2.6. Định luật bảo toàn khối lượng

 

A. Lý thuyết & Phương pháp giải

- Định luật bảo toàn khối lượng: "Trong một phản ứng hóa học, tổng khối lượng của các sản phẩm bằng tổng khối lượng của các chất tham gia phản ứng".

Giải thích: Trong phản ứng hóa học diễn ra sự thay đổi liên kết giữa các nguyên tử. Sự thay đổi này chỉ liên quan đến electron, còn số nguyên tử mỗi nguyên tố giữ nguyên và khối lượng nguyên tử thì không đổi, vì vậy tổng khối lượng các chất được bảo toàn.

- Giả sử có phản ứng giữa A + B tạo ra C + D. Phương trình phản ứng:

A + B → C + D

Theo định luật bảo toàn khối lượng: Công thức khối lượng được viết như sau: mA + mB = mC + mD  

Trong đó mA, mB, mC, mD là khối lượng mỗi chất.

Như vậy nếu biết khối lượng của 3 chất có thể tính được khối lượng của chất còn lại.

⇒ Hệ quả của định luật bảo toàn khối lượng:

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

B. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Cho 13 gam kẽm (Zn) tác dụng với dung dịch axit clohidric (HCl) thu được 27,2 gam kẽm clorua (ZnCl2) và 0,4 gam khí hiđro (H2). Tính khối lượng của axit clohidric (HCl) đã phản ứng.

Hướng dẫn giải

Phương trình phản ứng: Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:

    mZn + mHCl = mZnCl2 + mH2

Suy ra mHCl = mZnCl2 + mH2 – mZn = 27,2 + 0,4 – 13 = 14,6 gam.

    mZn + mHCl = mZnCl2 + mH2

→mHCl = mZnCl2 + mH2 – mZn = 27,2 + 0,4 – 13 = 14,6 gam

Ví dụ 2: Cho 2,4 gam magie cháy trong không khí thu được 4,2 gam magie oxit. Tính khối lượng oxi đã phản ứng.

Hướng dẫn giải

Phương trình phản ứng: 2Mg + O2 → 2MgO

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: mMg + mO2 = mMgO

Suy ra mO2 = mMgO – mMg = 4,2 – 2,4 = 1,8 gam.

Ví dụ 3: Khử hoàn toàn 12 gam CuO bằng 9 gam khí CO thu được 6 gam CO2 và đồng. Tính khối lượng của đồng.

Hướng dẫn giải

Phương trình phản ứng: CuO + CO → Cu + CO2

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: mCuO + mCO = mCu + mCO2

Suy ra mCu = mCuO + mCO - mCO2 = 12 + 9 – 6 = 15 gam.

Ví dụ 4: Nung đá vôi (CaCO3), sau phản ứng thu được 4,4 gam khí cacbon đioxit (CO2) và 5,6 gam canxi oxit. Khối lượng đá vôi đem nung là bao nhiêu?

Lời giải:

Phương trình hóa học: đá vôi → cacbon đioxit + canxi oxit

Theo định luật bảo toàn khối lượng: mđá vôi = mcacbon đioxit + mcanxi oxit

⇔ mđá vôi = 4,4 + 5,6 = 10 gam.

Vậy khối lượng đá vôi đem nung là 10g.

Ví dụ 5: Đốt cháy hết 9 gam kim loại magie (Mg) trong không khí thu được 15 gam hợp chất magie oxit (MgO). Biết rằng, magie cháy là xảy ra phản ứng với khí oxi trong không khí. Tính khối lượng của khí oxi đã phản ứng.

Lời giải:

Phản ứng hóa học được ghi theo phương trình chữ như sau:

Magie + Oxi → Magie oxit

Theo định luật bảo toàn khối lượng:

mmagie + moxi = moxit moxi = moxit – mmagie = 15 – 9 = 6 gam.

Ví dụ 6: Lưu huỳnh cháy trong oxi theo phản ứng hóa học như sau:

Lưu huỳnh + khí oxi → lưu huỳnh đioxit

Cho biết khối lượng lưu huỳnh là 48 gam, khối lượng khí lưu huỳnh đioxit thu được là 96 gam. Tính khối lượng khí oxi đã tham gia phản ứng.

Lời giải:

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng có:

mlưu huỳnh + moxi = mlưu huỳnh đioxit

⇒ moxi = mlưu huỳnh đioxit - mlưu huỳnh = 96 – 48 = 48 gam.

C. Bài tập vận dụng

Câu 1: Đốt cháy hết 4,5 gam kim loại magie (Mg) trong không khí thu được 7,5 gam hợp chất magie oxit (MgO). Biết rằng, magie cháy là xảy ra phản ứng với khí oxi trong không khí. Khối lượng oxi đã phản ứng là

    A. 3 gam.

    B. 4 gam.

    C. 5 gam.

    D. 6 gam.

Lời giải:

Đáp án A

Theo định luật bảo toàn khối lượng:

mmagie + moxi = moxit

⇒ moxi = moxit – mmagie = 7,5 – 4,5 = 3 gam.

Câu 2: Trong các cách phát biểu về định luật bảo toàn khối lượng như sau, cách nào phát biểu đúng?

    A. Tổng các chất sản phẩm bằng tổng các chất tham gia phản ứng.

    B. Trong một phản ứng hóa học, tổng khối lượng các chất sản phẩm bằng tổng khối lượng của các chất tham gia phản ứng.

    C. Trong một phản ứng hóa học, tổng số phân tử chất phản ứng bằng tổng số phân tử chất tạo thành.

    D. Tổng sản phẩm luôn gấp hai lần tổng chất tham gia.

Lời giải:

Đáp án B

Câu 3: Cho phương trình hóa học: C + O2 → CO2 . Biết khối lượng C đem đốt cháy là 12 gam, khối lượng CO2 thu được là 44 gam. Khối lượng O2 đã phản ứng là

    A. 56 (g).

    B. 22 (g).

    C. 6 (g).

    D. 32 (g).

Lời giải:

Theo định luật bảo toàn khối lượng:

moxi = 44 – 12 = 32 gam.

Câu 4: Cho các phát biểu sau, phát biểu sai là

    A. Trong một phản ứng hóa học, tổng khối lượng của các chất sản phẩm bằng tổng khối lượng của các chất tham gia phản ứng.

    B. Trong phản ứng hóa học diễn ra sự thay đổi liên kết giữa các nguyên tử.

    C. Trong phản ứng hóa học, sự thay đổi liên kết hóa học chỉ liên quan đến electron.

    D. Trong phản ứng hóa học, khối lượng sản phẩm thu được phải lớn hơn khối lượng chất tham gia.

Lời giải:

Đáp án D.

Câu 5: Cho 6,5g kẽm vào dung dịch có chứa7,3g axit clohiđric. Khối lượng kẽm clorua có trong dung dịch tạo thành là 13,6g. Khối lượng khí hiđro bay lên là

    A. 2g.

    B. 0,3g.

    C. 3g.

    D. 0,2g.

Lời giải:

Đáp án D.

Theo định luật bảo toàn khối lượng:

mkẽm + maxit = mkẽm clorua + mhiđro

⇒ mhiđro = 6,5 + 7,3 – 13,6 = 0,2 gam.

Câu 6: Đốt cháy 1,6g chất M cần 6,4g khí O2 và thu được khí CO2 và hơi H2O theo tỉ lệ khối lượng CO2 : H2O = 11: 9. Khối lượng của CO2 và H2O lần lượt là

    A. 4,3g và 4,6g.

    B. 4,4 g và 3,6 g.

    C. 5g và 3g.

    D. 4,2g và 3,8g.

Lời giải:

Đáp án B

Gọi khối lượng CO2 là a gam; khối lượng H2O là b gam.

Theo định luật bảo toàn khối lượng:

mM + mO2 = mCO2 + mH2O

⇒ a + b = 1,6 + 6,4 = 8 (1)

Theo bài ra, tỉ lệ khối lượng CO2 : H2O = 11: 9 nên 9a = 11b (2)

Từ (1) và (2) giải được a = 4,4 và b = 3,6

Vậy khối lượng của CO2 và H2O lần lượt là 4,4 gam và 3,6 gam.

Câu 7: Đốt cháy 12,4 gam photpho trong không khí tạo ra 28,4 gam P2O5.

Khối lượng oxi cần dùng là:

    A. 16 gam.

    B. 32 gam.

    C. 6,4 gam.

    D. 3,2 gam.

Lời giải:

Đáp án A

Theo định luật bảo toàn khối lượng có:

mP + mO2 = mP2O5

⇒ mO2 28,4 – 12,4 = 16 gam.

Câu 8: Trong một phản ứng hoá học tổng khối lượng của các chất sản phẩm bằng tổng khối lượng của các chất phản ứng là do trong phản ứng hoá học:

    a. Chỉ có liên kết giữa các nguyên tử thay đổi.

    b. Khối lượng các nguyên tử không đổi.

    c. Số nguyên tử của mỗi nguyên tố giữ nguyên.

    d. Cả a, b, c đều đúng.

Giải thích nào đúng:

    A. ( a ).

    B. ( b ).

    C . ( c ).

    D. ( d ).

Lời giải:

Đáp án D

Câu 9: Nung đá vôi (CaCO3), sau phản ứng thu được 44 gam khí cacbon đioxit (CO2) và 56 gam canxi oxit. Khối lượng đá vôi đem nung là

    A. 10 gam.

    B. 100 gam.

    C. 12 gam.

    D. 20 gam.

Lời giải:

Đáp án B

Theo định luật bảo toàn khối lượng: mđá vôi = mcacbon đioxit + mcanxi oxit

⇔ mđá vôi = 44 + 56 = 100 gam.

Câu 10: Lưu huỳnh (S) cháy trong không khí sinh ra chất khí mùi hắc, gây ho, đó là khí lưu huỳnh đioxit có công thức hóa học là SO2. Biết khối lượng lưu huỳnh và khối lượng oxi tham gia phản ứng bằng nhau và bằng 1,6 gam. Tính khối lượng khí lưu huỳnh đioxit sinh ra.

    A. 1,6 gam.

    B. 3,2 gam.

    C. 4,8 gam.

    D. 6,4 gam.

Lời giải:

Đáp án B

Theo định luật bảo toàn khối lượng có:

mSO2 = mS + mO2 = 1,6 + 1,6 = 3,2g

Câu 11: Nung đá vôi (CaCO3) người ta thu được 16,8 kg canxioxit và 13,2 kg khí cacbonic. Tính khối lượng đá vôi cần dùng.

    A. 30 kg.

    B. 31 kg.

    C. 32 kg.

    D. 33 kg.

Lời giải

Đáp án: Chọn A

    Đá vôi → Canxioxit + khí cacbonic.

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: mđá vôi = mcanxioxit + mkhí cacbonic

Suy ra mđá vôi = 30 kg.

Câu 12: Khi cho 11,2 gam CaO phản ứng với khí CO2 thu được 20 gam CaCO3. Tính khối lượng của khí CO2 phản ứng

    A. 9 gam.

    B. 8,8 gam.

    C. 9,2 gam.

    D. 8,6 gam.

Lời giải

Đáp án: Chọn B

    CaO + CO2 → CaCO3

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: mCaO + mCO2 = mCaCO3

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: 11,2 + mCO2 = 20

Suy ra mCO2 = 8,8 gam.

Câu 13: Đốt cháy m gam Mg cần 3,2 gam oxi thì thu được 6,8 gam magie oxit (MgO). Tính m.

    A. 3,2 gam.

    B. 4,2 gam.

    C. 4,1 gam.

    D. 3,6 gam.

Lời giải

Đáp án: Chọn D

    Mg + O2 → MgO

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: mMg + mO2 = mMgO

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: mMg + 3,2 = 6,8

Suy ra mMg = 3,6 gam.

Vậy m = 3,6 gam.

Câu 14: Chọn từ còn thiếu điền vào chỗ trống:

Trong một phản ứng hóa học, (1) khối lượng của các sản phẩm bằng (2) khối lượng của các chất phản ứng.

    A. (1) tổng, (2) tích.

    B. (1) tích, (2) tổng.

    C. (1) tổng, (2) tổng.

    D. (1) tích, (2) tích.

Lời giải

Đáp án: Chọn C

Câu 15: Đốt cháy 6,4 gam lưu huỳnh trong không khí thu được 12,8 gam lưu huỳnh dioxit (SO2). Tính khối lượng oxi đã phản ứng.

    A. 6,4 gam.

    B. 4,8 gam.

    C. 5,2 gam.

    D. 5,4 gam.

Lời giải

Đáp án: Chọn A

    S + O2 → SO2

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: mS + mO2 = mSO2

Suy ra mSO2 = 6,4 gam.

Câu 16: Hòa tan hoàn toàn 14,5 gam hỗn hợp X gồm Fe, Zn, Mg bằng 9,8 gam dung dịch H2SO4 loãng thu được 2 gam khí H2 và m gam hỗn hợp Y. Tính m.

    A.21 gam.

    B. 20 gam.

    C. 20,3 gam.

    D. 22,3 gam.

Lời giải

Đáp án: Chọn D

    X + H2SO4 → Y + H2

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có mX + mH2SO4 = mY + mH2

Suy ra mY = 14,5 + 9,8 – 2 = 22,3 gam.

Vậy m = 22,3 gam.

Câu 17: Cho 5,6 gam sắt phản ứng với 10,8 gam dung dịch axit clohidric thu được 11,2 gam muối sắt (II) clorua và b gam khí hidro. Giá trị của b là

    A. 5,2 gam.

    B. 5,0 gam.

    C. 4,5 gam.

    D. 4,2 gam.

Lời giải

Đáp án: Chọn A

    Fe + 2HCl → FeCl2 + H2

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có mFe + mHCl = mFeCl2 + mH2

Suy ra mFeCl2 = 5,2 gam.

Câu 18: Chọn đáp án đúng:

Theo định luật bảo toàn khối lượng, ta có:

    A. Tổng khối lượng các chất sản phẩm bằng tổng khối lượng các chất tham gia.

    B. Tổng khối lượng các chất sản phẩm lớn hơn tổng khối lượng các chất tham gia.

    C. Tổng khối lượng các chất sản phẩm nhỏ hơn tổng khối lượng các chất tham gia.

    D. Tổng khối lượng các chất sản phẩm lớn hơn hoặc bằng tổng khối lượng các chất tham gia.

Lời giải

Đáp án: Chọn A

Câu 19: Đốt cháy 1,2 gam cacbon cần a gam oxi, thu được 4,4 gam khí cacbonic. Tính a.

    A. 3,8 gam.

    B. 2,2 gam.

    C. 3,2 gam.

    D. 4,2 gam.

Lời giải

Đáp án: Chọn C

    C + O2 → CO2

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có mC + mO2 = mCO2

Suy ra mO2 = 3,2 gam

Vậy a = 3,2 gam.

Câu 20: Cho dung dịch nhôm clorua (AlCl3) phản ứng với dung dịch natri hidroxit (NaOH). Sau phản ứng thu được nhôm hidroxit (Al(OH)3) và natri clorua (NaCl). Công thức đúng về khối lượng được viết

    A. m(AlCl3) + m(NaOH) → m(Al(OH)3) + m(NaCl).

    B. AlCl3 + NaOH = Al(OH)3 + NaCl.

    C. AlCl3 + NaOH + Al(OH)3 = NaCl.

    D. mAlCl3 + mNaOH = mAl(OH)3 + mNaCl

Lời giải

Đáp án: Chọn D