các nguyên tắc bảo toàn

phương pháp hóa học_các nguyên tắc bảo toàn
Ngày 15-01-2008
1. Bảo toàn điện tích:
-Nguyên tắc : Tổng điện tích dương luôn bằng tổng điện tích âm vè giá trị tuyệt đối. Dung dịch luôn trung hòa về điện.
-Các ví dụ:
Ví dụ 1: Dung dịch A chứa các ion: Na+ (a mol), (b mol), (c mol), (d mol).Để tạo ra kết tủa lớn nhất người ta dùng 100 ml Ba(OH)2 x mol/l. Tính x theo a, b.
Giải

b --> b


Dung dịch sau PU chỉ có Na+ (ban đầu) là a mol. Vậy để dung dịch trung hòa về điện thì cấn a mol OH-, trong khi đó đã tiêu tốn b mol OH- ở trên.
Vậy nOH- = a + b mol ---> x = (a+b)/0,2.

2. Bảo toàn khối lượng:-Nguyên tắc:
+Trong PUHH thì tổng khối lượng các sản phẩm bằng tổng khối lượng các chất tham gia PU.
+Khi cô cạn dung dịch thì khối lượng hỗn hợp muối thu được bằng tổng khối lượng các cation kim loại và anion gốc axit.
-Các ví dụ:
Ví dụ 2: Cho từ từ một luồng khí CO qua ống sứ đựng m gam hỗn hợp Fe và các oxit của Fe đun nóng thu được 64 gam Fe, khi đi ra sau PU tạo 40 gam kết tủa với dung dịch Ca(OH)2 dư. Tính m.
Giải
Ta có: nCO2 = nCaCO3 = 40/100 = 0,4 mol
mCO + m = mFe + mCO2
mà nCO pu = nCO2 = 0,4 nên:
m = mFe + mCO2 - mCO = 64 + 0,4.44 - 0,4.28 = 70,4 g
Ví dụ 3: Một dung dịch chứa 0,1 mol , 0,2 mol Al3+, x mol Cl- và y mol Tính x,y biết rằng cô cạn dung dịch thu được 46,9 gam chất rắn khan.
Giải
Theo định luật bảo toàn khối lượng: 56.0,1 + 27.0,2 + 35,5x + 96y = 46,9
Theo định luật bảo toàn điện tích: 0,1.2 + 0,2.3 = x + 2y
Giải hệ phương trình ---> x = 0,2 y = 0,3
Ví dụ 4: Đun 132,8 gam hỗn hợp 3 rượu no, đơn chức với H2SO4 đặc thu dược 111,2 g
hỗn hợp 6 ete có số mol bằng nhau. Tính số mol mõi ete.
Giải
Theo ĐLBT khối lượng: mrượu = m (ete) + mH2O
---> mH2O = m(rượu) - m(ete) = 132,5 - 111,2 = 21,6 g
trong PU ete hóa thì: nete = nH2O = 21,6/18 = 1,2 mol
---> Số mol mỗi ete là 1,2/6 = 0,2 mol
Ví dụ 5: Hòa tan hoàn toàn 23,8 gam hỗn hợp hai muối cacbonat của kim loại hóa trị I và II vào dung dịch HCl đủ thu được 0,2 mol CO2. Tính khối lượng muối mới thu dược.
Giải
Trong các PU của HCl với muối cacbonat thì nCO2 = nH2O = nHCl/2
mà nCO2 = 0,2 mol ---> nH2O = 0,2 mol và nHCl = 0,4 mol
theo ĐLBT khối lượng: 23,8 + 0,4.36,5 = m + 44.0,2 + 18.0,2
---> m = 26 g

3. Bảo toàn electron:
-Nguyên tắc: Đây là trường hợp riêng của bảo toàn điện tích, chỉ áp dụng cho các PU oxi hóa khử. Khi đó ne cho = ne nhận.
-Các ví dụ:
Ví dụ 6: Trộn 60 gam bột Fe với 30 gam bột S rồi đun nóng trong điều kiện không có không khí thu được chất rắn A. Hòa tan A bằng HCl dư thu được hỗn hợp khí B. Đốt cháy hoàn toàn B cần bao nhiêu lit Ò ở đktc.
Giải
Ta thấy nFe = 60/56 > nS = 30/32 nên Fe dư, S hết. Khí B là hỗn hợp H2, H2S. Đốt B thu được SO2, H2O
Phân tích:
-S nhận một phần e của Fe để tạo và không thay đổi trong PU với HCl (vẫn là trong H2S), cuối cùng nó nhường lại toàn bộ e do Fe đã cho và e do nó vốn có để tạo SO2 trong PU với O2.
-Fe nhường một phần e cho S để tạo (FeS) và cuối cùng lượng e này lại đẩy sang cho O2 (theo trên). Phần Fe dư còn lại nhường e cho H+ để tạo H2, sau đó H2 lại trả số e này cho O2 trong PU cháy tạo H2O
---> Như vậy, một cách gián tiếp thì toàn bộ e do Fe nhường và S nhường đã được O2 thu nhận.
Vậy: ne cho = 2nFe + 4nS = 5,89 mol.
---> nO2 = 5,89/4 = 1,47 mol
V O2 = 1,47.22,4 = 32,928 lit.
Ví dụ 7: Hỗn hợp X gồm hai kim loại A,B có hóa trị không đổi, chúng đều không PU với nước và mạnh hơn Cu. / X tác dụng hoàn toàn với CuSO4 dư, lấy Cu thu được cho PU hoàn toàn với HNO3 dư thấy thoát ra 1,12 lit NO ở đktc. Nếu cho lượng X trên PU hoàn toàn với HNO3 thì thu được bao nhiêu lit N2 ở đktc.
Giải
Phân tích: nhận a mol e của A,B để tạo Cu, Cu lại nhường lại a mol e cho N5+
để tạo NO.
N5+ + 3e ---> N2+
---> nNO = a/3 = 1,12/22,4 = 0,05 mol --> a = 0,15 mol
Ở thí nghiệm sau, A,B nhường a mol e cho N5+ để tạo N2:
2N5 + 2.5e ---> N2
---> nN2 = 0,15/10 = 0,015 mol
--> V N2 = 0,015.22.4 = 0,336 lit
Ví dụ 8. Cho 1,35 gam hỗn hợp Cu,Mg,Al tác dụng hết với HNO3 thu được 0,01 mol NO và 0,04 mol NO2. Tính khối lượng muối tạo ra?
Giải
Đặt số mol Mg,Al,Cu lần lượt là a,b,c
--->Số mol e nhường = 2a + 3b + 2c = nNO3- trong muối.
Số mol e nhận = 3nNO + nNO2 = 0,07 mol = 2a + 3b + 2c
Vậy: m = 1,35 + 0,07.62 = 5,69 gam

Chú ý: Số mol HNO3 làm môi trường = số mol HNO3 tạo muối = số mol e cho = số mol e nhận. Số mol HNO3 oxi hóa tính được theo số mol các SP khử, tù đó ta tính được số mol HNO3 phản ứng