Ứng dụng ĐLBT nguyên tố để giải nhanh một số bài tập hóa học

Chuyên đề Hóa học:
ỨNG DỤNG ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NGUYÊN TỐ
ĐỂ GIẢI NHANH MỘT SỐ BÀI TẬP HÓA HỌC

Tác giả: Lê Anh Tâm
Giáo viên trường: THPT Quang Hà
Đối tượng bồi dưỡng: Học sinh lớp 12
Số tiết dự kiến: 05 tiết

43


44

LỜI NÓI ĐẦU
Ở trường phổ thông, việc giải bài tập có một ý nghĩa rất quan trọng, nó
giúp học sinh rèn luyện kỹ năng vận dụng, ghi nhớ và mở rộng kiến thức đã học.
Bài tập hoá học còn được dùng để ôn tập, rèn luyện một số kỹ năng về tư duy
thực nghiệm hoá học. Thông qua giải bài tập, giúp học sinh rèn luyện tính tích
cực, trí thông minh, sáng tạo, bồi dưỡng hứng thú trong học tập.
Việc lựa chọn phương pháp thích hợp để giải bài tập còn có ý nghĩa quan
trọng hơn. Mỗi bài tập có thể có nhiều phương pháp giải khác nhau. Nếu biết lựa
chọn phương pháp hợp lý, sẽ giúp học sinh nắm vững hơn bản chất của các hiện
tượng hoá học. Lựa chọn phương pháp phù hợp còn giúp học sinh hoàn thiện bài
làm của mình nhanh hơn, đạt kết quả tốt trong thi cử.
Để giải một bài toán hóa học có nhiều phương pháp, trong đó có phương
pháp sử dụng định luật bảo toàn nguyên tố để giải nhanh một số bài tập hoá học.
Việc vận dụng phương pháp này có nhiều ưu điểm, nhất là khi giải một số bài
tập trắc nghiệm. Trong trường hợp này, học sinh tiết kiệm được nhiều thời gian

Phương pháp bảo toàn nguyên tố có thể giải quyết được nhiều dạng bài tập
liên quan đến phản ứng trong hóa vô cơ cũng như trong hóa hữu cơ.
Một số dạng bài tập thường dùng bảo toàn nguyên tố là:
+Ion Al3+, Zn2+, Cr3+ tác dụng với dung dịch kiềm (NaOH, Ba(OH)2,...).
+ Khí CO2, SO2 tác dụng với dung dịch kiềm.
+ Tính số mol HNO3, H2SO4 tham gia phản ứng.
+ Đốt cháy hợp chất, thường là hợp chất hữu cơ.
PHẦN 2: MỘT SỐ BÀI TOÁN SỬ DỤNG ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN
NGUYÊN TỐ
1. Dạng bài toán đốt cháy chất hữu cơ
Bài toán 1: Đốt cháy hoàn toàn 6 gam axit axetic cần vừa đủ V lít O 2
(đktc). Sản phẩm cháy hấp thụ hết vào bình đựng NaOH dư, thấy khối lượng
bình tăng m gam. Tính V và m.
Hướng dẫn giải
Dựa vào định luật bảo toàn nguyên tố và số mol axit CH 3COOH (0,1 mol) để
tính số mol CO2 và số mol H2O tạo thành; số mol O2 tham gia phản ứng. Từ đó
suy ra thể tích O2 và khối lượng bình NaOH tăng.
Áp dụng bảo toàn nguyên tố đối với C và H, ta có:

n CO = 2n CH COOH = 2.0,1 = 0,2  n CO = 0,2
2
3
⇒ 2

n H2O = 2n CH3COOH = 2.0,1 = 0,2  n H2O = 0,2
Áp dụng bảo toàn nguyên tố O, ta có:

2 n CH3COOH + 2 n O2 = 2 n CO2 + n H2O ⇒ n O2 = 0,2 mol.
{
{ {

B. 2,48 gam.
C. 14,8 gam
D. 24 gam.
Hng dn gii
4,4
2,52
x12 +
x 2 = 1,2 + 0,28 = 1,48(g) ỏp ỏn A.
44
18
Bi toỏn 3: Dn V lớt (ktc) hn hp X gm axetilen v hiro cú khi
lng m gam i qua ng s ng bt niken nung núng, thu c khớ Y. Dn Y
vo lng d AgNO3 trong dung dch NH3 thu c 12 gam kt ta. Khớ i ra
khi dung dch phn ng va vi 16 gam brom v cũn li khớ Z. t chỏy
hon ton khớ Z c 2,24 lớt khớ CO2 (ktc) v 4,5 gam H2O. Giỏ tr ca V l
A. 11,2.
B. 13,44.
C. 5,60.
D. 8,96.
Hng dn gii:
S dng phng phỏp bo ton nguyờn t
mX = mC + m H =

n C2 H2 dử = n C2 Ag2 = 0,05 mol; n C2 H4 = n Br2 = 0,1 mol; n H2O = 0,25 mol.

p dng bo ton nguyờn t i vi H, ta cú:
2n H2 + 2n C2 H2 ban ủau = 2 n C2 H2 dử + 4 n C2 H4 + 2 n H2O
{
{
123

Hng dn gii
o

O ,t
crackinh
X
H 2O
S phn ng: C4 H10
2

Khi lng bỡnh H2SO4 c tng lờn l khi lng ca H2O b hp th
Bo ton nguyờn t nH O =
2

nH 10nC4 H10
=
= 0,5mol
2
2

Khi lng nc = 0,5.18 = 9,0 gam

ỏp ỏn A

Lờ Anh Tõm


Ứng dụng ĐLBT nguyên tố để giải nhanh một số bài tập hóa học

47

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:
nO = x + 4y + 3z = 0,05 mol
(1)
⇒

n Fe =

3,04 − 0,05 ×16
= 0,04 mol
56

⇒
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 =

→Y
n C(X) = n C(Y) ⇒ n CO2 (do X) = n CO2 (do Y) = 0,04 (mol)
+ O2
Mà khi Y 
→ số mol CO2 = n H2O = 0,04 mol

⇒ ∑ m CO2 + H2O =1,76 + ( 0,04 x18) = 2,47(g) Đáp án B.
PHẦN 3: MỘT SỐ BÀI TẬP VÍ DỤ

Ví dụ 1: 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 ( trong FeSO ) = n SO =0, 3 mol
Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố Fe:
4

2−
4

n Fe ( Fe3O4 ) = n Fe ( FeSO4 )

⇒
⇒

0,6272 lít H2 (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
 FeO

: 0,01 mol

Hỗn hợp A  Fe O : 0,03 mol + CO → 4,784 gam B (Fe, Fe2O3, FeO,
 2 3
Fe3O4) tương ứng với số mol là: a, b, c, d (mol).
Hoà tan B bằng dung dịch HCl dư thu được n H = 0,028 mol.
2

Lê Anh Tâm


Ứng dụng ĐLBT nguyên tố để giải nhanh một số bài tập hóa học
Fe + 2HCl → FeCl2 + H2
a = 0,028 mol.
(1)

⇒

n Fe3O4 =

Theo đầu bài:

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 ) =

2,24
= 0,1 mol
22,4

Thực chất phản ứng khử các oxit là:
CO + O → CO2
H2 + O → H2O.
Vậy: n O = n CO + n H = 0,1 mol .
⇒mO = 1,6 gam. Khối lượng chất rắn còn lại trong ống sứ là
24 − 1,6 = 22,4 gam
Đáp án A.
2

Ví dụ 5: 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



50

Ví dụ 6: Đun hai ancol đơn chức với H 2SO4 đặc, 140oC được hỗn hợp ba
ete. Lấy 0,72 gam một trong ba ete đem đốt cháy hoàn toàn thu được 1,76 gam
CO2 và 0,72 gam H2O. Hai ancol đó là
A. CH3OH và C2H5OH.
B. C2H5OH và C3H7OH.
C. C2H5OH và C4H9OH. D. CH3OH và C3H5OH.
Hướng dẫn giải
Đặt công thức tổng quát của một trong ba ete là CxHyO, ta có:
mC =

⇒

1, 76
0,72
×12 = 0, 48 gam ; m H =
× 2 = 0,08 gam
18
44

mO = 0,72 − 0,48 − 0,08 = 0,16 gam.

x : y :1 =

0,48 0,08 0,16
:
:

Chia thành 2 phần bằng nhau.
- Phần 1: Bị đốt cháy hoàn toàn thấy tạo ra 2,24 lít CO2 (đktc)
- Phần 2: Được este hóa hoàn toàn và vừa đủ thu được 1 este.
Khi đốt cháy este này thì lượng nước sinh ra là
A. 1,8 gam.
B. 3,6 gam.
C. 19,8 gam.
D. 2,2 gam.
Hướng dẫn giải
Phần 1 có số mol CO2=0,1 mol
Theo định luật bảo toàn nguyên tử và bảo toàn khối lượng
n C(este) = n C(P2 ) = n C(P1 ) = 0,1(mol)
+ O2
→ n H2O = n CO2 = n C(este) = 0,1 mol
Este no, đơn chức 
⇒ m H2O = 0,1 x 18 = 1,8(g) Đáp án A.

Lê Anh Tâm


Ứng dụng ĐLBT nguyên tố để giải nhanh một số bài tập hóa học

51

PHẦN 4: BÀI TẬP ĐỀ NGHỊ
Câu 1: Hỗn hợp chất rắn X gồm 0,1 mol Fe2O3 và 0,1 mol Fe3O4. Hoà tan hoàn
toàn X bằng dung dịch HCl dư, thu được dung dịch Y. Cho NaOH dư vào Y,
thu được kết tủa Z. Lọc lấy kết tủa, rửa sạch rồi đem nung trong không khí đến
khối lượng không đổi thì thu được chất rắn có khối lượng là
A. 32,0 gam.

C. 84,0 lít.
D. 56,0 lít.
Câu 6: Hoà tan hoàn toàn 0,3 mol hỗn hợp gồm Al và Al4C3 vào dung
dịch KOH (dư), thu được x mol hỗn hợp khí và dung dịch X. Sục khí CO2(dư)
vào dung dịch X, lượng kết tủa thu được là 46,8 gam. Giá trị của x là
A. 0,55.
B. 0,60.
C. 0,40.
D. 0,45.
Câu 7: Hoà tan hoàn toàn m gam oxit FexOy bằng dung dịch H2SO4 đặc nóng
vừa đủ, có chứa 0,075 mol H2SO4, thu được z gam muối và thoát ra 168 ml
khí SO2 (sản phẩm khử duy nhất, đo ở đktc). Oxit FexOy là
A. FeO.
B. Fe2O3.
C. Fe3O4.
D. FeO hoặc Fe3O4.
Câu 8: Hoà 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.
Câu 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


5
A

6
B

7
C

8
D

9
D

Lê Anh Tâm


Ứng dụng ĐLBT nguyên tố để giải nhanh một số bài tập hóa học

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Sách giáo khoa Hóa học 10, 11, 12 (NXB Giáo dục)
2. Sách bài tập Hóa học 10, 11, 12(NXB Giáo dục)
3. Hướng dẫn giải nhan bài tập trắc nghiệm hóa học hữu cơ – Tác giả
Đỗ Xuân Hưng – NXB ĐHQGHN.
4. Phương pháp giải nhanh bài tập trắc nghiệm hóa học luyện thi đại
học – tác giả Phạm Ngọc Sơn – NXb Giáo dục

53