Phương pháp bảo toàn mol nguyên tử (có hướng dẫn giải)

PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN MOL NGUYÊN TỬ CÓ HƯỚNG DẪN GIẢI

 

Có rất nhiều phương pháp để giải toán hóa học khác nhau nhưng phương pháp bảo toàn nguyên tử và phương pháp bảo toàn số mol electron cho phép chúng ta gộp nhiều phương trình phản ứng lại làm một, qui gọn việc tính toán và nhẩm nhanh đáp số. Rất phù hợp với việc giải các dạng bài toán  hóa học trắc nghiệm. Cách thức gộp những phương trình làm một và cách lập phương trình theo phương pháp bảo toàn nguyên tử sẽ được giới thiệu trong một số ví dụ sau đây.

Ví dụ 1: 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

0,05    →   0,05 mol

Đặt số mol hỗn hợp X gồm FeO, Fe₃O₄, Fe₂O₃ lần lượt là x, y, z. Ta có:

n_O  =  x + 4y + 3z  =  0,05 mol                              (1)

→      \({n_{Fe}} = \frac{{3,04 - 0,05 \times 16}}{{56}} = 0,04\,\,mol\)        

→       x + 3y + 2z  = 0,04 mol                              (2)

Nhân hai vế của (2) với 3 rồi trừ (1) ta có:  x + y  =  0,02 mol.

Mặt khác:

2FeO + 4H₂SO₄  →   Fe₂(SO₄)₃ + SO₂ + 4H₂O

 x                       →                           x/2

2Fe₃O₄ + 10H₂SO₄  →   3Fe₂(SO₄)₃ + SO₂ + 10H₂O

y                      →                                    y/2

→   tổng:   \({n_{SO2}} = \frac{{x + y}}{2} = \frac{{0,2}}{2} = 0,01\,\,mol\)       

Vậy:   VSO₂ = 224 ml            (Đáp án B)

Ví dụ 2: Thổi từ từ V lít hỗn hợp khí (đktc) gồm CO và H₂ đi qua một ống đựng 16,8 gam 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 và hơi nặng hơn khối lượng của hỗn hợp V là 0,32 gam. Tính V và m.

A. 0,224 lít và 14,48 gam.        B. 0,448 lít và 18,46 gam.          

C. 0,112 lít và 12,28 gam.        D. 0,448 lít và 16,48 gam.

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:

m_O = 0,32 gam.

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

→    \(\left( {{n_{CO}} + {n_{{H_2}}}} \right) = 0,02\,\,mol\)             .

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:

m_oxit = m_{chất rắn} + 0,32

→ 16,8 = m + 0,32

→  m = 16,48 gam.

→   V hỗn hợp = 0,02.22,4 = 0,448 lít. (Đáp án D)

Ví dụ 3: Thổi rất chậm 2,24 lít (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. 22,4 gam.                          B. 11,2 gam.     C. 20,8 gam.      D. 16,8 gam.

Hướng dẫn giải

n hỗn hợp CO + H₂ = 0,1 mol 

Thực chất phản ứng khử các oxit là:

CO  +  O   →   CO₂

H₂  +  O   →   H₂O.

Vậy:    nO = nCO + nH₂ = 0,1 mol              .

→   m_O = 1,6 gam.

Khối lượng chất rắn còn lại trong ống sứ là: 24 - 1,6 = 22,4 gam. (Đáp án A)

Ví dụ 4: Cho m gam một ancol (rượu) no, đơn chức X qua bình đựng CuO (dư), nung nóng. Sau khi phản ứng hoàn toàn, khối lượng chất rắn trong bình giảm 0,32 gam. Hỗn hợp hơi thu được có tỉ khối đối với hiđro là 15,5. Giá trị của m là

A. 0,92 gam.                          B. 0,32 gam.     C. 0,64 gam.      D. 0,46 gam.

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 nhận được:

m_O = 0,32 gam  →  nO = 0,32 : 16 = 0,02 mol 

→   Hỗn hợp hơi gồm:            

 \(\left\{ \begin{array}{l}
{C_n}{H_{2n + 1}}CHO & :0,02\,\,mol\\
{H_2}O & :0,02\,\,mol.
\end{array} \right.\)

Vậy hỗn hợp hơi có tổng số mol là 0,04 mol.

Có M_Tb= 31

→    m_{hh hơi} = 31. 0,04 = 1,24 gam.

→  m_ancol + 0,32  =  m_{hh hơi}

→  m_ancol  =  1,24 - 0,32  =  0,92 gam. (Đáp án A)

Chú ý: Với rượu bậc (I) hoặc rượu bậc (II) đều thỏa mãn đầu bài.

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

A. 0,5 lít.         B. 0,7 lít.          C. 0,12 lít.      D. 1 lít.

Hướng dẫn giải

m_O  =  m_oxit - m_kl  =  5,96 - 4,04  =  1,92 gam.

nO = 1,92 : 16 = 0,12 mol                  .

Hòa tan hết hỗn hợp ba oxit bằng dung dịch HCl tạo thành H₂O như sau:

                                      2H⁺   +    O^2-   →   H₂O

                                       0,24  →  0,12 mol

→ VHCl = 0,24 : 2 = 0,12 lít. (Đáp án C)

...

Trên đây là phần trích dẫn Phương pháp bảo toàn mol nguyên tử (có hướng dẫn giải), 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!