lý thuyết và bài tập phương pháp bảo toàn khối lượng

Phương pháp bảo toàn khối lượng là dạng bài quen thuộc thường gặp cần vận dụng khi giải bài tập hóa học. Vậy lý thuyết phương pháp bảo toàn khối lượng là gì? Các dạng bài tập về phương pháp bảo toàn khối lượng?… Nội dung bài viết dưới đây của DINHNGHIA.VN sẽ cùng bạn tìm hiểu chi tiết về chủ đề trên nhé!. 

Phương pháp bảo toàn khối lượng là gì?

Định nghĩa định luật bảo toàn khối lượng 

  • Định luật bảo toàn khối lượng được phát biểu như sau: Trong một phản ứng hóa học, tổng khối lượng của các sản phẩm sẽ bằng tổng khối lượng của các chất phản ứng.
  • Tức là giả sử có phản ứng giữa A + B tạo ra C + D có công thức khối lượng được viết như sau :

\(m_{A} + m_{B} = m_{C} + m_{D}\)

Ví dụ: \(BaCl_{2} + Na_{2}SO_{4} \rightarrow BaSO_{4} + 2NaCl\)

Ta có công thức khối lượng là:

\(m_{BaCl_{2}} + m_{Na_{2}SO_{4}} = m_{BaSO_{4}} + m_{NaCl}\)

Áp dụng phương pháp bảo toàn khối lượng 

Trong một phản ứng có n chất, nếu như ta biết khối lượng của (n – 1) chất thì ta sẽ tính được khối lượng của chất còn lại.

lý thuyết và bài tập phương pháp bảo toàn khối lượng

Đánh giá phương pháp bảo toàn khối lượng

  • Phương pháp bảo toàn khối lượng cho phép giải nhanh được nhiều bài toán khi biết hệ quả về khối lượng của các chất trước và sau phản ứng hóa học
  • Đặc biệt, khi ta chưa biết rõ phản ứng xảy ra hoàn toàn hay không thì việc sử dụng phương pháp này sẽ càng giúp đơn giản hóa bài toán.
  • Phương pháp bảo toàn khối lượng đặc biệt thường được sử dụng trong các bài toán nhiều chất.

Các bước sử dụng phương pháp bảo toàn khối lượng

Dưới đây là các bước giải bài toán sử dụng phương pháp bảo toàn khối lượng:

  • Bước 1: Đầu tiên ta cần lập sơ đồ biến đổi của các chất trước và sau phản ứng.
  • Bước 2: Tiếp theo là từ giả thiết của bài toán, ta tìm tổng khối lượng trước = tổng khối lượng sau phản ứng hóa học (Chú ý: không cần biết phản ứng là hoàn toàn hay không hoàn toàn)
  • Bước 3: Ta vận dụng định luật bảo toàn khối lượng để lập phương trình toán học, đồng thời kết hợp dữ kiện khác để lập hệ phương trình toán để giải. 
  • Bước 4: Cuối cùng, ta cần giải hệ phương trình để tìm khối lượng theo yêu cầu của đề bài đã cho. 

Các dạng bài tập sử dụng phương pháp bảo toàn khối lượng

Dạng 1: Biết tổng khối lượng chất ban đầu, tìm khối lượng chất sản phẩm và ngược lại

Phương pháp giải: Khối lượng ban đầu = khối lượng sản phẩm (không phụ thuộc hiệu suất phản ứng)

Ví dụ 1: Đốt cháy hết 9 gam kim loại magie Mg trong không khí thu được 15g hợp chất magie oxit MgO. Chỉ biết rằng magie cháy là phản ứng với khí oxi trong không khí. Tính khối lượng oxi tham gia phản ứng.

Cách giải: 

Ta có: Khối lượng ban đầu = khối lượng sản phẩm

\(\Rightarrow m_{Mg} + m_{O_{2}} = m_{MgO}\)

\(\Rightarrow m_{O_{2}} = m_{MgO} – m_{Mg}\)

\(\Rightarrow m_{O_{2}} = 15 – 9 = 6\, (gam)\)

Ví dụ 2: Đốt cháy m (g) cacbon cần 16g oxi thì thu được 22 gam khí cacbonic. Tính m.

Cách giải:

Ta có: Khối lượng ban đầu = khối lượng sản phẩm

\(\Rightarrow m_{C} + m_{O_{2}} = m_{CO_{2}}\)

\(\Rightarrow m_{C} = m_{CO_{2}} – m_{O_{2}}\)

\(\Rightarrow m_{C} = 22 – 16 = 6\, (gam)\)

Dạng 2: Trong phản ứng có n chất tham gia, nếu biết khối lượng của (n – 1) chất thì tính được khối lượng của chất còn lại

Ví dụ 3: Trong phản ứng hóa học: bari clorua + natri sunphat  bari sunphat + natri clorua. Cho biết khối lượng của natri sunphat là 14,2 gam, khối lượng của bari sunphat và natri clorua lần lượt là: 23,3 g và 11,7 g. Hãy tính khối lượng của bari clorua đã phản ứng.

Cách giải:

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:

\(m_{bari\, clorua} + m_{natri\, sunphat} = m_{bari\, sunphat} + m_{natri\, clorua}\)

\(\Leftrightarrow m_{BaCl_{2}} + m_{Na_{2}SO_{4}} = m_{BaSO_{4}} + m_{NaCl}\)

\(\Leftrightarrow m_{BaCl_{2}} = m_{BaSO_{4}} + m_{NaCl} – m_{Na_{2}SO_{4}}\)

\(\rightarrow m_{BaCl_{2}} = 23,3 + 11,7 – 14,2 = 20,8\, (g)\)

Ví dụ 4: Đốt cháy m g kim loại magie Mg trong không khí thu được 8 gam hợp chất magie oxit (MgO). Biết rằng khối lượng magie Mg tham gia bằng 1,5 lần khối lượng của oxi (không khí) tham gia phản ứng.

  1. Viết phản ứng hóa học.
  2. Tính khối lượng của Mg và oxi đã phản ứng.

Cách giải:

  1. Phản ứng hóa học:

Magie + Oxit \(\rightarrow\) Magie Oxit

     2. Phương trình khối lượng của phản ứng (theo ĐLBTKL)

\(m_{Mg} + m_{O_{2}} = m_{MgO}\) (1)

Gọi a (gam) là khối lượng của oxi phản ứng \(\rightarrow\) khối lượng của Mg phản ứng là 1,5a (gam). Thay vào (1) ta có:

\(1,5a + a = 8 \Rightarrow a = \frac{8}{1,5 + 1}\)

\(\Rightarrow a = 3,2\, (gam)\)

Dạng 3: Bài toán Kim loại + Axit \(\rightarrow\) Muối + Khí

Phương pháp giải

Ta có : Khối lượng muối = Khối lượng kim loại + khối lượng anion tạo muối

  • Biết khối lượng kim loại và khối lượng anion tạo muối (tính qua sản phẩm khí) \(\rightarrow\) khối lượng kim loại.
  • Biết khối lượng muối và khối lượng anion tạo muối \(\rightarrow\) khối lượng kim loại
  • Khối lượng anion tạo muối thường được tính theo số mol khí thoát ra:
    • Với HCl và \(H_{2}SO_{4}\) loãng

\(2HCl \rightarrow H_{2}\) nên \(2Cl^{-} \Leftrightarrow H_{2}\)

\(H_{2}SO_{4} \rightarrow H_{2}\) nên \(2Cl^{-} \Leftrightarrow H_{2}\)

    • Với axit \(H_{2}SO_{4}\) đặc, nóng và \(HNO_{3}\): Sử dụng phương pháp ion – electron

Ví dụ 5 : Cho 11,4 gam hỗn hợp gồm 3 kim loaị Al, Mg, Fe phản ứng hết với \(H_{2}SO_{4}\)  loãng, thu được 10,08 lít \(H_{2}\) (đkc). Cô cạn dung dịch thu được m gam rắn. Tính khối lượng chất rắn.

Cách giải:

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có

\(m_{m} = m_{KL} + 96.n_{H_{2}}\)

\(\Rightarrow m_{m} = 11,4 + 96.\frac{10,08}{22,4} = 54,6\, gam\)

Dạng 4: Khử hỗn hợp oxit kim loại bởi các chất khí (\(H_{2}, CO\))

Phương pháp giải

  • Ta có sơ đồ:

Oxit kim loại + (\(H_{2}, CO\)) \(\rightarrow\) Chất rắn + hỗn hợp khí (\(CO_{2}, H_{2}O, H_{2}, CO\))

  • Bản chất là các phản ứng:

\(CO + [O] \rightarrow CO_{2}\)

\(H_{2} + [O] \rightarrow H_{2}O\)

\(\Rightarrow n[O] = n_{CO_{2}} = n_{H_{2}}O \rightarrow m_{cr} = m_{oxit} – m_{[O]}\)

Ví dụ 6: Hỗn hợp X gồm Fe, FeO và \(Fe_{2}O_{3}\). Cho một luồng CO đi qua ống sứ đựng m gam hỗn hợp X nung nóng. Sau khi kết thúc thí nghiệm thu được 64 gam chất rắn A trong ống sứ và 11,2 lít khí B (đktc) có tỉ khối so với hiđro là 20,4. Tính giá trị m.

Cách giải:

Các phản ứng khử sắt oxit có thể có:

\(3Fe_{2}O_{3} + CO \overset{t^{\circ}}{\rightarrow} 2Fe_{3}O_{4} + CO_{2}\) (1)

\(Fe_{3}O_{4} + CO \overset{t^{\circ}}{\rightarrow} 3FeO + CO_{2}\) (2)

\(FeO + CO \overset{t^{\circ}}{\rightarrow} Fe + CO_{2}\) (3)

Như vậy chất rắn A có thể gồm 3 chất Fe, FeO, \(Fe_{2}O_{3}\) hoặc ít hơn, điều đó không quan trọng và việc cân bằng các phương trình trên cũng không cần thiết, quan trọng là số mol CO phản ứng bao giờ cũng bằng số mol \(CO_{2}\) tạo thành.

\(n_{B} = \frac{11,2}{22,5} = 0,5\, mol\)

Gọi x là số mol của \(CO_{2}\) ta có phương trình về khối lượng của B:

44x + 28(0,5 – x) = 0,5.20,4.2 = 20,4

\(\Rightarrow x = 0,4 = n_{CO}\) tham gia phản ứng.

Theo ĐLBTKL ta có:

\(m_{X} + m_{CO} = m_{A} + m_{CO_{2}}\)

\(\Rightarrow m = 64 + 0,4.44 – 0,4.28 = 70,4\, gam\)

Như vậy bài viết trên của DINHNGHIA.VN đã giúp bạn tổng hợp lý thuyết và các dạng bài tập về phương pháp bảo toàn khối lượng. Chúc bạn luôn học tập tốt!.

Xem thêm >>> Phương pháp tăng giảm khối lượng: Nội dung và Các dạng bài tập

Please follow and like us:

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *