(SKKN 2022) sử dụng sơ đồ tư duy kết hợp các định luật bảo toàn để giải các bài tập vận dụng cao trong ôn thi tốt nghiệp THPT và ôn HSG văn hoá lớp 12

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓATRƯỜNG THPT HÀ VĂN MAO SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM SỬ DỤNG SƠ ĐỒ TƯ DUY KẾT HỢP VỚI CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỂ GIẢI BÀI TẬP VẬN DỤNG CAO PHẦN HÓA HỌC VÔ CƠ TR

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓA

TRƯỜNG THPT HÀ VĂN MAO

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

SỬ DỤNG SƠ ĐỒ TƯ DUY KẾT HỢP VỚI CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỂ GIẢI BÀI TẬP VẬN DỤNG CAO PHẦN HÓA HỌC VÔ CƠ TRONG ÔN THI TỐT NGHIỆP THPT VÀ ÔN

HỌC SINH GIỎI VĂN HÓA LỚP 12

Người thực hiện: Lê Anh Tuấn Chức vụ: Tổ phó chuyên môn SKKN thuộc môn: Hóa học

THANH HÓA, NĂM 2022

MỤC LỤC

2.3 2 Phương pháp giải các dạng bài tập 3

1 MỞ ĐẦU 1.1 Lí do chọn đề tài.

Trong chương trình THPT hóa học là một môn học luôn đem lại sự thay đổi

diệu kỳ mà các em học sinh cảm nhận được ngay trong mỗi tiết học lý thuyết và thực hành Nó giải thích được các hiện tượng cũng như các vấn đề trong cuộc sống bởi vì hóa học là môn khoa học thực nghiệm, lí thuyết đi đôi với thực tiễn Vậy để học sinh hiểu bản chất, khắc sâu các hiện tượng, các vấn đề mà các em được học vận dụng vào cuộc sống thì các em cần giải các bài tập định tính và định lượng Để làm được điều đó giáo viên là người có vai trò cực kì quan trọng vừa giúp học sinh lĩnh hội các tri thức, vừa là người gieo niềm đam mê, khả năng tự học, tự sáng tạo của học sinh Tuy nhiên để thành công trong sự nghiệp

“trồng người” ngoài năng lực chuyên môn, nghiệp vụ sư phạm còn đòi hỏi giáo viên phải đầu tư nhiều thời gian và thực sự tâm huyết với nghề,để có một bài giảng hay, thu hút học sinh giúp học sinh phát triển tư duy và niềm say mê hóa học, đó là vấn đề mà mỗi người giáo viên luôn trăn trở

Sự đổi mới trong kì thi TNTHPT của Bộ giáo dục & Đào tạo đã đặt ra

những yêu cầu mới cho học sinh, phải có kết quả chính xác và tốc độ giải nhanh Để có kết quả thi tốt học sinh cần phải nắm vững kiến thức và vận dụng kiến thức một cách linh hoạt đặc biệt là kĩ năng giải toán hoá học và việc lựa chọn phương pháp giải rất quan trọng Mà học sinh thường khá lúng túng vì các

em ít được thực hành Đặc biệt dạng bài có nhiều giai đoạn và quá trình hóa học xảy ra là một phần khó đối với học sinh nhất là học sinh miền núi vì kiến thức trừu tượng yêu cầu độ tư duy logic cao Từ thực tế vấn đề tôi đã nghiên cứu đưa

ra phương pháp đơn giản mà quen thuộc để giúp các em có năng lực trung bình

có thể giải quyết bài tập một cách nhanh nhất đó là đề tài “ Sử dụng sơ đồ tư

duy kết hợp các định luật bảo toàn để giải bài tập vận dụng cao phần hóa học vô cơ trong ôn thi tốt nghiệp THPT và ôn học sinh giỏi văn hóa lớp 12” 1.2 Mục đích nghiên cứu.

- Khẳng định tầm quan trọng của việc đổi mới phương pháp dạy học trong giảng dạy

- Giúp học sinh lĩnh hội và vận dụng kiến thức một cách chủ động nhuần nhuyễn hơn

-Tăng khả năng tư duy logic, tính toán của học sinh

- Nâng cao kết quả thi của học sinh trong các kì thi

1.3 Đối tượng nghiên cứu.

- Học sinh khối 12

- Đội tuyển học sinh giỏi khối 11, 12

- Học sinh ôn thi TNTHPT

1.4 Phương pháp nghiên cứu.

- Nghiên cứu tài liệu, sưu tầm các tài liệu phục vụ việc soạn thảo

- Thực nghiệm trong giảng dạy

- Trao đổi, nhận xét và đúc rút kinh nghiệm với các giáo viên trong tổ.

- Phương pháp thống kê, sử lí số liệu.

2 NỘI DUNG 2.1 Cở sở lý luận

2.1.1 Bản chất của phương pháp

- Viết sơ đồ tư duy, xác định chất tham gia và các sản phẩm tạo thành

2.1.2 Các định luật sử dụng trong đề tài

- Định luật bảo toàn electron

- Định luật bảo toàn toàn khối lượng

- Định luật bảo toàn nguyên tố

- Định luật bảo toàn điện tích

2.2.Thực trạng của vấn đề

Trong chương trình hóa học ở trường phổ thông, dạng bài tập về hỗn hợp các chất là những dạng bài tập khó và rất phức tạp vì nó có nhiều giai đoạn và nhiều phản ứng hóa học xảy ra Thông thường các bài tập về hỗn hợp học sinh thường đi viết phương trình hóa học và đi lập hệ phuong trình để giải Tuy nhiên không phải khi nào các bài toán cũng giải quyết được bằng cách viết các phương trình hóa học vì sẽ có rất nhiều phản ứng hóa học xảy ra sẽ gây rối trong việc xác định phương hướng và giải Vì vậy thay vì đi viết các phản ứng hóa học ta chỉ cần đi thiết lập sơ đồ tư duy, xác định các chất phản ứng và sản phẩm kết hợp với các định luật bảo toàn để giải quyết thì bài toán sẽ trở nên đơn giản hơn nhiều và nhanh Bằng kinh nghiệm nhiều năm ôn thi và nghiên cứu đề thi tốt nghiệp THPT và đề thi học sinh giỏi văn hóa lớp 12 của tỉnh Thanh Hóa nói riêng và các tỉnh khác tôi nhận thấy hầu hết các câu vận dụng cao về vô cơ thường phải sử dụng sơ đồ tư duy và kết hợp với các định luật bảo toàn mới giải quyết được trong thời gian ngắn và đạt kết quả cao

2.3 Giải pháp thực hiện.

2.3.1 Cơ sở lý thuyết:

- Định luật bảo toàn khối lượng: Tổng khối lượng chất tham gia bằng tổng

khối lượng các chất tạo thành

- Định luật bảo toàn nguyên tố: số nguyên tử của một nguyên tố trước và sau phản ứng bằng nhau

- Định luật bảo toàn electron: Trong phản ứng oxihoa- khử tổng số e nhận bằng tổng số e nhường

- Định luật bảo toàn điện tích: Tổng điện tích dương bằng tổng điện tích âm

2.3.2 Phương pháp giải các dạng bài tập.

Bài toán 1 Lấy m gam hỗn hợp rắn gồm Mg, Zn, FeCO3, FeS2 (trong đó nguyên

tố oxi chiếm 16,71% khối lượng hỗn hợp) nung trong bình chứa 0,16 mol O2, sau phản ứng hoàn toàn thu được hỗn hợp chất rắn X không chứa nguyên tố lưu huỳnh và hỗn hợp khí Y (có tỉ khối so với H2 là 27) Cho X vào dung dịch chứa 0,72 mol HCl và 0,03 mol NaNO3, sau phản ứng hoàn toàn thấy dung dịch thu được chỉ chứa muối clorua và 1,12 lít (đktc) hỗn hợp hai khí thoát ra có khối

lượng là 0,66 gam (trong đó có một khí hóa nâu ngoài không khí) Giá trị m gần

nhất với giá trị nào sau đây?

( Trích đề thi khảo sát THPT Tỉnh Thanh Hóa lần 2 năm 2021-2022)

Hướng dẫn:

NO là khí hóa nâu trong không khí: 2 2

1

2

3

BTNT[N]: n NaNO 3  n NO  nNH4

4

NH

n   0, 01(mol)

  X 2 4   X

Do X còn có khả năng nhường e nên O2 ban đầu hết

2 2

2 2 3 ( ban dau)

2



SO2 và CO2 để có 2 nguyên tử O nên

BTNT[O]: 3a + 0,16*2 = 0,24 + 4a a =0,08

0,08.3.16

16,71%

Bài toán 2 Cho 10,24 gam hỗn hợp X gồm Fe và Cu vào dung dịch chứa H2S

O4 0,6M và NaNO3 đun nóng, kết thúc phản ứng thu được dung dịch Y chỉ chứ

a các muối sunfat và 2,688 lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất; đktc) Cho Ba

(OH)2 dư vào dung dịch Y, lọc lấy kết tủa nung ngoài không khí đến khối lượn

g không đổi thu được 69,52 gam rắn khan Giả sử thể dung dịch thay đổi không

đáng kể Nồng độ mol/l của Fe2(SO4)3 trong dung dịch Y là

A 0,04M B 0,025M C 0,05M D 0,4M.

( Trích đề thi thử trường chuyên đại học Vinh năm 2021-2022)

Hướng dẫn:

}

0 2

amol bmol

0,5amol bmol

10,24(g) X dung dÞch hçn hî p

NO:0,12mol

Fe , Cu NaNO ,H SO

2 4

H SO NO

n 4n

- Xét 69,52 gam hỗn hợp rắn khan ta được hệ sau:



- Xét dung dịch Y có nFe3   3n NO  (2n Fe  2n ) 0,02mol Cu   C Fe (SO )2 4 3  0,025M

Bài toán 3 Hỗn hợp rắn X gồm Mg, MgO, Fe3O4 và (trong đó oxi chiếm

21,951% khối lượng hỗn hợp) Dẫn 6,72 lít khí CO (đktc) đi qua ống sứ chứa

32,8 gam X, nung nóng Sau một thời gian thu được hỗn hợp rắn Y và hỗn hợp

khí Z có tỉ khối so với H2 bằng 18 Hòa tan hết toàn bộ Y trong dung dịch

HNO3 loãng, dư Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được dung dịch

chứa 122,7 gam muối và 4,48 lít (đktc) hỗn hợp khí gồm NO và N2O có tỉ khối

so với He là 8,375 Số mol HNO3 tham gia phản ứng là

A 1,7655 B 1,715 C 1,825 D 1,845.

( Trích đề thi thử trường chuyên Lam Sơn năm học 2021-2022)

Hướng dẫn:

Ta có sơ đồ tư duy:



1 44 2 4 43

1 44 2 4 43

1 4 4 442 4 4 4 43

3

0,45mol

0,15mol 0,05mol

32,8 (g) hh

0,2 mol hh khÝ 122,7(g) muèi

Mg,Fe, O

CO

X

2

CO

n

 = nOpư = 0,15 mol  nO dư (Y) = nO (X)

– nOpư = 0,3 mol

BT: e

3

BTDT







BT: N

Bài toán 4 Thực hiện phản ứng nhiệt nhôm hỗn hợp gồm Al và m gam hai oxit

sắt trong bình kín, không có không khí, thu được hỗn hợp rắn X Cho X vào dung dịch NaOH dư, thu được dung dịch Y, chất rắn không tan Z và 0,672 lít

khí H2 (ở đktc) Sục khí CO2 dư vào Y, thu được 8,58 gam kết tủa Cho Z tan hết

vào dung dịch H2SO4, thu được dung dịch chứa 20,76 gam muối sunfat và 3,472 lít khí SO2 (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc) Các phản ứng xảy ra hoàn toàn Giá trị của m là

( Trích đề thi thử trường THPT Triệu Sơn 2 năm học 2021-2022)

Hướng dẫn:

- Ta có sơ đồ tư duy:

{

{

1 44 2 4 43

14 2 43

1 4 44 2 4 4 43

2 0

2 4

CO

hçn hî p r¾n X r¾n

0,155mo



2 3

  

4 SO

SO

Bài toán 5: Cho hỗn hợp gồm Mg và Zn có tỉ lệ mol tương ứng 2 : 1 vào 500 ml

dung dịch Fe2(SO4)3 0,2M và CuSO4 0,3M Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn

toàn, thu được dung dịch Y và m gam rắn Z Cho dung dịch NaOH dư vào dung dịch Y, lấy kết tủa nung ngoài không khí đến khối lượng không đổi, thu được

15,2 gam hỗn hợp chứa 2 oxit Giá trị của m là

A 12,88 gam B 13,32 gam.C 17,44 gam D 9,60 gam.

( Trích đề thi thử trường THPT Hậu Lộc I năm học 2021-2022)

Hướng dẫn:

Ta có sơ đồ tư duy:

0,1mol 0,15mol 2xmol xmol

NaOH(d ),t

hçn hî p dung dÞch hçn hî p dung dÞch X 15,2(g) r¾n khan

Cu,Fe:m(g)Y

Xét dung dịch X ta có:  BTDT(X)   2  

SO

Xét hỗn rắn khan ta có: 40.2x + 0,5y.160 = 15,2 (2)

Từ (1), (2) suy ra: x = 0,13 ; y = 0,06

Xét hốn hợp chất rắn Y ta có:

Fe(trong Y)

Bài toán 6 Nung nóng 25,5 gam hỗn hợp gồm Al, CuO và Fe3O4 trong điều

kiện không có không khí, thu được hỗn hợp rắn X Chia X làm 2 phần bằng

nhau Phần 1 cho vào dung dịch NaOH loãng dư, thấy lượng NaOH phản ứng là 6,8 gam; đồng thời thoát ra a mol khí H2 và còn lại 6,0 gam rắn không tan Hòa tan hết phần 2 trong dung dịch chứa 0,4 mol H2SO4 và x mol HNO3, thu được

dung dịch Y chỉ chứa các muối trung hòa có tổng khối lượng là 49,17 gam và a mol hỗn hợp khí Z gồm NO, N2O và H2 (trong đó H2 có số mol là 0,02 mol) Các phản ứng xảy ra hoàn toàn Giá trị của x là

( Trích đề thi thử trường THPT Yên Đinh I năm học 2021-2022)

Hướng dẫn:

Xét phần 1 :

- Khi cho P1 tác dụng với dung dịch NaOH thì: 2n Al O2 3 n Al  n NaOH  0,17mol(*)

* Xét phần 2 :

- Cho P2 tác dụng với dung dịch chứa H2SO4 (0,4 mol) và HNO3 (x mol)

4

NH

18

2

BT:H

H O

2



- Xét hỗn hợp khí Z, gọi y là số mol của N2O ta có : n Z  n H2  0,12mol

 n NO  n Z  n H2 n N O2  (0,1 y)mol 

BT:N

BTKL

- Giải hệ (1) và (2) ta được: n HNO3  x 0,13mol

Bài toán 7 Hoà tan hoàn toàn 7,9 gam hỗn hợp X gồm Mg, Al và Fe (tỉ lệ mol

tương ứng là 2:2:1) bằng lượng vừa đủ dung dịch chứa 0,815 mol HCl và x mol KNO3 Phản ứng kết thúc được 2,464 lít NO (đktc) và dung dịch Y chỉ chứa

muối clorua Cho Y tác dụng với dung dịch AgNO3 dư thu được m gam kết tủa

Giá trị của m gần nhất với giá trị nào sau đây?

(Trích đề thi thử trường THPT Hậu Lộc II năm học 2021-2022)

Hướng dẫn:

- Hỗn hợp X gồm Mg (0,1 mol); Al (0,1 mol); Fe (0,05 mol).

- Vì dung dịch Y chỉ chứa muối clorua nên NO 3 hết  n NH 4    (x 0,11) mol

- Dung dịch Y chứa Mg2+ (0,1 mol); Al3+ (0,1 mol); K+ (x mol); Cl– (0,815 mol);

NH4+ (x – 0,11 mol) Fe2+ (y mol) và Fe3+ (z mol)

- Ta có:

BT: Fe

BTDT (Y)

BT: e

y z 0,05

y 0,02 2x 2y 3z 0, 425

z 0, 03 8x 2y 3z 1,05

  



- Khi cho Y tác dụng AgNO3 dư thì: Ag Fe2





Bài toán 8 Cho 7,488 gam hỗn hợp rắn X gồm Fe, Fe3O4 và Fe(NO3)2 vào

dung dịch chứa 0,3 mol HCl và 0,024 mol HNO3, khuấy đều cho các phản

ứng xảy ra hoàn toàn thu được dung dịch Y (không chứa NH4+) và 0,032 mol

hỗn hợp khí Z gồm NO và N2O Cho dung dịch AgNO3 đến dư vào dung dịch

Y, sau phản ứng thấy thoát ra 0,009 mol NO (sản phẩm khử duy nhất của

N+5), đồng thời thu được 44,022 gam kết tủa Phần trăm khối lượng Fe trong

hỗn hợp X có giá trị gần nhất với giá trị nào sau đây?

A 46,6% B 35,8% C 37,8% D 49,6%.

(Trích đề thi thử trường THPT Hậu Lộc 3 năm học 2021-2022)

Hướng dẫn:

- Khi cho Y tác dụng với lượng dư dung dịch AgNO3 thì

2

AgCl

 

- Xét dung dịch Y ta có nH (d )  4n NO  0,036mol

2 3

chÊt tan (trong Y) Fe

3

- Xét quá trình hòa tan hỗn hợp X ta có :

3 2

BT:H

H O

2



BTKL

+ Xét hỗn hợp khí Z ta có:

3 2 2

2

Fe(NO )

N O





- Xét hỗn hợp X ta có





n

3 4

Fe

Fe O

Bài toán 9 Hòa tan hết 25 gam hỗn hợp X gồm Cu và các oxit sắt (trong hỗn

hợp X oxi chiếm 16,8% về khối lượng) cần vừa đúng dung dịch hỗn hợp A chứa

b mol HCl và 0,25 mol HNO3 thu được 1,68 lít NO (đktc) là sản phẩm khử duy nhất và dung dịch Y Cho dung dịch Y tác dụng với một lượng dung dịch AgNO3

vừa đủ thu được m gam kết tủa và dung dịch Z Cho dung dịch Z tác dụng với một lượng dư dung dịch NaOH, lọc kết tủa, nung đến khối lượng không đổi thu được 28 gam chất rắn Các phản ứng xảy ra hoàn toàn Giá trị gần nhất với m là:

(Trích đề thi thử trường THPT Triệu Sơn 3 năm học 2021-2022)

Hướng dẫn:

O

16,8%.25

16

Đặt số mol Cu, Fe trong X lần lượt là x, y

2 3

CuO Fe O

64x 56y 16.0, 2625 25

x 0,15 y

y 0, 2

2



        (1)

Trong dung dịch Y:

2 3

2 3

2 3

Fe BT

Fe

22, 4

e

mol

 





 





3

BTNT

NO (Y)

N



b 2.0,15 3.0,05 2.0,15 0,175 0,575

BT§ T

Bài toán 10 Cho 4,32 gam hỗn hợp X gồm Mg và Fe tác dụng với V lít (đktc)

hỗn hợp khí Y gồm Cl2 và O2 (có tỉ khối so với H2 bằng 32,25), thu được hỗn hợp rắn Z Cho Z vào dung dịch HCl, thu được 1,12 gam một kim loại không tan, dung dịch T và 0,224 lít H2 (đktc) Cho T vào dung dịch AgNO3 dư thu được 27,28 gam kết tủa Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn Giá trị của V là

(Trích đề thi thử trường THPT Hậu Lộc 4 năm học 2021-2022)

Hướng dẫn:

1,12 gam kim loại không tan là Fe tuy không tham gia quá trình sau nhưng đóng vai trò quan trọng, cho biết dung dịch T chỉ gồm: a mol MgCl2 và b mol FeCl2 24a 56b 4,32 1,12 3, 2

 mkÕt tña thu ® î c 108b 143,5  2a 2b    27, 28 gam   Giải: a b 0,04  mol.

Fe : 0,04

HCl

mol 0,04 mol

Giả thiết tỉ khối   tỉ lệ số mol Cl : O2 2  5 :1   nếu có x mol O2 thì tương

ứng có 5x mol Cl2

Bảo toàn electron ta có: 0, 04 2 0,04 2 4x 5x 2 0,01 2            x 0,01 mol.

Vậy, Y gồm 0,01 mol O2 và 0,05 mol Cl2   V Y  0,06 22, 4 1,344   lít

2.3.3 Bài tập vận dụng

Câu 1 Trộn m gam hỗn hợp X gồm Mg, Fe, Fe3O4, Cu và CuO (trong đó

nguyên tố oxi chiếm 12,82% theo khối lượng hỗn hợp X) với 7,05 gam

Cu(NO3)2, thu được hỗn hợp Y Hoà tan hoàn toàn Y trong dung dich chứa

đồng thời HCl; 0,05 mol KNO3 và 0,1 mol NaNO3 Sau khi các phản ứng xảy

ra hoàn toàn, thu được dung dịch Z chỉ chứa muối clorua và 3,36 lít (đktc) hỗn hợp khí T gồm N2 và NO Tỉ khối của T so với H2 là 14,667 Cho Z phản

ứng với dung dịch Ba(OH)2 dư, kết thúc các phản ứng thu được 56,375 gam

kết tủa Giá trị của m gần nhất với giá trị nào sau đây?

(Trích đề thi thử trường THPT Bá Thước 1 năm học 2021-2022)

Câu 2 Hòa tan hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm Zn, a mol Fe3O4 và b mol Fe(NO3)2 trong dung dịch chứa 1,12 mol HCl và 0,08 mol NaNO3 Sau phản ứng thu được dung dịch Y chỉ chứa muối clorua và 2,24 lít hỗn hợp khí Z (đktc) có tỉ khối hơi đối với H2 là 10,8 gồm hai khí không màu trong đó có một khí hóa nâu

và nung trong không khí đến khối lượng không đổi thu được 4,8 gam chất rắn Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn Giá trị của a + b?

(Trích đề thi thử trường THPT Cầm Bá Thước năm học 2021-2022)

Câu 3 Hòa tan hết 25 gam hỗn hợp X gồm Cu và các oxit sắt (trong hỗn hợp X

oxi chiếm 16,8% về khối lượng) cần vừa đúng dung dịch hỗn hợp A chứa b mol HCl và 0,25 mol HNO3 thu được 1,68 lít NO (đktc) là sản phẩm khử duy nhất và dung dịch Y Cho dung dịch Y tác dụng với một lượng dung dịch AgNO3 vừa đủ thu được m gam kết tủa và dung dịch Z Cho dung dịch Z tác dụng với một lượng dư dung dịch NaOH, lọc kết tủa, nung đến khối lượng không đổi thu được

28 gam chất rắn Các phản ứng xảy ra hoàn toàn Giá trị gần nhất với m là:

(Trích đề thi thử trường THPT Hà văn mao năm học 2021-2022)

Câu 4 Nung hỗn hợp X gồm a mol Mg và 0,25 mol Cu(NO3)2, sau một thời gi

an, thu được chất rắn Y và 0,45 mol hỗn hợp khí Z gồm NO2 và O2 Cho Y phả

n ứng vừa đủ với dung dịch chứa 1,3 mol HCl, thu được dung dịch chỉ chứa m gam hỗn hợp muối clorua và 0,05 mol hỗn hợp khí T (gồm N2 và H2 có tỉ khối

so với H2 là 11,4) Giá trị của m gần nhất với giá trị nào sau đây?

(Trích đề thi thử trường THPT Cẩm Thủy 1 năm học 2021-2022)

Câu 5 Hòa tan hết 15,0 gam hỗn hợp X gồm Fe, Fe3O4, FeCO3 và Fe(NO3)2 tron

g dung dịch chứa NaHSO4 và 0,16 mol HNO3, thu được dung dịch Y và hỗn hợp khí Z gồm CO2 và NO (tỉ lệ mol tương ứng 1 : 4) Dung dịch Y hòa tan t