Chuyên đề Bảo toàn nguyên tố

Chuyên đề 1 : BẢO TOÀN NGUYÊN TỐ I. Cơ sở phương pháp: Dựa vào định luật bảo toàn khối lượng: Trong phản ứng hóa học thông thường các nguyên tố hóa học được bảo toàn.. nói cách khác số nguyên tử các nguyên tố trước và sau phản ứng được bảo toàn => số mol nguyên tử các nguyên tố trước và sau phản ứng bằng nhau Ví dụ khi cho các chất tác dụng với nhau tạo sản phẩm ta luôn có 2 HCl --> 1 H2O 1 H2SO4 --> 1 H2O Hoặc khi ta khử oxit sắt theo các quá trình sau : Fe2O3 --> Fe3O4 --> FeO --> Fe Ở đây bảo toàn nguyên tử nguyên tố sắt ta chỉ quan tâm đến trạng thái đầu và trạng thái cuối nếu có 1 mol Fe2O3 --> 2 mol Fe II. Bài tập có lời giải: Bài 1. Cho a gam CuO tác dụng với dung dịch H2SO4 loãng, dư thu được 200 g dung dịch CuSO4 16%. Giá trị của a là: A. 14g B. 15g C. 16g D. 17g Hướng dẫn giải: Theo bảo toàn nguyên tố ta có : 1 mol CuO --> 1 mol CuSO4 nCuO = n CuSO4 = 200.16/100.160 = 0,2 mol a = 0,2.80 = 16 (g) Chọn đáp án C Bài 2. Đốt cháy hoàn toàn 6 gam FeS2 trong oxi được a gam SO2. Oxi hóa hoàn toàn a gam SO2 được b gam SO3. Cho b gam SO3 tác dụng với NaOH dư được c gam Na2SO4. Cho c gam Na2SO4 tác dụng hết với dung dịch Ba(OH)2 dư thì thu được d gam kết tủa. Giá trị của d là A. 23,3 gam B. 21,3 gam C. 20,3 gam D. 24,3 gam Hướng dẫn giải: Các quá trình xảy ra: FeS2 --> SO2 --> SO3 --> Na2SO4 --> BaSO4 Áp dụng bảo toàn nguyên tố đối với nguyên tố lưu huỳnh ta có: 1 mol FeS2 --> 2 mol BaSO4 => n BaSO4 = 2n FeS2 = 2.6/120 = 0,1mol d = 0,1.233 = 23,3 (g) . Chọn đáp án A Bài 3. Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp (X) gồm 0,12 mol FeS2 và a mol Cu2S trongg dung dịch HNO3 vừa đủ . Sau phản ứng thu được dung dịch chỉ chứa hai muối sunfat và một sản phẩm khử duy nhất NO. Giá trị của a là: A. 0,04 B. 0,075 C. 0,12 D. 0,06 ( Trích đề thi tuyển sinh đại học khối A năm 2007) Hướng dẫn giải: Ta có sơ đồ : FeS2 Fe2(SO4)3 Cu2S CuSO4 Theo bảo toàn nguyên tố sắt: n Fe2(SO4)3 = 1/2n FeS2 = 0,12/2 = 0,06(mol) Theo bảo toàn nguyên tố đồng; n CuSO4 = 2n Cu2S = 2a mol Theo bảo toàn nguyên tố lưu huỳnh: nS = 0,12.2 + a = 0,06.3 + 2a => a = 0,06 mol Chon đáp án D. Bài 4. Đốt cháy hoàn toàn 22,4 gam bột sắt trong oxi dư. Chất rắn thu được cho tác dụng hết với dung dịch HCl được dung dịch dung A. Cho dung dịch NaOH vào dung dịch A, kết tủa thu được đem nung trong không khí thì thu được Fe2O3. Khối lượng Fe2O3 thu được là: A. 32 gam B. 32 gam C. 32 gam D. 32 gam Hướng dẫn giải: Ta chỉ cần quan tâm đến trạng thái đầu và trạng thái cuối 2Fe --> Fe2O3 => n Fe2O3 = 1/2 nFe = 22,4/2.56 = 0,2 mol m Fe2O3 = 0,2 . 160 = 32 (gam) Chọn đáp án A Bài 5. Cho hỗn hợp gồm 0,1 mol Ag2O và 0,2 mol Cu tác dụng hết với dung dịch HNO3 loãng, dư. Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được muối khan A. Nung A đến khối lượng không đổi thu được m gam chất rắn B. Giá trị của m là A. 35,6 gam B. 37,6 gam C. 37 gam D. 40,6 gam Hướng dẫn giải: Sơ đồ phản ứng: Ag2O à AgNO3 à Ag Cu à Cu(NO3)2 à CuO Theo bảo toàn nguyên tố : nAg = 2nAg2O = 0,2 mol nCuO = nCu = 0,2 mol Vậy m = 0,2.108 + 0,2.80 = 37,6 ( gam ) Chọn đáp án B Bài 6. Cho hỗn hợp A gồm x mol Al và 0,2 mol Al2O3 tác dụng với dung dịch NaOH dư, thu được dung dịch B. Dẫn khí CO2 vào dung dịch B thu được kết tủa Y. Lọc thấy kết tủa Y và nung đến khối lượng không đổi được 40,8 gam chất rắn. Giá trị của x là: A. 0,3 B. 0.5 C. 0.4 D. 0,7 Hướng dẫn giải: Sơ đồ: Theo bảo toàn nguyên tố : 2Al à Al2O3 Al2O3 à Al2O3 => nAl2O3 = 0,2 + x/2 = 40,8/102 x = 0,4 mol Chọn đáp án C Bài 7. Cho hỗn hợp muối CaCO3, NaHCO3 tác dụng hết với dung dịch HCl. Khí sinh ra được dẫn vào dung dịch Ba(OH)2 dư thì thu được19,7 gam kết tủa. Số mol hỗn hợp muối ban đầu là: A. 0,1 mol B. 0,05 mol C. 0,15 mol D. 0,075 mol Hướng dẫn giải: Sơ đồ phản ứng: Theo bảo toàn nguyên tố: nCaCO3 + nNaHCO3 = nBaCO3 = 19,7/197 = 0,1 mol Chọn đáp án A Bài 8. Hỗn hợp chất rắn A gồm 0,1 mol Fe2O3 và 0,1 mol Fe3O4. Hoà tan hoàn toàn A bằng dung dịch HCl dư, thu được dung dịch B. Cho NaOH dư vào dung dịch B, thu được kết tủa C. Lọc lấy kết tủa, rửa sạch rồi đem nung trong không khí đến khối lượng không đổi thu được m gam chất rắn D. Giá trị của m là A. 45 gam B. 40 gam C. 47 gam D. 42 gam Hướng dẫn giải: Sơ đồ phản ứng: Theo bảo toàn nguyên tố sắt ta có : n Fe2O3 = n Fe2O3 đầu + 3/2n Fe3O4 = 0,1 + 1,5.0,1 = 0,25 mol m = 0,25. 160 = 40 gam Chọn đáp án B Bài 9.Cho Fe, Zn tác dụng hết với dung dịch HNO3, sau phản ứng chỉ thu được dung dịch A (chỉ chứa 2 muối) và hỗn hợp khí G gồm ( 0,2 mol N2, 0,4 mol NO, 0,4 mol NO2, 0,6 mol N2O). Số mol HNO3 tham gia phản ứng là A. 10,8 mol B. 5,4 mol C. 1,8 mol D. 3,6 mol Hướng dẫn giải: Sơ đồ phản ứng: Theo bảo toàn electron ta có: Fe --> Fe3+ + 3e x 3x Zn --> Zn2+ + 2e y 2y 2N+5 + 10e --> N2 2 0,2 N+5 + 3e --> N+2 1,2 0,4 N+5 + 1e --> N+4 0,4 0,4 2N+5 + 8e --> N2O 4,8 0,6 => 3x + 2y = 8,4 Theo bảo toàn nguyên tố nitơ ta có n HNO3 = 3nFe + 2nZn + 2nN2 + nNO + nNO2 + 2nN2O = 3x + 2y + 0,4 + 0,4 + 0,4 + 1,2 = 10,8 mol .Chọn đáp án A III. Bài tập tự giải: Câu 1: Từ 176 gam FeS có thể điều chế được bao nhiêu gam H2SO4? (Biết hiệu suất 100%) A.196 gam B.186 gam C.176 gam D.156 gam Câu 2. Cho 12 lít hỗn hợp gồm SO2 và N2 (đktC) đi qua NaOH tạo ra 4,17 gam Na2SO3 và 12 gam NaHSO3. Thành phần % theo thể tích của SO2 trong hỗn hợp là A. 0,35 mol B. 0,15 mol C.0,20mol D.0,15mol Câu 3. Hoà tan hết hỗn hợp A: 0,1 mol Zn, 0,2 mol Ag, 0,3 mol Fe trong dung dịch HNO3 thu được dung dịch B không chứa NH4NO3 và thu được hỗn hợp khí G( 0,01 mol N2, 0,03 mol NO2). Vậy số mol HNO3 cần cho phản ứng là: A. 1,35 mol B. 1,30 mol C.1,25mol D.1,15mol Câu 4. Khử hoàn toàn m gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4 cần dùng V lít khí CO (đktc) thì thu được 5,6 lít khí CO2 (đktc). Giá trị của V là A. 4,6 lít B. 3,6 lít C. 9,6 lít D. 5,6 lít Câu 5. Khử hoàn toàn m gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4 cần dùng V lít hỗn hợp khí CO (đktc) thì thu được khí CO2. Hấp thụ hoàn toàn lượng khí CO2 trong dung dịch Ca(OH)2 dư thì thu được 25 gam kết tủa. Giá trị của V là A. 8,6 lít B. 3,6 lít C. 9,6 lít D. 5,6 lít Câu 6. Cho hỗn hợp A (Ag, Cu, Fe) tác dụng hết với dung dịch HNO3 thu được hỗn hợp khí G(NO, NO2, N2), thấy khối lượng nước tăng lên 3,6 gam. Số mol HNO3 phản ứng là A. 0,40 mol B. 0,15 mol C.0,20mol D.0,15mol Câu 7. Đốt cháy không hoàn toàn một lượng Fe, đã dùng hết 2,24 lít khí O2 (đktc), thu được hỗn hợp chất rắn X gồm các oxit sắt và sắt dư. Khử hoàn toàn hỗn hợp X bằng CO dư thì thu được V lít khí A, dẫn khí A vào bình nước vôi trong dư, thì thu được m gam kết tủa. Giá trị của m là A. 21 gam B. 20 gam C. 22 gam D. 25 gam Câu 8. Hòa tan hết hỗn hợp A: 0,1 mol Zn, 0,2 mol Ag, 0,3 mol Fe trong dung dịch HNO3 thu được dung dịch B không chứa NH4NO3 và thu được hỗn hợp khí G( 0,01 mol N2, 0,03 mol NO2). Vậy số mol HNO3 cần cho phản ứng là: A. 1,35 mol B. 1,30 mol C.1,25mol D.1,15mol Câu 9. Cho hỗn hợp A (Ag, Cu, Fe) tác dụng hết với dung dịch HNO3 thu được hỗn hợp khí G(NO, NO2, N2), thấy khối lượng nước tăng lên 1,8 gam. Số mol HNO3 phản ứng là A. 0,35 mol B. 0,15 mol C.0,20mol D.0,15mol Câu 10. Cho 0,1 mol FeO tác dụng hoàn toàn với dung dịch chứa HNO3 dư cô cạn dung dịch thu được bao nhiêu gam muối khan ? A. 8g B. 16g C. 24,2g D. 18g Câu 11. Cho 38,4 gam Cu tác dụng hết với dung dịch HNO3 dư, thu được dung dịch A và 1 khí NO duy nhất. Cho dung dịch A tác dụng với dung dịch NaOH dư, đun nhẹ, không thấy khí thoát ra. Thể tích khí NO (đktc) thoát ra là A. 4,48 lít B. 2,24lít C. 3,36lít D. 8,96lít 1A 3A 4D 5D 6A 7B 8A 9C 10C 11D Cho 100 ml dung dịch FeSO4 0,2 M phản ứng với dung dịch NaOH dư. Sau phản ứng, lọc kết tủa và nung trong không khí đến khối lượng không đổi thì thu được m gam chất rắn. Giá trị của m là: Cho 1 mol hỗn hợp gồm NaCl, Na2CO3 tác dụng hết với dung dịch HCl. Khí thoát ra sau phản ứng dẫn vào dung dịch Ca(OH)2 dư thì khối lượng kết tủa thu được là 50 gam. Tỉ lệ mol hai muối trong hỗn hợp ban đầu là: Dẫn khí clo vào dung dịch NaBr và NaI đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thì thu được 1,17 gam NaCl. Xác định số mol hỗn hợp NaBr, NaI có trong dung dịch ban đầu. Nung m (g) hỗn hợp X gồm 2 muối carbonat trung tính của 2 kim loại A và B đều có hóa trị 2. Sau một thời gian thu được 3,36 lit CO2 (đkc) còn lại hỗn hợp chất rắn Y. Cho Y tác dụng hết với dung dịch HCl dư rồi cho khí thoát ra hấp thụ hoàn toàn bởi dung dịch Ca(OH)2 dư thu được 15g kết tủa. Phần dung dịch cô cạn thu 32,5g hỗn hợp muối khan. Tính m? Đáp số: m = 29,2(g) Khử hoàn toàn 20,6 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe2O3 cần dùng 2,24 lít khí CO (đkc). Khối lượng Fe thu được sau phản ứng là ĐS: 19 gam Cho 16,6 gam hỗn hợp gồm (Al, Fe) theo tỉ lệ mol 1: 1 tác dụng hết với dung dịch HNO3 dư thu được dung dịchA và hỗn hợp khí (N2, NO, NO2, N2O). Cho dung dịch A tác dụng với dung dịch NaOH dư, đun nhẹ, không thấy khí thoát ra. Cô cạn dung dịch A thu được khối lượng muối khan là: A. 91,0 g B. 53,8g C. 78,4 g D. 61,6 g Cho m gam hỗn hợp gồm (Zn, Cu) tác dụng hết với dung dịch HNO3 dư thu được dung dịchA và hỗn hợp khí (N2, NO, NO2, N2O). Thấy khối lượng nước có trong dung dịch tăng lên 3,6 gam. Cho dung dịch A tác dụng với dung dịch NaOH dư, đun nhẹ, không thấy khí thoát ra. Số mol HNO3 đã tham gia phản ứng là: A. 2,0 mol B. 1,0 mol C. 0,2 mol D. 0,4 mol Cho m gam hỗn hợp X gồm (Zn, Fe) tác dụng hết với dung dịch HNO3 dư thu được dung dịchA và hỗn hợp khí (NO, NO2). Cho dung dịch A tác dụng với dung dịch NaOH dư, thu được chất rắn B, nung chất rắn B trong chân không đến khối lượng không đổi được 32 gam chất rắn C. Khối lượng của Fe trong hỗn hợp X là A. 5,6 gam B. 11,2 gam C. 3,8 gam D. 22,4 gam Cho m gam Cu tác dụng hết với dung dịch HNO3 thu được dung dịch A và khí NO duy nhất thoát ra. Đem cô cạn dung dịch A và nung đến khối lượng không đổi thì thu được 16 gam một chất rắn. Giá trị của m là A. 37,6 B. 12,8 C. 19,6 D. 6,4 Cho 28,8 gam FeO tác dụng với dung dịch HNO3 thu được dung dịch A (chỉ chứa 1 muối) và khí NO. Lấy dung dịch A tác dụng hết với NaOH dư, thu được kết tủa, nung kết tủa đến khối lượng không đổi thí thu được m gam chất rắn. Giá trị m là A. 32 B. 64 C. 21,4 D. 18,0 Cho 32 gam Fe2O3 tác dụng với dung dịch HNO3. Lấy toàn bộ sản phẩm sau phản ứng cho tác dụng hết với NaOH dư, thu được kết tủa, nung kết tủa đến khối lượng không đổi thí thu được m gam chất rắn. Giá trị m là A. 11,2 B. 64 C. 32 D. 18,0 Cho 0,2 mol FeO tác dụng hoàn toàn với dung dịch chứa HNO3 dư cô cạn dung dịch thu được bao nhiêu gam muối khan ? A. 16g B. 32g C. 48,4g D. 36g Cho 5,76 gam Cu tan trong 160 ml dung dịch HNO3 1M. Sau khi phản ứng xảy ra xong, chỉ thu được 1 muối và một khí NO. Tiếp tục cho vào dung dịch phản ứng lượng dư H2SO4 lại giải phóng tiếp khí V lít khí NO (đktc). Giá trị của V là A. 0,448 B. 0,896 C. 0,224 D. 0,336 Cho hỗn hợp Al, Fe vào dung dịch HNO3loãng dư thu được 13,44 lít NO (điều kiện tiêu chuẩn). Số mol axit đã phản ứng là : A. 2,4 mol B. 4,8 mol C. 0,6 mol D. 1,2 mol Hoà tan 6,08(g) hỗn hợp bột kim loại Fe và Cu trong dung dịch HNO3 loãng dư thu được 1,792(l) khí NO duy nhất (đktc) . Thành phần % mỗi kim loại trong hỗn hợp là: A. 36,8 % và 63,2 % B. 38,6% và 61,4% C. 37,8% và 62,2% D. 35,5% và 64,5% Cho m gam nhôm tác dụng với dung dịch HNO3 loãng dư, sau phản ứng thu được 1,344 lít khí N2 duy nhất ở điều kiện tiêu chuẩn. Giá trị của m là A. 16,2. B. 1,62. C. 5,4. D. 8,1. Hòa tan hoàn toàn 44 gam hỗn hợp gồm Al và Fe bằng dung dịch HNO3 loãng, dư thì thu được 26,88 lít khí NO duy nhất ở điều kiện tiêu chuẩn. Khối lượng của Al trong hỗn hợp là A. 21,6 gam. B. 10,8 gam. C. 16,2 gam. D. 27,0 gam. Cho hỗn hợp A gồm 3 kim loại X, Y, Z có hóa trị lần lượt là 3, 2, 1 và tỉ lệ mol lần lượt 1:2:3. Trong đó số mol của X là x(mol). Hòa tan hoàn toàn A bằng dung dịch có chứa y(g)HNO3 (lấy dư 25% so với lượng phản ứng) sau phản ứng thu được dung dịch B không chứa NH4NO3 và V lit hỗn hợp khí G (đkc) gồm NO2 và NO. Lập biểu thức tính y theo x và v. Nung m (g) hỗn hợp X gồm 2 muối carbonat trung tính của 2 kim loại A và B đều có hóa trị 2. Sau một thời gian thu được 3,36 lit CO2 (đkc) còn lại hỗn hợp chất rắn Y. Cho Y tác dụng hết với dung dịch HCl dư, thì thu được dung dịchC và khí D. Phần dung dịch C cô cạn thu 32,5g hỗn hợp muối khan. Cho khí D thoát ra hấp thụ hoàn toàn bởi dung dịch Ca(OH)2 dư thu được 15g kết tủa. Tính m. Đáp số: m = 29,2(g) Đun nóng 0,1 mol este no, đơn chức E với 30 ml dung dịch 20% (d= 1,20 g/ml) của một hidroxit kim loại kiềm M . Sau khi kết thúc phản ứng xà phòng hóa, cô cạn dung dịch thì thu được chất rắn A và 4,6g rượu B, biết rượu B bị oxi hoá bởi CuO thành sản phẩm có khả năng tham gia phản ứng tráng gương. Đốt cháy chất rắn A thì thu được 9,54g muối cacbonat và 8,26g hỗn hợp CO2 và hơi H2O. Viết các phương trình phản ứng dạng tổng quát. Xác định tên kim loại kiềm M. Tìm công thức phân tử của este E. Đáp số: M : Na CTCT E : CH3–COO–CH2–CH3 Cho một luồng CO đi qua ống sứ đựng 0,04 mol hỗn hợp A gồm FeO và Fe2O3 đốt nóng. Sau khi kết thúc thí nghiệm ta thu được chất rắn B gồm 4 chất nặng 4,784g. Khí đi ra khỏi ống sứ cho hấp thu vào dung dịch Ba(OH)2 dư thì thu được 9,062g kết tủa. Mặt khác hoà tan chất rắn B bằng dung dịch HCl dư thấy thoát ra 0,6272 lit hidro (đktc). Tính % khối lượng các oxit trong A. Tính % khối lượng các chất trong B , biết rằng trong B số mol sắt từ oxit bằng 1/3 tổng số mol của Fe (II) và Fe(III) oxit. Đáp số % FeO = . 100% = 13,04% % Fe2O3 = 100% - 13,04% = 86,96% Đốt cháy hoàn toàn 3g một mẩu than chì chỉ có tạp chất S, khí thu được cho hấp thụ hoàn toàn bởi 0,5 lit dung dịch NaOH 1,5M thu được dung dịch A chứa 2 muối và NaOH dư. Cho khí clo tác dụng hết với A, sau khi phản ứng xong thu được dung dịch B . Cho dung dịch B tác dụng với BaCl2 dư thu được a g kết tủa gồm BaCO3 và BaSO4 , nếu hòa tan lượng kết tủa này trong HCl dư còn lại 3,495g chất không tan. Tính % khối lượng C và S trong mẩu than và tính giá trị của a. Tính nồng độ các ion trong dung dịch A. Đáp số: %C = = 84%, %S = 16%, Khối lượng a = 44,865g (TSĐH – 2007 – Khối A): Hoà tan hoàn toàn hh 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 khí duy nhất NO(sản phẩm khử duy nhất). Giá trị của a là: A. 0,04 B. 0,075 C. 0,12 D. 0,06