Cập nhật thông tin chi tiết về Chuyên Đề Hóa Hữu Cơ: Áp Dụng Định Luật Bảo Toàn Khối Luợng Và Bảo Toàn Nguyên Tố mới nhất trên website Tvzoneplus.com. Hy vọng nội dung bài viết sẽ đáp ứng được nhu cầu của bạn, chúng tôi sẽ thường xuyên cập nhật mới nội dung để bạn nhận được thông tin nhanh chóng và chính xác nhất.
CHUYÊN ĐỀ O1 HÓA HỮU CƠ ÁP DỤNG ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN KHỐI LUỢNG VÀ BẢO TOÀN NGUYÊN TỐ . NỘI DUNG PHƯƠNG PHÁP : NỘI DUNG : Trong các phản ứng hóa học , tổng khối lượng các chất tham gia phản ứng bằng tổng khối lượng các săn phẩm tạo thành . A + B C + D Thì : mA + mB = mC + mD Gọi : mT là tổng khối lượng các chất trước phản ứng mS là tổng khối lượng các chất sau phản ứng Dù cho phản ứng vừa đủ hay còn chất dư ta vẫn có : mT = mS Sử dụng bảo toàn nguyên tố trong phản ứng cháy : Khi đốt cháy 1 họp chất A ( C,H) thì Giả sử : Khi đốt cháy hợp chất hữu cơ A ( C, H, O ) A + O2 CO2 + H2O Ta có : mA + mO2 = mCO2 + mH2O Và: mA = mC + mH + mO II – PHẠM VI ÁP DỤNG : Thường được sử dụng để vô hiệu hóa phép tính phức tạp của nhiều bài toán hữu cơ mà trong các bài toán đó xảy ra nhiều phản ứng . Khi đó ta chỉ cần lập sơ đồ phản ứng để thấy rỏ mối quan hệ về tỉ lệ mol của các chất mà không cần viết phương trình phản ứng . B – BÀI TẬP MINH HỌA : Câu 1 : Amino axit X có dạng NH2 – R – COOH ( R là gốc Hidrocacbon ) . Cho 0,1 mol X phản ứng hết với dung dịch HCl ( dư ) thu được dung dịch chứa 11,15 gam muối . Tên gọi của X là : A. Phenylalanin B. alanin C. Valin D. glyxin “ Trích đề thi tuyển sinh cao đẳng năm 2011 “ GIẢI Câu 2 : Cho 200 gam một loại chất béo có chỉ số axit bằng 7 tác dụng vừa đủ với một luojng NaOH . Thu được 207, 55 gam hỗn hợp muối khan . Khối lượng NaOH đã tham gia phản ứng là : A. 31 g B. 32.36 g C. 30 g D. 31,45 g “ Trích đề thi tuyển sinh đại học khối B năm 2011 ” GIẢI Câu 3 : Hỗn hợp X gồm C2H2 và H2 có cùng số mol . Lấy một lượng hỗn hợp X cho qua chất xúc tác nung nóng , thu được hỗn hợp Y gồm C2H4 , C2H6 , C2H2 và H2 . Sục Y vào dung dịch Br2 ( dư) thì khối lượng bình Br2 tăng 10,8 gam và thoát ra 4,48 lít hỗn hợp khí ( đktc) có tỉ khối so với H2 là 8 . Thể tích O2 ( đktc) cần để đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp Y là A. 22,4 lít B. 44,8 lít C. 26,88 lít D. 33,6 lít . “ Trích đề thi tuyển sinh đại học khối A năm 2011 ” GIẢI Câu 4 : Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp 3 ancol đơn chức thuộc dãy đồng đẳng thu được 3,808 lít khí CO2 ( đktc ) và 5,4 gam H2O . Giá trị của m là A. 4,72 B. 5,42 C. 7,42 D. 5,72 GIẢI Câu 5 : Cho m gam hỗn hợp etanal và Propanal phản ứng hoàn toàn với lượng dư dung dịch AgNO3 Trong NH3 thu được 43,2 gam kết tủa và dung dịch chứa 17,5 gam muối amoni của 2 axit hữu cơ . Giá trị của m là : A. 10,9 B. 14,3 C. 10,2 D. 9,5GIẢI Câu 6 : Đốt cháy hoàn toàn một lượng hỗn hợp X gồm 2 ancol ( đều no , đa chức mạch hở , có cùng số nhóm OH ) cần vừa đủ V lít khí O2 thu được 11,2 lít khí CO2 và 12,6 gam H2O ( các thể tích khí đo ở đktc ) . Giá trị của V là : A. 14,56 B. 15,68 C. 11,2 D. 4,48 GIẢI Câu 7 : Hỗn hợp Z gồm 2 este X và Y tạo bởi cùng một ancol và 2 axit cacboxylic kê tiếp nhau trong dãy đồng đẳng ( MX < MY ) . Đốt cháy hoàn toàn m gam Z cần dùng 6,16 lít khí O2 ( đktc) , thu được 5,6 lít khí CO2 ( đktc) và 4,5 gam H2O . Công thức của este X và giá trị của m tương ứng là : A. CH3COOCH3 và 6,7 B. HCOOC2H5 và 9,5 C. HCOOCH3 và 6,7 D. (HCOO)2C2H4 và 6,6 GIẢI Câu 8 : Cho 16,4 gam hỗn hợp X gồm 2 axit cacboxylic là đồng đẳng kế tiếp nhau phản ứng hoàn toàn với 200 ml dung dịch NaOH 1M và KOH 1M thu được dung dịch Y . Cô cạn dung dịch Y thu được 31,1 gam hỗn hợp chất rắn khan . Công thức phân tử của 2 axit trong X là : A. C2H4O2 và C3H4O2 B. C2H4O2 và C3H6O2 C. C3H4O2 và C4H6O2 D. C3H6O2 và C4H8O2 . GIẢI Câu 9 : Trung hòa 5,48 gam hỗn hợp gồm axit axetic , phenol , và axit benzoic cần dùng 600 ml dung dịch NaOH 0,1 M . Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được hỗn hợp chất rắn khan có khối lượng là : A. 8,64 gam B. 6,84 gam C. 4,90 gam D. 6,8 gam GIẢI Câu 10 : Cho 4,6 gam một ancol no , đơn chức phản ứng với CuO nung nóng , thu được 6,2 gam hỗn hợp X gồm andehit , nước , và ancol dư . Cho toàn bộ lượng hỗn hợp X phản ứng hoàn toàn với lượng dư AgNO3 trong NH3 , đun nóng , thu được m gam Ag . Giá trị của m là : A. 16,2 B. 43,2 C. 10,8 D. 21,6 . GIẢIChuyên Đề Phương Pháp 1: Áp Dụng Định Luật Bảo Toàn Khối Lượng
Phương pháp 1: ÁP DỤNG ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN KHỐI LƯỢNG Nguyên tắc của phương pháp này khá đơn giản, dựa vào định luật bảo toàn khối lượng: "Tổng khối lượng các chất tham gia phản ứng bằng tổng khối lượng các chất tạo thành trong phản ứng". Cần lưu ý là: không tính khối lượng của phần không tham gia phản ứng cũng như phần chất có sẵn, ví dụ nước có sẵn trong dung dịch. Khi cô cạn dung dịch thì khối lượng muối thu được bằng tổng khối lượng các cation kim loại và anion gốc axit. Ví dụ 1: Hỗn hợp X gồm Fe, FeO và Fe2O3. 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 H2 là 20,4. Tính giá trị m. A. 105,6 gam. B. 35,2 gam. PC. 70,4 gam. D. 140,8 gam. Hướng dẫn giải Các phản ứng khử sắt oxit có thể có: 3Fe2O3 + CO 2Fe3O4 + CO2 (1) Fe3O4 + CO 3FeO + CO2 (2) FeO + CO Fe + CO2 (3) Như vậy chất rắn A có thể gồm 3 chất Fe, FeO, Fe3O4 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 CO2 tạo thành. mol. Gọi x là số mol của CO2 ta có phương trình về khối lượng của B: 44x + 28(0,5 - x) = 0,5 ´ 20,4 ´ 2 = 20,4 nhận được x = 0,4 mol và đó cũng chính là số mol CO tham gia phản ứng. Theo ĐLBTKL ta có: mX + mCO = mA + Þ m = 64 + 0,4 ´ 44 - 0,4 ´ 28 = 70,4 gam. (Đáp án C) Ví dụ 2: Đun 132,8 gam hỗn hợp 3 rượu no, đơn chức với H2SO4 đặc ở 140oC thu được hỗn hợp các ete có số mol bằng nhau và có khối lượng là 111,2 gam. Số mol của mỗi ete trong hỗn hợp là bao nhiêu? A. 0,1 mol. B. 0,15 mol. C. 0,4 mol. PD. 0,2 mol. Hướng dẫn giải Ta biết rằng cứ 3 loại rượu tách nước ở điều kiện H2SO4 đặc, 140oC thì tạo thành 6 loại ete và tách ra 6 phân tử H2O. Theo ĐLBTKL ta có gam Þ mol. Mặt khác cứ hai phân tử rượu thì tạo ra một phân tử ete và một phân tử H2O do đó số mol H2O luôn bằng số mol ete, suy ra số mol mỗi ete là mol. (Đáp án D) Nhận xét: Chúng ta không cần viết 6 phương trình phản ứng từ rượu tách nước tạo thành 6 ete, cũng không cần tìm CTPT của các rượu và các ete trên. Nếu các bạn xa đà vào việc viết phương trình phản ứng và đặt ẩn số mol các ete để tính toán thì không những không giải được mà còn tốn quá nhiều thời gian. Ví dụ 3: Cho 12 gam hỗn hợp hai kim loại Fe, Cu tác dụng vừa đủ với dung dịch HNO3 63%. Sau phản ứng thu được dung dịch A và 11,2 lít khí NO2 duy nhất (đktc). Tính nồng độ % các chất có trong dung dịch A. A. 36,66% và 28,48%. PB. 27,19% và 21,12%. C. 27,19% và 72,81%. D. 78,88% và 21,12%. Hướng dẫn giải Fe + 6HNO3 ¾® Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O Cu + 4HNO3 ¾® Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O mol ® mol. Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: Đặt nFe = x mol, nCu = y mol ta có: ® Þ (Đáp án B) Ví dụ 4: Hoà tan hoàn toàn 23,8 gam hỗn hợp một muối cacbonat của các kim loại hoá trị (I) và muối cacbonat của kim loại hoá trị (II) trong dung dịch HCl. Sau phản ứng thu được 4,48 lít khí (đktc). Đem cô cạn dung dịch thu được bao nhiêu gam muối khan? A. 13 gam. B. 15 gam. PC. 26 gam. D. 30 gam. Hướng dẫn giải M2CO3 + 2HCl ¾® 2MCl + CO2 + H2O R2CO3 + 2HCl ¾® 2MCl2 + CO2 + H2O mol Þ Tổng nHCl = 0,4 mol và Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: 23,8 + 0,4´36,5 = mmuối + 0,2´44 + 0,2´18 Þ mmuối = 26 gam. (Đáp án C) Ví dụ 5: Hỗn hợp A gồm KClO3, Ca(ClO2)2, Ca(ClO3)2, CaCl2 và KCl nặng 83,68 gam. Nhiệt phân hoàn toàn A ta thu được chất rắn B gồm CaCl2, KCl và 17,472 lít khí (ở đktc). Cho chất rắn B tác dụng với 360 ml dung dịch K2CO3 0,5M (vừa đủ) thu được kết tủa C và dung dịch D. Lượng KCl trong dung dịch D nhiều gấp 22/3 lần lượng KCl có trong A. % khối lượng KClO3 có trong A là A. 47,83%. B. 56,72%. C. 54,67%. PD. 58,55%. Hướng dẫn giải Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: mA = mB + ® mB = 83,68 - 32´0,78 = 58,72 gam. Cho chất rắn B tác dụng với 0,18 mol K2CO3 Hỗn hợp B hỗn hợp D Þ Þ Þ Þ Theo phản ứng (1): (Đáp án D) Ví dụ 6: Đốt cháy hoàn toàn 1,88 gam chất hữu cơ A (chứa C, H, O) cần 1,904 lít O2 (đktc) thu được CO2 và hơi nước theo tỉ lệ thể tích 4:3. Hãy xác định công thức phân tử của A. Biết tỉ khối của A so với không khí nhỏ hơn 7. PA. C8H12O5. B. C4H8O2. C. C8H12O3. D. C6H12O6. Hướng dẫn giải 1,88 gam A + 0,085 mol O2 ® 4a mol CO2 + 3a mol H2O. Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: Ta có: 44´4a + 18´3a = 46 ® a = 0,02 mol. Trong chất A có: nC = 4a = 0,08 mol nH = 3a´2 = 0,12 mol nO = 4a´2 + 3a - 0,085´2 = 0,05 mol Þ nC : nH : no = 0,08 : 0,12 : 0,05 = 8 : 12 : 5 Vậy công thức của chất hữu cơ A là C8H12O5 có MA < 203. (Đáp án A) Ví dụ 7: Cho 0,1 mol este tạo bởi 2 lần axit và rượu một lần rượu tác dụng hoàn toàn với NaOH thu được 6,4 gam rượu và một lượng mưối có khối lượng nhiều hơn lượng este là 13,56% (so với lượng este). Xác định công thức cấu tạo của este. A. CH3-COO- CH3. PB. CH3OCO-COO-CH3. C. CH3COO-COOCH3. D. CH3COO-CH2-COOCH3. Hướng dẫn giải R(COOR¢)2 + 2NaOH ¾® R(COONa)2 + 2R¢OH 0,1 ® 0,2 ® 0,1 ® 0,2 mol ® Rượu CH3OH. Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: meste + mNaOH = mmuối + mrượu Þ mmuối - meste = 0,2´40 - 64 = 1,6 gam. mà mmuối - meste = meste Þ meste = ® Meste = 118 đvC R + (44 + 15)´2 = 118 ® R = 0. Vậy công thức cấu tạo của este là CH3OCO-COO-CH3. (Đáp án B) Ví dụ 8: Thuỷ phân hoàn toàn 11,44 gam hỗn hợp 2 este đơn chức là đồng phân của nhau bằng dung dịch NaOH thu được 11,08 gam hỗn hợp muối và 5,56 gam hỗn hợp rượu. Xác định công thức cấu tạo của 2 este. A. HCOOCH3 và C2H5COOCH3, B. C2H5COOCH3 và CH3COOC2H5. C. HCOOC3H7 và C2H5COOCH3. PD. Cả B, C đều đúng. Hướng dẫn giải Đặt công thức trung bình tổng quát của hai este đơn chức đồng phân là . + NaOH ¾® + R¢OH 11,44 11,08 5,56 gam Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: MNaOH = 11,08 + 5,56 - 11,44 = 5,2 gam Þ Þ ® Þ ® Þ Þ CTPT của este là C4H8O2 Vậy công thức cấu tạo 2 este đồng phân là: HCOOC3H7 và C2H5COOCH3 hoặc C2H5COOCH3 và CH3COOC2H5. (Đáp án D) Ví dụ 9: Chia hỗn hợp gồm hai anđehit no đơn chức làm hai phần bằng nhau: - Phần 1: Đem đốt cháy hoàn toàn thu được 1,08 gam H2O. - Phần 2: Tác dụng với H2 dư (Ni, to) thì thu được hỗn hợp A. Đem đốt cháy hoàn toàn thì thể tích khí CO2 (đktc) thu được là A. 1,434 lít. B. 1,443 lít. PC. 1,344 lít. D. 0,672 lít. Hướng dẫn giải Phần 1: Vì anđehit no đơn chức nên = 0,06 mol. Þ mol. Theo bảo toàn nguyên tử và bảo toàn khối lượng ta có: mol. Þ = 0,06 mol Þ = 22,4´0,06 = 1,344 lít. (Đáp án C) Ví dụ 10: 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 thu được B gồm 4 chất nặng 4,784 gam. Khí đi ra khỏi ống sứ cho hấp thụ vào dung dịch Ba(OH)2 dư thì thu được 9,062 gam kết tủa. Phần trăm khối lượng Fe2O3 trong hỗn hợp A là PA. 86,96%. B. 16,04%. C. 13,04%. D.6,01%. Hướng dẫn giải 0,04 mol hỗn hợp A (FeO và Fe2O3) + CO ® 4,784 gam hỗn hợp B + CO2. CO2 + Ba(OH)2 dư ¾® BaCO3 ¯ + H2O và Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: mA + mCO = mB + Þ mA = 4,784 + 0,046´44 - 0,046´28 = 5,52 gam. Đặt nFeO = x mol, trong hỗn hợp B ta có: ® Þ %mFeO = Þ %Fe2O3 = 86,96%. (Đáp án A) MỘT SỐ BÀI TẬP VẬN DỤNG GIẢI THEO PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN KHỐI LƯỢNG 01. Hòa tan 9,14 gam hợp kim Cu, Mg, Al bằng một lượng vừa đủ dung dịch HCl thu được 7,84 lít khí X (đktc) và 2,54 gam chất rắn Y và dung dịch Z. Lọc bỏ chất rắn Y, cô cạn cẩn thận dung dịch Z thu được lượng muối khan là A. 31,45 gam. B. 33,99 gam. C. 19,025 gam. D. 56,3 gam. 02. Cho 15 gam hỗn hợp 3 amin đơn chức, bậc một tác dụng vừa đủ với dung dịch HCl 1,2 M thì thu được 18,504 gam muối. Thể tích dung dịch HCl phải dùng là A. 0,8 lít. B. 0,08 lít. C. 0,4 lít. D. 0,04 lít. 03. Trộn 8,1 gam bột Al với 48 gam bột Fe2O3 rồi cho tiến hành phản ứng nhiệt nhôm trong điều kiện không có không khí, kết thúc thí nghiệm lượng chất rắn thu được là A. 61,5 gam. B. 56,1 gam. C. 65,1 gam. D. 51,6 gam. 04. Hòa tan hoàn toàn 10,0 gam hỗn hợp X gồm hai kim loại (đứng trước H trong dãy điện hóa) bằng dung dịch HCl dư thu được 2,24 lít khí H2 (đktc). Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được lượng muối khan là A. 1,71 gam. B. 17,1 gam. C. 13,55 gam. D. 34,2 gam. 05. Nhiệt phân hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm CaCO3 và Na2CO3 thu được 11,6 gam chất rắn và 2,24 lít khí (đktc). Hàm lượng % CaCO3 trong X là A. 6,25%. B. 8,62%. C. 50,2%. D. 62,5%. 06. Cho 4,4 gam hỗn hợp hai kim loại nhóm IA ở hai chu kỳ liên tiếp tác dụng với dung dịch HCl dư thu được 4,48 lít H2 (đktc) và dung dịch chứa m gam muối tan. Tên hai kim loại và khối lượng m là A. 11 gam; Li và Na. B. 18,6 gam; Li và Na. C. 18,6 gam; Na và K. D. 12,7 gam; Na và K. 07. Đốt cháy hoàn toàn 18 gam FeS2 và cho toàn bộ lượng SO2 vào 2 lít dung dịch Ba(OH)2 0,125M. Khối lượng muối tạo thành là A. 57,40 gam. B. 56,35 gam. C. 59,17 gam. D.58,35 gam. 08. Hòa tan 33,75 gam một kim loại M trong dung dịch HNO3 loãng, dư thu được 16,8 lít khí X (đktc) gồm hai khí không màu hóa nâu trong không khí có tỉ khối hơi so với hiđro bằng 17,8. a) Kim loại đó là A. Cu. B. Zn. C. Fe. D. Al. b) Nếu dùng dung dịch HNO3 2M và lấy dư 25% thì thể tích dung dịch cần lấy là A. 3,15 lít. B. 3,00 lít. C. 3,35 lít. D. 3,45 lít. 09. Hoà tan hoàn toàn 15,9 gam hỗn hợp gồm 3 kim loại Al, Mg và Cu bằng dung dịch HNO3 thu được 6,72 lít khí NO và dung dịch X. Đem cô cạn dung dịch X thu được bao nhiêu gam muối khan? A. 77,1 gam. B. 71,7 gam. C. 17,7 gam. D. 53,1 gam. 10. Hòa 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. Đáp án các bài tập vận dụng: 1. A 2. B 3. B 4. B 5. D 6. B 7. D 8. a-D, b-B 9. B 10. A Phương pháp 2: BẢO TOÀN MOL NGUYÊN TỬ Có rất nhiều phương pháp để giải toán hóa học khác nhau nhưng phương pháp bảo toàn nguyên tử và phương pháp bảo toàn số mol electron cho phép chúng ta gộp nhiều phương trình phản ứng lại làm một, qui gọn việc tính toán và nhẩm nhanh đáp số. Rất phù hợp với việc giải các dạng bài toán hóa học trắc nghiệm. Cách thức gộp những phương trình làm một và cách lập phương trình theo phương pháp bảo toàn nguyên tử sẽ được giới thiệu trong một số ví dụ sau đây. Ví dụ 1: Để khử hoàn toàn 3,04 gam hỗn hợp X gồm FeO, Fe3O4, Fe2O3 cần 0,05 mol H2. Mặt khác hòa tan hoàn toàn 3,04 gam hỗn hợp X trong dung dịch H2SO4 đặc thu được thể tích khí SO2 (sản phẩm khử duy nhất) ở điều kiện tiêu chuẩn là A. 448 ml. PB. 224 ml. C. 336 ml. D. 112 ml. Hướng dẫn giải Thực chất phản ứng khử các oxit trên là H2 + O ¾® H2O 0,05 ® 0,05 mol Đặt số mol hỗn hợp X gồm FeO, Fe3O4, Fe2O3 lần lượt là x, y, z. Ta có: nO = x + 4y + 3z = 0,05 mol (1) Þ Þ x + 3y + 2z = 0,04 mol (2) Nhân hai vế của (2) với 3 rồi trừ (1) ta có: x + y = 0,02 mol. Mặt khác: 2FeO + 4H2SO4 ¾® Fe2(SO4)3 + SO2 + 4H2O x ® x/2 2Fe3O4 + 10H2SO4 ¾® 3Fe2(SO4)3 + SO2 + 10H2O y ® y/2 Þ tổng: Vậy: (Đáp án B) Ví dụ 2: Thổi từ từ V lít hỗn hợp khí (đktc) gồm CO và H2 đi qua một ống đựng 16,8 gam hỗn hợp 3 oxit: CuO, Fe3O4, Al2O3 nung nóng, phản ứng hoàn toàn. Sau phản ứng thu được m gam chất rắn và một hỗn hợp khí và hơi nặng hơn khối lượng của hỗn hợp V là 0,32 gam. Tính V và m. A. 0,224 lít và 14,48 gam. B. 0,448 lít và 18,46 gam. C. 0,112 lít và 12,28 gam. PD. 0,448 lít và 16,48 gam. Hướng dẫn giải Thực chất phản ứng khử các oxit trên là CO + O ¾® CO2 H2 + O ¾® H2O. Khối lượng hỗn hợp khí tạo thành nặng hơn hỗn hợp khí ban đầu chính là khối lượng của nguyên tử Oxi trong các oxit tham gia phản ứng. Do vậy: mO = 0,32 gam. Þ Þ . Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: moxit = mchất rắn + 0,32 Þ 16,8 = m + 0,32 Þ m = 16,48 gam. Þ lít. (Đáp án D) Ví dụ 3: Thổi rất chậm 2,24 lít (đktc) một hỗn hợp khí gồm CO và H2 qua một ống sứ đựng hỗn hợp Al2O3, CuO, Fe3O4, Fe2O3 có khối lượng là 24 gam dư đang được đun nóng. Sau khi kết thúc phản ứng khối lượng chất rắn còn lại trong ống sứ là PA. 22,4 gam. B. 11,2 gam. C. 20,8 gam. D. 16,8 gam. Hướng dẫn giải Thực chất phản ứng khử các oxit là: CO + O ¾® CO2 H2 + O ¾® H2O. Vậy: . Þ mO = 1,6 gam. Khối lượng chất rắn còn lại trong ống sứ là: 24 - 1,6 = 22,4 gam. (Đáp án A) Ví dụ 4: Cho m gam một ancol (rượu) no, đơn chức X qua bình đựng CuO (dư), nung nóng. Sau khi phản ứng hoàn toàn, khối lượng chất rắn trong bình giảm 0,32 gam. Hỗn hợp hơi thu được có tỉ khối đối với hiđro là 15,5. Giá trị của m là PA. 0,92 gam. B. 0,32 gam. C. 0,64 gam. D. 0,46 gam. Hướng dẫn giải CnH2n+1CH2OH + CuO CnH2n+1CHO + Cu¯ + H2O Khối lượng chất rắn trong bình giảm chính là số gam nguyên tử O trong CuO phản ứng. Do đó nhận được: mO = 0,32 gam ® Þ Hỗn hợp hơi gồm: Vậy hỗn hợp hơi có tổng số mol là 0,04 mol. Có = 31 Þ mhh hơi = 31 ´ 0,04 = 1,24 gam. mancol + 0,32 = mhh hơi mancol = 1,24 - 0,32 = 0,92 gam. (Đáp án A) Chú ý: Với rượu bậc (I) hoặc rượu bậc (II) đều thỏa mãn đầu bài. Ví dụ 5: Đốt cháy hoàn toàn 4,04 gam một hỗn hợp bột kim loại gồm Al, Fe, Cu trong không khí thu được 5,96 gam hỗn hợp 3 oxit. Hòa tan hết hỗn hợp 3 oxit bằng dung dịch HCl 2M. Tính thể tích dung dịch HCl cần dùng. A. 0,5 lít. B. 0,7 lít. PC. 0,12 lít. D. 1 lít. Hướng dẫn giải mO = moxit - mkl = 5,96 - 4,04 = 1,92 gam. . Hòa tan hết hỗn hợp ba oxit bằng dung dịch HCl tạo thành H2O như sau: 2H+ + O2- ® H2O 0,24 ¬ 0,12 mol Þ lít. (Đáp án C) Ví dụ 6: Đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol một axit cacbonxylic đơn chức cần vừa đủ V lít O2 (ở đktc), thu được 0,3 mol CO2 và 0,2 mol H2O. Giá trị của V là A. 8,96 lít. B. 11,2 lít. PC. 6,72 lít. D. 4,48 lít. Hướng dẫn giải Axit cacbonxylic đơn chức có 2 nguyên tử Oxi nên có thể đặt là RO2. Vậy: 0,1´2 + nO (p.ư) = 0,3´2 + 0,2´1 Þ nO (p.ư) = 0,6 mol Þ Þ lít. (Đáp án C) Ví dụ 7: (Câu 46 - Mã đề 231 - TSCĐ Khối A 2007) Cho 4,48 lít CO (ở đktc) từ từ đi qua ống sứ nung nóng đựng 8 gam một oxit sắt đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn. Khí thu được sau phản ứng có tỉ khối so với hiđro bằng 20. Công thức của oxit sắt và phần trăm thể tích của khí CO2 trong hỗn hợp khí sau phản ứng là A. FeO; 75%. PB. Fe2O3; 75%. C. Fe2O3; 65%. D. Fe3O4; 65%. Hướng dẫn giải FexOy + yCO ¾® xFe + yCO2 Khí thu được có ® gồm 2 khí CO2 và CO dư Þ ® . Mặt khác: mol ® nCO dư = 0,05 mol. Thực chất phản ứng khử oxit sắt là do CO + O (trong oxit sắt) ¾® CO2 Þ nCO = nO = 0,15 mol ® mO = 0,15´16 = 2,4 gam Þ mFe = 8 - 2,4 = 5,6 gam ® nFe = 0,1 mol. Theo phương trình phản ứng ta có: ® Fe2O3. (Đáp án B) Ví dụ 8: Cho hỗn hợp A gồm Al, Zn, Mg. Đem oxi hoá hoàn toàn 28,6 gam A bằng oxi dư thu được 44,6 gam hỗn hợp oxit B. Hoà tan hết B trong dung dịch HCl thu được dung dịch D. Cô cạn dung dịch D được hỗn hợp muối khan là PA. 99,6 gam. B. 49,8 gam. C. 74,7 gam. D. 100,8 gam. Hướng dẫn giải Gọi M là kim loại đại diện cho ba kim loại trên với hoá trị là n. M + O2 ¾® M2On (1) M2On + 2nHCl ¾® 2MCln + nH2O (2) Theo phương trình (1) (2) ® . Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ® gam Þ mol ® nHCl = 4´0,5 = 2 mol Þ Þ mmuối = mhhkl + = 28,6 + 2´35,5 = 99,6 gam. (Đáp án A) Ví dụ 9: Cho một luồng khí CO đi qua ống đựng 0,01 mol FeO và 0,03 mol Fe2O3 (hỗn hợp A) đốt nóng. Sau khi kết thúc thí nghiệm thu được 4,784 gam chất rắn B gồm 4 chất. Hoà tan chất rắn B bằng dung dịch HCl dư thấy thoát ra 0,6272 lít H2 (ở đktc). Tính số mol oxit sắt từ trong hỗn hợp B. Biết rằng trong B số mol oxit sắt từ bằng 1/3 tổng số mol sắt (II) oxit và sắt (III) oxit. PA. 0,006. B. 0,008. C. 0,01. PD. 0,012. Hướng dẫn giải Hỗn hợp A + CO ® 4,784 gam B (Fe, Fe2O3, FeO, Fe3O4) tương ứng với số mol là: a, b, c, d (mol). Hoà tan B bằng dung dịch HCl dư thu được mol. Fe + 2HCl ® FeCl2 + H2 Þ a = 0,028 mol. (1) Theo đầu bài: ® (2) Tổng mB là: (56.a + 160.b + 72.c + 232.d) = 4,78 gam. (3) Số mol nguyên tử Fe trong hỗn hợp A bằng số mol nguyên tử Fe trong hỗn hợp B. Ta có: nFe (A) = 0,01 + 0,03´2 = 0,07 mol nFe (B) = a + 2b + c + 3d Þ a + 2b + c + 3d = 0,07 (4) Từ (1, 2, 3, 4) ® b = 0,006 mol c = 0,012 mol d = 0,006 mol. (Đáp án A) Ví dụ 10: Khử hoàn toàn 24 gam hỗn hợp CuO và FexOy bằng H2 dư ở nhiệt độ cao thu được 17,6 gam hỗn hợp 2 kim loại. Khối lượng H2O tạo thành là A. 1,8 gam. B. 5,4 gam. PC. 7,2 gam. D. 3,6 gam. Hướng dẫn giải mO (trong oxit) = moxit - mkloại = 24 - 17,6 = 6,4 gam. Þ gam ; mol. ® gam. (Đáp án C) Ví dụ 11: Khử hết m gam Fe3O4 bằng CO thu được hỗn hợp A gồm FeO và Fe. A tan vừa đủ trong 0,3 lít dung dịch H2SO4 1M cho ra 4,48 lít khí (đktc). Tính m? PA. 23,2 gam. B. 46,4 gam. C. 11,2 gam. D. 16,04 gam. Hướng dẫn giải Fe3O4 ® (FeO, Fe) ® 3Fe2+ n mol mol Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố Fe: Þ 3n = 0,3 ® n = 0,1 Þ gam (Đáp án A) Ví dụ 12: Đun hai rượu đơn chức với H2SO4 đặc, 140oC được hỗn hợp ba ete. Lấy 0,72 gam một trong ba ete đem đốt cháy hoàn toàn thu được 1,76 gam CO2 và 0,72 gam H2O. Hai rượu đó là A. CH3OH và C2H5OH. B. C2H5OH và C3H7OH. C. C2H5OH và C4H9OH. PD. CH3OH và C3H5OH. Hướng dẫn giải Đặt công thức tổng quát của một trong ba ete là CxHyO, ta có: gam ; gam Þ mO = 0,72 - 0,48 - 0,08 = 0,16 gam. = 4 : 8 : 1. Þ Công thức phân tử của một trong ba ete là C4H8O. Công thức cấu tạo là CH3-O-CH2-CH=CH2. Vậy hai ancol đó là CH3OH và CH2=CH-CH2-OH. (Đáp án D) MỘT SỐ BÀI TẬP VẬN DỤNG GIẢI THEO PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN MOL NGUYÊN TỬ 01. Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp X gồm 0,4 mol FeO và 0,1mol Fe2O3 vào dung dịch HNO3 loãng, dư thu được dung dịch A và khí B không màu, hóa nâu trong không khí. Dung dịch A cho tác dụng với dung dịch NaOH dư thu được kết tủa. Lấy toàn bộ kết tủa nung trong không khí đến khối lượng không đổi thu được chất rắn có khối lượng là A. 23,0 gam. B. 32,0 gam. C. 16,0 gam. D. 48,0 gam. 02. Cho khí CO đi qua ống sứ chứa 16 gam Fe2O3 đun nóng, sau phản ứng thu được hỗn hợp rắn X gồm Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3. Hòa tan hoàn toàn X bằng H2SO4 đặc, nóng thu được dung dịch Y. Cô cạn dung dịch Y, lượng muối khan thu được là A. 20 gam. B. 32 gam. C. 40 gam. D. 48 gam. 03. Khử hoàn toàn 17,6 gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe2O3 cần 2,24 lít CO (ở đktc). Khối lượng sắt thu được là A. 5,6 gam. B. 6,72 gam. C. 16,0 gam. D. 11,2 gam. 04. Đốt cháy hỗn hợp hiđrocacbon X thu được 2,24 lít CO2 (đktc) và 2,7 gam H2O. Thể tích O2 đã tham gia phản ứng cháy (đktc) là A. 5,6 lít. B. 2,8 lít. C. 4,48 lít. D. 3,92 lít. 05. Hoà tan hoàn toàn a gam hỗn hợp X gồm Fe và Fe2O3 trong dung dịch HCl thu được 2,24 lít khí H2 ở đktc và dung dịch B. Cho dung dịch B tác dụng dung dịch NaOH dư, lọc lấy kết tủa, nung trong không khí đến khối lượng không đổi thu được 24 gam chất rắn. Giá trị của a là A. 13,6 gam. B. 17,6 gam. C. 21,6 gam. D. 29,6 gam. 06. Hỗn hợp X gồm Mg và Al2O3. Cho 3 gam X tác dụng với dung dịch HCl dư giải phóng V lít khí (đktc). Dung dịch thu được cho tác dụng với dung dịch NH3 dư, lọc và nung kết tủa được 4,12 gam bột oxit. V có giá trị là: A. 1,12 lít. B. 1,344 lít. C. 1,568 lít. D. 2,016 lít. 07. Hỗn hợp A gồm Mg, Al, Fe, Zn. Cho 2 gam A tác dụng với dung dịch HCl dư giải phóng 0,1 gam khí. Cho 2 gam A tác dụng với khí clo dư thu được 5,763 gam hỗn hợp muối. Phần trăm khối lượng của Fe trong A là A. 8,4%. B. 16,8%. C. 19,2%. D. 22,4%. 08. (Câu 2 - Mã đề 231 - TSCĐ - Khối A 2007) Đốt cháy hoàn toàn một thể tích khí thiên nhiên gồm metan, etan, propan bằng oxi không khí (trong không khí Oxi chiếm 20% thể tích), thu được 7,84 lít khí CO2 (đktc) và 9,9 gam H2O. Thể tích không khí ở (đktc) nhỏ nhất cần dùng để đốt cháy hoàn toàn lượng khí thiên nhiên trên là A. 70,0 lít. B. 78,4 lít. C. 84,0 lít. D. 56,0 lít. 09. Hoà tan hoàn toàn 5 gam hỗn hợp 2 kim loại X và Y bằng dung dịch HCl thu được dung dịch A và khí H2. Cô cạn dung dịch A thu được 5,71 gam muối khan. Hãy tính thể tích khí H2 thu được ở đktc. A. 0,56 lít. B. 0,112 lít. C. 0,
Áp Dụng Định Luật Bảo Toàn Năng Lượng Và Định Luật Bảo Toàn Động Lượng
Chúng tôi trích giới thiệu với các bạn một số bản dịch từ tác phẩm Những câu hỏi và bài tập vật lí phổ thông của hai tác giả người Nga L. Tarasov và A. Tarasova, sách xuất bản ở Nga năm 1968. Bản dịch lại từ bản tiếng Anh xuất bản năm 1973.
§10. Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng và định luật bảo toàn động lượng
GV: Để mở đầu, tôi muốn nêu ra một vài bài toán đơn giản. Bài thứ nhất: Hai vật trượt không ma sát xuống hai mặt phẳng nghiêng có độ cao H bằng nhau nhưng với hai góc nghiêng khác nhau 2. Vận tốc ban đầu của hai vật bằng không. Tìm vận tốc của hai vật tại cuối đường đi của chúng. Bài thứ hai: Chúng ta biết công thức biểu diễn vận tốc cuối của một vật theo gia tốc và quãng đường đi v = (2as) dùng cho trường hợp khi không có vận tốc ban đầu. Công thức này sẽ có dạng như thế nào nếu như vật có vận tốc ban đầu v0? Bài thứ ba: Một vật được ném từ một độ cao H với vận tốc nằm ngang v0. Tìm vận tốc của nó khi nó rơi chạm đất. Bài thứ tư: Một vật được ném lên hợp một góc với phương ngang với vận tốc ban đầu v0. Tìm độ cao cực đại mà vật lên tới.
HS A: Em sẽ giải bài thứ nhất theo cách như sau. Trước tiên, chúng ta xét một trong hai mặt phẳng nghiêng, chẳng hạn mặt phẳng nghiêng có góc nghiêng 1. Có hai lực tác dụng lên vật: trọng lực P và phản lực pháp tuyến . Ta phân tích lực P thành hai thành phần, một thành phần song song với mặt phẳng nghiêng ( P sin 1) và thành phần kia vuông góc với nó ( P cos 1). Sau đó ta viết phương trình cho những lực vuông góc với mặt phẳng nghiêng:
Vì kết quả cuối cùng không phụ thuộc vào góc nghiêng, nên nó cũng áp dụng được cho mặt phẳng nghiêng thứ hai với góc nghiêng 2.
Để giải bài toán thứ hai, em sẽ sử dụng những phương trình động học đã biết
v = v0 + at s = v0t + at2/2
Từ phương trình thứ nhất ta tìm được . Thay vào cho t trong phương trình thứ hai ta được
Để giải bài thứ ba, trước tiên em sẽ tìm thành phần vận tốc nằm ngang và thành phần vận tốc thẳng đứng của vận tốc ban đầu. Vì vật chuyển động với vận tốc không đổi theo phương ngang nên . Theo phương thẳng đứng, vật chuyển động với gia tốc g nhưng không có vận tốc ban đầu. Do đó, ta có thể sử dụng công thức √(2gH). Vì tổng bình phương hai cạnh của một tam giác vuông bằng với bình phương cạnh huyền, nên kết quả cuối cùng là
Bài toán thứ tư đã đề cập trong §5. Ta cần phân tích vận tốc ban đầu thành những thành phần nằm ngang ( cos) và thẳng đứng ( sin). Sau đó ta xét chuyển động thẳng đứng của vật và, trước tiên, ta tìm thời gian đi lên từ công thức sự phụ thuộc của vận tốc vào thời gian trong chuyển động chậm dần đều (sin), biết rằng lúc vận tốc thẳng đứng của vật biến mất. Như vậy sin = 0, từ đó sin. Thời gian đã biết, giờ ta tìm độ cao H từ công thức đường đi phụ thuộc thời gian của chuyển động chậm dần đều. Như vậy
GV: Trong cả bốn trường hợp em đều đã có đáp số đúng. Tuy nhiên, tôi không hài lòng với cách em giải những bài toán này. Chúng có thể được giải đơn giản hơn nhiều nếu em sử dụng định luật bảo toàn năng lượng. Các em có thể tự thấy điều đó.
Bài thứ nhất. Định luật bảo toàn năng lượng có dạng mgH = mv2/2 (thế năng của vật tại đỉnh mặt phẳng nghiêng bằng với động năng của nó tại chân mặt phẳng nghiêng). Từ phương trình này ta dễ dàng tìm được vận tốc của vật tại chân mặt phẳng nghiêng
Bài thứ hai. Trong trường hợp này, định luật bảo toàn năng lượng có dạng , trong đó mas là công thực hiện bởi lực đang truyền gia tốc a cho vật. Biểu thức này lập tức đưa đến , hay
Bài thứ tư. Tại điểm vật được ném lên, năng lượng của nó bằng mv 02/2. Tại điểm trên cùng của quỹ đạo của nó, năng lượng của vật là . Vì vận tốc tại điểm trên cùng bằng cos, cho nên, sử dụng định luật bảo toàn năng lượng
HS A: Vâng, em thấy khá rõ là những bài toán này có thể giải theo một cách đơn giản hơn nhiều. Tiếc là em đã không sử dụng định luật bảo toàn năng lượng.
GV: Thật không may, các thí sinh thường hay quên định luật này. Cho nên, họ bắt đầu giải những bài toán như vậy bằng những phương pháp rắc rối hơn, do đó làm tăng thêm xác suất sai sót. Lời khuyên của tôi là: hãy linh hoạt hơn và sử dụng rộng rãi định luật bảo toàn năng lượng.
Ở đây nảy sinh vấn đề: Các em có thể sử dụng định luật này thành thạo như thế nào?
HS A: Em thấy dường như không cần kĩ năng đặc biệt nào hết; định luật bảo toàn năng lượng khá đơn giản.
GV: Khả năng áp dụng chính xác một định luật vật lí không được quyết định bởi tính phức tạp hay tính đơn giản của nó. Xét một ví dụ. Giả sử một vật chuyển động với vận tốc không đổi trong một vòng tròn nằm trong mặt phẳng ngang. Không có lực ma sát. Vật chịu một lực hướng tâm. Công thực hiện bởi lực này trong một vòng chuyển động của vật là bao nhiêu?
HS A: Công bằng tích của lực và quãng đường đi mà nó tác dụng. Như vậy, trong trường hợp của chúng ta nó bằng πR = 2, trong đó R là bán kính của vòng tròn, m và v là khối lượng và vận tốc của vật.
GV: Theo định luật bảo toàn năng lượng, công không thể hoàn toàn biến mất. Công em vừa mới tính đã biến thành cái gì?
HS A: Nó dùng để làm quay vật.
GV: Tôi không hiểu. Hãy nói chính xác hơn.
HS A: Nó giữ cho vật chuyển động tròn.
GV: Lí giải của em sai rồi. Không cần có công gì hết để giữ cho vật chuyển động tròn.
HS A: Vậy em không biết làm sao trả lời câu hỏi của thầy.
GV: Năng lượng truyền cho một vật có thể được phân bố, như các nhà vật lí nói, trong các “kênh” sau đây: (1) tăng động năng của vật; (2) tăng thế năng của nó; (3) công thực hiện bởi vật đã cho lên những vật khác và (4) nhiệt sinh ra do ma sát. Đó là nguyên lí chung mà không phải thí sinh nào cũng hiểu rõ.
Giờ hãy xét công của lực hướng tâm. Vật chuyển động với một vận tốc không đổi và do đó động năng của nó không tăng. Như vậy, kênh thứ nhất bị loại. Vật chuyển động trong mặt phẳng nằm ngang và hệ quả là thế năng của nó không thay đổi. Kênh thứ hai cũng bị loại. Vật đã cho không thực hiện bất cứ công nào lên vật khác, cho nên kênh thứ ba bị loại. Cuối cùng, mọi loại ma sát đã bị loại trừ. Hệ quả là loại luôn kênh thứ tư và là kênh cuối cùng.
HS A: Nhưng khi đó có hay không có công của lực hướng tâm?
GV: Như em thấy đó, không có. Bây giờ vẫn còn cơ hội cho em đưa ra kết luận của mình. Hoặc là em thừa nhận rằng định luật bảo toàn năng lượng không đúng, và khi đó toàn bộ vướng mắc của em không còn nữa, hoặc là em tiếp tục công nhận giá trị của định luật này và rồi… Tuy nhiên, hãy cố gắng tìm cách loại đi những khó khăn của em.
HS A: Theo em vẫn nên kết luận rằng lực hướng tâm không thực hiện công nào hết.
GV: Đó là một kết luận khá hợp lí. Tôi muốn nói rằng nó chính là hệ quả trực tiếp của định luật bảo toàn năng lượng.
HS B: Mọi thứ đã sáng tỏ rồi, nhưng chúng ta làm gì với công thức cho công thực hiện bởi một vật?
GV: Ngoài lực và quãng đường đi mà nó tác dụng, công thức này còn chứa cosin của góc giữa hướng của lực và vận tốc
A = Fs cos
Trong trường hợp đã cho cos = 0.
HS A: Ồ vâng, em hoàn toàn quên mất lượng cosin này.
GV: Tôi muốn nêu ra một ví dụ nữa. Xét hai bình thông nhau nối lại bằng một cái ống hẹp có van chặn. Giả sử lúc đầu toàn bộ chất lỏng ở bình bên trái và chiều cao của nó là H (Hình 43 a). Sau đó, chúng ta mở van và chất lỏng chảy từ bình bên trái sang bình bên phải. Dòng chảy ngừng lại khi có mức cao bằng nhau H/2 ở mỗi bình (Hình 43 b). Ta hãy tính thế năng của chất lỏng ở vị trí đầu và vị trí cuối. Để tính ta nhân trọng lượng của chất lỏng trong mỗi bình với nửa chiều cao của cột chất lỏng. Ở vị trí ban đầu thế năng bằng PH/2, và ở vị trí cuối thế năng là ( P/2)( H/4) + ( P/2)( H/4) = PH/4. Như vậy, ở trạng thái cuối thế năng của vật hóa ra chỉ bằng một nửa thế năng lúc ban đầu. Vậy một nửa năng lượng đã tiêu tán đi đâu?
HS A: Em sẽ cố gắng lí giải như thầy đã khuyên. Phần thế năng PH/4 có thể đã dùng để thực hiện công lên những vật khác, sinh nhiệt do ma sát, và động năng của chính khối chất lỏng. Đúng không thầy?
GV: Khá chính xác. Hãy nói tiếp đi.
HS A: Trong trường hợp của chúng ta, chất lỏng chảy từ bình này sang bình kia không thực hiện bất kì công nào lên vật khác. Chất lỏng không có động năng ở trạng thái cuối vì nó ở trạng thái tĩnh. Như vậy cái còn lại để kết luận là một nửa thế năng đã chuyển hóa thành nhiệt do ma sát. Thật vậy, em không có khái niệm rõ ràng cho lắm loại ma sát này là gì.
GV: Em đã lí giải chính xác và đi tới kết luận đúng. Tôi muốn bổ sung thêm vài lời về bản chất của lực ma sát đó. Ta có thể tưởng tượng rằng chất lỏng được chia thành từng lớp, mỗi lớp đặc trưng một tốc độ chảy rõ ràng. Lớp càng gần thành bình thì vận tốc của nó càng nhỏ. Có sự hoán đổi phân tử giữa các lớp, hệ quả của những phân tử có vận tốc cao hơn của chuyển động trật tự đi xen vào giữa những phân tử có vận tốc thấp hơn của chuyển động trật tự, và ngược lại. Như vậy, lớp “nhanh” có tác dụng làm tăng tốc lớp “chậm” và, ngược lại, lớp “chậm” có tác dụng làm giảm tốc lớp “nhanh”. Hình ảnh này cho phép chúng ta nói tới sự tồn tại của sự ma sát nội tại giữa các lớp. Sự chênh lệch vận tốc của các lớp ở giữa bình và ở gần thành bình càng lớn thì tác dụng ma sát càng mạnh. Lưu ý rằng vận tốc của các lớp ở gần thành bình bị ảnh hưởng bởi loại tác dụng nội tại giữa các phân tử chất lỏng và các phân tử thành bình. Nếu chất lỏng làm ướt bình chứa thì lớp liền kề với thành bình thật sự là tĩnh.
HS A: Điều này có phải là ở trạng thái cuối nhiệt độ của chất lỏng có phần cao hơn ở trạng thái ban đầu?
GV: Vâng, chính xác thế. Bây giờ chúng ta sẽ thay đổi điều kiện của bài toán đi một chút. Giả sử không có tương tác giữa chất lỏng và thành bình. Do đó, tất cả các lớp sẽ chảy với vận tốc bằng nhau và sẽ không có lực nội ma sát. Khi đó làm thế nào chất lỏng chảy từ bình này sang bình kia?
HS A: Ở đây thế năng sẽ giảm vì chất lỏng cần có động năng. Nói cách khác, trạng thái minh họa ở Hình 43 b không phải là trạng thái nghỉ. Chất lỏng sẽ tiếp tục chảy từ bình bên trái sang bình bên phải cho đến khi nó đạt tới trạng thái như thể hiện ở Hình 43 c. Ở trạng thái này thế năng một lần nữa bằng với ở trạng thái ban đầu (Hình 43 a).
GV: Hiện tượng gì sẽ xảy ra với chất lỏng sau đó?
HS A: Chất lỏng sẽ bắt đầu chảy về theo hướng ngược lại, từ bình bên phải sang bình bên trái. Như vậy, mực chất lỏng sẽ thăng giáng ở hai bình thông nhau.
GV: Những quan sát như thế có thể quan sát được, chẳng hạn, ở những bình thông nhau thủy tinh chứa thủy ngân. Chúng ta biết rằng thủy ngân không dính ướt thủy tinh. Tất nhiên, những thăng giáng này sẽ bị tắt dần theo thời gian, vì không thể nào loại trừ hoàn toàn sự tương tác giữa các phân tử chất lỏng và các phân tử thành bình.
HS A: Em thấy định luật bảo toàn năng lượng có thể được áp dụng khá tích cực.
GV: Đây là một bài toán khác dành cho các em. Một viên đạn khối lượng m, đang chuyển động theo phương ngang với vận tốc v0, đến va chạm với một khối gỗ khối lượng M, treo lơ lửng bên dưới một sợi dây, và dính vào trong gỗ. Hỏi sau khi viên đạn cắm vào, khối gỗ sẽ nâng lên đến độ cao H bằng bao nhiêu, do sự lệch của dây treo khỏi vị trí cân bằng (Hình 44)?
HS A: Ta kí hiệu v1 là vận tốc của khối gỗ và viên đạn ngay sau khi đạn bay vào trong gỗ. Để tìm vận tốc này, ta dùng định luật bảo toàn năng lượng. Như vậy
Biết được vận tốc này, ta đi tính độ cao H bằng cách sắp xếp lại định luật bảo toàn năng lượng
GV (nói với HS B): Em nghĩ gì về cách giải này?
HS B: Tôi không tán thành thế. Chúng ta đã nói ở phần trước rằng trong những trường hợp như vậy cần sử dụng định luật bảo toàn động lượng. Do đó, thay cho phương trình (50), em sẽ dùng một liên hệ khác
mv0 = (m + M)v1(54)
(động lượng của viên đạn trước khi nó va chạm với khối gỗ bằng động lượng của viên đạn và khối gỗ sau đó). Từ biểu thức này ta có
GV: Chúng ta có hai quan điểm và hai kết quả khác nhau. Theo một quan điểm thì áp dụng định luật bảo toàn động năng, còn theo quan điểm kia thì áp dụng định luật bảo toàn động lượng. Quan điểm nào đúng? (nói với HS A) Em có thể nói gì để chứng minh cho quan điểm của mình?
HS A: Em đã không sử dụng định luật bảo toàn động lượng.
GV (nói với HS B): Còn em sẽ nói gì?
HS B: Em không biết làm thế nào chứng minh cho quan điểm của mình. Em nhớ là khi gặp bài toán va chạm thì định luật bảo toàn động lượng luôn luôn có giá trị sử dụng, còn định luật bảo toàn năng lượng không phải lúc nào cũng dùng tốt. Vì trong trường hợp đã cho, những định luật này đưa đến những kết quả khác nhau, nên cách giải của em rõ ràng là đúng.
GV: Trước tiên, cách giải của em thật sự khá chính xác. Tuy nhiên, ta cần xét kĩ hơn vấn đề này. Một va chạm mà sau đó các vật va chạm dính lại với nhau (hay vật này nằm trong vật kia) được gọi là “va chạm hoàn toàn không đàn hồi”. Tiêu biểu trong những va chạm như thế là sự có mặt của sự bố trí vĩnh viễn ở những vật va chạm, hệ quả của nhiệt sinh ra do ma sát. Vì thế, phương trình (50), chỉ nói tới động năng của các vật, là không áp dụng được. Trong trường hợp của chúng ta, cần sử dụng định luật bảo toàn động lượng (54) để tìm vận tốc của khối gỗ và viên đạn sau va chạm.
HS A: Ý thầy nói là định luật bảo toàn năng lượng không có giá trị đối với một va chạm hoàn toàn không đàn hồi chăng? Nhưng định luật này có tính vạn vật mà.
GV: Không ai nghi ngờ chuyện định luật bảo toàn năng lượng có giá trị đối với một va chạm hoàn toàn không đàn hồi. Động năng không được bảo toàn sau một va chạm như thế. Tôi nói riêng động năng chứ không nói toàn bộ năng lượng. Kí hiệu nhiệt sinh ra trong va chạm là Q, ta có thể viết hệ định luật bảo toàn sau đây cho va chạm hoàn toàn không đàn hồi vừa nói ở trên
Ở đây phương trình thứ nhất là định luật bảo toàn động lượng, và phương trình thứ hai là định luật bảo toàn năng lượng (không chỉ tính cơ năng, mà còn xét cả nhiệt năng).
Hệ phương trình (57) có hai biến: và Q. Sau khi xác định từ phương trình thứ nhất, ta có thể sử dụng phương trình thứ hai để tìm nhiệt lượng Q
Rõ ràng từ phương trình này là khối lượng M càng lớn, thì năng lượng chuyển hóa thành nhiệt càng nhiều. Tính giới hạn, với khối lượng M vô cùng lớn, ta thu được /2, tức là toàn bộ động năng chuyển hóa thành nhiệt. Điều này khá tự nhiên thôi: ví dụ như trường hợp viên đạn bay dính vào tường.
HS A: Có thể có va chạm nào trong đó không có nhiệt sinh ra hay không?
GV: Có, những va chạm như thế là có thể. Chúng được gọi là va chạm “hoàn toàn đàn hồi”. Chẳng hạn, va chạm giữa hai quả cầu thép có thể xem là hoàn toàn đàn hồi với một mức độ gần đúng hợp lí. Sự biến dạng đàn hồi thuần túy của hai quả cầu xảy ra và không có nhiệt sinh ra. Sau va chạm, hai quả cầu trở lại hình dạng ban đầu của chúng.
HS A: Ý thầy nói là trong một va chạm hoàn toàn đàn hồi định luật bảo toàn năng lượng trở thành định luật bảo toàn động năng?
GV: Ừ, tất nhiên rồi.
HS A: Nhưng trong trường hợp này, em không thể nào hiểu làm thế nào thầy dung hòa định luật bảo toàn động lượng và định luật bảo toàn năng lượng. Chúng ta thu được hai phương trình hoàn toàn khác nhau cho vận tốc sau va chạm. Hoặc, có lẽ, định luật bảo toàn động lượng không có ý nghĩa trong một va chạm hoàn toàn đàn hồi.
GV: Cả hai định luật đều có ý nghĩa trong một va chạm hoàn toàn đàn hồi: bảo toàn động lượng và bảo toàn động năng. Em chẳng có lí do gì để ngần ngại chuyện phối hợp hai định luật này bởi vì sau một va chạm hoàn toàn đàn hồi, các vật bay ra xa nhau ở những vận tốc khác nhau. Trong khi sau một va chạm hoàn toàn không đàn hồi các vật va chạm chuyển động với cùng vận tốc (vì chúng dính vào nhau), thì sau một va chạm đàn hồi mỗi vật chuyển động với một vận tốc xác định riêng của nó. Hai biến chưa biết đòi hỏi có hai phương trình. Ta hãy xét một ví dụ. Giả sử một vật khối lượng m đang chuyển động với vận tốc va chạm đàn hồi với một vật khối lượng M đang đứng yên. Giả sử thêm rằng sau va chạm vật đi tới đó bật ngược trở lại. Ta sẽ kí hiệu vận tốc của vật m sau va chạm là và của vật M là . Khi đó định luật bảo toàn năng lượng và động lượng có thể viết ở dạng
Lưu ý dấu trừ trong phương trình thứ nhất. Nó xuất hiện là do giả sử của chúng ta rằng vật đi tới bị bật ngược trở lại.
HS B: Nhưng thầy không phải lúc nào cũng biết trước hướng chuyển động của vật sau va chạm. Phải chăng vật m không thể tiếp tục chuyển động theo hướng cũ với một vận tốc nhỏ hơn sau va chạm?
GV: Nó có thể chứ. Trong trường hợp như vậy ta sẽ thu được một vận tốc v1 âm khi giải hệ phương trình (59).
HS B: Em nghĩ rằng hướng chuyển động của vật m sau va chạm được xác định bởi tỉ số của khối lượng m và M.
HS B: Chúng ta biết rằng sau va chạm các quả cầu có thể chuyển động ra xa nhau theo hướng hợp với nhau một góc nào đó. Chúng ta đã giả sử rằng chuyển động xảy ra theo một đường thẳng. Rõ ràng đây phải là một trường hợp đặc biệt mà thôi.
GV: Em nói đúng. Chúng ta đã xét cái gọi là va chạm xuyên tâm trong đó các quả cầu chuyển động trước và sau va chạm theo một đường thẳng đi qua tâm của chúng. Trường hợp tổng quát hơn là va chạm lệch tâm sẽ được xét tới sau. Ở đây tôi muốn biết mọi thứ đã khá rõ ràng hay chưa.
HS A: Em nghĩ là mình đã hiểu rồi. Như em thấy, trong mọi va chạm (đàn hồi hay không đàn hồi), có thể áp dụng được hai định luật bảo toàn: động lượng và năng lượng. Chỉ là bản chất khác nhau của các va chạm dẫn tới những phương trình khác nhau mô tả các định luật bảo toàn. Khi xét những va chạm không đàn hồi, cần kể đến nhiệt sinh ra trong va chạm đó.
GV: Nhận xét của em là đúng và ngắn gọn.
HS B: Như em hiểu cho đến đây thì va chạm hoàn toàn đàn hồi và va chạm hoàn toàn không đàn hồi là hai trường hợp cực độ. Chúng có luôn luôn thích hợp để mô tả những trường hợp thực tế hay không?
GV: Em hay đấy khi đưa ra vấn đề này. Những trường hợp va chạm mà chúng ta vừa xét là những trường hợp cực độ. Trong những va chạm thực tế, một lượng nhiệt nhất định luôn luôn được sinh ra (không có sự biến dạng đàn hồi lí tưởng) và các vật va chạm có thể chuyển động ra xa nhau với những vận tốc khác. Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp những va chạm thực tế được mô tả khá tốt theo những mô hình đã giản lược hóa: va chạm hoàn toàn đàn hồi và va chạm hoàn toàn không đàn hồi.
Bây giờ chúng ta hãy xét một ví dụ va chạm đàn hồi lệch tâm. Một vật ở dạng một mặt phẳng nghiêng với góc nghiêng 45o đang nằm trên mặt phẳng ngang. Một quả cầu khối lượng m, đang bay ngang với vận tốc v0, đến va chạm với vật (mặt phẳng nghiêng) có khối lượng M. Hệ quả của sự va chạm là quả cầu bật lên theo phương thẳng đứng và vật M bắt đầu trượt không ma sát trên mặt phẳng ngang. Hãy tìm vận tốc bay lên thẳng đứng của quả cầu ngay sau khi va chạm (Hình 45). Em nào muốn thử giải bài toán này?
HS B: Cho phép em làm thử. Ta kí hiệu vận tốc cần tìm của quả cầu là và của vật M là . Vì va chạm là đàn hồi, nên em có quyền giả sử rằng động năng được bảo toàn. Như vậy
Em cần thêm một phương trình nữa, cái dễ thấy là em nên sử dụng định luật bảo toàn động lượng. Em sẽ viết nó ở dạng
mv0 = Mv2 + mv1(61)
Thật ra em không chắc về phương trình thứ hai vì vận tốc vuông góc với vận tốc .
Với bài toán đã cho, ta có thể chọn phương nằm ngang và phương thẳng đứng. Đối với phương ngang, định luật bảo toàn động lượng có dạng
mv0 = Mv2(62)
Từ phương trình (60) và (62) ta tìm được vận tốc
HS B: Chúng ta làm gì với phương thẳng đứng?
mv1 – Meve = 0(63)
HS B: Vì trái đất cũng tham gia vào bài toán này, cho nên rõ ràng sẽ cần sửa lại phương trình năng lượng (60).
GV: Vậy em sửa như thế nào cho phương trình (60)?
HS B: Em muốn thêm một số hạng về chuyển động của trái đất sau va chạm
Vì khối lượng trên thực tế hết sức lớn, nên vận tốc của trái đất sau va chạm trên thực tế là bằng không. Bây giờ, ta hãy viết lại số hạng /2 trong phương trình (64) có dạng ()/2. Theo phương trình (63), đại lượng trong tích này có một giá trị hữu hạn. Nếu nhân giá trị này với không (trong trường hợp đã cho là bằng không), thì tích cũng sẽ bằng không. Từ đây ta có thể kết luận rằng trái đất tham gia rất kì cục trong bài toán này. Nó thu một động lượng nhất định, nhưng đồng thời trên thực tế nó không nhận năng lượng nào hết. Nói cách khác, nó tham gia vào định luật bảo toàn động lượng nhưng không tham gia vào định luật bảo toàn năng lượng. Trường hợp này là bằng chứng đặc biệt nổi bật của thực tế rằng định luật bảo toàn năng lượng và động lượng là những định luật khác nhau về cơ bản, và độc lập với nhau.
Bài tập
22. Một vật khối lượng 3 kg rơi từ một độ cao nhất định với vận tốc ban đầu 3 m/s theo phương thẳng đứng. Tìm công thực hiện để thắng lực cản của không khí trong 10 giây, biết rằng vật thu được vận tốc 50 m/s lúc cuối khoảng thời gian 10 giây. Giả sử lực cản của không khí là không đổi.
23. Một vật trượt xuống một mặt phẳng nghiêng góc 30 o sau đó trượt tiếp trên một mặt ngang. Xác định hệ số ma sát, biết rằng quãng đường vật trượt trên mặt phẳng ngang bằng với trên mặt phẳng nghiêng.
24. Tính hiệu suất của một mặt phẳng nghiêng trong trường hợp khi một vật trượt ra khỏi nó với vận tốc không đổi.
25. Một quả cầu khối lượng m và thể tích V thả rơi vào trong nước từ độ cao H, chìm xuống độ sâu h, và sau đó thì nhảy ra khỏi nước (tỉ trọng của quả cầu nhỏ hơn của nước). Tìm lực cản của nước (giả sử nó là không đổi) và độ cao quả cầu lên tới sau khi nó nhảy ra khỏi nước. Bỏ qua sức cản không khí. Tỉ trọng của nước kí hiệu là n.
26. Một đầu tàu hỏa có khối lượng 50 tấn, đang chuyển động với vận tốc 12 km/h, móc vào một toa tàu trần khối lượng 30 tấn đang đứng yên trên cùng đường ray. Tìm vận tốc chuyển động chung của đầu tàu và toa xe ngay sau khi chuyển động ghép nối tự động hoạt động. Tính quãng đường đi được bởi hai xe sau khi ghép nối, biết lực cản bằng 5% trọng lượng.
27. Một khẩu đại bác khối lượng M, đặt tại chân một mặt phẳng nghiêng, bắn ra một viên đạn khối lượng m theo phương ngang với vận tốc ban đầu . Hỏi khẩu đại bác leo lên đến độ cao nào trên mặt phẳng nghiêng do sự giật lùi nếu góc nghiêng của mặt phẳng đó là và hệ số ma sát giữa khẩu đại bác và mặt phẳng nghiêng là k?
28. Hai quả cầu khối lượng M và 2 M treo bên dưới hai sợi dây mảnh chiều dài l buộc cố định tại cùng một điểm. Quả cầu M được kéo về một phía nghiêng một góc và thả ra sau khi truyền cho nó một vận tốc tiếp tuyến v 0 hướng về phía vị trí cân bằng. Hỏi hai quả cầu sẽ nâng lên đến độ cao bao nhiêu nếu: (1) va chạm là hoàn toàn đàn hồi, và (2) va chạm là hoàn toàn không đàn hồi (hai quả cầu dính vào nhau sau va chạm)?
29. Một quả cầu khối lượng M treo dưới một sợi dây chiều dài l. Một viên đạn khối lượng m, đang bay theo phương ngang, đến cắm vào quả cầu và mắc kẹt trong đó. Hỏi viên đạn phải có vận tốc tối thiểu bao nhiêu để cho quả cầu quay trọn một vòng tròn trong mặt phẳng thẳng đứng?
30. Hai cái nêm có cùng góc nghiêng 45 o và mỗi nêm có khối lượng M đang nằm trên một mặt phẳng ngang (Hình 46). Một quả cầu khối lượng m ( m << M) thả tự do từ độ cao H. Quả cầu va chạm với nêm này rồi tới nêm kia, sau đó bật lên theo phương thẳng đứng. Tìm độ cao mà quả cầu bật lên tới. Giả sử cả hai va chạm là đàn hồi và không có ma sát giữa hai cái nêm và mặt phẳng ngang.
31. Một cái nêm có góc nghiêng 30 o và khối lượng M nằm trên một mặt phẳng ngang. Một quả cầu khối lượng m thả tự do từ độ cao H, va đàn hồi với cái nêm và bật lên nghiêng góc 30 o so với phương ngang. Hỏi quả cầu bật lên tới độ cao bao nhiêu? Bỏ qua ma sát giữa cái nêm và mặt phẳng ngang.
Vui lòng ghi rõ “Nguồn chúng tôi khi đăng lại bài từ CTV của chúng tôi.
Thêm ý kiến của bạn
Chủ Đề 2: Định Luật Bảo Toàn Khối Lượng
Tài liệu luyện thi Đại Học Chủ đề 2: Định luật bảo toàn khối lượng-kim loại tác dụng với muối Gv: Huỳnh Phúc Hải 7 Năm học 2012-2013 A. ĐỊNH LUẬT : BẢO TOÀN KHỐI LƯỢNG:Tổng khối lượng các chất tham gia phản ứng bằng tổng khối lượng các chất tạo thành sau phản ứng. Ví dụ: Có phản ứng: A + B C + D Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có: mA + mB = mC + mD Khối lượng muối = khối lượng kim loại(hoặc khối lượng NH4+)+Khối lượng anion gốc axit Ví dụ: Ta có muối FeCl3: m 3FeCl = m Fe + m Cl = số mol Fe*56 + Số mol Cl -*35,5= Hoặc ta có muối: (NH4)2SO4: m 424 )( SONH =m 4NH + m 24SO - Chú ý đến các phương trình ion rút gọn: 2H+ + 2e H2 2H+ + CO32- CO2 + H2O HCl H+ + Cl- H2SO4 2H+ + SO42- Câu 64: Hòa tan hoàn toàn 3,22g hỗn hợp X gồm Fe, Mg và Zn bằng một lượng vừa đủ dung dịch H2SO4 loãng thu được 1,344 lít H2(đktc)và dung dịch chứa m gam muối. Gía trị của m là? A. 9,52 B. 10,27 C. 8,98 D. 7,25 (Câu 27-ĐTTS Cao đẳng khối A năm 2007) Câu 73 : 1,04 gam hỗn hợp 2 kim loại tan hoàn toàn trong dung dịch H2SO4 loãng dư ta thấy có 0,672 lít Hidro (đkc) thoát ra . Khối lượng hỗn hợp muối sunfat khan thu được sẽ là : A- 1,96 gam B- 3,52 gam C- 3,92 gam D- 5,88 gam Câu 80 : Cho 2,81 gam hỗn hợp các oxit Fe3O4, Fe2O3, MgO, CuO tác dụng vừa đủ với 300ml dung dịch H2SO4 loãng 0,1M thì khối lượng muối sunfat khan thu được là ? A. 4,5g B. 3,45g C. 5,21g D. chưa xác định Câu 1: Một dung dịch chứa 38,2g hỗn hợp 2 muối sunfat của kim loại kiềm A và kim loại kiềm thổ B tác dụng vừa đủ với dung dịch BaCl2 thu được 69,9g kết tủa. Lọc bỏ kết tủa và cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được bao nhiêu gam muối khan. A. 3,07 B. 30,7 C. 7,03 D. 70,3 Câu 2: Hòa tan 28,4g hỗn hợp 2 muối cacbonat của 2 kim loại thuộc phân nhóm chính nhóm IIAbằng acid HCl thu được 6,72 lít khí(đktc) và dung dịch A. Tổng số gam 2 muối clorua trong dung dịch thu được là?? A. 3,17 B. 31,7 C. 1.37 D. 7,13 Câu 3: Cho 6,2g hỗn hợp gồm một số kim loại kiềm vào dung dịch HCl dư được 2,24lít H2(đktc). Cô cạn dung dịch thu được sau phản ứng sẽ thu được bao nhiêu gam chất rắn? A. 1,33 B. 3,13 C. 13,3 D. 3,31 Câu 4: Cho 16,3g hỗn hợp 2 kim loại Na và X tác dụng hết với HCl loãng, dư thu được 34,05 gam hỗn hợp muối A khan. Thể tích H2 thu được là? bao nhiêu lít? A. 3,36 B. 5,6 C. 8,4 D. 11,2 Câu 5: Cho x gam hỗn hợp kim loại gồm K, Na, Ba vào nước được 500ml dung dịch X có pH=13 và V lít khí (đktc). V có giá trị là? bao nhiêu? Tài liệu luyện thi Đại Học Chủ đề 2: Định luật bảo toàn khối lượng-kim loại tác dụng với muối Gv: Huỳnh Phúc Hải 8 Năm học 2012-2013 A. 0,56 B. 1,12 C. 2,24 D. 3,36 Câu 6: Hòa tan hết 1,72g hỗn hợp kim loại gồm Mg, Al, Zn và Fe bằng dung dịch H2SO4 loãng thu được V lít khí ở (đktc) và 7,48g muối sunfat khan. Giá trị của V là?? A. 1,344 B. 1,008 C. 1,12 D. 3.36 Câu 7. Hòa tan hoàn toàn 2,81g hỗn hợp gồm Fe2O3, MgO, ZnO trong 500ml acid H2SO4 0,1M vừa đủ. Cô cạn dung dịch sau phản ứng thì thu được bao nhiêu gam muối khan? A. 6,81 B. 4,81 C. 3,81 D. 5,81 Câu 8: Hòa tan hết 10g hỗn hợp muối cacbonat MgCO3, CaCO3, Na2CO3, K2CO3 bằng dung dịch HCl dư thu được 2,24 lít khí (đktc) và dung dịch Y. Cô cạn dung dịch Y thu được x g muối khan. Gía trị của x là?? A. 12 B. 11,1 C. 11,8 D. 14,2 Câu 9: Cho 11,5g hỗn hợp gồm ACO3, B2CO3, R2CO3 tan hết trong dung dịch HCl thu được 2,24 lít CO2(đktc). Khối lượng muối clorua tạo thành là?? A. 16,2g B. 12,6g C. 13,2g D. 12,3g Câu 10. Thổi một luồng khí CO dư qua ống sứ đựng m gam hỗn hợp gồm CuO, Fe2O3, FeO, Al2O3 nung nóng thu được 2,5 gam chất rắn. Toàn bộ khí thoát ra sục vào nước vôi trong dư thấy có 15 gam kết tủa trắng. Khối lượng của hỗn hợp oxit kim loại ban đầu là? A. 7,4 gam B. 4,9 gam C. 9,8 gam D. 23 gam Câu 11: Hòa tan hoàn toàn 2,81 gam hỗn hợp gồm Fe2O3, MgO, ZnO trong 500ml dung dịch acid H2SO4 0,1M (vừa đủ). Sau phản ứng cô cạn dung dịch muối thu được bao nhiêu gam muối khan? A. 6,81g B. 4,81g C. 3,81g D. 5,81g (Câu 45-ĐTTS Đại học khối A năm 2007) MỘT SỐ BÀI TẬP THAM KHẢO THÊM Câu 11. Cho 24,4 gam hỗn hợp Na2CO3, K2CO3 tác dụng vừa đủ với dung dịch BaCl2. Sau phản ứng thu được 39,4 gam kết tủa. Lọc tách kết tủa, cô cạn dung dịch thu được m gam muối clorua. m có giá trị là? A. 2,66 B. 22,6 C. 26,6 D. 6,26 Câu 12. Hòa tan 10,14 gam hợp kim Cu, Mg, Al bằng một lượng vừa đủ dung dịch HCl thu được7,84 lít khí A (đktc) và 1,54 gam chất rắn B và dung dịch C. Cô cạn dung dịch C thu đượcm gam muối, m có giá trị là? : A. 33,45 B. 33,25 C. 32,99 D. 35,58 Câu 13. Hòa tan hoàn toàn 10 gam hỗn hợp Mg và Fe trong dung dịch HCl dư thấy tạo ra 2,24 lít khí H2 (đktc). Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được gam muối khan. Khối lượng muối khan thu được là? A. 1,71 gam B. 17,1 gam C. 3,42 gam D. 34,2 gam Câu 14. Trộn 5,4 gam Al với 6,0 gam Fe2O3 rồi nung nóng để thực hiện phản ứng nhiệt nhôm. Sau phản ứng ta thu được m gam hỗn hợp chất rắn. Giá trị của m là? A. 2,24 gam B. 9,40 gam C. 10,20 gam D. 11,40 gam Tài liệu luyện thi Đại Học Chủ đề 2: Định luật bảo toàn khối lượng-kim loại tác dụng với muối Gv: Huỳnh Phúc Hải 9 Năm học 2012-2013 Câu 15. Cho 0,52 gam hh 2 kim loại Mg và Fe tan hoàn toàn trong dung dịch H2SO4 loãng, dư có 0,336 lít khí thoát ra (đktc). Khối lượng hh muối sunfat khan thu được là? A. 2 gam B. 2,4 gam C. 3,92 gam D. 1,96 gam Câu 16. Khử hoàn toàn 32 gam hỗn hợp CuO và Fe2O3 bằng khí H2 thấy tạo ra 9 gam H2O. Khối lượng hỗn hợp kim loại thu được là? A. 12 gam B. 16 gam C. 24 gam D. 26 gam B. KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI DUNG DỊCH MUỐI: 1. Dạng bài toán: một kim loại tác dụng với dung dịch chứa một muối: - Phương pháp: Dạng bài tập này thường cho dưới dạng nhúng một lá kim loại vào một dung dịch muối, rồi cân xem khối lượng lá kim loại nặng hơn hay nhẹ hơn so với trước khi nhúng. + Nếu đề bài cho khối lượng lá kim loại tăng hay giảm là m thì áp dụng như sau: Khối lương lá kim loại tăng lên so với trước khi nhúng ta có: mkim loại bám vào - mkim loại tan ra = mtăng Khối lương lá kim loại giảm so với trước khi nhúng ta có: mkim loại tan ra - mkim loại bám vào = mgiảm + Nếu đề bài cho khối lượng lá kim loại tăng hay giảm là x% thì ta áp dụng như sau: Khối lương lá kim loại tăng lên x% so với trước khi nhúng ta có: m kim loại bám vào - mkim loại tan ra = mbđ* 100 x Khối lương lá kim loại giảm xuống x% so với trước khi nhúng ta có: mkim loại tan ra - mkim loại bám vào = mbđ* 100 x Với mbđ ta gọi là khối lượng ban đầu của thanh kim loại hay đề sẽ cho sẵn Câu 1: Ngâm 1 lá Zn trong 100ml dung dịch AgNO3 0,1M. Khi phản ứng kết thúc thu được bao nhiêu gam Ag? A. 2,16g B. 0,54g C. 1,62g D. 1,08g Câu 2: Ngâm một đinh sắt trong 200ml dung dịch CuSO4. Sau khi phản ứng kết thúc lấy đinh sắt ra khỏi dung dịch rửa nhẹ, làm khô thấy khối lượng đinh sắt tăng thêm 1,6gam. Nồng độ ban đầu của CuSO4 là bao nhiêu mol/l? A. 1M B. 0,5M C. 2M D. 1,5M Câu 3: Ngâm một lá Zn trong dung dịch có hòa tan 4,16gam CdSO4. Phản ứng xong khối lượng lá Zn tăng 2,35%. Khối lượng lá Zn trước khi phản ứng là bao nhiêu? A. 60gam B. 40gam C. 80gam D. 100gam Câu 4: Ngâm một lá Zn trong dd muối sunfat chứa 4,48gam ion kim loại điện tích 2+. Sau phản ứng khối lượng lá Zn tăng thêm 1,88gam. Công thức hóa học của muối sunfat là? A. CuSO4 B. FeSO4 C. NiSO4 D. CdSO4 Câu 5: Nhúng một lá sắt nặng 8gam vào 500 ml dung dịch CuSO4 2M. Sau một thời gian lấy lá sắt ra cân lại nặng 8,8gam xem thể tích dung dịch không thay đổi thì nồng độ mol CuSO4 trong dung dịch sau phản ứng là? A. 2,3M B. 0,27M C. 1,8M D. 1,36M Tài liệu luyện thi Đại Học Chủ đề 2: Định luật bảo toàn khối lượng-kim loại tác dụng với muối Gv: Huỳnh Phúc Hải 10 Năm học 2012-2013 Câu 6: Nhúng một lá kẽm vào dung dịch CuSO4 sau một thời gian lấy lá Zn ra cân thấy nhẹ hơn 0,025g so với trước khi nhúng. Khối lượng Zn đã tan ra và lượng Cu đã bám vào là. A. mZn=1,6g;mCu=1,625g B. mZn=1,5g;mCu=2,5g C. mZn=2,5g;mCu=1,5gA. D. mZn=1,625g;mCu=1,6g Câu 7: Nhúng thanh kim loại M vào 100ml dung dịch FeCl2 0,5M. Sau khi phản ứng hoàn toàn khối lượng thanh kim loại giảm 0,45g. Kim loại M là? A. Al B. Mg C. Zn D. Cu Câu 8: Một thanh kim loại M hóa trị II nhúng vào 1 lít dung dịch FeSO4 có khối lượng tăng lên 16g. Nếu nhúng cũng thanh kim loại ấy vào 1 lít dd CuSO4 khối lượng thanh tăng lên 20g. Biết các phản ứng đều hoàn toàn và sau phản ứng còn dư kim loại M. Hai dung dịch FeSO4 và CuSO4 có cùng nồng độ mol. Xác định M. A. Zn B. Fe C. Mg D. Ca Câu 9: Một thanh kim loại M hóa trị II nhúng vào 1 lít dd CuSO4 0,5M sau khi lấy thanh M ra khỏi dd thấy khối lượng tăng 1,6g, nồng độ CuSO4 gỉam còn 0,3M. Xác định M? A. Zn B. Fe C. Mg D. Ca Câu 10: Hai lá kim loại cùng chất, có khối lượng bằng nhau, có khả năng tạo ra hợp chất hóa trị II. Một lá ngâm vào dung dịch Pb(NO3)2 và một lá ngâm vào dung dịch Cu(NO3)2. Sau một thời gian người ta thấy lá kim loại ngâm trong muối Pb(NO3)2 tăng 19%, khối lượng lá kim loại kia giảm 9,6%. Biết rằng trong 2 phản ứng trên lượng kim loại bị hòa tan là bằng nhau. Xác định tên của lá kim loại đã dùng? A. Zn B. Fe C. Mg D. Cd MỘT SỐ BÀI TẬP THAM KHẢO THÊM Câu 11: Ngâm 1 lá Zn trong 100ml dung dịch AgNO3 0,1M. Khi phản ứng kết thúc khối lượng lá Zn tăng thêm bao nhiêu gam? A. 0,65g B. 1,51g C. 0,755g D. 1,3g Câu 12: Ngâm một lá sắt trong dung dịch CuSO4. Khi khối lượng lấ sắt tăng thêm 1,2 gam thì khối lượng Cu bám trên sắt là? A. 9,5g B. 8,6g C. 9,6g D. 9,1g Câu 13: Nhúng thanh kim loại R chưa biết hóa trị vào dung dịch chứa 0,03 mol CuSO4 phản ứng xong lấy thanh R ra thấy khối lượng tăng 1,38gam. R là? A. Mg B. Al C. Fe D. Zn Câu 14: Ngâm một lá Zn trong dung dịch có hòa tan 8,32g CdSO4(Cd=112) phản ứng xong khối lượng Zn tăng 2,35%. Hãy xác định khối lượng Zn trước phản ứng? A. 50g B. 60g C. 70g D. 80g Câu 15: Nhúng 1 thanh kim loại M hóa trị II vào 0,5lít dung dịch CuSO4 0,2M. Sau phản ứng khối lượng thanh M tăng 0,4g và nồng độ CuSO4 còn 0,1M A. Zn B. Fe C. Mg D. Ca Câu 16: Ngâm một vật bằng đồng có khối lượng 10gam trong 250gam dung dịch AgNO3 4%. Khi lấy vật ra khỏi dung dịch thì khối lượng AgNO3 trong dung dịch giảm 17%. Khối lựợng của vật sau phản ứng là bao nhiêu gam? A. 27gam B. 10,76gam C. 11,08gam D. 17gam Câu 17: Nhúng 2 thanh kim loại R (hóa trị II) có khối lương như nhau vào dung dịch Cu(NO3)2 và Pb(NO3)2 khi số mol R đã phản ứng ở mỗi dung dịch là như nhau thì khối lượng thanh I giảm 0,2%, khối lượng thanh II tăng 28,4%. Tìm R, gỉa sử toàn bộ lượng Cu và Pb sinh ra bám hết vào các thanh R. Tài liệu luyện thi Đại Học Chủ đề 2: Định luật bảo toàn khối lượng-kim loại tác dụng với muối Gv: Huỳnh Phúc Hải 11 Năm học 2012-2013 A. Zn B. Fe C. Mg D. Ca Câu 18: Hai lá kim loại cùng chất có khối lượng bằng nhau hóa trị II, một được nhúng vào dung dịch Cd(NO3)2 và một được nhúng vào dung dịch Pb(NO3)2. Sau một thời gian người ta lấy các lá kim loại ra khỏi dung dịch nhận thấy khối lượng lá kim loại nhúng vào Cd(NO3)2 tăng 0,47%. Còn lá kia tăng 1,42%. Biết lượng kim loại tham gia 2 phản ứng là bằng nhau. Xác định tên của lá kim loại đã dùng? A. Zn B. Fe C. Mg D. Ca Câu 19. Ngâm một thanh Zn vào 100ml dung dịch AgNO3 0,1M đến khi AgNO3 tác dụng hết, thì khối lượng thanh Zn sau phản ứng so với thanh Zn ban đầu là: A. giảm 0,755 gam B. tăng 1,88 gam C. tăng 0,755 gam D. tăng 7,55 gam 2. Dạng bài toán: Kim loại tác dụng với dung dịch chứa các muối: Phương pháp: Ở đây cần lưu ý đến thứ tự các phản ứng: Các ion kim loại trong các dung dịch muối lần lượt bị khử theo thứ tự giảm dần tính oxi hóa. Nghĩa là kim loại sẽ tác dụng với ion kim loại có tính oxi hóa mạnh trước. Ví dụ: Cho Mg phản ứng với dung dịch chứa đồng thời FeSO4 a mol và CuSO4 b mol thì ion Cu2+ sẽ bị khử trước và bài toán dạng này thường giải theo 3 trường hợp sau: Mg + CuSO4 → MgSO4 + Cu (1) Mg + FeSO4 → MgSO4 + Fe (2) TH 1: Chỉ xảy ra pứ(1). Nghĩa là pứ(1) xảy ra vừa đủ lúc đó dd sau phản ứng gồm: MgSO4, FeSO4 chưa phản ứng và chất rắn chỉ có Cu. TH 2: Xảy ra cả 2 pứ(1) và (2) vừa đủ. Nghĩa là dd thu được chỉ có MgSO4 và chất rắn gồm Cu và Fe. TH 3: Pứ(1) xảy ra hết và pứ(2) xảy ra một phần và thường sau phản ứng FeSO4 sẽ còn dư (a-x) mol với x là số mol FeSO4 tham gia phản ứng (2). Lúc đó dd sau phản ứng gồm: MgSO4, FeSO4dư và chất rắn gồm Cu và Fe. Bài toán thường xảy ra ở trường hợp 3 nhiều hơn nên khi giải ta thử trường hợp 3 trước, nhưng đôi lúc trường hợp này có thể đề bài cho Mg dư. Khi giải trường Câu 1: Cho 4,8g Mg vào dung dịch chứa 0,02 mol Ag+, 0,15mol Cu2+. Khối lượng chất rắn thu được là? A. 11,76 B. 8,56 C. 7,28 D. 12,72 Câu 2. Cho 2,24g Fe vào 200ml dung dịch Cu(NO3)2 0.1M và AgNO3 0,1M. Khuấy đều cho đến phản ứng hoàn toàn. Khối lượng chất rắn thu được là? A. 4,08g B. 1,232g C. 8,04g D. 12,32g Câu 3: Cho 0,2 mol Fe vào dung dịch hỗn hợp chứa 0,2 mol Fe(NO3)3 và 0,2 mol AgNO3. Khi phản ứng hoàn toàn, số mol Fe(NO3)3 trong dung dịch bằng : A. 0,3 mol B. 0,5 mol C. 0,2 mol D. 0,0 mol Câu 4: Hòa tan hoàn toàn 2,4 gam bột Mg vào dung dịch hỗn hợp chứa 0,1 mol Cu(NO3)2 và 0,1 mol AgNO3. Khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thì khối lượng chất rắn thu được bằng : A. 6,4 gam. B. 10,8 gam. C. 14,0 gam. D. 17,2 gam. Câu 5: Cho m (g) bột Fe vào 100ml dung dịch gồm Cu(NO3)2 1M và AgNO3 4M. Sau khi kết thúc phản ứng thu được dung dịch 3 muối ( trong đó có một muối của Fe) và 32,4 g chất rắn. Khối lượng m (g) bột Fe là? Tài liệu luyện thi Đại Học Chủ đề 2: Định luật bảo toàn khối lượng-kim loại tác dụng với muối Gv: Huỳnh Phúc Hải 12 Năm học 2012-2013 A.11,2 B.16,8 C.8,4 D.5,6 BÀI TẬP THAM KHẢO THÊM Câu 6: Cho m(g) kim loại Fe vào 1lít dung dịch chứa AgNO3 0,1M và Cu(NO3)2 0,1M. Sau phản ứng người ta thu được 15,28g rắn và dung dịch B. Xác định m(g)? A. 2,87g B. 28,7g C. 0,287g D. 17,2 gam Câu 7: Cho 5,2g bột Zn vào 500ml dung dịch A gồm Cu(NO3)2 và AgNO3 rồi lắc mạnh cho đến phản ứng hoàn toàn thu được 8,92g rắn B và dung dịch C. Cho NaOH dư vào dung dịch C được 4,41g kết tủa. Biết B không tác dụng được HCl. Nồng đọ mol các chất trong dung dịch muối là? A. AgNO3 =0,02M và Cu(NO3)2=0,01M B. AgNO3=0,2M và Cu(NO3)2=0,1M C. AgNO3 =0,01M và Cu(NO3)2=0,02M D. AgNO3 =0,1M và Cu(NO3)2=0,2M Câu 8: Cho m gam Mg vào 100 ml dung dịch chứa CuSO4 0,1M và FeSO4 0,1M. Sau khi phản ứng kết thúc, ta thu được dung dịch A (chứa 2 ion kim loại). Sau khi thêm NaOH dư vào dung dịch A được kết tủa B. Nung B ngoài không khí đến khối lượng không đổi được chất rắn C nặng 1,2 g. Giá trị của m là: A. 0,48 g. B. 0,24 g. C. 0,36 g. D. 0,12 g 3. Hỗn hợp kim loại tác dụng với dung dịch 1 muối: Phương pháp: Cách giải giống với dạng 2: Kim loại có tính khử mạnh bị oxi hóa trước rồi đến kim loại có tính khử yếu hơn. Ví dụ: Cho hỗn hợp Mg (a mol) và Fe (b mol) tác dụng với dung dịch CuSO4 thì Mg sẽ phản ứng trước khi nào Mg hết mà CuSO4 vẫn còn thì phản ứng tiếp với Fe. Bài toán này cũng có 3 trường hợp có thể xảy ra theo thứ tự như sau: Mg + CuSO4 → MgSO4+ Cu (1) Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu (2) TH 1: Chỉ xảy ra phản ứng (1). Lúc đó dung dịch chỉ có MgSO4 và chất rắn gồm Cu, Fe còn nguyên và có thể có Mg còn dư. TH 2: Xảy ra cả 2 phản ứng (1) và (2) vừa đủ. Lúc đó dung dịch gồm MgSO4 và FeSO4 và chất rắn chỉ có Cu TH 3: Phản ứng (1) xảy ra hết và phản ứng (2) xảy ra một phần và thường sau phản ứng Fe sẽ còn dư (b-x) mol với x là số mol Fe tham gia phản ứng (2). Cũng có thể sau phản ứng CuSO4 dư. Bài toán thường xảy ra ở trường hợp 3 nhiều hơn nên khi giải ta thử trường hợp 3 trước, nhưng đôi lúc có thể xảy ra ở các trường hợp khác. Khi giải trường hợp 3 Câu 1: Cho hỗn hợp bột gồm 2,7gam Al và 5,6gam Fe vào 550ml dung dịch AgNO3 1M. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được m gam chất rắn. Gía trị của m là (biết thứ tự trong dãy thế điện hóa Fe3+/Fe2+ đứng trước Ag+/Ag) A. 59,4 B. 64,8 C. 32,4 D. 54 (Câu 44-Mã đề 263-Đề TSĐH-khối A năm 2008) Câu 2: Cho 1,12gam bột Fe và 0,24 g bột Mg tác dụng với 250 ml dung dịch CuSO4, khuấy nhẹ cho đến khi phản ứng thực hiện xong. Khối lượng kim loại có trong bình sau phản ứng là 1,88g. Nồng độ mol/l dung dịch CuSO4 trước phản ứng là? A. 0,1M B. 0,15M C. 0,2M D. 0,3M Tài liệu luyện thi Đại Học Chủ đề 2: Định luật bảo toàn khối lượng-kim loại tác dụng với muối Gv: Huỳnh Phúc Hải 13 Năm học 2012-2013 Câu 3: Cho 8,3gam hh Fe, Al vào 1 lít dung dịch CuSO4 0,21M phản ứng hoàn toàn thu được 15,68gam hh rắn B gồm 2 kim loại. % theo khối lượng của Al trong hỗn hợp là? A. 32,53% B. 53,32% C. 50% D. 35,3% Câu 4: Cho hỗn hợp rắn A gồm 5,6 gam Fe và 6,4 gam Cu tác dụng với 300 ml dung dịch AgNO3 2M khi phản ứng hoàn toàn khối lượng chất rắn thu được là: A. 32,4 gam B. 43,2 gam C. 54,0 gam D. 64,8 gam Câu 5: Cho hỗn hợp X gồm 0,054mol Pb và 0,034 mol Al vào dung dịch Cu(NO3)2. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn được 11,01 gam rắn Y. Y gồm? A. Chỉ có Cu B. Al, Pb, Cu, C. Pb, Cu D. Al, Cu Câu 6: Cho 0,02mol Mg, 0,02mol Fe và 0,015 mol Cu vào 500 ml dd AgNO3 0,17M . Khuấy đều để pứ xảy ra hoàn toàn thu được dd X và (m)g chất rắn Y. Giá trị của m là: A. 10,62 g B. 9,8 g C. 8,1 g D. 7,28 g Câu 7: Hòa tan một hh bột kim loại có chứa 5,6 gam Fe và 6,4 gam Cu vào 350 ml dd AgNO3 2M. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, khối lượng chất rắn thu được bằng : A. 21,6 gam B. 43,2 gam C. 54,0 gam D. 64,8 gam Câu 8: Cho 2,8g bột Fe và 2,7g bột Al vào dung dịch có 0,175mol Ag2SO4. Khi phản ứng xong thu được x gam hỗn hợp 2 kim loại. Vậy x là: A. 39,2g B. 5,6g C. 32,4g D. Kết quả khác BÀI TẬP THAM KHẢO THÊM Cho 1 hỗn hợp gồm 3,6g Mg và 6,4g Cu tác dụng với 500ml dung dịch AgNO3 chưa rõ nồng độ. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn được 46,4g rắn B và dung dịch C. Sử dụng làm câu 9, câu 10: Câu 9: Nồng độ mol AgNO3 ban đầu là? A. 0,8M B. 0,2m C. 0.3M D. 0,4M Câu 10: Nồng độ mol các chất trong dung dịch C theo thứ tự lần lượt là? A. 0,1M và 0,3M B. 0,03M và 0,01M C. 0,01M và 0,03M D. 0,3M và 0,1M Cho 1,36 g hỗn hợp Fe và Mg vào 400ml dung dịch CuSO4 chưa rõ nồng độ. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn được rắn A nặng 1,84g và dung dịch B. Cho NaOH dư vào dung dịch B rồi lấy kết tủa nung ngoài không khí cho đến khối lương không đổi được 1,2g hỗn hợp oxit. Trả lời câu 11 và câu 12? Câu 11: khối lượng mỗi kim loại ban đầu là? A. mMg=0,24g và mFe=1,12g B. mMg=0,12g và mFe=1,24g C. mMg=2,4g và mFe=1,2g D. mMg=0,242g và mFe=1,122g Câu 12: Nồng độ mol dung dịch CuSO4 ? A. 0,02M B. 0,03M C. 0,04M D. 0,05M Cho 10,72 g hh Fe và Cu tác dụng với 500ml dd AgNO3. Sau phản ứng thu được dd A và 35,84g rắn B. Cho dd A tác dụng với NaOH dư. Lọc kết tủa rữa sạch rồi nung trong không khí đến khối lượng không đổi được 12,8g chất rắn. Trả lời câu 13, câu 14? Câu 13: Thành phần % theo khối lượng hỗn hợp ban đầu là? A. %Fe= 50% và %Cu=50% B. %Fe= 52,5% và %Cu=47,5% C. %Fe= 54% và %Cu=56% D. %Fe= 52,2% và %Cu=47,8% Câu 14: Nồng độ mol dung dịch AgNO3 là? Tài liệu luyện thi Đại Học Chủ đề 2: Định luật bảo toàn khối lượng-kim loại tác dụng với muối Gv: Huỳnh Phúc Hải 14 Năm học 2012-2013 A. 0,14M B. 0,44M C. 0,64M D. 0,84M Câu 15: Cho 0,411g hỗn hợp Al và Fe tác dụng với 250ml dung dịch AgNO3 0,12 M. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn được rắn A nặng 3,324g và dung dịch B. Cho NaOH dư vào dung dịch B được kết tủa trắng xanh hóa nâu ngoài không khí. Khối lượng kim loại trong hỗn hợp ban đầu là? A. mAl =0,234g,mFe=0,168g B. mAl =0,168g,mFe=0,234g C. mAl =0,4g,mFe=0,011g D. mAl =0,011g,mFe=0,4g 3. Hỗn hợp kim loại tác dụng với hỗn hợp muối: Đối với bài tập này ta nên áp dụng định luật bảo toàn electron để giải. VD: Cho hỗn
Bạn đang xem bài viết Chuyên Đề Hóa Hữu Cơ: Áp Dụng Định Luật Bảo Toàn Khối Luợng Và Bảo Toàn Nguyên Tố trên website Tvzoneplus.com. Hy vọng những thông tin mà chúng tôi đã chia sẻ là hữu ích với bạn. Nếu nội dung hay, ý nghĩa bạn hãy chia sẻ với bạn bè của mình và luôn theo dõi, ủng hộ chúng tôi để cập nhật những thông tin mới nhất. Chúc bạn một ngày tốt lành!