Chuyên đề Hóa học 12: Vận dụng định luật bảo toàn nguyên tố để giải nhanh một số bài toán Hóa học dạng trắc nghiệm

Nội dung text: Chuyên đề Hóa học 12: Vận dụng định luật bảo toàn nguyên tố để giải nhanh một số bài toán Hóa học dạng trắc nghiệm

1. Phương phỏp bảo toàn nguyờn tố -1- VẬN DỤNG ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NGUYấN TỐ ĐỂ GIẢI NHANH MỘT SỐ BÀI TOÁN HểA HỌC DẠNG TRẮC NGHIỆM Biờn soạn: Húa Học Mỗi Ngày I- Cơ sở lý thuyết Định luật bảo toàn nguyờn tố được phỏt biểu: “Trong cỏc phản ứng húa học thụng thường, cỏc nguyờn tố húa học luụn luụn được bảo toàn”. Điều này cú thể hiểu là: Tổng số mol nguyờn tử của một nguyờn tố X bất kỡ trước và sau phản ứng luụn luụn bằng nhau, tức là được bảo toàn. Vận dụng định luật bảo toàn nguyờn tố hay cú sự kết hợp với bảo toàn điện tớch, bảo toàn electron giỳp chỳng ta cú thể giải nhanh cỏc bài tập trắc nghiệm húa học. Vớ dụ 1: Hũa tan hoàn toàn hỗn hợp gồm 0,2 mol Fe và 0,1 mol Fe2O3 vào HCl dư được dung dịch X. Cho X tỏc dụng với NaOH dư được kết tủa. Lọc kết tủa, rửa sạch và nung trong khụng khớ đến khối lượng khụng đổi được m(g) chất rắn. Vậy m =? A.22g. B.32g C.42g D.52g Giải Ta cú sơ đồ: 0,2 mol Fe HCl dử FeCl2 dd NaOH dử Fe(OH)2 kk Fe2O3 toC 0,1 mol Fe2O3 FeCl Fe(OH) 3 3 Nhận xột: Nguyờn tố Fe trước và sau phản ứng được bảo toàn nờn: nFe(trước) = 0,2 + 0,1.2 = 0,4 (mol) → n(Fe2O3) = 0,4/2 = 0,2 (mol) → m(Fe2O3) = 0,2.160 = 32 (g) → Chọn B Vớ dụ 2: Cho 4,48 lit khớ CO2(đktc) tỏc dụng hoàn toàn với 200 ml dung dịch NaOH 1,5M. Tớnh khối lượng muối thu được? A.8,4g. B.10,6g C.19g D.15,2g Giải 4,48 n = 0,2(mol) CO2 22,4 nNaOH = 0,2.1,5 = 0,3 (mol) n 0,3 Ta cú: 1 NaOH 1,5 2 → tạo 2 muối n 0,2 CO2 Húa Học Mỗi Ngày – www.hoahocmoingay.com
2. Phương phỏp bảo toàn nguyờn tố -2- NaHCO3 x (mol) CO2 + NaOH Na2CO3 y (mol) Thầy dựng phương phỏp bảo toàn nguyờn tố. Cụ thể là: Bảo toàn nguyờn tố C : x + y = 0,2 Bảo toàn nguyờn tố Na: x + 2y = 0,3 Giải được: x = y = 0,1 → m(muối) = m(NaHCO3) + m(Na2CO3) = 0,1.84 + 0,1.106 = 19 (g) → Chọn C Vớ dụ 3: (TSĐH A 2008): 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. Giỏ trị của m là: A. 9,85g B. 11,82g C. 17,73g D. 19,7g Hướng dẫn giải 4,48 n = 0,2(mol) CO2 22,4 n = 0,5.0,1 = 0,05 (mol) NaOH n = 0,5.0,2 = 0,1 (mol) Ba(OH)2 n = 0,05 + 0,2 = 0,25 (mol) OH- n- 0,25 Ta cú: 1 OH 1,25 2 → tạo 2 muối n 0,2 CO2 - x (mol) HCO3 - CO2 + OH 2- CO3 y (mol) Bảo toàn nguyờn tố C : x + y = 0,2 Bảo toàn điện tớch õm: x + 2y = 0,25 Giải hệ pt trờn được: x = 0,15 và y = 0,05 2+ 2- Phản ứng tạo kết tủa: Ba + CO3 → BaCO3↓ 2+ 2- 2- Số mol Ba (0,1 mol) > số mol CO3 (0,05 mol) → n(BaCO3) = n(CO3 ) = 0,05 mol → m(BaCO3) = 0,05.197 = 9,85(g) → Chọn A Vớ dụ 4: (TSĐH A 2007): 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 khớ duy nhất NO. Giỏ trị của a là A. 0,04. B. 0,075. C. 0,12. D. 0,06. Giải: Ta cú sơ đồ sau: 2 FeS2 > Fe2(SO4)3 0,12(mol) → 0,06 (mol) Cu2S > 2CuSO4 a (mol) → 2a (mol) Bảo toàn nguyờn tố S nờn: 0,12.2 + a = 0,06.3 + 2a → a = 0,06 → chọn cõu D Vớ dụ 5: Cho 0,6 mol FexOy phản ứng nhiệt nhụm tạo ra 81,6g Al2O3.Cụng thức oxit sắt là: Húa Học Mỗi Ngày – www.hoahocmoingay.com
3. Phương phỏp bảo toàn nguyờn tố -3- A. FeO. B.Fe2O3 C.Fe3O4 D. Khụng xỏc định được. Giải Nhận xột: Al lấy oxi trong oxit sắt nờn số mol nguyờn tử O trong 2 oxit là bằng nhau 81,6*3 ( tức là bảo toàn) nờn: 0,6y = → y = 4 → Fe3O4 102 → Chọn C Vớ dụ 6: Cho 7,68 gam hỗn hợp gồm FeO, Fe3O4 và Fe2O3 tỏc dụng vừa hết với 260 ml dung dịch HCl 1M thu được dung dịch X. Cho X tỏc dụng với dung dịch NaOH dư,lọc kết tủa, nung núng trong khụng khớ đến khối lượng khụng đổi thu được m gam chất rắn. Giỏ trị m là: A. 8 gam B. 12 gam C. 16 gam D. 24 gam Giải Sơ đồ: FeO HCl dử FeCl2 dd NaOH dử Fe(OH)2 kk Fe2O3 Fe O o 2 3 Fe3O4 FeCl Fe(OH) t C 3 3 Phản ứng giữa oxit với HCl thực chất là: 2- + O + 2H → H2O + 2- nHCl = 0,26 (mol) → nH = 0,26 → nO = 0,26/2 = 0,13 (mol) 7,68 0,13*16 → nFe = 0,1(mol ) 56 0,1 Do Fe được bảo toàn trong quỏ trỡnh nờn: n(Fe2O3) = 0,05(mol ) 2 → m(Fe2O3) = 0,05.160 = 8 (g) → Chọn A Vớ dụ 7: Cho tan hoàn toàn 8 gam hỗn hợp X gồm FeS và FeS2 trong 290 ml dung dịch HNO3 thu được khớ NO và dung dịch Y. Để tỏc dụng hết với cỏc chất trong dung dịch Y cần 250 ml dung dịch Ba(OH)2 1M. Kết tủa tạo thành đem nung ngoài khụng khớ đến khối lượng khụng 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 Giải FeS x(mol) Fe3+ HNO3 Ba(OH) BaSO4 kk BaSO4 8g 2 32,03g o FeS2 y(mol) 2- Fe(OH) t C Fe O SO4 3 2 3 Nhận xột: Nguyờn tố Fe và S được bảo toàn trong cỏc quỏ trỡnh phản ứng: Ta cú: 88 x + 120y = 8 [1] x y Bảo toàn Fe và S: 160. + 233.(x + 2y) = 32,03 [2] 2 Giải [1] và [2] → x = 0,05 mol ; y = 0,03 mol Húa Học Mỗi Ngày – www.hoahocmoingay.com
4. Phương phỏp bảo toàn nguyờn tố -4- → m(FeS) = 88.0,05 = 4,4 (g) và m(FeS2) = 8 – 4,4 = 3,6 (g) → Chọn D Vớ dụ 7: Hũa tan hoàn toàn hỗn hợp gồm 0,27 gam bột nhụm và 2,04 gam bột Al2O3 trong dung dịch NaOH dư thu được dung dịch X. Cho CO2 dư tỏc dụng với dung dịch X thu được kết tủa Y, nung Y ở nhiệt độ cao đến khối lượng khụng đổi thu được chất rắn Z. Biết hiệu suất cỏc phản ứng đều đạt 100%. Khối lượng của Z là: A. 2,04gam B. 2,55gam C. 2,31gam D. 3,06gam Giải Sơ đồ: o Al NaOH CO2 t NaAlO2 Al(OH)3 Al2O3 Al2O3 Áp dụng ĐLBT nguyờn tố Al: n = n + n Al(Al2 O 3 , Z) Al(Al) Al(Al2 O 3 , đầu) 0,27 2,04 0,05 n + 2 0,05 mol n 0,025 mol Al(Al2 O 3 , Z)27 102 Al 2 O 3 (Z) 2 m m 0,025.102 2,55 gam Đáp án B. Z Al2 O 3 (Z) Vớ dụ 8: (TSCĐ Khối A – 2007) Cho 4,48 lớt khớ CO (ở đktc) từ từ đi qua ống sứ nung núng đựng 8 gam một oxit sắt đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn. Khớ thu được sau phản ứng cú tỉ khối so với hiđro bằng 20. Cụng thức của oxit sắt và phần trăm thể tớch của khớ CO2 trong hỗn hợp khớ sau phản ứng là: A. FeO;75% B. Fe2O3;75% C. Fe2O3;65% D. Fe3O4;75% Giải Khớ sau phản ứng là hỗn hợp CO và CO2 4,48 n n 0,2 mol khí sau khí trước 22,4 m m m O(Fex O y ) khí sau khí trước 2,4 m 20.2.0,2 28.0,2 2,4 gam n 0,15 mol O(Fex O y ) O(Fe x O y ) 16 5,6 m 8,0 2,4 5,6 gam n 0,1 mol Fe(Fex O y ) Fe(Fe x O y ) 56 x 0,1 2 oxit là Fe O y 0,15 3 2 3 Bảo toàn nguyên tố Oxi: n n 0,15 mol CO2 O(Fe 2 O 3 ) 0,15 %V 100% 75% CO2 0,2 Đáp án B. Vớ dụ 9:(TSCĐ Khối A – 2007) Húa Học Mỗi Ngày – www.hoahocmoingay.com
5. Phương phỏp bảo toàn nguyờn tố -5- Đốt chỏy hoàn toàn một thể tớch khớ thiờn nhiờn gồm metan, etan, propan bằng oxi khụng khớ (trong khụng khớ, oxi chiếm 20% thể tớch), thu được 7,84 lớt khớ CO2 (ở đktc) và 9,9 gam nước. Thể tớch khụng khớ (ở đktc) nhỏ nhất cần dựng để đốt chỏy hoàn toàn lượng khớ thiờn nhiờn trờn là: A. 70 lit B. 78,4 lit C. 84 lit D. 56 lit Giải Theo BTNT với O : 7,84 9,9 n n +n 2+ 1,25 mol O(O2 ) O(CO 2 ) O(H 2 O) 22,4 18 1,25 n 0,625 mol V 0,625.22,4 14 lít OO22 2 14 V 70 lít Đáp án A không khí 20% Vớ dụ 10: Đốt chỏy hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm CH4, C3H6 và C4H10 thu được 4,4 gam CO2 và 2,52 gam H2O, m cú giỏ trị là: A. 1,48gam B. 2,48gam C. 14,8gam D. 24,7gam Giải Ta ỏp dụng bảo toàn C và H: 4,4 2,52 m m + m = 12+ 2 1,48 gam CH 44 18 Đáp án A Vớ dụ 11: Tiến hành crackinh ở nhiệt độ cao 5,8 gam butan. Sau một thời gian thu được hỗn hợp khớ X gồm CH4, C2H6, C2H4, C3H6 và C4H10. Đốt chỏy hoàn toàn X trong khớ oxi dư, rồi dẫn toàn bộ sản phẩm sinh ra qua bỡnh đựng H2SO4 đặc. Độ tăng khối lượng của bỡnh H2SO4 đặc là: A. 4,5g B. 9g C. 18g D. 13,5g Giải CH4 C2H6 O crackinh 2 H O C4H10 X C2H4 2 C3H6 C4H10 Theo sơ đồ độ tăng của bỡnh H2SO4 đặc chớnh là H2O sinh ra. Áp dụng sự bảo toàn nguyờn tố H: 5,8 n n 10 1,0 mol n 0,5 mol H(H2 O) H(C 4 H 10 )58 H 2 O m 0,5.18 9,0 gam Đáp án B HO2 II- Kết luận: Qua cỏc vớ dụ trờn ta thấy dựa vào định luật bảo toàn nguyờn tố ta cú thể giải nhanh một số bài toỏn húa học, đặc biệt phự hợp với dạng bài tập trắc nghiệm hiện nay. Húa Học Mỗi Ngày – www.hoahocmoingay.com
6. Phương phỏp bảo toàn nguyờn tố -6- Húa Học Mỗi Ngày – www.hoahocmoingay.com