Định luật bảo toàn Khối lượng, Công thức tính và Bài tập vận dụng – Hóa 8 bài 15

Khi học hóa học sẽ có rất nhiều định luật cũng như  các công thức, cách lập phương trình,… Hôm nay,  thptxuyenmoc.edu.vn sẽ giới thiệu đến các bạn “Định luật bảo toàn khối lượng“, đây là một trong những định luật quan trọng mà các em được học trong chương trình hóa học lớp 8, đây là nội dung nền tảng trong nhiều phương pháp giải các bài tập về hóa học. Cùng chúng tôi tìm hiểu nhé!

I. Thí nghiệm

Phản ứng hóa học trong cốc trên đĩa cân

• Thực hiện thí nghiệm như sau:

– Đặt 2 cốc chứa dd BaCl2 và Na2SO4 lên 1 đĩa cân

– Đặt các quả cân lên đĩa cân còn lại.

– Đổ cốc đựng dung dịch BaCl2 vào cốc đựng dung dịch Na2SO4

• Quan sát thấy, có chất màu trắng xuất hiện, đó là bari sunfat BaSO4, chất này không tan, đã xảy ra phản ứng hóa học sau:

Bari clorua + Natri sunfat → Bari sunfat + Natri clorua

• Kim cân ở vị trí thăng bằng.

Lý Thuyết Định Luật Bảo Toàn Khối Lượng
Định luật bảo toàn khối lượng được phát biểu như sau: Tổng khối lượng của các chất tham gia phản ứng bằng tổng khối lượng các chất sản phẩm. Chẳng hạn:

A + B → C + D

Theo định luật bảo toàn khối lượng thì: mA + mB = mC + mD

Điều quan trọng nhất là phải xác định đúng khối lượng của các chất rắn, chất lỏng, chất khí để áp dụng định luật.

Đối với phản ứng của kim loại với dung dịch axit: khối lượng muối thu được bằng tổng khối lượng kim loại cộng khối lượng gốc axit tạo muối.

Tổng khối lượng của dung dịch sau phản ứng bằng tổng khối lượng của dung dịch trước phản ứng cộng khối lượng chất tan vào dung dịch trừ đi khối lượng chất kết tủa, chất bay hơi.

II. Lý thuyết về định luật bảo toàn khối lượng

Để vận dụng định luật bảo toàn khối lượng, gia sư Hóa khuyên bạn nên nhớ các kiến thức dưới đây để giải bài tập cho hiệu quả:

Kim loại + axit không có tính oxi hóa mạnh như HCl, H2SO4 loãng thì:

Số mol HCl phản ứng = 2 số mol H2 sinh ra

Số mol H2SO4 phản ứng = số mol H2 sinh ra

Khối lượng muối = khối lượng kim loại + khối lượng gốc axit

Oxit kim loại + axit không có tính oxi hóa mạnh như HCl, H2SO4 loãng

Số mol HCl phản ứng = 2 số mol H2O sinh ra

Số mol H2SO4 phản ứng = số mol H2O sinh ra

Số mol O trong oxit = số mol H2O sinh ra

Oxit kim loại + CO → kim loại + CO2

Số mol O trong oxit = số mol CO = số mol CO2

Kim loại + H2O → Bazo + H2

Số mol OH- = 2 số mol H2 thoát ra

Nếu kim loại hóa trị I thì: số mol kim loại = số mol OH-

Nếu kim loại hóa trị II thì: số mol kim loại = số mol H2

Ví dụ về định luật bảo toàn khối lượng

Ví dụ 1:

Đốt cháy m(g) Mg trong không khí, thu được 9g hợp chất magie oxit (MgO). Biết rằng khối lượng Mg tham gia bằng 2 lần khối lượng của Oxi (không khí). Tìm m?

Ta có phương trình hóa học:

Mg + 1/2O2 → MgO

Theo định luật bảo toàn khối lượng, ta có: mMg + m(không khí) = mMgO

Vì khối lượng không khí bằng một nửa khối lượng Magie,

ta có: 1.5mMg = mMgO

mMg =2/3 mMgO = 2/3.9 = 6g

Ví dụ 2:

Đốt cháy 4(g) Canxi Ca trong không khí thu được 5,6(g) CaO. Tính khối lượng của oxi đã tham gia phản ứng?

Phương trình phản ứng:

Ca + 1/2O2 → CaO

Theo định luật bảo toàn khối lượng: mCa + mO2 = mCaO

mO2 = mCaO – mCa = 5.6 – 4 = 1.6(g)
Vậy, khối lượng Oxi là 4(g)

Ví dụ 3: Hòa tan 2.81g hỗn hợp MgO, ZnO, CaO trong 500 ml axit H2SO4 0.1M (vừa đủ). Sau phản ứng, thu được hỗn hợp muối khan, sau khi cô cạn dung dịch thì thu được muối có khối lượng là?

Ta thấy: MgO, ZnO, CaO đều có công thức chung là: XO

Phương trình phản ứng: XO + H2SO4 → XSO4 + H2O

Theo định luật bảo toàn khối lượng: mXO + mH2SO4 = mXSO4 + mH20

Ta thấy: H2SO4 → H20 → nH2O = nH2SO4 = 0.05 (mol) → mH2O = 9 (g)

Vậy: mXSO4 = mXO + mH2SO4 – mH2O = 2.81 + 0.05×98 – 9 = 6.81g

Ví dụ 4:

Hòa tan 2.13g hỗn hợp X gồm 3 kim loại Ba, Cu, Ca ở dạng bột đốt cháy hoàn toàn trong không khí thu được hỗn hợp Y gồm các oxit có khối lượng là 3.33g. Thể tích dung dịch HCl 2M vừa đủ để phản ứng hết với Y là bao nhiêu?

Cho khối lượng hỗn hợp X, hỗn hợp Y, vậy làm thế nào để vận dụng định luật bảo toàn khối lượng đây? chúng tôi sẽ giới thiệu cách giải dưới đây:

Gọi công thức chung của các kim loại trong hỗn hợp X là: M

Phương trình hóa học: 2M + n/2O2 → M2On

Theo định luật bảo toàn khối lượng, mO2 = 1.2g → nO2 = 0.0375 (mol)

Vì O → H2O → 2HCl

Nên, nHCl = 0.0755nO = 0.075×2 = 0.15(mol)

III. Định luật bảo toàn khối lượng

• Phát biểu định luật bảo toàn khối lượng: Trong một phản ứng hóa học, tổng khối lượng các chất sản phẩm bằng tổng khối lượng các chất tham gia phản ứng.

• Lưu ý: Trong phản ứng hóa học liên kết giữa các nguyên tử bị thay đổi. Số nguyên tử của mỗi nguyên tố giữ nguyên và khối lượng của các nguyên tử không đổi (được bảo toàn).

IV. Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng

– Giả sử có phương trình phản ứng: A + B → C + D

– Công thức tính của định luật bảo toàn khối lượng như sau:

mA + mB → mC + mD

Trong đó: mA; mB; mC; mD là khối lượng của mỗi chất.

Thí dụ, công thức về khối lượng của các chất phản ứng trong thí nghiệm là:

mBaCl2 + mNa2SO4 = mBaSO4 + mNaCl

– Trong công thức này, nếu biết khối lượng của 3 chất thì ta tính được khối lượng của chất còn lại. Gọi a, b, c lần lượt là khối lượng của Bari Clorua, Natri Sunfat và Natri Clorua. Và x là số mol của Bari Sunfat.

Ta có: a + b = c + x suy ra x = a + b – c;…

V. Bài tập vận dụng định luật bảo toàn khối lượng

* Bài 1 trang 54 SGK Hóa học 8: a) Phát biểu định luật bảo toàn khối lượng.

b) Giải thích vì sao khi một phản ứng hóa học xảy ra khối lượng được bảo toàn.

° Lời giải bài 1 trang 54 SGK Hóa học 8:

a) Phát biểu định luật bảo toàn khối lượng: “Trong một phản ứng hóa học, tổng khối lượng của các sản phẩm bằng tổng khối lượng các chất phản ứng”.

b) Một phản ứng hóa học xảy ra khối lượng được bảo toàn vì trong phản ứng hóa học nguyên tử được bảo toàn.

* Bài 2 trang 54 SGK Hóa học 8: Trong phản ứng ở thí nghiệm trên, cho biết khối lượng của natri sunfat Na2SO4 là 14,2g khối lượng của các sản phẩm bari sunfat BaSO4 và natri clorua NaCl theo thứ tự là 23,3g và 11,7g. Hãy tính khối lượng của Bari clorua BaCl2 đã phản ứng.

° Lời giải bài 2 trang 54 SGK Hóa học 8:

– Phương trình phản ứng của thí nghiệm:

Natri sunfat + Bari clorua → Bari sunfat + Natri clorua

– Theo định luật bảo toàn khối lượng, ta có:

mBaCl2 + mNa2SO4 = mBaSO4 + mNaCl

⇒ mBaCl2 = mBaSO4 + mNaCl – mNa2SO4 = 23,3 + 11,7 – 14,2 = 20,8g.

* Bài 3 trang 54 SGK Hóa học 8: Đốt cháy hết 9g kim loại magie Mg trong không khí thu được 15g hợp chất magie oxit MgO. Biết rằng magie cháy là phản ứng với khí oxi O2 trong không khí.

a) Viết công thức về khối lượng của phản ứng xảy ra.

b) Tính khối lượng của khí oxi đã phản ứng.

° Lời giải bài 3 trang 54 SGK Hóa học 8:

– Đề cho: mMg = 9(g); mMgO = 15(g)

a) Theo định luật bảo toàn khối lượng: mMg + mO2 = mMgO.

b) Từ định luật bảo toàn khối lượng ta suy ra: mO2= mMgO – mMg = 15 – 9 = 6(g).

Trong phản ứng hoá học có sự thay đổi liên kết giữa các nguyên tử, sự thay đổi này chỉ liên quan đến các điện tử còn số nguyên tử của mỗi nguyên tố được giữ nguyên và khối lượng của các nguyên tử không đổi, vì thế tổng khối lượng các chất được bảo toàn. Định luật này đôi khi còn được gọi là Định luật bảo toàn khối lượng của các chất, vì ở cùng một địa điểm trọng lượng tỷ lệ với khối lượng. Hi vọng bài viết có thể cung cấp thêm thông tin cho các bạn.