Nội dung Text: Bồi dưỡng HSG Hóa học: Dạng bài toán tăng giảm khối lượng
- Bồi dưỡng học sinh giỏi DẠNG BÀI TOÁN TĂNG GIẢM KHỐI LƯỢNG A. PHƯƠNG PHÁP CHUNG: 1. Bài toán nhúng thanh kim loại A vào dung dịch muối của kim loại B: Để phản ứng xảy ra có giải phóng kim loại B và có sự thay đổi khối lượng ban đầu của thanh kim loại, kim loại A phải hoạt động mạnh hơn kim loại B và đều không tác dụng với H2O ở điều kiện thường. Khi nhúng thanh kim loại A vào dung dịch muối của kim loại B, nếu B bị đẩy hết và bám vào thanh kim loại A, khối lượng của thanh kim loại có thể tăng hoặc giảm. Nếu sau khi nhúng, đề bài cho khối lượng thanh kim loại tăng (hoặc khối lượng kim loại B bám > khối lượng kim loại A tan); thì: Độ tăng khối lượng thanh = m – m kim loại B bám kim loại A tan Nếu sau khi nhúng, đề bài cho khối lượng thanh kim loại giảm (hoặc khối lượng kim loại B bám
- Bồi dưỡng học sinh giỏi Bài 1: Cho lá kẽm có khối lượng 25 gam vào dung dịch đồng sunfat. Sau khi phản ứng kết thúc, đem lá kim loại ra rửa nhẹ, làm khô cân được 24,96 gam. a. Tính khối lượng kẽm đã phản ứng. b. Tính khối lượng đồng sunfat có trong dung dịch. Giải Gọi a là số mol của kẽm tham gia phản ứng: Phương trình hóa học: Zn + CuSO4 ZnSO4 + Cu amol amol amol Theo đề bài cho độ giảm khối lượng của lá kẽm sau phản ứng là: mZn tan – mCu bám = 65a – 64a = 25 – 24,96 a = 0,04 mol a. Khối lượng kẽm tham gia phản ứng: m = n x M = 0,04 x 65 = 2,6 gam b. Khối lượng đồng sunfat là: m = n x M = 0,04 x 160 = 6,4 gam Bài 2: Cho lá sắt có khối lượng 5,6 gam vào dung dịch đồng sunfat. Sau một thời gian, nhấc lá sắt ra, rửa nhẹ, làm khô và cân thấy khối lượng lá sắt là 6,4 gam. a. Tính khối lượng sắt đã phản ứng. b. Tính khối lượng muối sắt tạo thành sau phản ứng. Giải Gọi a là số mol của sắt tham gia phản ứng: Phương trình hóa học: Fe + CuSO4 FeSO4 + Cu amol amol amol Theo đề bài cho độ tăng khối lượng của lá sắt sau phản ứng là: mCu bám – mZn tan = 64a – 56a = 6,4 – 5,6 a = 0,1 mol a. Khối lượng sắt tham gia phản ứng: m = n x M = 0,1 x 5,6 = 5,6 gam b. Khối lượng muối sắt tạo thành sau phản ứng: m = n x M = 0,1 x 152 = 15,2 gam Bài 3: Nhúng một thanh kim loại sắt nặng 7,5 gam vào 75 ml dung dịch CuSO4 15% (có khối lượng riêng 1,12g/ml). Sau một thời gian phản ứng, lấy thanh kim loại ra khỏi dung dịch. Đem rửa nhẹ, làm khô, cân nặng 7,74 gam. a. Cho biết thanh kim loại sau nhúng gồm những kim loại gì? Khối lượng bao nhiêu gam? b. Tính nồng độ phần trăm các chất còn lại trong dung dịch sau nhúng. Giải HDBM Tỉnh
- Bồi dưỡng học sinh giỏi Khối lượng dung dịch CuSO4 ban đầu: mdd = V x d = 1,12 x 75 = 84 gam Gọi a là số mol của sắt tham gia phản ứng: Phương trình hóa học: Fe + CuSO4 FeSO4 + Cu amol amol amol Theo đề bài cho độ tăng khối lượng của lá sắt sau phản ứng là: mCu bám – mZn tan = 64a – 56a = 7,74 – 7,5 a = 0,03 mol a. Thanh kim loại sau khi nhúng là: mCu bám = n x M = 64a = 64 x 0,03 = 1,92 gam mFe dư = 7,74 – 1,92 = 5,82 gam b. Dung dịch sau khi nhúng chứa: m FeSO = n x M = 0,03 x 152 = 4,56 gam 4 15x84 mCuSO4 dư = mCuSO4 ban đầu mCuSO4 phản ứng = ( ) – (0,03 x 160) 100 = 12,6 – 4,8 = 7,8 gam Khối lượng dung dịch sau khi nhúng: mdd = mddCuSO + mFe tan – mCu tạo thành = 84 + 0,03x56 – 1,92 4 = 83,76 gam Nồng độ phần trăm các chất còn lại trong dung dịch sau khi nhúng: 4,56 C % FeSO4 = x 100% = 5,44% 83,76 7,8 C % CuSO4 dư = x 100% = 9,31% 83,76 Bài 4: Nhúng một lá nhôm vào dung dịch CuSO4. Sau một thời gian, lấy lá nhôm ra khỏi dung dịch thì thấy khối lượng lá nhôm tăng 1,38 gam. a. Tính khối lượng nhôm đã phản ứng. b. Tính khối lượng đồng sunfat có trong dung dịch. Giải Gọi a là số mol của nhôm tham gia phản ứng: Phương trình hóa học: 2Al + 3CuSO4 Al2(SO4)3 + 3Cu 3 3 amol amol amol 2 2 Theo đề bài cho độ tăng khối lượng của lá nhôm sau phản ứng là: 3 mCu bám – mAl tan = 64a – 27a = 1,38 2 a = 0,02 mol a. Khối lượng nhôm tham gia phản ứng: HDBM Tỉnh
- Bồi dưỡng học sinh giỏi m = n x M = 0,02 x 27 = 0,54 gam b. Khối lượng đồng sunfat có trong dung dịch: 3 m = n x M = 0,02 x 160 = 4,8 gam 2 Bài 5: Ngâm một vật bằng đồng có khối lượng 10 gam trong 250 gam dung dịch AgNO3 4%. Khi lấy vật ra thì khối lượng AgNO3 trong dung dịch giảm 17%. Xác định khối lượng của vật sau phản ứng. Giải Khối lượng AgNO3 có trong dung dịch: C % xmddAgNO3 4x 250 m AgNO3 = = = 10 gam 100% 100 Theo đề bài cho, khối lượng AgNO3 trong dung dịch giảm 17% chính là khối lượng AgNO3 đã tham gia phản ứng. 17x10 Khối lượng AgNO3 tham gia phản ứng: = 1,7 gam 100 Số mol AgNO3 tham gia phản ứng: m 1,7 n = = = 0,01 mol M 170 Phương trình hóa học: Cu + 2AgNO3 Cu(NO3)2 + 2Ag 0,005mol 0,01ml 0,01mol Khối lượng vật sau phản ứng: m = 10 + mAg bám – mCu tan = 10 + (0,01 x 108) – (0,005 x 64) = 10,76 gam II. BÀI TẬP TỰ GIẢI: 1. DẠNG CƠ BẢN: Bài 1: Cho lá đồng có khối lượng 6 gam vào dung dịch bạc nitrat. Phản ứng xong, đem lá kim loại ra rửa nhẹ, làm khô cân được 13,6 gam. a. Tính khối lượng đồng đã phản ứng. b. Tính khối lượng đồng nitrat tạo thành sau phản ứng. Đáp án: a. mCu phản ứng = 3,2 gam b. mCu ( NO ) = 9,4 gam 3 2 Bài 2: Ngâm một lá đồng trong 20 ml dung dịch bạc nitrat cho tới khi đồng không thể tan thêm được nửa. Lấy lá đồng ra, rửa nhẹ, làm khô và cân thì thấy khối lượng lá đồng tăng thêm 1,52 gam. Hãy xác định nồng độ mol của dung dịch bạc nitrat đã dùng (giả thiết toàn bộ lượng bạc giải phóng bám hết vào lá đồng) Đáp án: C MAgNO = 1M 3 Bài 3: Nhúng thanh kẽm nặng 37,5 gam vào 200 ml dung dịch đồng sunfat. Phản ứng xong lấy thanh kim loại ra rửa nhẹ, làm khô, cân được 37,44 gam. a. Tính khối lượng kẽm đã phản ứng. HDBM Tỉnh
- Bồi dưỡng học sinh giỏi b. Tính nồng độ mol của dung dịch đồng sunfat ban đầu. Đáp án: a. mZn phản ứng = 3,9 gam b. C MCuSO = 0,3M 4 Bài 4: Ngâm một bản kẽm có khối lượng 50 gam trong dung dịch CuSO 4. Sau một thời gian phản ứng xong, lấy bản kẽm ra rửa nhẹ, sấy khô cân được 49,82 gam. a. Tính khối lượng kẽm đã phản ứng. b. Tính khối lượng CuSO4 có trong dung dịch. Đáp án: a. mZn phản ứng = 11,7 gam b. mCuSO = 28,8 gam 4 Bài 5: Ngâm một lá đồng trong 30 ml dung dịch AgNO3. Phản ứng xong khối lượng lá đồng tăng thêm 2,28 gam. a. Tính khối lượng đồng đã phản ứng. b. Tính nồng độ mol của dung dịch AgNO3 đã dùng. Đáp án: a. mCu phản ứng = 0,96 gam b. C MAgNO = 1M 3 2. DẠNG NÂNG CAO: Bài 1: Một thỏi sắt nặng 100 gam được nhúng trong dung dịch CuSO4. Sau một thời gian lấy thỏi sắt ra, rửa nhẹ, sấy khô cân được 101,3 gam. Hỏi thỏi kim loại lúc đó có bao nhiêu gam sắt và bao nhiêu gam đồng. Đáp án: mFe = 90,9 gam ; mCu = 10,4 gam Bài 2: Thả một miếng đồng vào 100 ml dung dịch AgNO 3 đến khi phản ứng kết thúc nhận thấy khối lượng miếng kim loại (sau khi rửa nhẹ, làm khô) tăng thêm 3,04 gam so với ban đầu. a. Tính nồng độ mol của dung dịch AgNO3 đã dùng. b. Tính nồng độ mol của các chất có trong dung dịch nhận được sau phản ứng (coi thể tích dung dịch không đổi). Đáp án: a. C MAgNO = 0,4M 3 b. C M Cu ( NO ) = 0,2M 3 2 Bài 3: Nhúng thanh kẽm nặng 10 gam vào dung dịch FeSO 4. Sau một thời gian lấy ra, đem rửa sạch, làm khô, cân lại thấy thanh kẽm nặng 9,1 gam. Tiếp tục cho tác dụng hết với dung dịch HCl dư. Hỏi: sau khi phản ứng kết thúc, khối lượng bình đựng axit tăng thêm bao nhiêu gam? Đáp án: m = 8,8 gam Bài 4: Ngâm một lá sắt có khối lượng 5 gam trong 50 ml dung dịch CuSO 4 15% (D = 1,12g/ml). Sau một thời gian lấy lá sắt ra, rửa nhẹ, làm khô cân được 5,16 gam. Tính nồng độ phần trăm của các chất còn lại trong dung dịch sau phản ứng. HDBM Tỉnh
- Bồi dưỡng học sinh giỏi Đáp án: C % CuSO4 = 9,31% C % FeSO = 5,44% 4 Bài 5: Ngâm một lá đồng trong 20 ml dung dịch AgNO 3. Phản ứng xong lấy lá đồng ra, rửa nhẹ, làm khô, khối lượng lá đồng tăng thêm 1,52 gam. a. Xác định nồng độ mol của dung dịch AgNO3 đã dùng. b. Tính nồng độ phần trăm của dung dịch thu được sau phản ứng, biết khối lượng riêng của dung dịch này là 1,1g/ml và thể tích của dung dịch sau phản ứng thay đổi không đáng kể. Đáp án: a. C MAgNO = 1M 3 b. C % Cu ( NO ) = 8,54% 3 2 Bài 6: Ngâm một lá nhôm (đã làm sạch lớp oxit) trong 250 ml dung dịch AgNO3 0,24M sau một thời gian, lấy ra, rửa nhẹ, làm khô, khối lượng lá nhôm tăng thêm 2,97 gam. a. Tính lượng nhôm đã phản ứng và lượng Ag sinh ra. b. Tính nồng độ mol của các chất trong dung dịch sau phản ứng. Cho rằng thể tích dung dịch thay đổi không đáng kể. Đáp án: a. mAl phản ứng = 0,27 gam ; mAg sinh ra = 3,24 gam b. C M Al ( NO ) = 0,04M ; C M AgNO dư = 0,12M 3 3 3 Bài 7: Ngâm một lá sắt có khối lượng 75 gam vào 250 ml dung dịch CuSO 4. Sau một thời gian phản ứng, người ta lấy lá sắt ra khỏi dung dịch, rửa nhẹ, làm khô, thấy khối lượng lá sắt tăng 6% so với ban đầu. Tính khối lượng đồng thoát ra và nồng độ mol muối sắt trong dung dịch sau phản ứng. Đáp án: mCu sinh ra = 36 gam ; C M FeSO = 2,25M 4 Bài 8: Cho một bản kẽm vào cốc chứa 200 gam dung dịch HCl 10%. Khi lấy bản kẽm ra rửa sạch, làm khô cân lại thấy khối lượng giảm đi 6,5 gam so với trước. Xác định nồng độ dung dịch HCl sau phản ứng. Đáp án: C%HCl dư = 6,157% Bài 9: Nhúng thanh kẽm vào dung dịch chứa 8,32 gam CdSO4. Sau khi kẽm đẩy hoàn toàn cađimi ra khỏi muối, khối lượng thanh kẽm tăng 2,35% so với ban đầu. Hỏi khối lượng thanh kẽm ban đầu là bao nhiêu? Đáp án: m = 80 gam Bài 10: Cho đinh sắt nặng 100 gam vào dung dịch A gồm 400 gam dung dịch CuSO4 16%, sau một thời gian nhấc đinh sắt ra, cân lại được 102 gam và còn lại dung dịch B. a. Tính khối lượng sắt tham gia và khối lượng đồng tạo thành sau phản ứng. (Giả sử toàn bộ Cu tạo thành bám lên đinh sắt) HDBM Tỉnh
- Bồi dưỡng học sinh giỏi b. Cho 600 gam dung dịch Ba(OH)2 17,1% vào dung dịch B, sau phản ứng được kết tủa D, dung dịch E, Xác định khối lượng kết tủa D và C% của dung dịch E. Đáp án: a. mFe phản ứng = 14 gam ; mCu tạo thành = 16 gam b. mkết tủa = 130,4 gam ; C% = 3,94% Bài 11: Ngâm một vật bằng đồng có khối lượng 5 gam trong 500 gam dung dịch AgNO3 4%, sau một thời gian lấy vật ra và kiểm tra lại thấy lượng AgNO 3 có trong dung dịch ban đầu giảm mất 85%. a. Tính khối lượng vật lấy ra khi làm khô. b. Tính C% của các chất hòa tan có trong dung dịch sau phản ứng sau khi lấy vật ra. Đáp án: a. mvật = 12,6 gam b. C % AgNO = 0,6% ; C % Cu ( NO ) = 1,91% 3 3 2 Bài 12: Nhúng một thanh kim loại M (II) vào 0,5 lít dung dịch CuSO4 0,2M. Sau phản ứng, khối lượng thanh M tăng lên 0,4 gam trong khi nồng độ CuSO4 còn lại là 0,1M. Xác định M Đáp án: M là Fe Bài 13: Cho 3,78 gam bột Al phản ứng vừa đủ với dung dịch muối XCl3 tạo thành 200 ml dung dịch Y. Khối lượng chất tan trong dung dịch Y giảm 4,06 gam so với dung dịch XCl3. Xác định công thức của muối XCl 3 và nồng độ mol của các chất tan có trong dung dịch Y. Đáp án: FeCl3 ; C M AlCl = 0,7M 3 Bài 14: Ngâm một lá sắt có khối lượng 50 gam trong 200 gam dung dịch muối sunfat của kim loại M hóa trị II, nồng độ 16%. Sau khi toàn lượng muối sunfat đã tham gia phản ứng, lấy lá sắt ra khỏi dung dịch, rửa nhẹ, làm khô, cân nặng 51,6 gam. Xác định công thức hóa học muối sunfat của kim loại M. Đáp án: muối sunfat: CuSO4 ; M là Cu Bài 15: Cho 1,89 gam nhôm phản ứng vừa đủ với dung dịch muối XCl 3 tạo thành dung dịch Y. Khối lượng chất tan trong dung dịch Y giảm 2,03 gam so v ới dung dịch XCl3. Hãy xác định công thức muối XCl3. Đáp án: FeCl3 Bài 16: Nhúng thanh nhôm nặng 3,24 gam vào 100ml dung dịch CuSO4 0,5M. Sau một thời gian nhấc thanh nhôm ra, cô cạn dung dịch sau phản ứng được 6,62 gam hỗn hợp muối khan. Biết toàn bộ đồng sinh ra bám vào thanh kim loại. a. Xác định khối lượng mỗi muối trong hỗn hợp. b. Tính khối lượng thanh kim loại lúc lấy ra khỏi dung dịch. Đáp án: a. m Al (SO ) = 3,42 gam ; mCuSO dư =3,2 gam b. mthanh kim loại = 4,62 gam 2 4 3 4 Bài 17: Cho 4,15 gam hỗn hợp bột Fe và Al tác dụng với 200 ml dung dịch CuSO4 0,525M. Khuấy kĩ hỗn hợp để phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được kết tủa HDBM Tỉnh
- Bồi dưỡng học sinh giỏi gồm hai kim loại có khối lượng 7,84 gam. Tìm số mol của các kim loại trong hh ban đầu. Đáp án: nFe = nAl =0,05 mol Bài 18: Cho hỗn hợp bột gồm 2,7 gam nhôm và 5,6 gam sắt vào 550 ml dung dịch AgNO3 1M. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được m gam chất rắn. Hãy tính giá trị của m. Đáp án: m = 59,4 gam Bài 19: Cho một thanh sắt có khối lượng 50 gam vào 500 ml dung dịch hỗn hợp CuSO4 0,08M và Ag2SO4 0,04M. Giả sử tất cả Cu, Ag thoát ra đều bám vào thanh sắt. Sau một thời gian lấy thanh sắt ra cân lại được 50,48 gam. Hãy tính khối lượng chất rắn bám lên thanh sắt. Đáp án: mchất rắn = 1,712 gam Bài 20: Cho a gam bột kim loại M có hóa trị không đổi vào 500 ml dung dịch hỗn hợp gồm Cu(NO3)2 và AgNO3 đều có nồng độ 0,4M. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, ta lọc được a+27,2 gam chất rắn gồm 3 kim loại và được một dung dịch chỉ chứa một muối tan. Hãy xác định kim loại M và số mol muối nitrat của nó trong dung dịch. Đáp án: M là Mg ; n Mg ( NO ) = 0,3 mol 3 2 HDBM Tỉnh