Giải bài tập Hóa bằng phương pháp bảo toàn

1.

PHƢƠNG PHÁP BẢO TOÀN KHỐI LƢỢNG

1. Nguyên tắc
Xét phản ứng A + B  C + D
ta có ; mA + mB = mC + mD
Một số dạng thƣờng gặp :
- Hỗn hợp oxit tác dụng với axit tạo muối: MO + HCl, H2SO4 loãng
moxit + maxit = mmuối + mnước
Trong đó số mol nước được tính theo axit.
- Hỗn hợp oxit tác dụng CO, C hoặc H2 :
moxit  mCO,C,H2  mran  mCO2 ,H2O

Trong đó số mol CO2, H2O được tính theo CO, C và H2
- Hỗn hợp kim loại tác dụng với axit giải phóng H2.
mkim loại + maxit = mmuối + mH2
số mol H2 = 2HCl = H2SO4
- Hỗn hợp muối cacbonat tác dụng với axit
mmuối (1) + maxit = mmuối + mH2O + mCO2

2. Các ví dụ minh hoạ
Ví dụ 1: (2007 - Khối A) Hoà tan hoàn toàn 2,81 gam hỗn hợp gồm Fe2O3, MgO,
ZnO trong 500 ml axit H2SO4 0,1M (vừa đủ). Sau phản ứng, hỗn hợp muối sunfat
khan thu được khi cô cạn dung dịch có khối lượng là
A. 6,81 gam.
B. 4,81 gam.
C. 3,81 gam.
D. 5,81 gam.
Hƣớng dẫn


 Fe2(SO4)3 + 3H2O (1)
Fe2O3 + 3H2SO4
 MgSO4 + H2O (2)
MgO + H2SO4 
 ZnSO4 + H2O (3)
ZnO + H2SO4 
Theo các pt hoá học (1, 2, 3): n H2O = n H2SO4 = 0,5  0,1 = 0,05 (mol)
Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng:
m hh muối khan = 2,81 + 98  0,05 – 18  0,05 = 6,81 (g).
Ví dụ 2: Hỗn hợp X gồm Fe, FeO và Fe2O3. Cho một luồng khí CO đi qua ống sứ
đựng m gam hỗn hợp X nung nóng. Sau khi kết thúc thí nghiệm thu được 64 gam chất
A trong ống sứ và 11,2 lít khí B (đktc) có tỉ khối so với H2 là 20,4. Giá trị của m là
A. 105,6.
B. 35,2.
C. 52,8.
D. 70,4.
Hƣớng dẫn
Các phương trình hoá học của phản ứng khử oxit sắt có thể có:
0

t
 2Fe3O4 + CO2 (1)
3Fe2O3 + CO 


0

t
Fe3O4 + CO 
 3FeO + CO2

(2)

0

t
FeO + CO 
Fe + CO2 (3)

Nhận xét: Chất rắn A có thể gồm 3 chất Fe, FeO, Fe3O4 hoặc ít hơn, điều quan trọng
là số mol CO phản ứng bao giờ cũng bằng số mol CO2 tạo thành
Gọi x là số mol CO2 tạo thành

nB =

11, 2
= 0,5 (mol)
22, 4

44x + 28(0,5 – x) = 0,5  20,4  2 = 20,4  x = 0,4 (mol)
Do đó n CO phản ứng = 0,4 (mol)
Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng:
m = mA + mCO2 – mCO
= 64 + 44  0,4 – 28  0,4 = 70,4 (g).
Ví dụ 3: Hoà tan hoàn toàn 5 gam hỗn hợp 2 kim loại bằng dung dịch HCl thu được
dung dịch A và khí B. Cô cạn dung dịch A thì được 5,71 gam muối khan. Tính thể tích
khí B (đo ở đktc).
Hƣớng dẫn
Gọi 2 kim loại đã cho là X và Y
2X + 2m HCl 

 2XClm + m H2 (1)
2Y + 2n HCl 
 2YCln + n H2 (2)
Theo (1, 2): n HCl = 2  n H2
Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng:
5 + 36,5  2  n H2 = 5,71 + 2  n H2  n H2 = 0,01 (mol)
Vậy VH2 (đktc) = 0,01  22,4 = 0,224 (l).
Ví dụ 4: (2009 - Khối A)Cho 3,68 gam hỗn hợp gồm Al và Zn tác dụng với một lượng
vừa đủ dung dịch H2SO4 10%, thu được 2,24 lít khí H2 (ở đktc). Khối lượng dung dịch
thu được sau phản ứng là
A. 101,68 gam. B. 88,20 gam.
C. 101,48 gam. D. 97,80 gam.
Hƣớng dẫn
 Al2(SO4)3 + 3H2  (1)
2Al + 3H2SO4 
 ZnSO4 + H2  (2)
Zn + H2SO4 
Từ (1, 2): n H2SO4 = n H2 =
 mdd H2SO4 =

2, 24
= 0,1 (mol)
22, 4

98  0,1  100
= 98 (g)
10

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng:
mdd sau phản ứng = mhh + mdd H2SO4 – mH  = 3,68 + 98 – 2  0,1 = 101,48 (g).

2


Ví dụ 5. Cho từ từ một luồng khí CO đi qua ống sứ đựng m gam hỗn hợp gồm Fe,
FeO, Fe3O4, Fe2O3 nung nóng, kết thúc phản ứng thu được 64g sắt, khí đi ra gồm CO
và CO2 cho sục qua dung dịch Ca(OH)2 dư được 40g kết tủa. Vậy m có giá trị là
A. 70,4g
B. 74g
C. 47g
D. 104g
Lời giải : Khí đi ra sau phản ứng gồm CO2 và CO dư cho đi qua dung dịch Ca(OH)2
dư :
CO2 + Ca(OH)2  CaCO3 + H2O
40
 0,4 (mol)
100

0,4 (mol)
Sơ đồ phản ứng:
FeO
Fe2O3
Fe3O4

+

CO




Fe

+

CO2

28.0,4 + m = 64 + 44.0,4  m = 70,4g
Ví dụ 6. Người ta cho từ từ luồng khí H2 đi qua một ống sứ đựng 5,44 gam hỗn hợp
gồm FeO, Fe3O4, Fe2O3, CuO nung nóng, kết thúc phản ứng thu được m gam hỗn hợp
chất rắn A và 1,62 gam H2O. Vậy m có giá trị là
A. 4g
B. 5g
C. 4,5g
D. 3,4g
Lời giải : nH2  nH2O  0, 09 (mol)
Sơ đồ phản ứng:
FeO
H2 +
Fe2O3  A + H2O
Fe3O4
CuO
0,09.2 + 5,44 = m + 1,62  m = 4g
Ví dụ 7. Cho 35g hỗn hợp Na2CO3, K2CO3 tác dụng vừa đủ với dung dịch BaCl2. Sau
phản ứng thu được 59,1g kết tủa. Lọc tách kết tủa, cô cạn dd thu được m(g) muối
clorua. Vậy m có giá trị là
A. 38,3g
B. 22,6g
C. 26,6g
D. 6,26g
Lời giải : Sơ đồ phản ứng:

Na 2 CO3
K 2 CO3

 BaCO3 +
+ BaCl2 

NaCl
KCl

nBaCl2  nBaCO3  0,3 (mol)

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng: mhh  mBaCl2  m   m dd
m = 35 + 0,3.208 – 59,1 = 38,3 (g)


Ví dụ 8. Cho 4,48g hỗn hợp Na2SO4, K2SO4, (NH4)2SO4 tác dụng vừa đủ với 300 ml
dung dịch Ba(NO3)2 0,1M . Kết thúc phản ứng thu được kết tủa A và dung dịch B. Lọc
tách kết tủa, cô cạn dung dịch thu được m(g) muối nitrat. Vậy m có giá trị là
A. 5,32g
B. 5,23g
C. 5,26g
D. 6,25g
Lời giải : Sơ đồ phản ứng:
Na2SO4
K2SO4 +
Ba(NO3)2 
 BaSO4 +
(NH4)2SO4

NaNO3

KNO3
NH4NO3

nBa(NO3 )2  nBaSO4  0, 03 (mol) ; 4, 48  7,83  6,99  mB  mB  5,32 (g)

Ví dụ 9. Hoà tan 2,57g hợp kim Cu, Mg, Al bằng một lượng vừa đủ dung dịch H 2SO4
loãng thu được 1,456 lít khí X (đktc), 1,28g chất rắn Y và dung dịch Z. Cô cạn Z thu
được m gam muối khan, m có giá trị là
A. 7,53g
B. 3,25g
C. 5,79g
D. 5,58g
Lời giải: Sơ đồ phản ứng :
Cu
MgSO4

+ Cu + H2

 Mg + H2SO4 
Al
(SO
)
2
4
3
 Al

m  m (Al Mg)  m SO2  (2,57  1,28)  0, 065.96  7,53 (g)
4

Ví dụ 9. Hoà tan hoàn toàn 3,72g hỗn hợp 2 kim loại A, B trong dung dịch HCl dư
thấy tạo ra 1,344 lít khí H2 (đktc). Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được muối khan
có khối lượng là
A. 7,12g
B. 7,98g
C. 3,42g
D. 6,12g
Lời giải : Theo phương trình điện li :
n

H



n

Cl



 2.

1,344
 0,12(mol)
22, 4

mmuối = mKL + mCl = 3,72 + 0,12.35,5 = 7,98 (g)
Ví dụ 10. Nung m gam hỗn hợp A gồm 2 muối MgCO3 và CaCO3 cho đến khi không
còn khí thoát ra thu được 3,52g chất rắn B và khí C. Cho toàn bộ khí C hấp thụ hết bởi
2 lít dung dịch Ba(OH)2 thu được 7,88g kết tủa. Đun nóng dung dịch lại thấy tạo thành

thêm 3,94g kết tủa nữa. Nếu các phản ứng xảy ra hoàn toàn thì m có giá trị là
A. 7,44g
B. 7,40g
C. 7,04g
D. 4,74g
Lời giải: m = mB + mCO2
 BaCO3  + H2O
CO2 + Ba(OH)2 
 Ba(HCO3)2
2CO2 + Ba(OH)2 

m = 3,52 + (

7,88
3,94
 2.
).44  7, 04 (g)
197
197


2.

PHƢƠNG PHÁP BẢO TOÀN MOL NGUYÊN TỐ

1. Nguyên tắc
Tổng số mol nguyên tử của một nguyên tố trước và sau phản ứng luôn bằng nhau.
Tính số mol nguyên tử của một nguyên tố :
nnguyên tử A = x.nX = (số nguyên tử A trong X).số mol X
ví dụ : nO = 4.nH2SO4

2. Các ví dụ minh hoạ
Ví dụ 1: (2007 - Khối A) Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp 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. Giá trị của a là
A. 0,04.
B. 0,075.
C. 0,12.
D. 0,06.
Hướng dẫn
Fe2 (SO4 )3
FeS2
 HNO3

 
 NO   H 2O
Cu 2S
CuSO4

Sơ đồ phản ứng: 

2FeS2 
 Fe2(SO4)3
0,12 
0,06
Cu2S 
 2CuSO4
a
2a
Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố đối với S, ta có:

2  0,12 + a = 3  0,06 + 2a  a = 0,06 (mol).
Ví dụ 2: Dẫn từ từ V lít khí CO (ở đktc) đi qua một ống sứ đựng lượng dư hỗn hợp
rắn gồm CuO, Fe2O3 (ở nhiệt độ cao). Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu
được khí X. Dẫn toàn bộ khí X ở trên vào lượng dư dung dịch Ca(OH)2 thì tạo thành
4 gam kết tủa. Giá trị của V là
A. 1,120.
B. 0,896.
C. 0,448.
D. 0,224.
(Trích đề thi TSCĐ năm 2008 - Khối A, B)
Hướng dẫn
Sơ đồ phản ứng:

CuO
t0
+ CO 
 CO2  (X) + hỗn hợp rắn

Fe 2 O3

 CaCO3  + H2O
CO2 + Ca(OH)2 dư 
Áp dụng sự bảo toàn số mol đối với nguyên tố C:
n C trong CO = n C trong CO2 = n C trong CaCO3
 n C trong CO = n CaCO

3

=

4
= 0,04 (mol)
100

Vậy V = 0,04  22,4 = 0,896 (l).
Ví dụ 3: Hoà tan hỗn hợp X gồm 0,2 mol Fe và 0,1 mol Fe2O3 vào dung dịch HCl dư
được dung dịch Y. Cho dung dịch Y tác dụng với dung dịch NaOH dư thu được kết


tủa. Lọc kết tủa, rửa sạch đem nung trong không khí đến khối lượng không đổi thu
được m gam chất rắn Z. Giá trị của m là
A. 16,0.
B. 24,0.
C. 28,8.
D. 32,0.
Hướng dẫn
Sơ đồ các phản ứng:
FeCl2  NaOH
Fe
 HCl
X
 Y 
 
Fe2O3
FeCl3

Fe(OH) 2 t 0
 Z (Fe2O3)

Fe(OH)3

Áp dụng sự bảo toàn số mol đối với nguyên tố Fe:
n Fe trong Z = n Fe trong X = n Fe  2n Fe2O3 = 0,2 + 2.0,1 = 0,4 (mol)
 n Fe2O3 trong Z =

1
 n Fe trong Z = 0,2 (mol) Vậy m = 0,2  160 = 32,0 (g).
2

Ví dụ 4: Cho 2,13 gam hỗn hợp X gồm ba kim loại Mg, Cu và Al ở dạng bột tác
dụng hoàn toàn với oxi thu được hỗn hợp Y gồm các oxit có khối lượng 3,33 gam.
Thể tích dung dịch HCl 2M vừa đủ để phản ứng hết với Y là
A. 57 ml.
B. 50 ml.
C. 75 ml.
D. 90 ml.
(Trích đề thi TSĐH năm 2008 - Khối A)
Hướng dẫn
MgO
 Mg


 O2
X Cu  Y CuO
Al O
 Al

 2 3

 MgCl2 + H2O (1)

MgO + 2HCl 
 CuCl2 + H2O (2)
CuO + 2HCl 
 2AlCl3 + 3H2O (3)
Al2O3 + 6HCl 

Ta có mO / hhY = 3,33 – 2,13 = 1,2 (g) hay n O / hhY =

1, 2
= 0,075 (mol)
16

Theo (1, 2, 3): n HCl = 2  n O / hhY = 2  0,075 = 0,15 (mol) Vậy Vdd HCl =

0,15
= 0,075
2

(l) = 75 (ml).
Ví dụ 5: Cho một mẩu Na để lâu trong không khí, bị chuyển hoá thành hỗn hợp rắn X
gồm Na, Na2O, NaOH, Na2CO3. Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp X bằng H2SO4 loãng, sau
phản ứng thu được dung dịch Y. Làm bay hơi nước từ từ thu được 8,05 gam tinh thể
Na2SO4.10H2O. Khối lượng mẩu Na là
A. 0,575 gam.
B. 1,15 gam.
C. 2,3 gam.
D. 1,725 gam.
Hướng dẫn
 Na 2 O


NaOH
H2SO4
kk

 dd Y (dd Na2SO4) 
 Na2SO4.10H2O
Na  X 
 Na 2 CO3
 Na
8,05
Ta có n Na 2SO4 .10H2O =
= 0,025 (mol)  n Na của mẩu Na = n Na trong
322

2  n Na 2SO4 .10H2O = 0,05 (mol). Vậy khối lượng mẩu Na là: 0,05  23 = 1,15 (g).

tinh thể

=


Ví dụ 6: Cho hỗn hợp A gồm ba kim loại X, Y, Z có hoá trị lần lượt là 3, 2, 1 và tỉ lệ
số mol lần lượt là 1 : 2 : 3, trong đó số mol của X bằng x mol. Hoà tan hoàn toàn A
bằng dung dịch có chứa y mol HNO3. Sau phản ứng thu được dung dịch B không chứa
NH4NO3 và V lít hỗn hợp khí E (ở đktc) gồm NO2 và NO. Biểu thức tính y theo x và
V là
A. 8x +

V
.

22, 4

B. 6x +

V
.
22, 4

C. 5x +

V
.
22, 4

D. 10x +

V
.
22, 4

Hướng dẫn
Ta có n hh E =

V
(mol)
22, 4

Theo đề bài n X : n Y : n Z = 1 : 2 : 3
Mà n X = x (mol) nên n Y = 2x (mol), n Z = 3x (mol)
Sơ đồ phản ứng:

X , Y , Z + HNO3 
 X(NO3)3, Y(NO3)2, ZNO3 + NO2  , NO  + H2O
x 2x 3x
x
2x
3x
 Số mol mỗi muối bằng số mol mỗi kim loại tương ứng
Dựa vào sự bảo toàn số mol đối với nguyên tố N:
n HNO3 = n N = 3 n X(NO3 )3 + 2 n Y(NO3 )2 + n ZNO3 + n NO2 + n NO
= 3. x + 2. 2x + 3x +

V
V
= 10x +
(mol).
22, 4
22, 4

Ví dụ 7. Cho hỗn hợp A gồm 0,1 mol Cu, 0,2 mol Ag tan vừa hết trong V lít dung dịch
HNO3 1M thu được dung dịch X và hỗn hợp Y gồm 2 khí NO, NO2
( n NO  n NO2  0,1 mol ). V có giá trị là
A. 1 lít

B. 0,6 lít

C. 1,5 lít

D. 2 lít

Lời giải Sơ đồ phản ứng:

Cu
Ag

+

HNO3




Cu(NO3 )2
AgNO3

+

NO
NO2

+ H2 O

Áp dụng sự bảo toàn nguyên tố Cu, Ag ta có : nCu = nCu(NO3 )2 = 0,1 mol và nAg =
n AgNO3 = 0,2 mol
Áp dụng cho nguyên tố N :
n N (HNO3 ) = n N(Cu(NO3 )2 AgNO3 NONO2 )
n(HNO3 ) = 2nCu(NO3 )2  nAgNO3  n NO  n NO2
n(HNO3 ) = 2.0,1 + 0,2 + 0,1 + 0,1 = 0,6 mol
VHNO3 

0,6
 0,6(lit)

1

Ví dụ 8: Cho hỗn hợp gồm : FeO (0,01 mol), Fe2O3 (0,02 mol), Fe3O4 (0,03 mol) tan
vừa hết trong dung dịch HNO3 thu được một muối duy nhất và 0,448 lít khí N2O4
(đktc). Khối lượng muối và số mol HNO3 tham gia phản ứng là


A. 32,8 g ; 0,4 mol
C. 33,88 g ; 0,06 mol

B. 33,88 g ; 0,46
D. 33,28 g ; 0,46

mol
mol

Lời giải Sơ đồ phản ứng :
FeO
Fe2O3 + HNO3  Fe(NO3)3 + NO2 + H2O
Fe3O4
Áp dụng sự bảo toàn nguyên tố Fe :
nFe [Fe(NO3 )3 ]  nFe [FeO,Fe2O3 ,Fe3O4 ]

nFe [Fe(NO3 )3 ] = nFeO  2nFe2O3  3nFe3O4

= 0, 01  2.0, 02  3.0, 03  0,14 (mol)
mFe(NO 3 )3  0,14.242  33,88 (g)

Áp dụng sự bảo toàn nguyên tố N :
n N [HNO3 ]  n N [Fe(NO3 )3 N 2O4 ]

 n HNO3  3n Fe(NO3 )3  n N2O4  3.0,14  2.0, 02  0, 46 (mol)

Ví dụ 9: Cho 1,1 gam hỗn hợp Fe, Al phản ứng với dung dịch HCl thu được dung
dịch X, chất rắn Y và khí Z, để hoà tan hết Y cần số mol H2SO4 (loãng) bằng 1/2 số
mol HCl ở trên thu được dung dịch T và khí Z. Tổng thể tích khí Z (đktc) là 0,896
lít. Tổng khối lượng muối sinh ra trong hai trường hợp trên là
A. 2,54 gam
B. 2,77 gam
C. 3,36 gam
D. 1,06 gam
Lời giải :
Sơ đồ phản ứng :
Fe
Al

+

HCl
H 2 SO 4


 hỗn hợp muối ( X+T ) + H2

Đặt x= nHCl ; n H2SO4 = y (mol)
Áp dụng sự bảo toàn nguyên tố H:
n H [HClH2SO4 ]  n H [H2 ]
n HCl  2n H2SO4  2n H2  0, 04 (mol)

x + 2y = 0,04
x

 x = 0,02 ; y = 0,01
2
mmuối = m(Al,Fe) + mCl  mSO 2 = 1,1 + 0,02.35,5 + 0,01.96 = 2,77 (gam)

y=

4

Ví dụ 10. Cho 1,48 g hỗn hợp 3 kim loại Fe, Al, Zn tan hoàn toàn trong dung dịch
H2SO4 loãng, ta thu được 0,784 lít khí H2 (đktc). Khi cô cạn dung dịch khối lượng
muối khan thu được là
A. 4,84 g
B. 5,65 g
C. 5,56 g
D. 4,56 g


Lời giải : Sơ đồ phản ứng :
Fe

FeSO4

Al
+
H2SO4

 Al2(SO4)3 + H2
Zn
ZnSO4
Áp dụng sự bảo toàn nguyên tố H:

 n H2SO4 = n H 2 =

0, 784
= 0,035 (mol)
22, 4

Áp dụng sự bảo toàn nguyên tố S:
= 0,035 (mol)
 n 2
 n 2
SO [H SO ]
SO [muèi]
4

2

4

4

mmuối = m(Fe, Al, Zn) + mgốc axit = 1,48 + 0,055.96 = 4,84 (gam)