Giáo án Phương pháp về bảo toàn lượng nguyên tố phương pháp quy đổi tương đương

1

PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN LƯỢNG NGUYÊN TỐ

PHƯƠNG PHÁP QUY ĐỔI TƯƠNG ĐƯƠNG I) KIẾN THỨC CẦN NHỚ: 1) Định luật bảo toàn nguyên tố : “ Tổng số mol nguyên tử của một nguyên tố hoặc nhóm nguyên tử trước phản ứng và sau phản ứng luôn bằng nhau”

- Phạm vi áp dụng: Thường dùng cho các bài toán hỗn hợp phức tạp, chẳng hạn : các bài toán có phản ứng giữa các hỗn hợp muối, axit, bazơ … hoặc bài toán có nhiều biến đổi rất phức tạp.

Ví dụ 1 : hỗn hợp axit với hỗn hợp bazơ:

yR(OH)x + xHyG  RyGx + xyH2O Theo ptpư ta có :

(sản phẩm) H n ( ( OH H O 2 cuûa axit) = n cuûa bazô) = n

Vì vậy khi biết được số mol của nhóm OH thì tìm được số mol H trong axit , số mol H2O và ngược lại.

Ví dụ 2: phản ứng nhiệt nhôm giữa a(mol) Al và b(mol) Fe2O3 theo sơ đồ :

Al + Fe2O3

0  t 2 3

3 4 2 3

Fe O (x mol ); + Al ( y mol ) + FeO ( z mol )

+ Fe O ( t mol ) + Fe ( n mol) + Al O ( n' mol )   

Vì  nFe ( trước pư ) =  nFe ( sau pư ) nên  ta luôn có : 2x + z + 3t + n = 2b Vì  nAl ( trước pư ) =  nAl ( sau pư ) nên  ta luôn có : y + 2n’ = a Ví dụ 3 : Điều chế H2SO4 từ a (gam) FeS2 ta dễ dàng thấy :

 S

a a n (mol) 120 60 = 2  H SO 2 4

a m 98 60  

2) Phương pháp quy đổi: Nguyên tắc : quy đổi hỗn hợp nhiều chất thành 1 chất hoặc một hỗn hợp có số lượng chất ít hơn. Ví dụ : Hỗn hợp Na2SO4 và K2SO4 tỷ lệ mol 1 :1  KNaSO4

Hỗn hợp FeO và Fe2O3 đồng mol  Fe3O4 ( đúng cả 2 chiều ) 3) Kết hợp giữa bảo toàn nguyên tố và bảo toàn khối lượng. Phương pháp này thường được áp dụng trong các trường hợp sau đây :

Thường gặp 2 trường hợp sau đây:

* Trường hợp 1: Fe hoặc NO2  ...) O2   3 3 2 x y

HNO3 Fe

Fe(NO ) H O (NO, Fe O

        = ( bđ ) 3 3 Fe(NO ) n Fe n

( muối) + ( các sp khí ) = ( các sp khí ). 3 HNO N n n  N n Fe N 3 n n  

H O HNO 2 3 1 n n 2  

* Trường hợp 2 : Fe

O2   2 4 3 2 2 x y

H SO 2 4 Fe

Fe (SO ) H O (SO ...) Fe O

       

 = ( bđ ) Fe (SO ) 2 4 3 n Fe 1 n 2 

( muối) + ( các sp khí ) = ( các sp khí ). H SO S 2 4 n n  S n Fe S 1,5 n n  

H O H SO 2 2 4 n n 

v.v. (còn nhiều trường hợp khác)

Nhận xét: Nếu biết khối lượng của các khí sản phẩm và hỗn hợp A ( hoặc muối Fe) thì có thể áp dụng định luật BTKL.

Ví dụ : Trường hợp 1 : giả sử biết m1 (g) ( Fe + FexOy) ; biết b (mol) khí NO sinh ra.

(a mol) (b mol)

ThuVienDeThi.com

2 Áp dụng định luật BTKL ta có :

( trong đó : ) 1

3a b m + 63 (3a + b)= 242a + 18 b.30 2

    Fe n a mol 

II - Một số bài toán minh họa. 1) Để hòa tan hoàn toàn 34,8 gam hỗn hợp gồm Fe3O4 , FeO, Fe2O3 ( số mol FeO = số mol Fe2O3 ) thì phải dùng một lượng vừa đủ dung dịch H2SO4 4,9 % ( loãng).

a) Tính khối lượng của dung dịch H2SO4 4,9% . b) Tính nồng độ % của các chất trong dung dịch thu được.

Hướng dẫn: Vì số mol FeO = số mol Fe2O3 nên xem như Fe3O4. 2) Cho m(g) hỗn hợp FeO, Fe3O4, Fe2O3 tan vừa hết trong V (lít) dung dịch H2SO4 loãng thì thu được một dung dịch A. Chia đung dịch A làm 2 phần bằng nhau.

Phần 1: tác dụng với dung dịch NaOH dư, lọc lấy kết tủa nung nóng trong không khí đến khối lượng không đổi thu được 8,8 gam chất rắn.

Phần 2: làm mất màu vừa đúng 100ml dung dịch KMnO4 0,1M trong môi trường H2SO4 loãng dư. a) Viết các phương trình hóa học xảy ra. b) Tính m , V ( nếu dung dịch H2SO4 có nồng độ 0,5M). Hướng dẫn: Xem Fe3O4 như hỗn hợp FeO và Fe2O3 Vậy hỗn hợp xem như chỉ có FeO và Fe2O3 : số mol lần lượt x,y. * Có thể giải theo phương pháp bảo toàn nguyên tố Fe. ( các oxit ) = 2  0,055 = 0,11 mol Fe n

( FeO ) = Fe n FeSO4

0,05 mol KMnO4 n 5 n  

 ( Fe2O3 ) = Fe n 0,11 0,05 =0,06 mol 

Vậy khối lượng hỗn hợp đầu : m = 2( 0,05  72 + ) = 16,8 gam. 0,06 160 2 

Số mol H2SO4 = 0,1 + (3  0,06) = 0,28 mol.  thể tích V = 0,56 lít.

3) Hỗn hợp A gồm FeO, Fe3O4, Fe2O3 ( với số mol bằng nhau). Cho m1(g) A vào ống sứ nung nóng rồi dẫn dòng khí CO đi qua ( CO pư hết ), thấy khí bay ra và trong ống còn lại 19,2 (g) rắn B (gồm Fe, FeO, Fe3O4) . Hấp thụ khí vào dung dịch Ba(OH)2 dư thì thu được m2 (g) kết tủa trắng. Hòa tan hết rắn …