PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN KHỐI LƯỢNG
A. Nguyên tắc:
Nguyên tắc của phương pháp này là: “ tổng khối lượng các chất tham gia phả ứng
bằng tổng khối lượng các chất tạo thành sau phản ứng”
A + B C + D
Ta có: m
A
+ m
B
= m
C
+ m
D
B. Những điều cần lưu ý:
Khi áp dụng định luật bảo toàn khối lượng chỉ tính khối lượng các chất tham gia
phản ứng.
C. Phạm vi áp dụng:
Nếu bài toán là liên quan đến hiệu ứng nhiệt thì không thể áp dụng định luật
BTKL, tuy nhiên dạng này ít gặp và người ta bỏ qua hiệu ứng nhiệt của phản ứng.
Các bài toán hạt nhân không được áp dụng điịnh luật bảo toàn khối lượng.
D. Ưu điểm của phương pháp:
Có thể sử dụng cho nhiều bài toán với các dạng khác nhau cả vô cơ lẫn hữu cơ.
Ví dụ 1: ( Tự ra )
Hoà tan hoàn toàn 46,4 g một oxit kim loại bằng dd H
2
SO
4
đặc nóng (vừa đủ) thu
được 2,24 lít khí SO
2
(đktc) và 120g muối. Xác định công thức của kim loại ?
= m
M2(SO4)n
+ m
SO2
+m
H2O
46,4 + 98a(nx – y) = 120 + 2,24/22,4.64 + 18(nx – y)
a(nx – y) = 1 (1)
Mặt khác:
2
( 2 )
0,1 ( 2 ) 0,2
2
SO
nx y a
n nx y a
−
= = ⇒ − =
(2)
Từ (1) v à (2) suy ra: nxa = 1,8 (3)
ya = 0,8 (4)
Thay: ya = 0,8 vào phương trình: (xM + 16y)a = 46,4 xMa = 33,6 (5)
Ta có:
(5) 33,6 56
(6) 1,8 3
xMa
M n
nxa
= = ⇒ =
Thay n = 1, 2, 3 có nghiệm hợp lý là: n = 3 M = 56 (Fe).
SOH
nn
2
2
1
2
42
+ →
+
m
brom tăng
= m
anken
+ m
nước
= m
ancol
= 5,16 g
2
12
1
2
2
1
HONaHCNaOHHC
nnnn
+→+
+
+
(ĐKTC). Cô cạn dung dịch được chất rắn Y. Khối lượng của Y là bao nhiêu?
Giải:
a. Gọi a=n
M
(hoá tri của M là x)
b=n
M
,
( hoá tri của M
’
là y)
Ptpư:
M + xHCl
→
MCl
x
+
2
2
H
x
a ax a
2
ax
M
’
+ yCl
→
MCl
y
=
Vậy
2
H
m
=
( )
2
byax
+
=
4,0
2
8,0
=
2
H
V
= 0,4
×
22,4 =8,96(l)
b. Nhận thấy rằng khối lượng hỗn hợp X tăng gấp đôi (22,4 = 2
×
11,2). Mà
2
H
V
không tăng gấp đôi 16,8 < 2
2
25,1
×
→
m
Y
= 75,65g
Có những bài toán chỉ áp dụng định luật bảo toàn khối lượng mới giải được.
Ví dụ:( tự ra)
Đốt cháy hoàn toàn a gam este đơn chức cần 7, 28 lít (đktc) khí O
2
. Sản phẩm
cháy cho qua ống nghiệm đựng CaO mới nung đỏ thấy khối lượng bình tăng lên 15,5
gam.
Giải:
Theo ĐLBTKL : m
este
+ m
O2
= m
CO2
+ m
H2O
m
este
= m
CO2
+ m
H2O
dịch, sau phản ứng làm bay hơi nước thu được muối khan B có khối lượng nhỏ hơn
hỗn hợp A là m g. Hòa tan muối B vào nước và cho khí clo dư đi qua làm bay hơi
nước thu được muối khan C có khối lượng nhỏ hơn muối khan B là m g. Tính % khối
lượng muối.
G. Bài tập
Câu 1: ( Đại học An ninh T.P Hồ Chí Minh).
Cho một hỗn hợp A gồm một rượu no đơn chức và một rượu không no đơn
chức.Chia A thành hai phần bằng nhau, mỗi phần a gam. Lấy phần I cho vào bình kín
dung tích 12 lít và cho bay hơi ở 136,5
o
C, khi rượu bay hơi hết thì áp suất trong bình
là 0,14 atm. Đem este hóa phần II vớI 30 gam axit axetic hiệu suất phản ứng este là h
%. Tính tổng khối lượng este thu được.
Giải:
Gọi công thức chung của hai rượu là
R
OH ( x mol )
Ta có:
mol
RT
PV
n
A
05,0
)5,136273.(082,0
12.14,0
=
+
==
n
2
O
3
đun nóng. Sau một thời gian trong ống sứ còn lại n(g) hỗn hợp rắn Y. Khí thoát ra
đươc hấp thụ bằng dung dịch Ca(OH)
2
dư thu được p(g) kết tủa. Viết các PTPƯ có thể
xảy ra và lập biểu thức liên hệ m, n, p ?
Giải:
PTPƯ: 1) CO + CuO
0
t
→
Cu + CO
2
2) 3CO + Fe
2
O
3
0
t
→
2Fe + 3CO
2
3) CO
2
+ Ca(OH)
2
→ CaCO
100
p
a =
. Do đó:
16 100
m n p−
=
=> m – n = 0,16p.
Câu 3 ( Đề thi đại học quốc gia TP HCM năm 1999)
Nung m gam hỗn hợp gầm 2 muối cacbonat trung tính của 2 kim loại A, B đều có
hóa trị II. Sau một thời gian thu được 3,36 lít (đktc) CO
2
và còn lại hỗn hợp rắn Y.
Cho Y tác dụng với dd HCl dư rồi cho khí thoát ra hấp thụ hoàn toàn bởi dd Ca(OH)
2
dư, thu được 15 gam kết tủa. Phần dd còn lại đem cô cạn thu được 32,5 gam hỗn hợp
muối khan. Tính m.
Giải:
Các phản ứng xảy ra như sau:
ACO
3
→
o
t
AO + CO
2
BCO
3
2
+ H
2
O
Ca(OH)
2
+ CO
2
CaCO
3
+ H
2
O
∑
n
CO2
=
3,0
100
15
4,22
36,3
=+
mol
2
2
3
CO
Áp dụng ĐLBTĐT ta có: 0,1.2 + 0,2.3 = x + 2y
Áp dụng ĐLBTKL ta có: 35,5x + 96y = 46,9 - (56.0,1 + 27.0,2) = 35,9
Giải hệ phương trình ta được: x = 0,02 mol, y = 0,03 mol
Câu 5: ( Đại học quốc gia TPHCM Năm 1998)
Cho 3,87 gam một hỗn hợp gồm 2 kim loại M( hóa tri II) và M’( hóa trị III) vào
205ml dd chứa axit
HCl 1M và axit H
2
SO
4
0,5M, thu được dd B và 4,368 lít khí H
2
(đktc). Tính khối
lượng muối khan tạo thành.
Giải:
Theo bài ra thì n
HCl
= 0,25.1 = 0,25 mol và n
H2SO4
= 0,25.0,5 = 0,125 mol.
n
H+
= 0,25 + 0,125.2 = 0,5 mol.
Phản ứng: M + 2H
+
M
2+
+ H
2
2M’ + 6H
H2
(m
muối
)
min
= 3,87 + 0,25.36,5 + (0,125 – 0,11/2).98 – 0,30 = 19,465 g
(m
muối
)
max
= m
2kl
+ m
H2SO4
+ ( m
HCl
)
pư
– m
H2
(m
muối
)
max
= 3,87 + 0,125.98 + (0,25 -0,11). 98 – 0,39 = 19,465 g.
Vậy 19,465 < m
muối
< 20,84 g.
Câu 6: ( Đại học kinh tế TPHCM năm 1995).
Đun nóng glixerin với tác nhân loại nước (KHSO
H
4
O.
CTCT của A là: CH
2
=CH-CH=O
Câu 7: ( Đề thi thử ĐHSP TPHCM năm 2001).
Cho 0,1 mol aminoaxit B ( không phân nhánh) tác dụng vừa đủ với 250ml dd
H
2
SO
4
0,2M. Sau đó cô cạn dung dịch thu được 19,6 gam muối khan. Mặt khác, trung
hòa 29,4 gam B bằng một lượng vừa đủ Ba(OH)
2
, đem cô cạn dung dịch thì thu được
56,4 gam muối khan. Tính khối lượng phân tử của B và xác định công thức cấu tạo có
thể có của B.
Giải:
Gọi công thức B là: R(COOH)
a
(NH
2
)
b
ta có:
2R(COOH)
a
(NH
2
= m
muối
m
B
= 19,6- 0,05.98 = 14,7 gam M
B
= 14,7/0,1 = 147
2R(COOH)
a
NH
2
+ a Ba(OH)
2
[R(COO)
a
NH
3
]
2
Ba
a
+ 2aH
2
O
Áp dụng ĐLBTKL: m
B
+ m
Ba(OH)2
= m
muối
2
nồng độ a mol/l thu được b gam kết tủa, lọc kết tủa rồi đun nóng trong dung dịch lọc
được c gam kết tủa nữa. Cho biết b + c = 5,91. Tính a, b, c và tìm ông thức đơn giãn
nhất của A.
Giải:
Đặt Y : C
x
H
y
O
z
C
x
H
y
O
z
+ (x +y/4- z/2)O
2
xCO
2
+ y/2H
2
O
CO
2
+ Ba(OH)
2
CaCO
CO2
= x + 2y = 1,76/44 = 0,04 mol.
Giải hệ pt ta được: x = 0,02 mol và y = 0,01 mol
a = 0,12 M, b = 3,94 g và c = 1,97 g.
Áp dụng ĐLBTKL: m
Y
+ m
O2
= m
CO2
+ m
H2O
M
y
= m
CO2
+ m
H2O
- m
O2
m
y
= 1,14 g.
m
C
= 0,48g , m
H
= 0,22/3g, m
O
= 1,76/3 g
2
x 0,5ax
n
H2
= 0,5ax = x x = 2
D mạch hở nên D có thể là R(OH)
2
hoặc R(COOH)
2
hoặc HORCOOH
b. Vì D phản ứng với CuO tạo anđehit nên D là HORCOOH.
2HORCOOH + Na
2
CO
3
2HORCOONa + CO
2
+H
2
O
2x x 2x x x
Áp dụng ĐLBTKL: m
D
+ m
Na2CO3
= m
E
+ m
CO2
+ m
Giải:
Các phản ứng:
M + 2H
+
→ M
2+
+ H
2
↑ (1)
Al + 3H
+
→ Al
3+
+ 3/2H
2
(2)
∑n
H+
= 2n
H2
= 2.11,2/22,4 = 1 (mol)
Mặt kh ác: ∑n
H+
= n
HCl
+ 2n
H2SO4
Theo bài ra: n
HCl
= 3n
Giải:
Gọi CT 2 muối clorua của A v à B là: ACl
2
và BCl
2
.
Ptpư:
ACl
2
+ 2AgNO
3
→ 2AgCl↓ + A(NO
3
)
2
(1)
BCl
2
+ 2AgNO
3
→ 2AgCl↓ + B(NO
3
)
2
(2)
Khối lượng 2 muối clorua trong 40g dung dịch (Y) l à:
15,05.40
6,02
100
=
+ ∑m
(muối của Cl-)
6,02 + 20,4 = 17,22 + m => m = 9,2 (g).
Câu 12.
Có một cốc đựng a(g) dung dịch chứa HNO
3
và H
2
SO
4
. Hoà tan hết 4,8(g) hỗn
hợp 2 kim loại M, N ( có hoá trị không đổi) vào dụng dịch trong cốc thì thu được
2,1504 lít (đktc) hỗn hợp 2 khí NO
2
và A.
Tính khối lượng muối khan thu được, biết rằng sau phản ứng khối lượng các chất chứa
trong cốc tăng thêm 0,096(g) so với a ?
Giải:
Ta có:
n
hh(NO2 + A)
= 2,1504/22,4 = 0,096 (mol).
Sau phản ứng ta có: a + 4,8 – m
(khí)
= a + 0,096 => m
(khí)
= 4,704 (g).
Vậy:
4,704
49
SO2
= 64 > 49 A: SO
2
Ptpư: ( 1) M + 2nHNO
3
→ M(NO
3
)
2
+ nNO
2
↑ + nH
2
O
( 2) N + 2mHNO
3
→ N(NO
3
)
2
+ mNO
2
↑ + mH
2
O
(3) 2M + 2nH
2
SO
4
→ M
Tao có: ∑n
H2O
= n
NO2
+ 2n
SO2
= 0,08 + 2.0,016 = 0,112 (mol)
n
HNO3
= 2n
NO2
= 0,08.2 = 0,16 (mol)
n
H2SO4
= 2n
SO2
= 2.0,016 = 0,032 (mol)
Áp dụng ĐLBTKL:
m
kl
+ m
axit
= m
muối
+ m
khí
+ m
H2O
3
→ 3Mg(NO
3
)
2
+ 2NO↑ + 4H
2
O
Fe + 4HNO
3
→ Fe(NO
3
)
3
+ NO↑ + 2H
2
O
Mg + 4HNO
3
→ Mg(NO
3
)
2
+ 2NO
2
↑ + 2H
2
O
Fe + 6HNO
3
m
HNO3
= 0,1875.63 = 11,8125 (g )
Câu 14. ( Tài liệu thu thập)
Hoà tan hoàn toàn 17,88g hỗn hợp X gồm 2 kim loại kiềm và 1 kim loại kiềm thổ
vào nước thu được dd (C) và 5,376 lít khí H
2
(đktc).
Một dd (D) gồm H
2
SO
4
(l) và HCl với n
HCl
= 4 n
H2SO4
.
a) Để trung hoà ½ dd (C) cần hết V lít dd (D). Tính khối lượng muối khan tạo thành
sau phản ứng ?
b) Hoà tan hoàn toàn m(g) Al vào ½ dd (C) thu được dd (E) và một lượng H
2
bằng ¾
lượng H
2
thu được ở trên (khi hoà tan X vào nước). Tính m ?
Giải:
a) Gọi
A
−
: 2 kim loại kiềm
Ta có: m
OH-
trong hiđroxit kim loại là: m
H2O
- 2m
H2↑
= 0,48.18 – 0,24.2 = 8,16 (g)
½ dd (C) có: 8,94 (g) kim lo ại X v à 4,08 (g) OH
-
- dd (C) + dd (D):
3)
AOH
−
+ H
+
→
A
−
+ H
2
O
4) M(OH)
2
+ 2H
+
→ B + 2H
2
O
n
H+
SO42-
= 0,04.96 = 3,84 (g).
m
(muối khan)
= 1/2m
X
+ m
Cl-
+ m
SO42-
= 18,46 (g)
b) (7) Al + OH
-
+ H
2
O → AlO
2
-
+ 3/2H
2
↑
Ta có:
n
H2↑
= 0,24.3/4 = 0,18 (mol) => m
Al
= 0,18.2/3.27 = 3,24 (g).
Câu 15.
Trung hoà axit no đơn chức bằng dd NaOH thấy khối lượng chất rắn tăng 4,4g
so với khối lượng muối ban đầu. Cũng lượng axit đó đem thực hiện phản ứng cháy
- m
axit
= 22.x = 4,4 x = 0,2
C
n
H
2n+1
C
OOH
0
2,
O t
→
(n + 1)CO
2
(2)
0,2 0,2(n+1)
CO
2
+ Ca(OH)
2
→ CaCO
3
↓ + H
2
O (3)
n
CaCO3↓
4
)
0
2,
H t
→
Fe + H
2
O
m
A
+ m
H2(phản ứng)
= m
B
+ m
H2O
m
A
= 5,4 + 1,8 – 1,8/18.2 = 7 (g).
Câu 17. (Đề thi ĐH năm 2007-2008).
Cho V(l ít) hỗn hợp khí (đktc) gồm CO và H
2
phản ứng với lượng dư CuO à
Fe
3
O
4
nung nóng sau phản ứng xảy ra hoàn toàn khối lượng hỗn hợp rắn giảm 0,32g.
Tính V?
O
3
có khối lượng là 234g. thực hiện phản ứng nhiệt
nhôm Al ( Al khử Fe
2
O
3
cho ra Fe và Al
2
O
3
) thu được hỗn hợp Y.Cho Y tác dụng với
dd NaOH dư còn lại hỗn hợp Z có khối lượng là 132g (Trong phản ứng không có H
2
bay ra ).
a. Tính khối lượng Al, Fe, Al
2
O
3
, Fe
2
O
3
trong hỗn hợp Y.
Giải
Áp dụng định luật BTKL: mY = mX = 234 ( g )
Y có thể gồm Al dư, Fe
2
O
3
Al2O3
= 234 – 132 = 102 ( g )
n
Fe
= 2n
Al2O3
→
n
Fe
= 2.
102
102
= 2 ( mol ) m
Fe
= 112 ( g )
m
Fe
+ m
Fe2O3
dư
= 132 ( g )
m
Fe2O3
dư
= 132 – 112 = 20 ( g )
Câu 19 : Tài liệu PP giải toán hoá học vô cơ
Tác giả: Tiên sĩ Nguyễn Thanh Khuyến
Một hỗn hợp X gồm C và Cu có khối lượng là 126g. Cho X vào một bình kín có
p
=
1
2
→
n
2
=2n
1
= 1 ( mol )
Vậy có 1 – 0,5 = 0,5 mol CO
2
tạo ra trong phản ứng trên
Áp dụng ĐLBTKL : m
A
+ m
CO2
= m
Cbđ
+ m
CuObđ
= 126
m
A
= 126 - m
CO2
= 126 – 0,5
×
44 = 104 (g ).
Câu 20: Phân loại và phương pháp giảI toán Hoá Hữu Cơ
( pư )
= (13,2 + 5,4 ) – (
)32.
4.22
72,6
= 9 ( g )
m
C
( trong A ) = m
C
( trong CO
2
) = 12
×
44
2,13
= 3.6 ( g )
m
H
( trong A ) = m
H
( trong H
2
O ) =2
×
18
4,5
= 0,6 ( g )
Tổng m
C
M
m
Z
m
y
mc
x
===
1612
hay
9
30
8,4
16
6,06,3
12
===
Zyx
1
916
308,4
;2
9
306,0
;1
912
306,3
=
×
×
6,21
22
molmnmolm
OHROHOH
==⇒==
Do vậy :
( )
7,23,37143,55
4,2
3,55
1814
=⇒=⇒=+=
nnnM
Do các rượu có số mol bằng nhau nên số mol mỗi rượu là 0,8 mol
Xét các trường hợp xảy ra là:
TH
1
:
Vì
7,2
=
n
nên 3 rượu có 1 rượu là CH
3
OH,2 rượu còn lại là đồng phân của nhau
có CTC là C
m
H
2m+1
OH
5
OH,C
3
H
7
OH và một rượu là đồng phân của C
3
H
7
OH
b. % khối lượng mỗi rượu là
%m
C2H5OH
=
%6,27100
8,132
8,046
=×
×
%m
C3H7OH
=72,4%
Câu 22: ( tự ra)
Cho 2,44g Fe tác dụng với Oxi thu được hỗn hợp A gồm 2 oxit có khối lượng là
3,04g.Hoà tan hết hỗn hợp A cần thể tích dung dịch HCl 2M là bao nhiêu?
Giải:
Áp dụng ĐLBTKL :
m
Fe
+ m
x
y
FeClx
2
+
OHy
2
(2)
Từ PT (1) ta có:
n
yx
OFe
=
y
2
2
O
n
=
y
2
×
0,025=
y
05,0
Theo PT (2):
n
HCl
=
yx
+ 2H
2
O
Theo phản ứng ta có:
OH
n
2
=n
NaOH
=0,25(mol)
⇒
OH
m
2
=0,25
×
18=4,5g
Áp dụng ĐLBTKL: m
axit
+ m
NaOH
= m
muối
+
OH
m
2
m