. 10,27.

C. 8,98.

D. 7,25.

Hướng dẫn giải

\(\begin{gathered}
  X(Fe, Mg, Zn)  +  {H_2}S{O_4}   \to  muoi  +  {H_2} \uparrow  \hfill \\
  Theo PTP: {n_{{H_2}S{O_4}}}  =  {n_{{H_2}}}  =  \frac{{1,344}}{{22,4}} =  0,06 mol \hfill \\
  Theo BTKL : {m_X}  +  {m_{{H_2}S{O_4}}} =  {m_{muoi}}  +  {m_{{H_2}}} \hfill \\
   \Rightarrow  {m_{muoi}} =  {m_X}  +  {m_{{H_2}S{O_4}}}  -  {m_{{H_2}}} \hfill \\
   \Rightarrow  {m_{muoi}} =  3,22  +  0,06.98  -  0,06.2  =  8,98 (gam) \hfill \\ 
\end{gathered} \)

→ Đáp án C

Bài 5: Hòa tan hoàn toàn 5,2 gam hỗn hợp Mg và Fe trong dung dịch HCl dư thấy tạo ra 3,36 lit khí H₂( đktc). Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được m gam muối khan. m có giá trị là:

A. 16,85g                   

B. 15,85g                   

C. 3,42g                     

D. 34,2g

Hướng dẫn giải

Các em HS có thể viết 2 phương trình, đặt ẩn sau đó giải hệ phương trình → khối lượng muối → kết quả [ quá dài]

Nhận xét: muối thu được là muối clorua nên khối lượng muối là bằng :

m(KL) + m(gốc Cl^-)

theo phương trình:                 

2H⁺  +  2e   →   H₂

n(H⁺) =  2n(H₂) = 0,3 (mol)

mà n(Cl^-)  =  n(H⁺)  =  0,3 (mol)  →  m(muối) = 5,2 + 0,3.35,5 = 15,85 (g) 

→ Đáp án B

 Bài 6: Hòa tan hoàn toàn 10,14 gam hợp kim Cu, Mg, Al bằng một lượng vừa đủ dung dịch HCl thu được 7,84 lit khí A(đktc) và 1,54 gam rắn B và dung dịch C. Cô cạn dung dịch C thu được m gam muối, m có giá trị là:

A. 33,45g                   

B. 33,25g                   

C. 32,99g                   

D. 35,58g

Hướng dẫn giải

 Chất rắn B chính là Cu và dung dịch C chứa m gam muối mà ta cần tìm

n(H⁺) =  2n(H₂) = \(\frac{{2*7,84}}{{22,4}} = 0,7(mol)\) (mol)

mà n(Cl^-)  =  n(H⁺)  =  0,7(mol)  →  m(muối) = (10,14-1,54) +  0,7.35,5 = 33,45 (g)

  → Đáp án A

Bài 7: Hòa tan hoàn toàn 3,34 gam hỗn hợp hai muối cacbonat kim loại hóa trị II và III bằng dung dịch HCl dư ta thu được dung dịch A và 0,896 lit khí bay ra (đktc). Tính khối lượng muối có trong dung dịch A:

A. 3,78g                     

B. 3,87g                     

C. 7,38g                     

D. 8,37g

Hướng dẫn giải

 Gọi 2 muối cacbonat là: XCO₃ và Y₂(CO₃)₃. Các phương trình phản ứng xảy ra:

XCO₃  +  2HCl  →  XCl₂  +  CO₂  +  H₂O

Y₂(CO₃)₃  +  6HCl  →  2YCl₃  +  3CO₂  +  3H₂O

Ta thấy n(HCl) = 2n(CO₂) = \(\frac{{2*0,896}}{{22,4}} = 0,08(mol)\)

Theo ĐLBTKL:

m(muối cacbonat) + m(HCl) = m(muối clorua) + m(CO₂)  + m(H₂O)

 → m(muối clorua) = (3,34 + 0.08.36,5) – (0,04.44 + 0,04.18) = 3,78 (gam)

→ Đáp án A

Bài 8: Thổi một luồng khí CO dư qua ống sứ đựng m gam hỗn hợp gồm CuO, Fe₂O₃, FeO, Al₂O₃ nung nóng thu được 2,5 gam chất rắn. Toàn bộ khí thoát ra sục vào nước vôi trong dư thấy có 15 gam kết tủa trắng. Khối lượng của hỗn hợp oxit kim loại ban đầu là:

A. 7,4g                       

B. 4,9g                       

C. 9,8g                       

D. 23g

Hướng dẫn giải

Nhận xét: Đây là một dạng bài tập rất quen thuộc về phản ứng khử oxit kim loại bằng khí CO hoặc H₂. Các em lưu ý: “ Khi khử oxit kim loại, CO hoặc H₂ lấy oxi ra khỏi oxit kim loại. Khi đó ta có:

n_{O(trong oxit)} = n(CO) = n(CO₂) = n(H₂O)

vận dụng ĐLBTKL tính khối lượng hỗn hợp oxit ban đầu hoặc khối lượng kim loại thu được sau phản ứng

Với bài toán trên ta có:

CO₂  +  Ca(OH)₂  →   CaCO₃  +  H₂O

n(CO₂) = n(CaCO₃) = \(\frac{{15}}{{100}} = 0,15({\text{mol)}}\)

ta có:   n_{O(trong oxit)} =  n(CO₂) = 0,15 (mol)

m_oxit = m_{kim loại} + m_oxi  = 2,5 + 0,15.16 = 4,9 (g) 

→  Đáp án B

Bài 9: Thổi 8,96 lit CO(đktc) qua 16 gam Fe_xO_y nung nóng. Dẫn toàn bộ lượng khí sau phản ứng qua dung dịch Ca(OH)₂ dư thấy tạo 30 gam kết tủa. Khối lượng sắt thu được là:

A. 9,2g                       

B. 6,4g                       

C. 9,6g                       

D. 11,2g

Hướng dẫn giải

 Ta có:    \(nCO = \frac{{8,96}}{{22,4}} = 0,4({\text{mol)}}\)

n(O trong oxit) = n(CO₂) = n(CaCO₃) = \(\frac{{30}}{{100}} = 0,3({\text{mol)}}\)

→  n(CO) > n(CO₂)  →  CO dư hay oxit sắt bị khử hết

Áp dụng ĐLBTKL có:

m(oxit) + m(CO)  =  m(Fe) + m(CO₂)

m(Fe) = 16 + 0,3.28 – 0,3.44 = 11,2 (g) 

→  Đáp án D

Hoặc :  m(Fe) = m(oxit) – m(O) = 16 – 0,3.16 = 11,2 (g)

Bài 10: 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.

Hướng dẫn giải

Các phản ứng khử sắt oxit có thể có:

3Fe₂O₃ + CO   → 2Fe₃O₄ + CO₂                        (1)

Fe₃O₄ + CO →   3FeO + CO₂                             (2)

FeO + CO   →  Fe + CO₂                                                 (3)

Như vậy chất rắn A có thể gồm 3 chất Fe, FeO, Fe₃O₄ hoặc ít hơn, điều đó không quan trọng và việc cân bằng các phương trình trên cũng không cần thiết, quan trọng là số mol CO phản ứng bao giờ cũng bằng số mol CO₂ tạo thành.

\({n_B} = \frac{{11,2}}{{22,5}} = 0,5\) mol.

Gọi x là số mol của CO₂ ta có phương trình về khối lượng của B:

44x + 28(0,5 - x) = 0,5.20,4.2 = 20,4

nhận được x = 0,4 mol và đó cũng chính là số mol CO tham gia phản ứng.

Theo ĐLBTKL ta có:

m_X + m_CO = m_A +

⇒ m = 64 + 0,4.44 - 0,4.28 = 70,4 (gam)

→  Đáp án C

Câu 1: Tiến hành phản ứng crackinh butan một thời gian thu được hỗn hợp khí X. Cho X qua bình nước vôi trong dư thấy khối lượng bình tăng 4,9 gam, hỗn hợp khí Y đi ra khỏi bình có thể tích 3,36 lít (đktc) và tỉ khối của Y so với H2 là 38/3. Khối lượng butan đã sử dụng là:

A. 8,7 gam.                

B. 6,8 gam                  

C. 15,5 gam               

D. 13,6 gam

Câu 2: Hỗn hợp A gồm 0,1 mol etilenglicol C₂H₆O₂ và 0,2 mol chất X. Để đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp A cần 21,28 lit O₂(đktc) và thu được 35,2 gam CO₂ và 19,8 gam H₂O. Tính khối lượng phân tử X, biết X chứa C,H,O.

Câu 3: Đun 132,8 gam hỗn hợp 3 rượu no, đơn chức với H₂SO₄ đặc ở 140^oC thu được hỗn hợp các ete có số mol bằng nhau và có khối lượng là 111,2 gam. Số mol của mỗi ete trong hỗn hợp là bao nhiêu?

A. 0,1 mol.     

B. 0,15 mol.                              

C. 0,4 mol.              

D. 0,2 mol.

Câu 4: Cho 12 gam hỗn hợp hai kim loại Fe, Cu tác dụng vừa đủ với dung dịch HNO₃ 63%. Sau phản ứng thu được dung dịch A và 11,2 lít khí NO₂ duy nhất (đktc). Tính nồng độ % các chất có trong dung dịch A.

A. 36,66% và 28,48%.                                   

B. 27,19% và 21,12%.

 C. 27,19% và 72,81%.                                  

D. 78,88% và 21,12%.

Câu 5: Hỗn hợp A gồm KClO₃, Ca(ClO₂)₂, Ca(ClO₃)₂, CaCl₂ và KCl nặng 83,68 gam. Nhiệt phân hoàn toàn A ta thu được chất rắn B gồm CaCl₂, KCl và 17,472 lít khí (ở đktc). Cho chất rắn B tác dụng với 360 ml dung dịch K₂CO₃ 0,5M (vừa đủ) thu được kết tủa C và dung dịch D. Lượng KCl trong dung dịch D nhiều gấp 22/3 lần lượng KCl có trong A. % khối lượng KClO₃ có trong A là

A. 47,83%.                 

B. 56,72%.                 

C. 54,67%.                 

D. 58,55%.

Câu 6: Đốt cháy hoàn toàn 1,88 gam chất hữu cơ A (chứa C, H, O) cần 1,904 lít O₂ (đktc) thu được CO₂ và hơi nước theo tỉ lệ thể tích 4:3. Hãy xác định công thức phân tử của A. Biết tỉ khối của A so với không khí nhỏ hơn 7.

A. C₈H₁₂O₅.                    

B. C₄H₈O₂.                      

C. C₈H₁₂O₃.                    

D. C₆H₁₂O₆.

Câu 7: Cho 0,1 mol este tạo bởi 2 lần axit và rượu một lần rượu tác dụng hoàn toàn với NaOH thu được 6,4 gam rượu và một lượng mưối có khối lượng nhiều hơn lượng este là 13,56% (so với lượng este). Xác định công thức cấu tạo của este.

A. CH₃-COO- CH₃.                                     

B. CH₃OCO-COO-CH₃.

C. CH₃COO-COOCH₃.                                

D. CH₃COO-CH₂-COOCH₃

Câu 8: Thuỷ phân hoàn toàn 11,44 gam hỗn hợp 2 este đơn chức là đồng phân của nhau bằng dung dịch NaOH thu được 11,08 gam hỗn hợp muối và 5,56 gam hỗn hợp rượu. Xác định công thức cấu tạo của 2 este.

A. HCOOCH₃ và  C₂H₅COOCH₃                   

B. C₂H₅COOCH₃ và CH₃COOC₂H₅.

C. HCOOC₃H₇ và  C₂H₅COOCH₃.               

D. Cả B, C đều đúng.

Câu 9: Chia hỗn hợp gồm hai anđehit no đơn chức làm hai phần bằng nhau:

- Phần 1: Đem đốt cháy hoàn toàn thu được 1,08 gam H₂O.

­- Phần 2: Tác dụng với H₂ dư (Ni, t^o) thì thu được hỗn hợp A. Đem đốt cháy hoàn toàn thì thể tích khí CO₂ (đktc) thu được là

A. 1,434 lít.                

B. 1,443 lít.                

C. 1,344 lít.                

D. 0,672 lít.

Câu 10: Cho một luồng CO đi qua ống sứ đựng 0,04 mol hỗn hợp A gồm FeO và Fe₂O₃ đốt nóng. Sau khi kết thúc thí nghiệm thu được B gồm 4 chất nặng 4,784 gam. Khí đi ra khỏi ống sứ cho hấp thụ vào dung dịch Ba(OH)₂ dư thì thu được 9,062 gam kết tủa. Phần trăm khối lượng Fe₂O₃ trong hỗn hợp A là

A. 86,96%.                 

B. 16,04%.                 

C. 13,04%.                 

D. 6,01%.

---(Nội dung đầy đủ, chi tiết từ vui lòng xem tại online hoặc đăng nhập để tải về máy)---

Trên đây là phần trích dẫn Giải bài toán bằng phương pháp bảo toàn khối lượng môn Hóa học 12 năm 2021, để xem toàn bộ nội dung chi tiết, mời các bạn cùng quý thầy cô vui lòng đăng nhập để tải về máy. 

Chúc các em đạt điểm số thật cao trong kì thi sắp đến!