50 Bài tập Phương pháp bảo toàn nguyên tố cực hay có giải chi tiết (P1)

Đây là một câu dễ trong đề đại học, đề bài rất ngắn gọn nhưng cần tỉnh táo để tiết kiệm thời gian.

+ Nhận thấy lượng  P ban đầu được bảo toàn thành  P trong HNO₃ 80% vì hiệu suất cả quá trình điều chế là 80%.

+ Ta có 

Đáp án B

Cách 1: Trước hết ta tóm tắt sơ đồ phản ứng để dễ dàng nắm bắt nội dung của bài toán:

+ Bảo toàn nguyên tố Mg: n_MgO = n_Mg = a mol

+ Bảo toàn nguyên tố Fe: 

Bây giờ ta đi tìm a, b.

+ Từ đó ta có hệ: 

+ Bảo toàn khối lượng: m_O(X) = 5,92 - 4,16 = 1,76 g

+ Như vậy ta có: m_{kết tủa} =m_Ag + m_AgCl , mà đã có được n_AgCl, nên công việc của ta là đi tính khối lượng Ag.

Để tính được Ag, ta cần phải xác định được các trạng thái số oxi hóa của các nguyên tố có sự thay đổi số oxi hóa là Mg, Fe, O và Ag, dựa vào sơ đồ phản ứng ở trên ta dễ dàng tính được m_Ag.

+ Bảo toàn electron ta có các quá trình

+ Do đó 2n_Mg + 3n_Fe = 2n_O(X) + n_Ag

⇒2.0,01+ 3.0,07 = 2.0,11+n_Ag ⟹n_Ag =0,01 mol

Suy ra m_{kết tủa} = m_Ag +m_AgCl =0,01.108 + 0,22.143,5 = 32,65 g

Cách 2: Ta sẽ không cần tìm a, b như trên, thay vào đó ta sẽ sử dụng giả thiết “hỗn hợp X chỉ gồm các oxit”  :

+ Nung Z trong không khí được 6 gam chất rắn là Fe₂O₃.

+ Bảo toàn khối lượng: m_O(X) = 5,92 - 4,16 = 1,76 g

+ Bảo toàn nguyên tố:

+ Tương tự như trên ta cần phải tính được n_Ag, dễ thấy 6 g rắn khi nung Z > m_X(5,92)

⇒ Trong X phải có FeO, vì “hỗn hợp X chỉ gồm các oxit” nên ta coi X chỉ gồm 2 oxit là FeO và Fe₂O₃.

Do đó khối lượng O dùng để oxi hóa Fe²⁺ trong X thành Fe³⁺ là:

+ Như vậy bảo toàn electron, thì số mol:

+ Nên n_Ag = n_Fe²⁺ = 2n_O = 2.0,005 = 0,01 mol

⇒ m_↓ = m_Ag +m_AgCl =0,01.108 + 0,22.143,5 = 32,65 g

Đáp án A

Trước hết ta tính được tất cả những gì có thể tính được ngay:

+ Dễ thấy vì dung dịch Ca(OH)₂ là dùng dư nên có ngay 

+ Quan sát dữ kiện đề cho, vì đề cho đốt cháy A cần vừa hết 4,592 lít oxi. Đây chính là dấu hiệu bảo toàn O trong phản ứng đốt cháy, và bảo toàn khối lượng của phản ứng:

+ Vì hỗn hợp A gồm 2 anđehit đều đơn chức nên có dạng RCHO, do đó n_A = n_{O(trong a)}

+ Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố O, ta được:

n_O(trongA)=2.0,17 + 0,14 - 0,205.2 = 0,07 mol ⟹ n_A =0,07mol.

+ Do đó khối lượng trung bình của hỗn hợp anđehit là

Vì anđehit acrylic CH₂ = CH - CHO có phân tử khối là 56 nên suy ra được X < 49,14 ⟹ loại ngay đáp án C và D.

+ Vì X là anđehit no đơn chức nên có dạng C_nH_2nO ⇒  

Vì anđehit acrylic là anđehit có một nối đôi, đơn chức có công thức là C₃H₄O

⇒ 

Vậy 

Suy ra số mol của anđehit X là: 

+ Gọi X là khối lượng phân tử của anđehit X thì:m_A = 56.0,03 + 0,04.X = 3,44 => X = 44  X là CH₃CHO.

Đáp án B

Cho toàn bộ Y tác dụng với dung dịch BaCl₂ dư được 11,82 gam kết tủa, đó là BaCO₃.

Ta có: 

Ta đặt: số mol KOH là: n_KOH = 0,1x mol, dd Y chứa KHCO₃ = y mol

Nhận thấy ở đây, nếu ta dùng bảo toàn các nguyên tố trước và sau phản ứng thì ta sẽ có các mối liên hệ giữa x và y:

Bảo toàn nguyên tố C ta có: 

Hay 0,1 + 0,02 = 0,06 +y ⇒ y = 0,06 mol

•   Bảo toàn nguyên tố K ta được:

hay 2.0,22+0,1x = 2.0.06+y => x = 1,4

Đáp án B

+ Tính các giá trị đã biết: 

+ Với bài toán tổng hợp như này, thì ta phải viết các phương trình cụ thể cho dễ quan sát:

(1) H⁺ + CO₃^-  ⟶ HCO₃^-

(2) H⁺ + HCO₃^-  ⟶ CO₂ +H₂O.

Vì thu được khí CO₂ nên có xảy ra phản ứng (2) ⇒ CO₃^2-  đã phản ứng hết với H⁺.

+ Từ  

+ Vì khi thêm dung dịch Ba(OH)₂ vào dung dịch Y thu được kết tủa nên trong Y phải có muối HCO₃^-

Như vậy suy ra ngay HCl đã phản ứng hết

Do đó từ (1) và (2) ta suy ra

Loại ngay các đáp án A và B.

Việc cần thực hiện bây giờ là đi tính nồng độ của KHCO₃ trong dung dịch X:

Vậy dung dịch Y chỉ chứa các ion K⁺, Na⁺, HCO₃^- và Cl^-.

+ Khi thêm dịch Ba(OH)₂ dư vào dung dịch Y thì:

Sau đó thì

+ Do đó 29,55 gam kết tủa là BaCO₃: 

Ta sử dụng Bảo toàn nguyên tố C, toàn bộ C trong dung dịch Y chuyển hóa hết về trong kết tủa (vì thêm dung dịch Ba(OH)₂ dư vào): 

+ Lại áp dụng bảo toàn nguyên tốC ta được:

Hay 

Đáp án D

Đây là một câu khá khó trong đề thi chính thức của BGD, khó ở chỗ đề khá dài và nhiều phản ứng nối tiếp nhau.Tuy nhiên nếu bình tĩnh thì các bạn sẽ dễ dàng giải được bài toán này.

+ Tính các dữ liệu đã biết:

+ Sục khí CO₂ dư vào Y, thu được 7,8 gam kết tủa, đó chính là Al(OH)_3: 

+ Thật cẩn thận và bình tĩnh để phân tích từng chi tiết của bài toán:

Cho X và NaOH dư, thu được H₂ ⇒ Al dư, đồng nghĩa với việc oxit sắt là phản ứng hết.

Vậy X gồm A1₂O₃, Al dư và Fe. Chất không tan Z là Fe.

+ Khi đã xác định được các chất X, Y, Z rồi thì chúng ta sẽ hệ thống và tóm tắt lại bài toán:

+ Sau khi đã tóm gọn được các dự liệu của bài toán, ta tiếp tục khai thác:

Từ  mol ⇒ Al dư

Có thể viết ra phương trình 2A1 + 2NaOH + 2H₂O ⟶2NaAlO₂ + 3H₂

+ Vì tất cả Al đều đi vào kết tủa dưới dạng Al(OH)₃ nên áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố Al ta được: 

 ⇒n_{Al phản ứng} = 0,1 - 0,02 = 0,08 mol $\Rightarrow {\mathrm{n}}_{{\mathrm{Al}}_2{\mathrm{O}}_3} = 0,04 \mathrm{mol}$

Vì oxit sắt phản ứng hết, Al dư nên lượng O có trong oxit sắt đã cùng với Al phản ứng đi hết vào trong Al₂O₃, do đó ta suy ra được

+ Vì đề bài chỉ hỏi m là khối lượng của oxit sắt (bao gồm sắt và oxi), ta đã tính được số mol oxi rồi nên bây giờ ta chỉ cần tìm khối lượng của sắt trong oxit, chú ý là toàn bộ lượng sắt trong oxit đều chuyển về Fe đơn chất (Z) nên ta sẽ khai thác ý sai của đề bài:

+ Ở đây có 2 cách giải để tìm số mol Fe:

Cách 1: Ta không thể biết được 15,6 gam muối sunfat đó là muối sắt II hay sắt III nên hướng giải tự nhiên là ta đặt ẩn phụ để giải:

Đặt

Chú ý là ta đã áp dụng phương pháp bảo toàn số mol electron:

Do đó tổng số mol Fe là n_Fe = 2a + b = 0,09 mol

Vậy m = m_Fe +m_O =0,09.56 + 0,12.16 = 6,96 gam.

Cách 2: Ta chỉ cần tìm số mol Fe nên có thể dùng ngay công thức giải nhanh sau:

Mà 15,6 gam muối sunfat bao gồm ion những ion gì của sắt và định lượng của những ion này như thế nào ta không cần quan tâm:

Do đó: m = m_Fe + m_O = 5,04 + 0,12.16 = 6,96 gam

Đáp án D