Trả lời nhanh
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. Với phản ứng A + B → C + D ta luôn có mA + mB = mC + mD, nên biết khối lượng của n − 1 chất sẽ tính được chất còn lại. Bài viết gồm 10 ví dụ giải chi tiết và 40 bài tự luyện có đáp số, tổng cộng 50 bài từ nhận biết đến vận dụng.
Tóm tắt lý thuyết định luật bảo toàn khối lượng
Nội dung định luật
Định luật được hai nhà khoa học Lô-mô-nô-xốp (Nga) và La-voa-di-ê (Pháp) phát hiện độc lập qua các thí nghiệm cân chính xác: trong một phản ứng hóa học, tổng khối lượng của các sản phẩm bằng tổng khối lượng của các chất phản ứng.
Vì sao khối lượng được bảo toàn?
Trong phản ứng hóa học chỉ có liên kết giữa các nguyên tử thay đổi, làm phân tử chất này biến thành phân tử chất khác. Số nguyên tử của mỗi nguyên tố giữ nguyên và khối lượng mỗi nguyên tử không đổi, nên tổng khối lượng trước và sau phản ứng bằng nhau.
Biểu thức và cách áp dụng
Phản ứng tổng quát A + B → C + D có biểu thức: mA + mB = mC + mD.
- Viết sơ đồ (hoặc phương trình) phản ứng, xác định đâu là chất tham gia, đâu là sản phẩm.
- Viết biểu thức bảo toàn khối lượng cho đúng các chất có mặt.
- Thay số, tính khối lượng chất chưa biết; kiểm tra đơn vị (gam, kg, tấn phải thống nhất).
Ba lưu ý dễ sai: (1) chất khí sinh ra hoặc mất đi vẫn phải tính vào biểu thức; (2) với bài có dung dịch, khối lượng dung dịch sau phản ứng = tổng khối lượng các chất đưa vào − khối lượng khí thoát ra − khối lượng kết tủa; (3) tạp chất không phản ứng vẫn nằm lại trong chất rắn.
Ví dụ minh họa có lời giải chi tiết (10 bài)
Ví dụ 1. Cho 11,2 gam sắt tác dụng với dung dịch HCl, thu được 25,4 gam FeCl2 và 0,4 gam khí H2. Tính khối lượng HCl đã phản ứng.
Lời giải: Fe + 2HCl → FeCl2 + H2. Theo định luật: mFe + mHCl = mFeCl2 + mH2 ⇒ mHCl = 25,4 + 0,4 − 11,2 = 14,6 gam.
Ví dụ 2. Đốt cháy hoàn toàn 5,4 gam nhôm trong không khí thu được 10,2 gam nhôm oxit Al2O3. Tính khối lượng oxygen đã phản ứng.
Lời giải: 4Al + 3O2 → 2Al2O3. mO2 = 10,2 − 5,4 = 4,8 gam.
Ví dụ 3. Nung 50 kg CaCO3 tinh khiết đến phản ứng hoàn toàn thu được 28 kg vôi sống CaO. Tính khối lượng khí CO2 thoát ra.
Lời giải: CaCO3 → CaO + CO2. mCO2 = 50 − 28 = 22 kg.
Ví dụ 4. Hòa tan hoàn toàn 8,9 gam hỗn hợp Mg và Zn bằng dung dịch HCl vừa đủ, thu được 0,4 gam khí H2. Biết khối lượng HCl phản ứng là 14,6 gam, tính khối lượng muối thu được.
Lời giải: Kim loại + HCl → muối + H2. mmuối = 8,9 + 14,6 − 0,4 = 23,1 gam. Không cần biết từng kim loại chiếm bao nhiêu – đó là lợi thế của định luật bảo toàn khối lượng với bài hỗn hợp.
Ví dụ 5. Nung 200 gam đá vôi chứa 80% CaCO3 (còn lại là tạp chất không bị nhiệt phân) đến khi CaCO3 phân hủy hết, thu được 89,6 gam CaO. Tính khối lượng CO2 và khối lượng chất rắn sau khi nung.
Lời giải: mCaCO3 = 200 · 80% = 160 gam ⇒ mCO2 = 160 − 89,6 = 70,4 gam. Chất rắn gồm CaO và tạp chất: 200 − 70,4 = 129,6 gam.
Ví dụ 6. Trộn 208 gam dung dịch BaCl2 với 142 gam dung dịch Na2SO4, phản ứng vừa đủ tạo 23,3 gam kết tủa BaSO4. Tính khối lượng dung dịch sau phản ứng.
Lời giải: Kết tủa tách khỏi dung dịch nên mdd sau = 208 + 142 − 23,3 = 326,7 gam.
Ví dụ 7. Đốt cháy hoàn toàn 1,6 gam khí methane CH4 cần 6,4 gam O2, thu được 4,4 gam CO2 và nước. Tính khối lượng nước.
Lời giải: CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O. mH2O = 1,6 + 6,4 − 4,4 = 3,6 gam.
Ví dụ 8. Khử hoàn toàn 16 gam Fe2O3 bằng 8,4 gam khí CO, thu được 11,2 gam sắt và khí CO2. Tính khối lượng CO2.
Lời giải: Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2. mCO2 = 16 + 8,4 − 11,2 = 13,2 gam.
Ví dụ 9. Nhiệt phân 24,5 gam KClO3 (có xúc tác) đến hoàn toàn thu được 14,9 gam KCl. Tính khối lượng O2.
Lời giải: 2KClO3 → 2KCl + 3O2. mO2 = 24,5 − 14,9 = 9,6 gam.
Ví dụ 10. Đặt cốc đựng dung dịch HCl và một viên kẽm lên đĩa cân A, đặt quả cân lên đĩa B cho cân thăng bằng. Thả viên kẽm vào cốc (cốc để hở). Sau phản ứng, cân lệch về phía nào?
Lời giải: Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2↑. Khí H2 bay ra ngoài nên khối lượng trên đĩa A giảm, cân lệch về phía đĩa B. Nếu làm trong bình kín, khí không thoát ra và cân vẫn thăng bằng – đúng với định luật.
Bài tập tự luyện tính toán (30 bài, có đáp số)
Mỗi bài em chỉ cần viết biểu thức bảo toàn khối lượng rồi thay số. Đáp số ở cột bên phải để tự kiểm tra.
| Bài | Đề bài | Đáp số |
|---|---|---|
| 1 | Nung 10 g CaCO3 thu được 5,6 g CaO. Tính khối lượng CO2. | 4,4 g |
| 2 | Đốt 4,8 g Mg trong oxygen thu được 8 g MgO. Tính khối lượng O2 đã phản ứng. | 3,2 g |
| 3 | Đốt 3,2 g lưu huỳnh với 3,2 g O2 (vừa đủ). Tính khối lượng SO2. | 6,4 g |
| 4 | Nung 6,4 g đồng trong oxygen thu được 8 g CuO. Tính khối lượng O2. | 1,6 g |
| 5 | Cho 6,5 g Zn phản ứng với 7,3 g HCl thu được 13,6 g ZnCl2 và khí H2. Tính khối lượng H2. | 0,2 g |
| 6 | Nung 5,6 g Fe với 3,2 g S (vừa đủ). Tính khối lượng FeS. | 8,8 g |
| 7 | Đốt 2,4 g carbon với 6,4 g O2 (vừa đủ). Tính khối lượng CO2. | 8,8 g |
| 8 | Đốt 0,4 g H2 trong 3,2 g O2 (vừa đủ). Tính khối lượng nước. | 3,6 g |
| 9 | Cho 2,7 g Al tác dụng với HCl thu được 13,35 g AlCl3 và 0,3 g H2. Tính khối lượng HCl. | 10,95 g |
| 10 | Nhiệt phân 15,8 g KMnO4 thu được 9,85 g K2MnO4, 4,35 g MnO2 và O2. Tính khối lượng O2. | 1,6 g |
| 11 | Khử 16 g Fe2O3 bằng H2 thu được 11,2 g Fe và 5,4 g nước. Tính khối lượng H2. | 0,6 g |
| 12 | Khử 8 g CuO bằng 0,2 g H2 thu được 6,4 g Cu và nước. Tính khối lượng nước. | 1,8 g |
| 13 | Cho 4,6 g Na vào 3,6 g nước (vừa đủ) thu được 8 g NaOH và khí H2. Tính khối lượng H2. | 0,2 g |
| 14 | Cho 5,6 g CaO tác dụng vừa đủ với 1,8 g nước. Tính khối lượng Ca(OH)2. | 7,4 g |
| 15 | Đốt 6,2 g phosphorus cần 8 g O2. Tính khối lượng P2O5. | 14,2 g |
| 16 | Cho 2,4 g Mg tác dụng với 9,8 g H2SO4 thu được 12 g MgSO4 và H2. Tính khối lượng H2. | 0,2 g |
| 17 | Trộn 50 g dung dịch NaOH với 50 g dung dịch CuSO4 thu được 4,9 g kết tủa Cu(OH)2. Tính khối lượng dung dịch sau phản ứng. | 95,1 g |
| 18 | Cho 10,6 g Na2CO3 vào 100 g dung dịch HCl dư, thoát ra 4,4 g CO2. Tính khối lượng dung dịch sau phản ứng. | 106,2 g |
| 19 | Cho 13 g Zn vào 200 g dung dịch H2SO4 loãng vừa đủ, thoát ra 0,4 g H2. Tính khối lượng dung dịch sau phản ứng. | 212,6 g |
| 20 | Nung 50 g đá vôi một thời gian, chất rắn còn lại 39 g. Tính khối lượng CO2 đã thoát ra. | 11 g |
| 21 | Đốt 8,4 g Fe trong oxygen thu được 11,6 g Fe3O4. Tính khối lượng O2. | 3,2 g |
| 22 | Hòa tan 7,8 g hỗn hợp Mg, Al bằng 29,2 g HCl (vừa đủ) thu được 0,8 g H2. Tính khối lượng muối. | 36,2 g |
| 23 | Đốt 3,6 g kim loại M trong oxygen thu được 6 g oxide. Tính khối lượng O2. | 2,4 g |
| 24 | Đốt cháy hoàn toàn 4,6 g chất hữu cơ A cần 9,6 g O2, thu được 8,8 g CO2 và nước. Tính khối lượng nước. | 5,4 g |
| 25 | Đốt 3 g ethane C2H6 với 11,2 g O2 (vừa đủ), thu được 8,8 g CO2. Tính khối lượng nước. | 5,4 g |
| 26 | Trộn 104 g dung dịch BaCl2 với 98 g dung dịch H2SO4 (vừa đủ), tạo 23,3 g BaSO4. Tính khối lượng dung dịch sau. | 178,7 g |
| 27 | Nung 18,4 g hỗn hợp CaCO3 và MgCO3 đến hoàn toàn thu được 9,6 g hỗn hợp oxide. Tính khối lượng CO2. | 8,8 g |
| 28 | Trộn 170 g dung dịch AgNO3 với 58,5 g dung dịch NaCl (vừa đủ), tạo 14,35 g AgCl. Tính khối lượng dung dịch sau. | 214,15 g |
| 29 | Nhiệt phân hoàn toàn 24,5 g KClO3, thoát ra 9,6 g O2. Tính khối lượng chất rắn KCl. | 14,9 g |
| 30 | Cho 10 g CaCO3 vào 100 g dung dịch HCl dư, thoát ra 4,4 g CO2. Tính khối lượng dung dịch sau phản ứng. | 105,6 g |
Bài tập trắc nghiệm lý thuyết (10 câu, có đáp án)
Câu 31. Trong một phản ứng hóa học, tổng khối lượng các sản phẩm … tổng khối lượng các chất tham gia. Cụm từ thích hợp là:
A. lớn hơn B. nhỏ hơn C. bằng D. lớn hơn hoặc bằng
Đáp án C.
Câu 32. Bản chất của định luật bảo toàn khối lượng là:
A. số phân tử trước và sau phản ứng bằng nhau
B. số nguyên tử của mỗi nguyên tố được giữ nguyên, chỉ liên kết giữa các nguyên tử thay đổi
C. các chất sản phẩm luôn là chất khí
D. thể tích các chất không đổi
Đáp án B. Số phân tử có thể thay đổi (ví dụ 2H2 + O2 → 2H2O: 3 phân tử thành 2).
Câu 33. Cho phản ứng A + B → C + D. Biểu thức đúng là:
A. mA + mB = mC + mD B. mA + mC = mB + mD C. mA = mC D. mA − mB = mC − mD
Đáp án A.
Câu 34. Đốt một cây nến, sau một thời gian khối lượng nến giảm. Giải thích đúng là:
A. định luật bảo toàn khối lượng không đúng với phản ứng cháy
B. sản phẩm cháy là khí CO2 và hơi nước bay vào không khí
C. nến bị bay hơi hoàn toàn
D. oxygen làm nến nhẹ đi
Đáp án B.
Câu 35. Nung nóng một miếng đồng ngoài không khí, khối lượng chất rắn sau khi nung so với ban đầu:
A. tăng B. giảm C. không đổi D. không xác định được
Đáp án A. Đồng kết hợp với oxygen tạo CuO; khối lượng tăng đúng bằng khối lượng O2 đã phản ứng.
Câu 36. Nung đá vôi trong bình kín (không cho khí thoát ra). Khối lượng cả bình sau khi nung:
A. tăng B. giảm C. không đổi D. giảm một nửa
Đáp án C.
Câu 37. Trong thí nghiệm ở Ví dụ 10, nếu dùng bình kín thì sau phản ứng:
A. cân lệch về đĩa có cốc B. cân lệch về đĩa quả cân C. cân vẫn thăng bằng D. cân dao động không ngừng
Đáp án C.
Câu 38. Một phản ứng có 4 chất tham gia và tạo thành. Để tính khối lượng một chất bằng định luật bảo toàn khối lượng, cần biết khối lượng của ít nhất:
A. 1 chất B. 2 chất C. 3 chất D. 4 chất
Đáp án C (biết n − 1 chất thì tính được chất còn lại).
Câu 39. Để một chiếc đinh sắt ngoài không khí ẩm, đinh bị gỉ. Khối lượng đinh (cả lớp gỉ) so với ban đầu:
A. giảm B. tăng C. không đổi D. lúc tăng lúc giảm
Đáp án B. Sắt kết hợp với oxygen và hơi nước trong không khí.
Câu 40. Đốt cháy dây magnesium trong bình kín chứa không khí. Phát biểu đúng là:
A. khối lượng bình giảm vì có ánh sáng tỏa ra
B. khối lượng bình tăng vì tạo MgO
C. khối lượng bình không đổi
D. khối lượng bình tăng gấp đôi
Đáp án C.
Mẹo làm nhanh và lỗi thường gặp
- Không cần cân bằng phương trình khi chỉ dùng định luật bảo toàn khối lượng, nhưng phải xác định đủ các chất tham gia và sản phẩm.
- Bài hỗn hợp kim loại + acid: mmuối = mkim loại + macid − mH2; không cần tìm từng kim loại.
- Bài dung dịch: luôn trừ khí bay ra và kết tủa khi tính khối lượng dung dịch sau.
- Bài nhiệt phân có tạp chất: khối lượng chất rắn giảm đúng bằng khối lượng khí thoát ra.
- Lỗi hay gặp: nhầm “khối lượng chất rắn sau nung” với “khối lượng sản phẩm rắn tinh khiết”; quên đổi kg – gam; coi oxygen không khí là “không có khối lượng” trong phản ứng cháy.
Câu hỏi thường gặp
Định luật bảo toàn khối lượng phát biểu như thế nào?
Trong một phản ứng hóa học, tổng khối lượng các chất sản phẩm bằng tổng khối lượng các chất tham gia phản ứng.
Vì sao trong phản ứng hóa học khối lượng được bảo toàn?
Vì chỉ liên kết giữa các nguyên tử thay đổi, còn số nguyên tử của mỗi nguyên tố và khối lượng của chúng giữ nguyên.
Khi nào khối lượng chất rắn sau phản ứng tăng hoặc giảm?
Khối lượng chất rắn tăng khi có chất khí kết hợp vào (như kim loại cháy trong oxygen) và giảm khi có khí thoát ra (như nhiệt phân đá vôi). Tổng khối lượng mọi chất vẫn không đổi.
Cách tính khối lượng dung dịch sau phản ứng?
Lấy tổng khối lượng các chất cho vào, trừ khối lượng khí thoát ra và kết tủa tách khỏi dung dịch.