Phương pháp bảo toàn điện tích trong hóa học hay, chi tiết, có lời giải

Phương pháp bảo toàn điện tích trong hóa học hay, chi tiết, có lời giải

Phương pháp giải

1. Nội dung

+ Nguyên tử, phân tử, dung dịch luôn trung hòa về điện

+ Trong nguyên tử: Số proton = số electron

+ Trong dung dịch : số mol x điện tích âm = số mol x điện tích dương

2. Phạm vi sử dụng

+ Đối với bài toán dung dịch+ Trong bài toán có Open những chất điện li mạnh : muối, axit, bazơChú ý : Với phương pháp này thường sử dụng phối hợp với những phương pháp sau :+ Bảo toàn khối lượng+ Bảo toàn nguyên tố+ Viết phương trình ion rút gọn` Phương pháp này thường chỉ sử dụng với bài toàn vô cơ

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Một dung dịch có chứa 4 ion với thành phần: 0,01 mol Na+; 0,02 mol Mg2+; 0,015 mol SO42-; x mol Cl-. Gía trị của x là:

A. 0,015B. 0,035C. 0,02D. 0,01

Giải:

Áp dụng định luật bảo toàn điện tích ta có :nNa + + 2 n Mg2 + = 2 nSO42 – + nCl -⇒ 0,01 + 2.0,02 = 2.0,015 + x

⇒ x = 0,02 ⇒ Đáp án C

Ví dụ 2: Dung dịch A chứa hai cation là Fe2+: 0,1mol và Al3+: 0,2 mol và hai anion là Cl-: x mol và SO42+: y mol. Đem cô cạn dung dịch A thu được 46,9g hỗn hợp muối khan. Gía trị của x, y lần lượt là:

A. 0,6 và 0,1B. 0,3 và 0,2C. 0,5 và 0,15D. 0,2 và 0,3

Giải:

Áp dụng định luật bảo toàn điện tích ta có :2 nFe2 + + 3 nAl3 + = nCl – + 2 nSO42 -⇒ x + 2 y = 0,8 ( 1 )Khi cô cạn dung dịch : mmuối = ∑ mion⇒ 0,1. 56 + 0,2. 27 + 35,5 x + 96 y = 46,9⇒ 35,5 x + 96 y = 35,9 ( 2 )Từ ( 1 ) ( 2 ) ⇒ x = 0,2 mol ; y = 0,3 mol⇒ Đáp án D

Ví dụ 3: Chia hỗn hợp X gồm hai kim loại có hóa trị không đổi thành 2 phần bằng nhau

Phần 1 : Hòa tan trọn vẹn bằng dung dịch HCl dư thu được 1,792 lít H2 ( đktc )
Phần 2 : Nung trong không khí dư thu được 2,84 g hỗn hợp rắn chỉ gồm những oxit. Khối lượng hỗn hợp X là :

B. 1,8 gC. 2,4 gD. 3,12 g

Giải:

Ta có : Tổng số mol x điện tích dương ( của hai sắt kẽm kim loại ) trong 2 phần là bằng nhau⇒ Tổng số mol x điện tích âm của 2 phần cũng bằng nhauO2 – ( trong oxit ) ⇔ 2C l -nCl – = nH + = 2 nH2 = 2. 1,792 / 22,4 = 0,16 mol⇒ nO ( trong oxit ) = 0,08Trong một phần : mkim loại = moxit – moxi = 2,84 – 0,08. 16 = 1,56 g

⇒ mX = 2.1,56 = 3,12g ⇒ Đáp án D

Ví dụ 4: Hòa tan hoàn toàn 10g hỗn hợp X gồm Mg và Fe bằng dung dịch HCl 2M. Kết thúc thí nghiệm thu được dung dịch Y và 5,6 lít H2 (đktc). Để kết tủa hoàn toàn cation có trong Y cần vừa đủ 300ml dung dịch NaOH 2M. Thể tịch dung dịch HCl đã dùng là:

A. 0,2 lítB. 0,24 lítC. 0,3 lítD. 0,4 lít

Giải:

nN + = nOH – = nNaOH = 0,6 molKhi cho NaOH vào dung dịch Y ( chứa những ion : Mg2 + ; Fe2 + ; H + dư ; Cl – ) những ion dương sẽ công dụng với dung dịch NaOH tạo kết tủa .⇒ Dung dịch sau phản ứng chỉ gồm Na + và Cl -⇒ nNa + = nCl – = 0,6 mol⇒ nH + = nCl – = 0,6 mol

⇒ VHCl = 0,6/2 = 0,3 lít ⇒ Đáp án C

Ví dụ 5: Để hòa tan hoàn toàn 20g hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3 cần vừa đủ 700ml dung dịch HCl 1M thu được dung dịch X và 3,36 lít H2(đktc). Cho NaOH dư vào dung dịch X rồi lấy toàn bộ kết tủa thu được đem nung trong không khí đến khối lượng không đổi thì lượng chất rắn thu được là:

A. 8 gB. 16 gC. 24 gD. 32 g

Giải:

Ta có : nHCl hòa tan Fe = 2 n H2 = 0,3 molnHCl hòa tan những oxit = 0,7 – 0,3 = 0,4 molTheo định luật bảo toàn điện tích ta có :nO2 – ( oxit ) = ½ n Cl – = 0,2 mol⇒ mFe ( trong X ) = moxit – moxi = 20 – 0,2. 16 = 16,8 g⇒ nFe = 0,3 molBảo toàn nguyên tố ta có : nFe2O3 = ½ nFe = 0,15 mol⇒ mc / rắn = mFe2O3 = 0,15. 160 = 24 g

⇒ Đáp án C

Ví dụ 6: Hòa tan hoàn toàn 15,6g hỗn hợp gồm Al và Al2O3 trong 500ml dung dịch NaOH 1M thu được 6,72 lít H2 ( đktc) và dung dịch X. Thể tích HCl 2M tối thiểu cần cho vào X để thu được lượng kết tủa lớn nhất là:

A. 0,175 lítB. 0,25 lítC. 0,125 lítD. 0,52 lítGiải :Dung dịch X chứa những ion Na + ; AlO2 – ; OH – dư ( hoàn toàn có thể có )Áp dụng định luật bảo toàn điện tích : nAlO2 – + nOH – = nNa + = 0,5Khi cho HCl vào dung dịch X :H + + OH – → H2O ( 1 )H + + AlO2 – + H2O → Al ( OH ) 3 ( 2 )3H + + Al ( OH ) 3 → Al3 + + 3H2 O ( 3 )Để kết tủa lớn nhất ⇒ không xảy ra phản ứng ( 3 )⇒ nH + = nAlO2 – + nOH – = 0,5 mol

⇒ VHCl = 0,5/2 = 0,25 (lít) ⇒ Đáp án B

Ví dụ 7: Cho hỗn hợp X gồm X mol FeS2 và 0,045 mol Cu2S tác dụng vừa đủ với HNO3 loãng đun nóng thu được dung dịch chỉ chứa muối sunfat của các kim loại và giải phóng khí NO duy nhất. Gía trị của x là:

A. 0,045B. 0,09C. 0,135D. 0,18

Giải:

Áp dụng bảo toàn nguyên tố :Fe3 + : x mol ; Cu2 + : 0,09 mol ; SO42 – : ( x + 0,045 ) molÁp dụng định luật bảo toàn điện tích trong dung dịch chỉ chứa muối sunfat ta có :3 nFe3 + + 2 nCu2 + = 2 nSO42 -⇒ 3 x + 2.0,09 = 2. ( x + 0,045 ) ⇒ x = 0,09

⇒ Đáp án B

Ví dụ 8: Cho m gam hỗn hợp Cu, Zn, Mg tác dụng hoàn toàn với dung dịch HNO3 loãng, dư. Cô cạn cẩn thận dung dịch thu được sau phản ứng thu được (m + 62) gam muối khan. Nung nóng hỗn hợp muối khan trên đến khối lượng không đổi thu được chất rắn có khối lượng là:

A. ( m + 4 ) gamB. ( m + 8 ) gamC. ( m + 16 ) gamD. ( m + 32 ) gamGiải :Kim loại + HNO3 → Muối nitratTa có : mmuối – mkim loại = m NO3 – = 62 gn NO3 – = 1 molMuối nitrat ( Cu, Zn, Mg ) OxitBảo toàn điện tích ta có : n NO3 – ( muối ) = 2 nO2 – ( oxit ) ( cùng = số mol cation )⇒ nO ( oxit ) = 0,5 mol⇒ mc / rắn = mkim loại + moxi = m + 0,5. 16 = m + 8 ( gam )

⇒ Đáp án B

Ví dụ 9: Dung dịch X chứa 0,025 mol CO32-; 0,1 mol Na+; 0,25 mol NH4+ và 0,3 mol Cl-. Cho 270ml dung dịch Ba(OH)2 0,2M vào đun nóng nhẹ (giả sử H2O bay hơi không đáng kể). Tổng khối lượng dung dịch X và dung dịch Ba(OH)2 sau quá trình phản ứng giảm đi là:

A. 4,215 gB. 5,296 gC. 6,761 gD. 7,015 g

Giải:

n Ba ( OH ) 2 = 0,054 mol ⇒ nBa2 + = 0,054 mol ; nOH – = 0,108 molCO32 – + Ba2 + → BaCO3 ↓NH4 + + OH – → NH3 + H2OTa có : nBa2 + > nCO32 – ⇒ nBaCO3 = 0,025 moln NH4 + > n OH – ⇒ nNH3 = nOH – = 0,108 molKhối lượng dung dịch X và dung dịch Ba ( OH ) 2 giảm đi = mNH3 + mBaCO3= 0,025. 197 + 0,108. 17 = 6,761 g

⇒ Đáp án C

Ví dụ 10: Trộn 100ml dung dịch AlCl3 1M với 200ml dung dịch NaOH 1,8M đến khi phản ứng hoàn toàn thì lượng kết tủa thu được là:

A. 3,12 gB. 6,24 gC. 1,06 gD. 2,08 gGiải :n Al ( 3 + = 0,1 mol ; n OH – = 0,36 molAl ( 3 + + 3OH – → Al ( OH ) 3

Ta có n Al(3+ < 3 n OH- ⇒ OH- dư;

n OH – dư = 0,36 – 0,1. 3 = 0,06OH – + Al ( OH ) 3 → AlO2 – + 2H2 On Al ( OH ) 3 > n OH – dư ⇒ Al ( OH ) 3 tan một phần⇒ nAl ( OH ) 3 không tan = 0,1 – 0,06 = 0,04 molmkết tủa = mAl ( OH ) 3 = 0,04. 78 = 3,12 g

⇒ Đáp án A

Bài tập tự luyện

Bài 1: Dung dịch X chứa a mol Na+; b mol Mg2+; c mol Cl- và d mol SO42-. Biểu thức liên hệ giữa a, b, c, d là:

A. a + 2 b = c + 2 dB. a + 2 b = c + dC. a + b = c + dD. 2 a + b = 2 c + d
Hiển thị đáp án
Áp dụng định luật bảo toàn điện tích ta có :nNa + + 2 nMg2 + = nCl – + 2 nSO42 -⇒ a + 2 b = c + 2 d

⇒ Đáp án A

Bài 2: Dung dịch Y chứa Ca2+ 0,1 mol, Mg2+ 0,3 mol, Cl- 0,4 mol, HCO3- y mol. Khi cô cạn dung dịch Y thì lượng muối khan thu được là:

A. 37,4 gB. 49,8 gC. 25,4 gD. 30,5 g
Hiển thị đáp án
Áp dụng định luật bảo toàn điện tích ta có :nHCO3 – = 2 nCa2 + + 2 n Mg2 + – nCl – = 0,2 + 0,6 – 0,4 = 0,4 molm muối = m HCO3 – + mCa2 + + mMg2 + + mCl – = 0,1. 40 + 0,3. 24 + 0,4. 35,5 + 0,4. 61

m muối = 49,8g ⇒ Đáp án B

Bài 3: Hòa tan hoàn toàn 10g hỗn hợp X gồm Mg và Fe bằng dung dịch HCl 2M.Kết thúc thí nghiệm thu được dung dịch Y và 5,6l khí H2 (đktc). Để kết tủa hoàn toàn các cation có trong Y cần vừa đủ 300ml NaOH 2M.Thể tích dungdịch HCl đã dùng là:

A. 0,2 lítB. 0,24 lítC. 0,3 lítD. 0,4 lítKhối lượng kết tủa thu được là :
A. 20,2 gB. 18,5 gC. 16,25D. 13,5 g
Hiển thị đáp án
nNa + = nOH – = nNaOH = 0,6 MX + NaOH → dung dịch Y ( Mg2 + ; Fe2 + ; H + dư ; Cl – )NaOH + Y : Mg2 + ; Fe2 + kết tủa với OH – .⇒ dung dịch thu được sau phản ứng chỉ chứa Na + và Cl – .⇒ nCl – = nNa + = 0,6 ⇒ VHCl = 0,6 : 2 = 0,3 lít ⇒ Đáp án CnHCl đã dùng = 0,6 molnH2 = 0,25 mol ⇒ nHCl pư sắt kẽm kim loại = 2 nH2 = 0,5 mol⇒ nNaOH pư HCl = n HCl dư = 0,6 – 0,5 = 0,1 molnNaOH tạo kết tủa với sắt kẽm kim loại = 0,6 – 0,1 = 0,5 mol

mkết tuả = mKL + mOH- = 10 + 0,5.17 = 18,5g ⇒ Đáp án B

Bài 4: Cho hòa tan hoàn toàn 15,6 gam hỗn hợp gồm Al và Al2O3 trong 500 dung dịch NaOH 1M thu được 6,72 lít H2 (đktc)Và dung dịch X. Thể tích HCl 2M tối thiểu cần cho vào X để thu được lượng kết tủa lớn nhất:

A. 0,175 lít .B. 0,25 lít .C. 0,25 lít .D. 0,52 lít .
Hiển thị đáp án
Dung dịch X chứa những ion Na + ; AlO2 – ; OH – dư ( hoàn toàn có thể ). Áp dụng định luật Bảo toàn điện tích :n AlO2 – + n OH – = n Na + = 0,5Khi cho HCl vaof dung dịch X :H + + OH – → H2O ( 1 )H + + AlO2 – + H2O → Al ( OH ) 3 ↓ ( 2 )3H + + Al ( OH ) 3 → Al3 + + 3H2 O ( 3 )Để kết tủa là lớn nhất, thì không xảy ra ( 3 ) và n H + = n AlO2 – + n OH – = 0,5 mol

⇒ VHCl = 0,5/2 = 0,25 (lít) ⇒ Đáp án C

Bài 5: Một dung dịch X chứa 0,02mol Cu2+; 0,03mol K+; x mol Cl- và y mol SO42- Tổng khối lượng các muối tan trong dung dịch là 5,435g. Giá trị của x và y lần lượt là :

A. 0,01 và 0,03B. 0,02 và 0,05C. 0,05 và 0,01D. 0,03 và 0,02
Hiển thị đáp án
Bảo toàn điện tích ta có :2 nCu2 + + nK + = nCl – + 2 nSO42 -⇒ x + 2 y = 0,07 mol ( 1 )mmuối = mCu2 + + mK + + mCl – + mSO42 – = 5,435⇒ 35,5 x + 96 y = 2,985 ( 2 )Từ ( 1 ) ( 2 ) ⇒ x = 0,03 ; y = 0,02

⇒ Đáp án D

Bài 6: Dung dịch X chứa các ion: Fe3+, SO42-, NH4+, Cl-. Chia dung dịch X thành 2 phần bằng nhau:

+ Phần 1 : Tác dụng với lượng dư dung dịch NaOH, đun nóng thu được 0,672 lít khí ( ở đktc ) và 1,07 g kết tủa+ Phần 2 : Tác dụng với lượng dư dung dịch BaCl2 thu được 4,66 g kết tủaTổng khối lượng những muối khan thu được khi cô cạn dung dịch X là ( quy trình cô cạn chỉ có bay hơi nước )
A. 3,73 gB. 7,04 gC. 7,46 gD. 3,52 g
Hiển thị đáp án
Phần 1 :0,672 l khí là khí NH3 ; n NH3 = n NH4 + = 0,03 mol1,07 g kết tuả là Fe ( OH ) 3 ; nFe ( OH ) 3 = nFe3 + = 0,01 molPhần 2 :4,66 g kết tủa là BaSO4 ; nBaSO4 = n SO42 – = 0,02 molÁp dụng định luật bảo toàn điện tích ta có :nCl – = 3 nFe3 + + nNH4 + – 2 nSO42 – = 0,03 + 0,03 – 0,04 = 0,02 molmmuối = 2. ( 56.0,01 + 0,03. 18 + 0,02. 96 + 0,02. 35,5 ) = 7,46 g

⇒ Đáp án C

Bài 7: Hòa tan hoàn toàn 5,94g hỗn hợp hai muối clorua của 2 kim loại nhóm IIA vào nước được 100ml dung dịch X. Để làm kết tủa hết ion Cl- có trong dung dịch X trên ta cho toàn bộ lượng dung dịch X trên tác dụng với dung dịch AgNO3. Kết thúc thí nghiệm, thu được dung dịch Y và 17,22g kết tủa. Khối lượng muối khan thu được khi cô cạn dung dịch Y là:

A. 4,86 gB. 5,4 gC. 7,53 gD. 9,12 g
Hiển thị đáp án
17,22 g kết tủa là AgCl ; nAgCl = 0,12 mol⇒ nCl – = 0,12 molÁp dụng định luật bảo toàn điện tích ta có :nCl – = n NO3 – = 0,12 mol ( bằng số mol điện tích của cation )mcation sắt kẽm kim loại = mmuối clorua – mCl – = 5,94 – 0,12. 35,5 = 1,68 gmmuối nitrat ( Y ) = mkim loại + mNO3 – = 1,68 + 0,12. 62 = 9,12 g

⇒ Đáp án D

Bài 8: Trộn dung dịch chứa Ba2+; OH- 0,06mol và Na+ 0,02 mol với dung dịch chứa HCO3- 0,04 mol; CO32- 0,03 mol và Na+. Khối lượng kết tủa thu được sau khi trộn 2 dung dịch trên là:

A. 3,94 gB. 5,91 gC. 7,88 gD. 1,71 g
Hiển thị đáp án
Bảo toàn điện tích với dung dịch chứa Ba2 + ; OH – 0,06 mol và Na + 0,02 mol⇒ nBa2 + = ( 0,06 – 0,02 ) / 2 = 0,02 molBảo toàn điện tích với dung dịch chứa HCO3 – 0,04 mol ; CO32 – 0,03 mol và Na +⇒ nNa + = 0,04 + 0,03 = 0,07 molKhi trộn 2 dung dịch vào ta có :HCO3 – + OH – → CO32 – + H2OnOH – > nHCO3 – ⇒ OH – dưnCO32 – sinh ra = nHCO3 – = 0,04 mol∑ n CO32 – = 0,03 + 0,04 = 0,07 molBa2 + + CO32 – → BaCO3 ↓n Ba2 + < n CO32 - ⇒ nBaCO3 = n Ba2 + = 0,02 mol

mkết tủa = 0,02. 197 = 3,94g ⇒ Đáp án A

Bài 9: Cho 24,4g hỗn hợp Na2CO3, K2CO3 tác dụng vừa đủ với dung dịch BaCl2 sau phản ứng thu được 39,4g kết tuả. Lọc tách kết tủa, cô cạn dung dịch thu được bao nhiêu gam muối clorua khan.

A. 2,66 gB. 22,6 gC. 26,6 gD. 6,26 g
Hiển thị đáp án
mkết tủa = m BaCO3 = 39,4 g ⇒ n BaCO3 = 0,2 mol⇒ n CO32 – = 0,2 molm cation sắt kẽm kim loại = m muối – mCO32 – = 24,4 – 0,2. 60 = 12,4 gBảo toàn điện tích ta có :2 nCO32 – = nCl – = 0,4 ( bằng số mol điện tích cation )mmuối clorua = mkim loại + mCl – = 12,4 + 0,4. 35,5 = 26,6 g

⇒ Đáp án C

Bài 10: Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp gồm 0,12 mol FeS2 và x mol Cu2S vào dung dịch HNO3 vừa đủ, thu được dung dịch X chỉ chứa 2 muối sunfat của các kim loại và giải phóng khí NO duy nhất. Gía trị của x là:

A. 0,03B. 0,045C. 0,06D. 0,09
Hiển thị đáp án
Dung dịch X chỉ chứa 2 muối là : Fe2 ( SO4 ) 3 và CuSO4n FeS2 = ½ n Fe2 ( SO4 ) 3 = 0,06 moln CuSO4 = 2 n Cu2S = 2 x molBảo toàn nguyên tố S : 0,12. 2 + x = 0,06. 3 + 2 x⇒ x = 0,06

⇒ Đáp án C

Xem thêm các phương pháp giải nhanh bài tập Hóa học hay khác:

Giới thiệu kênh Youtube VietJack

Ngân hàng trắc nghiệm miễn phí ôn thi THPT Quốc Gia tại khoahoc.vietjack.com

cac-phuong-phap-giai-nhanh-hoa-hoc-huu-co-vo-co.jsp

Source: https://sangtaotrongtamtay.vn
Category: Giáo dục