Bài tập vận dụng phương pháp bảo toàn nguyên tố và bảo toàn khối lượng - Ôn thi môn Hóa học năm 2020

BÀI TẬP VẬN DỤNG PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN NGUYÊN TỐ VÀ BẢO TOÀN KHỐI LƯỢNG – ÔN TẬP MÔN HÓA HỌC NĂM 2020

 

I. Phương pháp bảo toàn nguyên tố

1. Nội dung định luật bảo toàn nguyên tố:

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

2. Nguyên tắc áp dụng:

 - Trong phản ứng hóa học, tổng số mol của nguyên tố trước và sau phản ứng luôn bằng nhau.

3. Các ví dụ minh họa:

Ví dụ 1: 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

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

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

→ \({V_{HCl}} = \frac{{0,24}}{2} = 0,12\) lít           

Đáp án C.

Ví dụ 2: Cho hỗn hợp A gồm Al, Zn, Mg. Đem oxi hoá hoàn toàn 28,6 gam A bằng oxi dư thu được 44,6 gam hỗn hợp oxit B. Hoà tan hết B trong dung dịch HCl thu được dung dịch D. Cô cạn dung dịch D được hỗn hợp muối khan là

A. 99,6 gam.               B. 49,8 gam.                C. 74,7 gam.               D. 100,8 gam.

Hướng dẫn giải

Gọi M là kim loại đại diện cho ba kim loại trên với hoá trị là n

M  +  n/2O₂   →   M₂O_n                    (1)

M₂O_n  +  2nHCl   →   2MCl_n  +  nH₂O       (2)

Theo phương trình (1) (2)  → \({n_{HCl}} = 4.{n_{{O_2}}}\)

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng  → \({m_{{O_2}}} = 44,6 - 28,6 = 16\) gam

→ nO₂ = 0,5 mol →   n_HCl = 4.0,5 = 2 mol

→ nCl- = 2 mol

→ m_muối = m_hhkl + = 28,6 + 235,5 = 99,6 gam.  

Đáp án A.

Ví dụ 3: 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 4: 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.

→ \({V_{hh\,(CO + {H_2})}} = 0,02 \times 22,4 = 0,448\) lít     

Đáp án D.

Ví dụ 5: 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

\({n_{hh\,(CO + {H_2})}} = \frac{{2,24}}{{22,4}} = 0,1\,\,mol\)

Thực chất phản ứng khử các oxit là:

CO  +  O   →   CO₂

H₂  +  O   →   H₂O.

Vậy: \({n_O} = {n_{CO}} + {n_{{H_2}}} = 0,1\,\,mol\)

→ 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 6: Cho 4,48 lít CO (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; 65%.

Hướng dẫn giải

Fe_xO_y  +  yCO    →    xFe + yCO₂

Khí thu được có  →  gồm 2 khí CO₂ và CO dư

\( \to \frac{{{n_{C{O_2}}}}}{{{n_{CO}}}} = \frac{3}{1} \to \% {V_{C{O_2}}} = 75\% \)

Mặt khác: \({n_{CO\,\,(p.u)}} = {n_{C{O_2}}} = \frac{{75}}{{100}} \times 0,2 = 0,15\) mol  →  n_{CO dư} = 0,05 mol.

Thực chất phản ứng khử oxit sắt là do

CO  +  O _{(trong oxit sắt)}   →  CO₂

→ n_CO = n_O = 0,15 mol   →   m_O = 0,15.16 = 2,4 gam

→ m_Fe = 8 - 2,4 = 5,6 gam  →  n_Fe = 0,1 mol.

Theo phương trình phản ứng ta có:

\(\frac{{{n_{Fe}}}}{{{n_{C{O_2}}}}} = \frac{x}{y} = \frac{{0,1}}{{0,15}} = \frac{2}{3}\)

→  Fe₂O₃

Đáp án B.

Ví dụ 7: Cho một luồng khí CO đi qua ống đựng 0,01 mol FeO và 0,03 mol Fe₂O₃ (hỗn hợp A) đốt nóng. Sau khi kết thúc thí nghiệm thu được 4,784 gam chất rắn B gồm 4 chất. Hoà tan chất rắn B bằng dung dịch HCl dư thấy thoát ra 0,6272 lít H_­2 (đktc). Tính số mol oxit sắt từ trong hỗn hợp B. Biết rằng trong B số mol oxit sắt từ bằng 1/3 tổng số mol sắt (II) oxit và sắt (III) oxit.

A. 0,006.                     B. 0,008.                     C. 0,01.                       D. 0,012.

Hướng dẫn giải

Hỗn hợp A \(\left\{ \begin{array}{l}
FeO & :0,01\,\,mol\\
F{e_2}{O_3} & :0,03\,\,mol
\end{array} \right.\) + CO  →  4,784 gam B (Fe, Fe₂O₃, FeO, Fe₃O₄) tương ứng với số mol là: a, b, c, d (mol).

Hoà tan B bằng dung dịch HCl dư thu được \({n_{{H_2}}} = 0,028\) mol.

Fe  +  2HCl  →  FeCl₂   +  H₂

→ a = 0,028 mol.                                (1)

Theo đầu bài: \({n_{F{e_3}{O_4}}} = \frac{1}{3}\left( {{n_{FeO}} + {n_{F{e_2}{O_3}}}} \right)\)   →     (2)

Tổng m_B là:     (56.a + 160.b + 72.c + 232.d) = 4,78 gam.     (3)

Số mol nguyên tử Fe trong hỗn hợp A bằng số mol nguyên tử Fe trong hỗn hợp B. Ta có:

n_{Fe (A)} = 0,01 + 0,03.2 = 0,07 mol

n_{Fe (B)} = a + 2b + c + 3d

→ a + 2b + c + 3d = 0,07                    (4)

Từ (1, 2, 3, 4)  →  b = 0,006 mol

c = 0,012 mol

d = 0,006 mol   

Đáp án A.

Ví dụ 8: Khử hoàn toàn 24 gam hỗn hợp CuO và Fe_xO_y bằng H₂ dư ở nhiệt độ cao thu được 17,6

gam hỗn hợp 2 kim loại. Khối lượng H₂O tạo thành là

A. 1,8 gam.                 B. 5,4 gam.                  C. 7,2 gam.                 D. 3,6 gam.

Hướng dẫn giải

m_{O (trong oxit)}  =  m_oxit - m_kloại = 24 - 17,6 = 6,4 gam.

→ \({n_{{H_2}O}} = \frac{{6,4}}{{16}} = 0,4\) mol.

→  \({m_{{H_2}O}} = 0,4 \times 18 = 7,2\) gam

Đáp án C.

Ví dụ 9: Khử hết m gam Fe₃O₄ bằng CO thu được hỗn hợp A gồm FeO và Fe. A tan vừa đủ trong

0,3 lít dung dịch H₂SO₄ 1M cho ra 4,48 lít khí (đktc). Tính m?

A. 23,2 gam.            B. 46,4 gam.                C. 11,2 gam.               D. 16,04 gam.

Hướng dẫn giải

Fe₃O₄    →    (FeO, Fe)    →    3Fe²⁺

n mol

\({n_{Fe\,\,\left( {trong\,FeS{O_4}} \right)}} = {n_{SO_4^{2 - }}} = 0,3\) mol

Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố Fe:

\({n_{Fe\,\,\left( {\,F{e_3}{O_4}} \right)}} = {n_{Fe\,\,\left( {FeS{O_4}} \right)}}\)

→ 3n = 0,3  →   n = 0,1

→ \({m_{F{e_3}{O_4}}} = 23,2\) gam

Đáp án A.

Ví dụ 10: 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. 1,48 gam.               B.  2,48 gam.               C. 14,8 gam.               D. 24 gam.

Hướng dẫn giải

\({m_X} = {m_C} + {m_H}\, = \,\frac{{4,4}}{{44}}\,.\,12\, + \,\frac{{2,52}}{{18}}\,.\,2\, = \,1,2\, + \,0,28\, = \,1,48\,(g)\)

Đáp án A.

 

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

 

4. Bài tập áp dụng :

Câu 1: Cho hỗn hợp gồm 0,3 mol Fe, 0,15 mol Fe₂O₃ và 0,1 mol Fe₃O₄ tác dụng hết với dung dịch H₂SO₄ loãng thu được dung dịch A. Cho dung dịch A tác dụng với dung dịch NaOH dư, lọc kết tủa đem nung trong không khí đến khối lượng không đổi thu được m gam chất rắn C. Tính m

A. 70.                         B. 72.                           C. 65.                         D. 75.

Câu 2: Khử 16 gam Fe₂O₃ thu được hỗn hợp A gồm Fe, Fe₂O_3, FeO, Fe₃O₄. Cho A tác dụng hết với dung dịch H₂SO₄ đặc, nóng.  Khối lượng muối sunfat tạo ra trong dung dịch là

A. 48 gam.                  B. 50 gam.                   C. 32 gam.                  D. 40 gam.

Câu 3: Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp gồm 0,1 mol Fe₂O₃ và 0,2 mol FeO vào dung dịch HCl dư thu được dung dịch A. Cho NaOH dư vào dung dịch A thu được kết tủa B. Lọc lấy kết tủa B rồi đem nung trong không khí đến khối lượng không đổi được m gam chất rắn, m có giá trị là

A. 16 gam.                  B. 32 gam.                   C. 48 g am.                  D. 52 gam.

Câu 4: Cho 1,56 gam hỗn hợp gồm Al và Al₂O₃ phản ứng hết với dung dịch HCl (dư), thu được V lít khí H₂ (đktc) và dung dịch X. Nhỏ từ từ dung dịch NH₃ đến dư vào dung dịch X thu được kết tủa, lọc hết lượng kết tủa, nung đến khối lượng không đổi thu được 2,04 gam chất rắn. Giá trị của V là

A. 0,672.                     B. 0,224.                     C. 0,448.                      D. 1,344.

Câu 5: 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%.

Câu 6: Dẫn từ từ V lít khí CO (đktc) đi qua một ống sứ đựng lượng dư hỗn hợp rắn gồm CuO, Fe₂O₃ (ở nhiệt độ cao). Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được khí X. Dẫn toàn bộ khí X ở trên vào lượng dư dung dịch Ca(OH)₂ thì tạo thành 4 gam kết tủa. Giá trị của V là

A. 1,120.                     B. 0,896.                     C. 0,448.                     D. 0,224.

Câu 7: Khử hoàn toàn một oxit sắt X ở nhiệt độ cao cần vừa đủ V lít khí CO (đktc), sau phản ứng thu được 0,84 gam Fe và 0,02 mol khí CO₂. Công thức của X và giá trị V lần lượt là

A. Fe₃O₄ và 0,224.      B. Fe₂O₃ và 0,448.      C. Fe₃O₄ và 0,448.      D. FeO và 0,224.

Câu 8: Cho V lít hỗn hợp khí (ở đktc) gồm CO và H₂ phản ứng với một lượng dư hỗn hợp rắn gồm CuO và Fe₃O₄ nung nóng. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, khối lượng hỗn hợp rắn giảm 0,32 gam. Giá trị của V là

A. 0,448.                  B. 0,112.                         C. 0,224.                     D. 0,560.

Câu 9: 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.

Câu 10: Khi đốt 1 lít khí X cần 6 lít O₂ thu được 4 lít CO₂ và 5 lít hơi H₂O (các thể tích khí đo ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất). CTPT của X là

A. C₄H₁₀O.                 B. C₄H₈O₂.                 C. C₄H₁₀O₂.                 D. C₃H₈O.

Câu 11: Đốt cháy 1 lít hơi hiđrocacbon với một thể tích không khí (lượng dư). Hỗn hợp khí thu được sau khi hơi H₂O ngưng tụ có thể tích là 18,5 lít, cho qua dung dịch KOH dư còn 16,5 lít, cho hỗn hợp khí đi qua ống đựng photpho dư thì còn lại 16 lít. Xác định CTPT của hợp chất trên biết các thể tích khí đo ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất và O₂ chiếm 1/5 không khí, còn lại là N₂.

A. C₂H₆.                     B. C₂H₄.                      C. C₃H₈.                      D. C₂H₂.

Câu 12: Đốt cháy hoàn toàn một hiđrocacbon trong 0,5 lít hỗn hợp của nó với CO₂ bằng 2,5 lít O₂ thu được 3,4 lít khí. Hỗn hợp này sau khi ngưng tụ hết hơi nước còn 1,8 lít, tiếp tục cho hỗn hợp khí còn lại qua dung dịch kiềm dư thì còn lại 0,5 lít khí. Các thể tích được đo ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất. CTPT của hiđrocacbon là

A. C₄H₁₀.                    B. C₃H₈.                      C. C₄H₈.                      D. C₃H₆.

Câu 13: Cho 224,00 lít metan (đktc) qua hồ quang được V lít hỗn hợp A (đktc) chứa 12% C₂H₂ ; 10% CH₄ ; 78% H₂ (về thể tích). Giả sử chỉ xảy ra 2 phản ứng :

2CH₄ → C₂H₂  +  3H₂ (1)

CH₄ → C  +  2H₂         (2)

Giá trị của V là

A. 407,27.                   B. 448,00.                  C. 520,18                      D. 472,64.

Câu 14: 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 (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. 70,0 lít.                   B. 78,4 lít.                   C. 84,0 lít.                   D. 56,0 lít.

Câu 15: Đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol một axit cacboxylic đơn chức, cần vừa đủ V lít O₂ (đktc), thu được 0,3 mol CO₂ và 0,2 mol H₂O. Giá trị của V là

A. 8,96.                       B. 11,2.                       C. 6,72.                       D. 4,48.

II. Phương pháp bảo toàn khối lượng

1. Nội dung định luật bảo toàn khối lượng:

 - Trong phản ứng hóa học, khối lượng nguyên tố luôn được bảo toàn.

2. Nguyên tắc áp dụng :

 - Trong phản ứng hóa học, tổng khối lượng các chất tham gia phản ứng luôn bằng tổng khối lượng các sản phẩm tạo thành.

 - Tổng khối lượng các chất đem phản luôn bằng tổng khối lượng các chất thu được.

 - Tổng khối lượng các chất tan trong dung dung dịch bằng tổng khối lượng của các ion.

 - Tổng khối lượng dung dịch sau phản ứng bằng tổng khối lượng của dung dịch trước phản ứng cộng khối lượng chất tan vào dung dịch trừ đi khối lượng chất kết tủa, chất bay hơi. 

3. Các ví dụ minh họa :

Ví dụ 1: Trộn 5,4 gam Al với 6,0 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 của m là

A. 2,24 gam.               B. 9,40 gam.                C. 10,20 gam.             D. 11,40 gam.

Hướng dẫn giải

Theo định luật bảo toàn khối lượng : 

m _{hh sau} = m _{hh trước} = 5,4 + 6,0 = 11,4 gam    

Đáp  án C.

Ví dụ 2: Cho 24,4 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. Vậy m có giá trị là

A. 2,66 gam.                B. 22,6 gam.                C. 26,6 gam.               D. 6,26 gam.

...

Trên đây là phần trích đoạn nội dung tài liệu Bài tập vận dụng phương pháp bảo toàn nguyên tố và bảo toàn khối lượng - Ôn thi môn Hóa học năm 2020, để xem đầy đủ đáp án vui lòng đăng nhập vào hệ thống hoc247 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:

• Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố để giải quyết các bài tập Hóa học
• Phương pháp bảo toàn nguyên tố giúp giải nhanh các bài tập trắc nghiệm
• Áp dụng bảo toàn nguyên tố giúp giải nhanh bài tập trắc nghiệm môn Hóa học năm 2019-2020