Các định luật bảo toàn

Trường THPT Vũng Tàu
TẬP THỂ LỚP 10A11
chào mừng quý thầy cô
Chuyên đề:
PHÁT HUY CÁC ĐỊNH BẢO TOÀN TRONG GIẢI TOÁN HÓA HỌC
Áp dụng:
BÀI TẬP PHẦN ĐẠI CƯƠNG VỀ KIM LOẠI
1. ÁP DỤNG ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ELECTRON
“Tổng số mol electron mà chất khử nhường bằng tổng số mol electron mà chất oxi hóa nhận”.

- Phạm vi: Trong phản ứng oxi hóa khử, nhất là các phản ứng phức tạp, nhiều quá trình
- Nguyên tắc:
Bài tập 1: Hòa tan hoàn toàn 12 gam hỗn hợp Fe, Cu (tỉ lệ mol 1:1) bằng axit HNO3, thu được V lít (ở đktc) hỗn hợp khí X (gồm NO và NO2) và dung dịch Y (chỉ chứa hai muối và axit dư). Tỉ khối của X đối với H2 bằng 19. Giá trị của V là
A. 2,24 lít. B. 4,48 lít. C. 5,60 lít. D. 3,36 lít.
Bg:
Đặt nFe = nCu = a mol  56a + 64a = 12  a = 0,1 mol.
Quá trình nhường e: Fe  Fe3+ + 3e Cu  Cu2+ + 2e
0,1  0,1 
Quá trình nhận e: N+5 + 3e  N+2 N+5 + 1e  N+4
 x  y
Tổng ne cho bằng tổng ne nhận.
 3x + y = 0,5
Mặt khác: 30x + 46y = 192(x + y).
 x = 0,125 ; y = 0,125.
Vhh khí (đktc) = 0,125222,4 = 5,6 lít.
0,3
0,2
3x
y
Bài tập 2: Hỗn hợp khí A gồm clo và oxi. A phản ứng hết với một hỗn hợp gồm 4,80 gam Mg và 8,10 gam Al tạo ra 37,05 gam hỗn hợp các muối clorua và oxyt của hai kim loại. Tính % khối lượng và thể tích của hỗn hợp A?

- Qúa trình nhường electron: Al → Al3+ + 3e ;
0,3
Mg → Mg2+ + 2e
0,2
- Qúa trình nhận electron : Cl2 + 2e → 2Cl- O2 + 4e → 2O2-
x y
=> Bảo toàn electron : 2x + 4y = 1,3(1)
=> Bảo toàn khối lượng :
Gỉai (1,2) : x = 0,25 mol; y = 0,2mol
=> % khối lượng và thể tích của hỗn hợp A
* Nhận xét: Trong bài toán trên đã sử dụng hai định luật bảo toàn: Bảo toàn electron và bảo toàn khối lượng.
Hướng dẫn:
0,9 mol
0,4 mol
2x
4y
71x + 32y + 4,8 + 8,1 = 37,05 (2)
Bài tập 3: Để m (gam) bột Fe ngoài không khí, một thời gian biến thành hỗn hợp B có khối lượng 12 gam gồm( Fe, Fe2O3, Fe3O4, FeO). Cho B tác dụng hết với lượng dư dung dịch HNO3, thấy tạo ra 2,24 lít (đkc) khí NO duy nhất. Tính giá trị m(gam)?
+ Hướng dẫn:
Sơ đồ:
O2
HNO3
m(gam) Fe
12(gam) hỗn hợp B
Fe3+
- Qúa trình nhường electron:
Fe  Fe3+ + 3e
m/56
- Qúa trình nhận electron:
O2 + 4e  2O2-
N+5 + 3e  N+2
x
0,3
=> Bảo toàn electron:
=> Bảo toàn khối lượng :
=> m + 32x = 12 (2)
giải (1) (2) => m =
10,08 gam Fe
3m/56
4x
0,1
3m/56 = 4x + 0,3 (1)
mFe + mO2 = mB

Nhận xét: Trong bài toán trên ta không cần phải băn khoăn là
tạo thành hai oxit sắt (hỗn hợp A) gồm những oxit nào và cũng
không cần phải cân bằng phương trình mà chỉ cần quan tâm tới
trạng thái đầu và trạng thái cuối của các chất oxi hóa và chất khử
rồi áp dụng luật bảo toàn electron để tính lược bớt được các giai đoạn trung gian ta sẽ tính nhẩm nhanh được bài toán.
2. ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NGUYÊN TỐ VÀ KHỐI LƯỢNG
- Nội dung: “Trong các phản ứng hóa học, các nguyên tố và khối lượng của chúng được bảo toàn”

- Hệ quả của định luật bảo toàn khối lượng: “Tổng số mol nguyên tử của nguyên tố A trước phản ứng bằng tổng số mol nguyên tử A sau phản ứng”

- Phạm vi: Trong phản ứng khử bởi CO, H2 của oxyt, axit tác dụng với kim loại , và các loại toán khác
*Trong phản ứng nhiệt luyện:
MXOY + y H2 → x M + y H2O

- Theo Đlbt kl ta có:
+m oxit ban đầu + m CO = m chất rắn sau phản ứng + m CO2.

+m oxit ban đầu + m H2 = m chất rắn sau phản ứng + m H2O.

- Theo định luật bảo toàn nguyên tố, ta có :
CO2 = CO+ O.

H2O = H2 + O.

MXOY + y CO → x M + y CO2
=> Từ đó ta suy ra
- n CO tham gia phản ứng = n CO2 sinh ra = n O trong oxit bị khử.

- n H2 tham gia phản ứng = n H2O sinh ra = n O trong oxit bị khử.

- m oxit ban đầu = m chất rắn sau phản ứng +m O trong oxit bị khử.
- m chất rắn giảm = m O trong oxyt.
Bài tập 4: Để khử 3,04 gam hỗn hợp A gồm FeO, Fe2O3, Fe3O4 cần 0,05 mol H2 thu được khối lượng chất rắn (gam) là:
A. 2,24 B. 2,42 C. 1,44 D. 1,24
+ Hướng dẫn:
- Số mol O trong oxyt bị khử = Số mol H2 = 0,05 mol
- Khối lượng chất rắn sau phản ứng : 3,04 – 0,05.16 = 2,24 gam
Bài tập 5 : Để khử hoàn toàn 45 gam hỗn hợp gồm CuO, FeO, Fe3O4, Fe2O3, Fe và MgO cần dùng vừa đủ 8,4 lít khí CO (đkc). Khối lượng chất rắn thu được là:
A. 39 gam ; B. 38 gam ; C. 24 gam ; D. 42 gam.
+ Hướng dẫn:
- Số mol O trong oxyt bị khử = Số mol CO = 0,375mol
- Khối lượng chất rắn sau phản ứng : 45 – 0,375.16 = 39 gam
Bài tập 6: Cho luồng khí CO đi qua ống sứ có m (gam) chất rắn X gồm CuO và Fe2O3, đung nóng. Sau một thời gian trong ống sứ còn lại a (gam) chất rắn Y. Khí thoát ra được hấp thụ vào dd nước vôi trong dư, thu được b (gam) kết tủa. Biểu thức tính b theo a và m là ( m > a) :
A. b = 6,25( m – a) ; B. b = 5,25(m-a) ; C. b = 4,25(m-a) ; D. b = 3,25(m-a).
+ Hướng dẫn:
- Bảo toàn nguyên tố C => nCO = nCO2 = nCaCO3 = b/100 ( mol)
- Bảo toàn khối lượng: mX + mCO = mY + mCO2
=> m - a = 16.b/100
=>b = 6,25(m-a)
* Củng cố:
BTVN: Các bài tập còn lại trong chuyên đề
chúc các bạn học tốt
XIN CÁM ƠN QUÍ THẦY CÔ ĐÃ ĐẾN DỰ GIỜ