Kỹ thuật giải bài toán bằng phương pháp bảo toàn nguyên tố môn Hóa học 12 năm 2021

I. NỘI DUNG PHƯƠNG PHÁP

1. Nguyên tắc chung

Nguyên tắc chung của phương pháp này là dựa vào định luật bảo toàn nguyên tố:

“ Trong các phản ứng hóa học thông thường, các nguyên tố luôn được bảo toàn”

Điều này có nghĩa là:

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

Điểm mấu chốt của phương pháp là phải xác định được đúng các hợp phần chứa nguyên tố X ở trước và sau phản ứng rồi áp dụng ĐLBT nguyên tố với X để rút ra mối quan hệ giữa các hợp phần → Kết luận cần thiết

2. Các trường hợp áp dụng và một số chú ý quan trọng

Phương pháp bảo toàn nguyên tố có thể áp dụng cho hầu hết các dạng bài tập, đặc biệt là các dạng bài hỗn hợp nhiều chất, xảy ra biến đổi phức tạp. Dưới đây là một số dạng bài tập tiêu biểu:

Dạng 1: Từ nhiều chất đầu tạo thành một sản phẩm

Từ dữ kiện đề bài ta tính số tổng mol nguyên tố X trong các chất ban đầu → tổng số mol X trong sản phẩm tạo thành → số mol sản phẩm:

Cho hỗn hợp A gồm các chất rắn Fe, FeO, Fe₃O₄, Fe₂O₃ ta hoàn toàn trong dung dịch HCl, dung dịch thu được cho tác dụng với dung dịch NaOH dư, lọc kết tủa, nung trong không khí đến khối lượng không đổi thu được m gam chất rắn. Tính m ?

Ta thấy, chất cuối cùng là Fe₂O₃. vậy nếu tính được tổng số mol Fe có trong A ta sẽ tính được số mol Fe₂O₃

Dạng 2: Từ một chất đầu tạo thành hỗn hợp nhiều sản phẩm

Dạng 3: Từ nhiều chất đầu tạo thành nhiều sản phẩm

Dạng 4: Bài toán đốt cháy trong hóa học hữu cơ

3. Một số chú ý để làm tốt phương pháp bảo toàn nguyên tố

- Hạn chế viết phương trình phản ứng mà thay vào đó là viết sơ đồ hợp thức(chú ý đến hệ số) biểu diễn các biến đổi cơ bản của các nguyên tố cần quan tâm

- Đề bài thường cho số mol của nguyên tố quan tâm, từ đó xác định được số mol hay khối lượng của các chất

4. Các bước giải

- Viết sơ đồ hợp thức

- Rút ra các mối quan hệ về số mol của các nguyên tố cần xác định theo yêu cầu của đề bài trên cơ sở dựa vào định luật bảo toàn nguyên tố

II. BÀI TẬP MINH HỌA

Ví dụ 1: Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp gồm 0,2 mol Fe và 0,1 mol Fe₂O₃ vào dung dịch HCl dư thu được dung dịch A. Cho dung dịch A tác dụng với NaOH dư thu được kết tủa. Lọc kết tủa, rửa sạch sấy khô và nung trong không khí đến khối lượng không đổi được m gam chất rắn, m có giá trị là:

A. 23 gam

B. 32 gam

C. 24 gam

D. 42 gam

Hướng dẫn giải

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂

Fe₂O₃ + 6HCl → 2FeCl₃ + 3H₂O

HCl + NaOH → NaCl + H₂O

FeCl₂ + 2NaOH → Fe(OH)₂ + 2NaCl

FeCl₃ + 3NaOH → Fe(OH)₃ + 3NaCl

4Fe(OH)₂ + O₂ + 2H₂O → 4Fe(OH)₃

2Fe(OH)₃ → Fe₂O₃ + 3H₂O

Nhận xét: Trong m gam chất rắn có 0,1 mol Fe₂O₃ ban đầu. Vậy chỉ cần tính lượng Fe₂O₃ tạo ra từ Fe theo mối quan hệ sau:

2Fe → Fe₂O₃

0,2(mol) → 0,1 (mol)

m = 0,2.160 = 32 (g)

→ Đáp án B

Ví dụ 2: Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp gồm 0,27 gam bột nhôm và 2,04 gam bột Al₂O₃ trong dung dịch NaOH dư thu được dung dịch X. Cho CO₂ dư tác dụng với dung dịch X thu được kết tủa Y, nung Y ở nhiệt độ cao đến khối lượng không đổi thu được chất rắn Z. Biết hiệu suất các phản ứng đều đạt 100%. Khối lượng của Z là:

A. 2,04 gam.

B. 2,31 gam.

C. 3,06 gam.

D. 2,55 gam

Hướng dẫn giải

\(\begin{gathered}
Theo BTNT : {n_{Al(A{l_2}{O_3}, Z)}} = {n_{Al(Al)}} + {n_{Al(A{l_2}{O_3})}} \hfill \\
\Rightarrow {n_{Al(A{l_2}{O_3}, Z)}} = \frac{{0,27}}{{27}} + \frac{{2,04}}{{102}} \times 2 = 0,05 mol \Rightarrow {n_{A{l_2}{O_3}(Z)}} = \frac{{0,05}}{2} = 0,025 mol \hfill \\
\Rightarrow {m_Z} = {m_{A{l_2}{O_3}(Z)}} = 0,025.102 = 2,55 gam \hfill \\
\end{gathered} \)

→ Đáp án D

Ví dụ 3: Cho 11,2 gam Fe và 2,4 gam Mg tác dụng với dung dịch H₂SO₄ loãng dư. Sau phản ứng thu được dung dịch A và V lit khí H₂(đktc). Cho dung dịch NaOH dư vào dung dịch A thu được kết tủa B. Lọc B nung trong không khí đến khối lượng không đổi được m (gam) chất rắn:

a/ V có giá trị là:

A. 2,24 lit

B. 3,36 lit

C. 5,6 lit

D. 6,72 lit

b/ Giá trị của m là:

A. 18 gam

B. 20 gam

C. 24 gam

D. 36 gam

Hướng dẫn giải

Các phản ứng:

Fe + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂

Mg + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂

FeSO₄ + 2NaOH → Fe(OH)₂ + Na₂SO₄

MgSO₄ + 2NaOH → Mg(OH)₂ + Na₂SO₄

4Fe(OH)₂ + O₂ → 2Fe₂O₃ + 4H₂O

Mg(OH)₂ → MgO + H₂O

a/ Ta có: \({{\text{n}}_{{{\text{H}}_{\text{2}}}}}{\text{ = }}{{\text{n}}_{{\text{Mg}}}}{\text{ + }}{{\text{n}}_{{\text{Fe }}}}{\text{ = }}\frac{{2,4}}{{24}} + \frac{{11,2}}{{56}} = 0,3(mol)\)

→ V(H₂) = 0,3.22,4 = 6,72 (lit)

→ Chọn D

b/ Dựa vào sự thay đổi chất đầu và chất cuối ta được sơ đồ hợp thức:

2Fe → Fe₂O₃ ; Mg → MgO

0,2 → 0,1(mol) 0,1 → 0,1 (mol)

m = 0,1.160 + 0,1.40 = 20(g)

→ Chọn B

Ví dụ 4: Thổi từ từ V lit hỗn hợp khí (đktc) gồm CO và H₂ đi qua ống đựng 16,8gam hỗn hợp 3 oxit: CuO, Fe₃O₄, Al₂O₃ nung nóng, phản ứng hoàn toàn. Sau phản ứng thu được m gam chất rắn và một hỗn hợp khí nặng hơn khối lượng của hỗn hợp V là 0,32 gam. Tính V và m

A. 0,224 lit và 14,48 gam

B. 0,672 lit và 18,46 gam

C. 0,112 lit và 12,28 gam

D. 0,448 lit và 16,48gam

Hướng dẫn giải

Thực chất phản ứng khử các oxit trên là:

CO + O → CO₂

H₂ + O → H₂O

Khối lượng hỗn hợp khí tạo thành nặng hơn hỗn hợp khí ban đầu chính là khối lượng của nguyên tử oxi trong các oxit tham gia phản ứng. Do vậy:

mO = 0,32 (g) → nO = \(\frac{{0,32}}{{16}} = 0,02({\text{mol)}}\)

→ n(CO) + n(H₂) = 0,02 (mol) → V(CO + H₂) = 0,02.22,4 = 0,448 (lit)

Áp dụng ĐLBTKL:

m(oxit) = m(chất rắn) + 0,32 → m(chất rắn) = 16,8 – 0,32 = 16,48 (g)

→ chọn D

Ví dụ 5: Thổi rất chậm 2,24 lit( đktc) một hỗn hợp khí gồm CO và H₂ qua một ống sứ đựng hỗn hợp Al₂O₃, CuO, Fe₃O₄, Fe₂O₃ có khối lượng là 24 gam dư đang được đun nóng. Sau khi kết thúc phản ứng khối lượng chất rắn còn lại trong ống sứ là:

A. 22,4g

B. 11,2g

C. 20,8g

D. 16,8g

Hướng dẫn giải

Có thể làm nhanh:

m = 24 - \(\frac{{2,24*16}}{{22,4}}\) = 22,4 (g)

→ Chọn A

Ví dụ 6: Cho m gam một ancol no, đơn chức X qua bình đựng CuO dư, nung nóng. Sau khi phản ứng hoàn toàn, khối lượng chất rắn trong bình giảm đi 0,32g. Hỗn hợp hơi thu được có tỉ khối đối với H₂ là 15,5. Giá trị m là:

A. 0,92gam

B. 0,32gam

C. 0,62gam

D. 0,46gam

Hướng dẫn giải

C_nH_2n+1CH₂OH + CuO → C_nH_2n+1CHO + Cu + H₂O

Khối lượng chất rắn trong bình giảm chính là số gam nguyên tử O trong CuO phản ứng. Do đó:

m_O = 0,32(g) → n_O = \(\frac{{0,32}}{{16}} = 0,02({\text{mol)}}\)

→ Hỗn hợp hơi gồm: C_nH_2n+1CHO: 0,02 mol và H₂O: 0,02 mol

Vậy hỗn hợp hơi có khối lượng là: m(hỗn hợp) = 31.0,04 = 1,24 (g)

Ta có: m(ancol) + 0,32 = m(hỗn hợp)

m(ancol) = 1,24 – 0,32 = 0,92 (g)

→ Đáp án A

Ví dụ 7: Đốt cháy hoàn toàn 4,04 gam một hỗn hợp bột kim loại gồm Al, Fe, Cu thu được 5,96 gam hỗn hợp 3 oxit. Hòa tan hết hỗn hợp 3 oxit bằng dung dịch HCl. Tính thể tích dung dịch HCl 2M cần dùng

A. 0,5 lit

B. 0,7 lit

C. 0,12lit

D. 1 lit

Hướng dẫn giải

Ta có: m_O= m(oxit) – m(kim loại) = 5,96 – 4,04 = 1,92 (g)

→ n_O = \(\frac{{1,92}}{{16}} = 0,12({\text{mol)}}\)

Hòa tan hết hỗn hợp 3 oxit bằng dung dịch HCl thực chất chỉ là phản ứng:

2H⁺ + O^2- → H₂O

0,24 ← 0,12 mol

V_HCl = \(\frac{{0,24}}{2} = 0,12(lit{\text{)}}\)

→ Đáp án C

Ví dụ 8: Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp gồm 0,12 mol FeS2 và a mol Cu2S vào axit HNO3 (vừa đủ), thu được dung dịch X (chỉ chứa hai muối sunfat) và khí duy nhất NO. Giá trị của a là:

A. 0,04.

B. 0,075.

C. 0,12.

D. 0,06.

Hướng dẫn giải

Ta có sơ đồ sau:

2 FeS₂ → Fe₂(SO₄)₃

0,12(mol) → 0,06 (mol)

Cu₂S → 2CuSO₄

a (mol) → 2a (mol)

Bảo toàn nguyên tố S nên: 0,12.2 + a = 0,06.3 + 2a → a = 0,06

→ chọn câu D

Ví dụ 9: Cho 0,6 mol Fe_xO_y phản ứng nhiệt nhôm tạo ra 81,6g Al₂O₃.Công thức oxit sắt là:

A. FeO.

B. Fe₂O₃

C. Fe₃O₄

D. Không xác định được.

Hướng dẫn giải

Nhận xét: Al lấy oxi trong oxit sắt nên số mol nguyên tử O trong 2 oxit là bằng nhau

( tức là bảo toàn) nên: 0,6y = \(\frac{{81,6*3}}{{102}}\) → y = 4 → Fe₃O₄

→ Chọn C

Ví dụ 10: Cho tan hoàn toàn 8 gam hỗn hợp X gồm FeS và FeS₂ trong 290 ml dung dịch HNO₃ thu được khí NO và dung dịch Y. Để tác dụng hết với các chất trong dung dịch Y cần 250 ml dung dịch Ba(OH)₂ 1M. Kết tủa tạo thành đem nung ngoài không khí đến khối lượng không đổi được 32,03 gam chất rắn Z. Khối lượng mỗi chất trong X là:

A. 3,6g FeS và 4,4g FeS₂

B. 2,2g FeS và 5,8g FeS₂

C. 4,6g FeS và 3,4g FeS₂

D. 4,4g FeS và 3,6g FeS₂

Hướng dẫn giải

Nhận xét: Nguyên tố Fe và S được bảo toàn trong các quá trình phản ứng:

Ta có: 88 x + 120y = 8 [1]

Bảo toàn Fe và S: 160.\(\frac{{x + y}}{2}\) + 233.(x + 2y) = 32,03 [2]

Giải [1] và [2] → x = 0,05 mol ; y = 0,03 mol

→ m(FeS) = 88.0,05 = 4,4 (g) và m(FeS₂) = 8 – 4,4 = 3,6 (g)

→ Chọn D

III. LUYỆN TẬP

Bài 1: Cho 4,48 lit khí CO₂(đktc) tác dụng hoàn toàn với 200 ml dung dịch NaOH 1,5M. Tính khối lượng muối thu được?

A. 8,4g.

B.10,6g

C.19g

D.15,2g

Bài 2: Hấp thụ hoàn toàn 4,48 lit CO₂ (đktc) vào 500 ml dung dịch hỗn hợp gồm NaOH 0,1M và Ba(OH)₂ 0,2M sinh ra m gam kết tủa. Giá trị của m là:

A. 9,85g

B. 11,82g

C. 17,73g

D. 19,7g

Bài 3: Cho 4,48 lít khí CO (ở đktc) từ từ đi qua ống sứ nung nóng đựng 8 gam một oxit sắt đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn. Khí thu được sau phản ứng có tỉ khối so với hiđro bằng 20. Công thức của oxit sắt và phần trăm thể tích của khí CO₂ trong hỗn hợp khí sau phản ứng là:

A. FeO;75%

B. Fe₂O₃;75%

C. Fe₂O₃;65%

D. Fe₃O₄;75%

Bài 4: Đốt cháy hoàn toàn một thể tích khí thiên nhiên gồm metan, etan, propan bằng oxi không khí (trong không khí, oxi chiếm 20% thể tích), thu được 7,84 lít khí CO₂ (ở đktc) và 9,9 gam nước. Thể tích không khí (ở đktc) nhỏ nhất cần dùng để đốt cháy hoàn toàn lượng khí thiên nhiên trên là:

A. 70 lit

B. 78,4 lit

C. 84 lit

D. 56 lit

Bài 5: Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm CH₄, C₃H₆ và C₄H₁₀ thu được 4,4 gam CO₂ và 2,52 gam H₂O, m có giá trị là:

A. 1,48gam

B. 2,48gam

C. 14,8gam

D. 24,7gam

Bài 6: Đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol một axit cacboxylic đơn chức cần vừa đủ V lit O₂(đktc), thu được 0,3 mol CO₂ và 0,2 mol H₂O. Giá trị của V là:

A. 8,96lit

B. 11,2lit

C. 6,72lit

D. 4,48lit

Bài 7: Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp hai rượu đơn chức cùng dãy đồng đẳng cần dùng vừa đủ V lít khí O2 (đktc), thu được 10,08 lít CO2 (đktc) và 12,6 gam H2O. Giá trị của V là:

A. 17,92.

B. 4,48.

C. 15,12.

D. 25,76.

Bài 8: Tiến hành crackinh ở nhiệt độ cao 5,8 gam butan. Sau một thời gian thu được hỗn hợp khí X gồm CH₄, C₂H₆, C₂H₄, C₃H₆ và C₄H₁₀. Đốt cháy hoàn toàn X trong khí oxi dư rồi dẫn toàn bộ sản phẩm sinh ra qua bình đựng H₂SO₄ đặc. Tính độ tăng khối lượng của bình H₂SO₄ đặc là:

A. 9g

B. 4,5g

C. 18g

D. 13,5g

Bài 9: Đun nóng 7,6 gam hỗn hợp A gồm C₂H₂, C₂H₄ và H₂ trong bình kín với xúc tác Ni thu được hỗn hợp khí B. Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp B, dẫn sản phẩm cháy thu được lần lượt qua bình 1 đựng H₂SO₄ đặc, bình 2 đựng Ca(OH)₂ dư thấy khối lượng bình 1 tăng 14,4 gam. Khối lượng tăng lên ở bình 2 là:

A. 11g

B. 22

C. 25 g

D. 15 g

Bài 10: Hỗn hợp khí A gồm một ankan, một anken, một ankin và H₂. Chia A thành 2 phần có thể tích bằng nhau rồi tiến hành thí nghiệm sau:

Phần 1: Đem đốt cháy hoàn toàn rồi dẫn sản phẩm cháy lần lượt qua bình 1 đựng H₂SO₄ đặc, bình 2 đựng nước vôi trong dư. Sau phản ứng cân thấy khối lượng bình 1 tăng 9,9 gam, bình 2 tăng 13,2 gam

Phần 2: Dẫn từ từ qua ống đựng bột Ni nung nóng thu được hỗn hợp khí B. Đốt hoàn toàn B rồi rồi cho sản phẩm cháy qua bình đựng nước vôi trong dư thấy bình tăng m gam. Tìm giá trị của m ?

A. 13,1 g

B. 23,1

C. 11,1 g

D. 33,1 g

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

Trên đây là phần trích đoạn nội dung tài liệu Kỹ thuật giải bài toán bằng phương pháp bảo toàn nguyên tố môn Hóa học 12 năm 2021, để xem đầy đủ đáp án vui lòng đăng nhập vào hệ thống Chúng tôi để xem online hoặc tải về máy!

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

Ngoài ra các em có thể tham khảo thêm một số tư liệu cùng chuyên mục tại đây:

Kỹ thuật giải bài toán bằng phương pháp bảo toàn nguyên tố môn Hóa học 12 năm 2021

I. NỘI DUNG PHƯƠNG PHÁP

II. BÀI TẬP MINH HỌA

III. LUYỆN TẬP

Hồng Phong

Bình luận

Bài viết đọc nhiều

Bài viết cũ mà hay

Có Thể Bạn Quan Tâm ?

Kỹ thuật giải bài toán bằng phương pháp bảo toàn nguyên tố môn Hóa học 12 năm 2021

I. NỘI DUNG PHƯƠNG PHÁP

II. BÀI TẬP MINH HỌA

III. LUYỆN TẬP

Hồng Phong

Phương pháp giải bài toán kim loại tác dụng với H2SO4 (đặc, nóng) môn Hóa học 12 năm 2021

Giải bài toán bằng phương pháp trung bình môn Hóa học 12 năm 2021

Tham khảo thêm

Bình luận

Bài viết đọc nhiều

Bài viết cũ mà hay

Có Thể Bạn Quan Tâm ?