Phương pháp giải nhanh toán hóa học

tổng hợp đầy đủ tất cả các phương pháp giải bài tập hóa học dành cho học sinh ôn luyện thi đại học. Với tài liệu này, bạn hoàn toàn tự tin về kì thi sắp tới của mình. chúc các bạn đạt kết tốt nhất,đỗ vào các trường mà các bạn mong muốn.

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨAVIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

KHOA HÓA ¯¯¯&¯¯¯

NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên: Huỳnh Thị Thu Vỹ

Lớp : 05HH

1 Tên đề tài : “Nghiên cứu áp dụng các định luật bảo toàn vào việc giải nhanh các bài toán về kim loại sắt”

2 Nội dung nghiên cứu

a Cơ sở lý luận:

- Cơ sở lý luận về bài tập hóa học

- Những định luật bảo toàn có thể áp dụng để giải nhanh bài toán hóa học

- Khái quát những nội dung về kim loại sắt được giảng dạy ở trường phô

thông

b Áp dụng các định luật bảo toàn vào việc giải nhanh bài toán về kim loại sắt và những sai lầm có thể gặp của học sinh:

- Các dạng bài tập liên quan đến kim loại sắt

- Phân tích những sai lầm có thể gặp của học sinh

c Hệ thống bài tập về kim loại sắt

3 Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Thị Lan Anh

4 Ngày giao đề tài: 30/10/2008

5 Ngày hoàn thành: 30/05/2009

Chủ nhiệm khoa Giáo viên hướng dẫn

( Ký và ghi rõ họ tên) ( Ký và ghi rõ họ tên)

PGS TS Đào Hùng Cường Th.S Nguyễn Thị Lan Anh

Sinh viên đã hoàn thành và nộp báo cáo cho Khoa ngày… tháng… năm 2009 Kết quả điểm đánh giá:

Ngày… tháng… năm 2009

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

(Ký và ghi rõ họ tên)

SVTH: Huỳnh Thị Thu Vỹ Khoa Hoá

LỜI CẢM ƠN

Khoá luận tốt nghiệp của em cuối cùng đã hoàn chỉnh Để đạt được kết quảđó bên cạnh sự nỗ lực của bản thân em còn nhận được rất nhiều sự giúp đỡ từ giáoviên hướng dẫn, các thầy cô trong khoa Hoá - Trường Đại học Sư phạm - Đại học

Đà Nẵng

Với lòng biết ơn sâu sắc em xin chân thành cảm ơn Cô giáo Th.S NguyễnThị Lan Anh đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo, động viên, giúp đỡ em trong suốt thờigian nghiên cứu và hoàn thành luận văn này

Em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban chủ nhiệm khoa và các thầy

cô trong khoa Hoá đã tạo mọi điều kiện để em hoàn thành được khoá luận tốtnghiệp của mình

Đà Nẵng ngày 01 tháng 06 năm 2009

Sinh viên Huỳnh Thị Thu Vỹ

Hiện nay, với việc chuyển đôi hình thức thi từ tự luận sang trắc nghiệmkhách quan, thời gian làm bài mỗi câu trắc nghiệm khách quan chưa tới hai phút.Việc giải các bài toán hoá học dạng trắc nghiệm theo phương pháp tự luận khôngcòn thích hợp nữa vì nó tốn quá nhiều thời gian cho việc viết và cân bằng phươngtrình hoá học.

Để làm nhanh các bài toán hoá học dạng trắc nghiệm, đòi hỏi học sinh ngoàiviệc nắm vững kiến thức hoá học, có một năng lực tư duy tốt, kỹ năng phản ứngnhanh đối với các dạng bài tập trắc nghiệm khác nhau, học sinh còn phải biết vận

dụng các phương pháp giải nhanh để giải

Một trong các phương pháp giải nhanh các bài toán hoá học là áp dụng cácđịnh luật bảo toàn như: “ Định luật bảo toàn khối lượng, định luật bảo toàn nguyên

tố, định luật bảo toàn electron, định luật bảo toàn điện tích ” Trong quá trình ápdụng, học sinh không khỏi mắc các sai lầm Việc nghiên cứu, phân tích các sai lầmđể giúp học sinh không mắc phải những sai lầm đó, nhằm giúp học sinh đạt điểmcao trong các kì thi là một việc làm rất cần thiết và bô ích

Xuất phát từ những lý do trên, chúng tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu áp dụng các định luật bảo toàn vào việc giải nhanh các bài toán về kim loại sắt” để

nghiên cứu trong luận văn tốt nghiệp

SVTH: Huỳnh Thị Thu Vỹ Khoa Hoá

2 KHÁCH THỂ NGHIÊN CỨU VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU:

2.1 Khách thể nghiên cứu:

Quá trình học tập môn hoá học ở trường THPT

2.2 Đối tượng nghiên cứu:

Nghiên cứu những sai lầm của học sinh khi áp dụng các định luật bảo toànvào việc giải nhanh các bài toán về kim loại Fe

3 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU:

- Nghiên cứu các dạng toán về kim loại sắt có thể áp dụng các định luật bảo

toàn để giải nhanh

- Nghiên cứu những sai lầm có thể gặp của học sinh khi giải các dạng toánđó và đề xuất biện pháp khắc phục nhằm nâng cao chất lượng dạy học môn hoá họcở trường THPT

4 NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI:

- Nghiên cứu các tài liệu, văn bản về bài tập hoá học của học sinh phô thông

- Nghiên cứu những sai lầm có thể gặp của học sinh để tìm cách khắc phụctrong quá trình dạy học

- Lựa chọn, xây dựng, sắp xếp hệ thống các bài toán về kim loại sắt có thểdùng các định luật bảo toàn để giải nhanh

5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC:

5.1 Nghiên cứu lí luận:

- Nghiên cứu các văn bản và chỉ thị của Đảng, nhà nước và Bộ giáo dục –Đào tạo có liên quan đến đề tài

- Nghiên cứu các tài liệu liên quan về lý luận dạy học, tâm lý học, giáo dụchọc và các tài liệu khoa học cơ bản có liên quan đến đề tài Đặc biệt nghiên cứu kĩ

những sai lầm của học sinh thường mắc phải và các phương pháp giải nhanh một sốbài toán hóa học.

5.2 Điều tra cơ bản và trao đổi kinh nghiệm:

- Điều tra tông hợp ý kiến các nhà nghiên cứu giáo dục, các giáo viên dạyhóa ở trường THPT về nội dung, kiến thức và kĩ năng sử dụng các bài toán về kimloại sắt trong chương trình THPT

- Thăm dò ý kiến của giáo viên và học sinh về những sai lầm có thể gặp củahọc sinh khi áp dụng các định luật bảo toàn để giải nhanh các bài toán về kim loạisắt

6 ĐIỂM MỚI CỦA ĐỀ TÀI:

Nghiên cứu và dự đoán các sai lầm có thể gặp của học sinh khi áp dụng cácđịnh luật bảo toàn để giải nhanh một số bài toán về kim loại sắt Đề xuất biện phápđể khắc phục những sai lầm đó

Chương 1

CƠ SỞ LÝ LUẬN

1.1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ BÀI TẬP HOÁ HỌC: [11]

1.1.1 KHÁI NIỆM VỀ BÀI TẬP HÓA HỌC:

Bài tập hóa học là những bài tập mà khi hoàn thành chúng, học sinh sẽ nắmđược một tri thức hay kỹ năng nhất định nào đó về hóa học Bao gồm:

- Những bài tập chỉ đòi hỏi học sinh tái hiện lại kiến thức như nhữngcâu hỏi về những định luật, quy tắc, khái niệm

- Những bài tập đòi hỏi hoạt động sáng tạo ở học sinh đó là những bàitoán hóa học

Chính những bài toán hóa học là phương tiện cực kỳ quan trọng để phát triển

tư duy cho học sinh chứ không phải những câu hỏi Việc hình thành và phát triễn kỹnăng giải các bài toán hóa học cho phép thực hiện những mối liên hệ qua lại mớigiữa các tri thức thuộc cùng một trình độ của cùng một năm học và thuộc nhữngtrình độ khác nhau của những năm học khác nhau Đặc biệt là mối liên hệ qua lạigiữa tri thức và kỹ năng

1.1.2 TẦM QUAN TRỌNG CỦA BÀI TẬP HÓA HỌC:

- Trong dạy học hóa học, bài tập hóa học vừa là nội dung vừa là phươngpháp dạy học tích cực, hiệu nghiệm, được áp dụng phô biến và thường xuyên ở cáccấp học và các loại trường khác nhau Được sử dụng ở tất cả các khâu của quá trìnhdạy học như nghiên cứu tài liệu mới, củng cố, vận dụng, khái quát hóa – hệ thốnghóa và kiểm tra đánh giá kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo của học sinh

- Không những cung cấp cho học sinh cả kiến thức, cả con đường giành lấykiến thức mà còn mang lại niềm vui sướng của sự phát hiện, tìm ra đáp số Có hiệuquả sâu sắc trong việc hình thành phương pháp chung của việc tự học hợp lý, rènluyện kĩ năng tự lực, sáng tạo

- Là phương tiện cơ bản để rèn luyện các thao tác tư duy đồng thời giúp họcsinh hiểu kiến thức một cách sâu sắc, biết vận dụng kiến thức một cách linh hoạt và

có hiệu quả từ đó phát triển năng lực nhận thức cho học sinh Đồng thời giúp họcsinh tập vận dụng kiến thức hóa học vào thực tế cuộc sống, sản xuất và nghiên cứukhoa học

- Phương pháp luyện tập thông qua việc sử dụng bài tập hóa học là một trongcác phương pháp quan trọng nhất để nâng cao chất lượng dạy học hóa học

1.1.3 TÁC DỤNG CỦA BÀI TẬP HÓA HỌC:

- Rèn luyện cho học sinh kỹ năng vận dụng được các kiến thức đã học, biếnnhững kiến thức tiếp thu được qua các bài giảng của thầy thành kiến thức của chínhmình

- Đào sâu mở rộng kiến thức đã học một cách sinh động, phong phú, hấpdẫn, giúp học sinh nắm vững kiến thức một cách sâu sắc mà không làm nặng khốilượng kiến thức học sinh

- Kiến thức cũ nếu chỉ đơn thuần nhắc lại sẽ làm cho học sinh chán vì khôngcó gì mới và hấp dẫn Bài tập hóa học sẽ ôn tập, củng cố và hệ thống hóa các kiếnthức đã học một cách thuận lợi nhất Một số đáng kể bài tập đòi hỏi học sinh phảivận dụng tông hợp kiến thức của nhiều nội dung ở nhiều chương, nhiều bài khácnhau Qua việc giải các bài tập hóa học học sinh sẽ tìm ra mối liên hệ giữa các nộidung từ đó sẽ hệ thống hóa được kiến thức đã học

- Rèn luyện được những kỹ năng cần thiết về hóa học như kỹ năng cân bằngphản ứng, kĩ năng tính toán theo công thức hóa học và phương trình hóa học, kĩnăng thực hành góp phần vào việc giáo dục kĩ năng tông hợp, đồng thời phát triễntrí thông minh ở học sinh

1.1.4 BẢN CHẤT CỦA VIỆC GIẢI MỘT BÀI TOÁN HÓA HỌC:

Ta có thể biểu diễn bản chất của việc giải một bài toán hóa học theo sơ đồsau:

1.1.5 CÁC BƯỚC GIẢI MỘT BÀI TOÁN HÓA HỌC TỔNG HỢP:

Để giải một bài toán hoá học một cách nhanh và chính xác, đầu tiên ta cầnphân tích kĩ đề, tìm những phương pháp có thể giải được bài toán đó, rồi suy nghĩxem đâu là cách giải nhanh nhất, tối ưu nhất Cụ thể các bước thường sử dụng đểgiải một bài toán hoá học tông hợp như sau:

- Bước 1: Liệt kê các dữ kiện, yêu cầu của đề bài

- Bước 2: Đặt ẩn số: thường là số mol, công thức chung

- Bước 3: Viết tất cả các phương trình phản ứng hoá học xảy ra (nhớ cânbằng phương trình phản ứng)

- Bước 4: Dựa vào các dữ kiện đề bài cho và các dữ kiện biện luận theophương trình phản ứng để thiết lập mối liên hệ giữa dữ kiện đề bài với yêu cầu đềbài, lập các phương trình đại số

- Bước 5: Sử dụng các thủ thuật tính toán như phương pháp trung bình,phương pháp ghép ẩn , áp dụng các định luật cơ bản của hoá học như định luậtbảo toàn khối lượng, bảo toàn electron để giải quyết vấn đề

- Bước 6: Kiểm tra lại và kết luận

* Các công thức thường sử dụng khi giải bài toán hoá học:

không cơ bản

1.2 KHÁI QUÁT NHỮNG NỘI DUNG VỀ KIM LOẠI SẮT ĐƯỢC GIẢNG DẠY Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG: [9], [5], [2]

1.2.1 VỊ TRÍ VÀ CẤU TẠO:

- Là nguyên tố kim loại chuyển tiếp họ d, thuộc nhóm VIIIB, chu kì 4 củaBảng tuần hoàn các NTHH, có số hiệu nguyên tử Z= 26

- Cấu hình electron 26Fe: 1s22s22p63s23p63d64s2

- Phân bố các e lớp ngoài cùng vào các obitan:

3d6 4 s2

→ nguyên tử Fe có thể nhường 2epl4s hoặc 3e (2epl4s + 1epl3d) để tạo ra các ion

Fe2+ hoặc Fe3+

- Tuỳ thuộc vào nhiệt độ, kim loại Fe có thể tồn tại ở các dạng tinh thể khác

nhau: lập phương tâm khối (Feα) hoặc lập phương tâm diện (Feγ )

- Fe là kim loại có tính khử trung bình, có thể bị oxi hoá thành Fe2+ hoặc Fe3+

1.2.3.1 Tác dụng với phi kim:

- Với dd HNO 3 loãng, HNO 3 đặc, H 2 SO 4 đặc và đun nóng:

H2SO4 đặc, to Fe2(SO4)3 + SO2

+ H2OHNO3 loãng

Fe(NO3)3 + NH4NO3 hoặc N2 hoặc N2O hoặc NO

* Lưu ý: Fe + ( HNO 3 , H 2 SO 4 ) đặc nguội

1.2.3.3 Tác dụng với dung dịch muối:

Fe khử được những ion kim loại đứng sau nó (trong dãy điện hoá), khi khôngcó mặt chất oxi hoá chỉ tạo muối sắt (II)

* Ví dụ: Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu↓

Fe + 2AgNO3 → Fe(NO3)2 + 2Ag↓

1.2.3.4 Tác dụng với nước:

- Fe không khử được nước ở nhiệt độ thường.

- Fe khử được hơi nước ở nhiệt độ cao:

Fe + H2O Fe3O4 + H2

Fe + H2O FeO + H2

1.2.4 TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN:

- Fe là kim loại phô biến nhất trong vỏ quả đất sau Al

- Trong tự nhiên, Fe tồn tại chủ yếu ở dạng hợp chất Ở trạng thái tự do chỉcó trong các thiên thạch

- Một số quặng sắt quan trọng như: quặng hematit đỏ (chứa Fe2O3 khan),quặng hematit nâu (chứa Fe2O3 nH2O), quặng manhetit (chứa Fe3O4), quặng xiđerit(chứa FeCO3), quặng pirit sắt (chứa FeS2)…Trong đó, quặng manhetit và hematitdùng để sản xuất gang

1.2.5 MỘT SỐ HỢP CHẤT CỦA SẮT

t0<5700C

t0>5700C

1.2.5.1 HỢP CHẤT SẮT(II)

* Tính chất hoá học của hợp chất Fe(II):

Tính chất hoá học chung của các hợp chất sắt(II) là tính khử

- Một số hợp chất Fe(II) vừa có tính khử vừa có tính oxi hoá:

+ Thể hiện tính khử khi tác dụng với những chất oxi hoá như: dd HNO3,

H2SO4( đặc, to), Cl2, dd KMnO4/H2SO4 tạo hợp chất Fe(III)

Ví dụ: 3FeO + 10HNO3 → 3Fe(NO3)3 + 5H2O + NO↑

+ Thể hiện tính oxi hoá khi tác dụng với chất khử như: H2, CO, Al

Ví dụ: FeO + Al → Fe + Al2O3

- Oxit và hidroxit sắt (II) có tính bazơ:

FeO + 2HCl → FeCl2 + H2O Fe(OH)2 + H2SO4 loãng → FeSO4 + H2O

** Điều chế một số hợp chất Fe(II):

- FeO: Có thể đi từ Fe2O3 hoặc Fe(OH)2

Fe2O3 + CO 2FeO + CO2

Fe(OH)2 FeO + H2O

- Fe(OH) 2 : Fe2+ + 2OH- → Fe(OH)2↓ (trắng xanh)

- Muối Fe 2+ : hợp chất Fe(II) (như FeO, ) + ddHCl hoặc H2SO4 loãng

- Ví dụ: điều chế muối FeCl2: FeO + 2HCl → FeCl2 + H2O

* Tính chất hoá học của hợp chất Fe(III):

Tính chất hoá học chung của các hợp chất Fe(III) là tính oxi hoá:

- Oxit và hidroxit sắt (III) có tính bazơ:

Tác dụng với axít tạo muối Fe(III)

Fe2O3 + 3H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3H2OFe(OH)3 + 3HCl → FeCl3 + 3H2O

** Điều chế một số hợp chất Fe(III):

- Fe2O3:

Fe(OH)3 Fe2O3 + H2O 2FeO +

2

1

O2 → Fe2O3

- Fe(OH)3: Fe3+ + 3OH-→ Fe(OH)3↓ (nâu đỏ)

- Muối Fe3+: có thể cho Fe + ( Cl2 hoặc HNO3, H2SO4 đặc, to) hoặc hợp chấtFe(III) + axít

Ví dụ: Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO↑ + 2H2O

2Fe(OH)3 + 3H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 6H2O

*** Ứng dụng của hợp chất sắt(III):

- Fe2(SO4)3: dùng làm chất keo tụ khi làm sạch nước, chất tẩy gỉ kim loại

- FeCl3: dùng làm chất keo tụ khi làm sạch nước, chất xúc tác tron tông hợphữu cơ, được dùng trong công nghiệp sợi

- Fe2O3: dùng để pha chế sơn chống gỉ

1.2.5.3 HỢP KIM CỦA SẮT:

toC

Trong thực tế phần lớn Fe được sử dụng không phải ở dạng nguyên chất

mà dưới dạng hợp kim của sắt là gang và thép:

Mn, S, P

Thànhphần

ít C,Si,nhiều Fe3C nhiều C,SiTính

chất rất cứng và giòn ít cứng, ít giòn hơn gangtrắngỨng

dụng

dùng để luyệnthép

Đúc các bộ phận của máy,ống dẫn nước

Thép

C

0.01→2%,

1 lượngnhỏ Si,

Mn, Cr,Ni

Thép thường Thép đặc biệt

Thànhphần ít C, Si, Mn và rấtít S, P chứa thêm: Si, Mn,Cr,Ni,W

Tínhchất

Thépcứng Thép mềm ThépCr-Ni Thép W-Mo-Cr Thép Mn

C

<0,1%

rấtcứng

rất cứng

dù ở to rấtcao

rấtbền,chịuđược

va đậpmạnh

Ứngdụng

thường dùng trongxây nhà cửa, chế

tạo các vật dụngtrong đời sống

dùngđể chế

tạodụngcụ ytế

dùng dể

chế tạolưỡi daocắt gọtkim loại

chếtạođườngray xelửa

* Tóm tắt quá trình sản xuất gang trong lò cao:

- Lò cao có chiều cao khoảng 27-31m, vỏ ngoài bằng thép, bên trong lát

bằng gạch chịu lửa, có dạng 2 hình nón cụt úp mặt đáy vào nhau

+ Cấu tạo lò từ trên xuống dưới:

Miệng lò→ thân lò→bụng lò→ phễu lò → nồi lò→ cửa tháo xỉ→cửa tháogang

- Nạp nguyên liệu theo từng lớp xen kẻ: lớp quặng sắt (Fe3O4, Fe2O3, tạpchất: SiO2,MnO,P2O5 ), lớp than cốc, lớp chất chảy (CaCO3và cát) vào lò cao quamiệng lò Thôi liên tục không khí đã được nung nóng đến 600-800 0C từ dưới lên

khử các oxít sắt đến sắt kim loại theo sơ đồ: Fe 2 O 3 → Fe 3 O 4 → FeO → Fe Fe nóng chảy tạo ra di chuyển xuống bụng lò, một phần tác dụng với than cốc và CO

tạo Fe3C (xementit) Cùng với quá trình khử oxit sắt là quá trình khử các tạp chất( SiO2, MnO, P2O5 ) nhờ C tạo Si, P, Mn Hỗn hợp C, Fe3C, Si, P, Mn, tan vào

Fe nóng chảy tạo thành gang Và quá trình tạo xỉ CaSiO3 ( SiO2 + CaO do CaCO3phân huỷ ) Xỉ tập trung ở nồi lò tạo thành một lớp, do xỉ nhẹ hơn gang nên nằmtrên gang lỏng bảo vệ gang không bị oxi hoá bởi không khí thôi vào lò Sau mộtthời gian nhất định người ta tháo xỉ ra theo cửa trên và tháo gang (gang trắng &gang xám) ra theo cửa dưới của lò

* Tóm tắt quá trình luyện thép:

Gang loại bớt lượng dư các tạp chất C,S,P,Si, Mn ta thu được thép Loại bỏlượng dư các tạp chất C,S,P,Si, Mn bằng cách oxi hoá chúng thành các oxit ở trạngthái khí (CO, SO2) hoặc rắn (SiO2, P2O5) bởi O2 Oxit ở trạng thái khí thì bay rangoài không khí, còn Oxit ở trạng thái rắn cho hoá hợp với CaO tạo xỉ (CaSiO3,

Ca3(PO4)2) nôi trên bề mặt thép lỏng

Có 3 phương pháp dùng trong quá trình luyện thép:

- Phương pháp Bet-xơ-me: Thời gian luyện thép ngắn, chủ yếu dùng đểluyện thép thường

- Phương pháp Mac-tanh: Chủ yếu dùng để luyện thép có chất lượng cao

- Phương pháp lò điện: Dùng để luyện thép đặc biệt mà thành phần có nhữngkim loại khó nóng chảy như W, Mo, Cr, S, P

2.1.1 ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN KHỐI LƯỢNG:

2.1.1.1 Nội dung của định luật:

2.1.1.2 Kinh nghiệm áp dụng định luật:

- Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng khi một phản ứng hoá học có n chất

mà ta biết được khối lượng của (n - 1) chất (kể cả chất phản ứng và sản phẩm)

- Khi áp dụng định luật bảo toàn khối lượng cho một phản ứng thì phản ứng

đó không cần cân bằng mà chỉ cần quan tâm chất tham gia phản ứng và sản phẩmthu được

2.1.1.3 Công thức của định luật:

* Ví dụ: Cho m gam FexOy tác dụng với dd H2SO4 đặc nóng vừa đủ, có chứa0,075 mol H2SO4 , thu được dung dịch X và 0,672 lít SO2 (đktc) duy nhấtthoát ra Cô cạn dung dịch X thu được 9 gam muối khan Tính m

2.1.2 ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NGUYÊN TỐ:

2.1.2.1 Nội dung của định luật:

Trong mọi quá trình biến đôi hóa học, các nguyên tố sẽ bảo toàn cho nhautrước và sau phản ứng Nghĩa là một nguyên tố khi tham gia phản ứng hóa học chỉchuyển từ chất này sang chất khác

→

2.1.2.2 Kinh nghiệm áp dụng định luật:

- Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố khi gặp các bài toán không thể ápdụng được định luật bảo toàn khối lượng hoặc viết phương trình phản ứng nhưng lạikhông thấy hướng giải

- Các bài toán dùng phương pháp bảo toàn nguyên tố thì thường giữa chất đềbài cho và hỏi có cùng một nguyên tố nào đó

- Khi giải một bài toán dùng phương pháp bảo toàn nguyên tố thì không cầnviết các phương trình phản ứng để tìm quan hệ giữa số mol mà chỉ cần xét trạng tháiđầu và cuối đối với nguyên tố đó

Tổng số mol nguyên tử của một nguyên tố trước phản ứng bằng tổng số mol nguyên tử của nguyên tố đó sau phản ứng.

2.1.2.3 Công thức của định luật:

Trước phản ứng nguyên tố X có trong các chất A,B

Sau phản ứng nguyên tố X có trong các chất C, D

Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố cho nguyên tố X có:

n A số ntử X trong A + n B số ntử X trong B =n C số ntử X trong C +n D số ntử X trongD

* Ví dụ: Cho hỗn hợp A







bmol O

Fe

amol FeO

:

:3

zmol O

Fe

ymol FeOdu

xmol du O Fe

::::

4 3

3 2

Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố cho nguyên tố Fe có:

∑nFe /A = ∑nFe /B → a.1+b.2 = x.2 + y.1 + z.3 +t.12.1.3 ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ELECTRON:

2.1.3.1 Nội dung của định luật:

Khi có nhiều chất oxi hoá và chất khử trong một hỗn hợp phản ứng (nhiềuphản ứng hoặc phản ứng qua nhiều giai đoạn) thì tông số electron mà các chất khửcho phải bằng tông số electron mà các chất oxi hoá nhận

→

2.1.3.2 Kinh nghiệm áp dụng định luật:

- Áp dụng định luật bảo toàn electron khi gặp các bài toán mà những phảnứng xảy ra là phản ứng oxi hoá khử (phức tạp, nhiều giai đoạn, nhiều quá trình)

- Khi giải bài toán dùng phương pháp bảo toàn electron không cần viếtphương trình phản ứng mà chỉ cần tìm xem trong quá trình phản ứng có bao nhiêumol e do chất khử cho và bao nhiêu mol e do chất oxi hoá nhận Muốn vậy ta cầnxác định đúng trạng thái đầu và trạng thái cuối (bỏ qua các giai đoạn trung gian)

Tổng số mol electron mà các chất khử cho bằng tổng số mol electron mà các

chất oxi hoá nhận

2.1.3.3 Công thức của định luật:

Giả sử bài toán hoá học có: chất khử là A có số mol : nA

chất oxi hoá là B có số mol : nB

Áp dụng định luật bảo toàn electron cho 2 quá trình oxi hoá và khử của 2chất A,B có:

* Ví dụ: Tính thể tích dd FeSO4 0,5M cần thiết để phản ứng vừa đủ với 100

ml dung dịch KMnO4 0,2M trong môi trường axít

Giải

Gọi số mol FeSO4 tham gia phản ứng là xQuá trình khử: Fe2+ → Fe3+ + 1e

x 1.x Quá trình oxi hoá: Mn+7 + 5e → Mn+2 0,02 5.0,02

Áp dụng định luật bảo toàn e có: 1.x = 5.0,02 → x = 0,1 mol

→ V = 0.2 lít

2.1.4 ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐIỆN TÍCH:

2.1.4.1 Nội dung của định luật:

Trong một dung dịch, nếu tồn tại đồng thời các ion dương và ion âm thì tông

số điện tích dương bằng tông số điện tích âm Vì vậy dung dịch luôn trung hoà vềđiện

→

2.1.4.2 Kinh nghiệm áp dụng định luật:

Áp dụng định luật bảo toàn điện tích khi gặp:

- Những bài toán cho biết số mol, nồng độ của các ion trong dungdịch, yêu cầu xác định biểu thức liên hệ giữa các số mol

∑số e nhường x nA = ∑số e nhận x nB

Tổng số mol các điện tích dương của ion dương bằng tổng số mol các điện

tích âm của ion âm

- Hoặc những bài toán yêu cầu tính khối lượng chất rắn sau khi cô cạnmột dung dịch khi biết số mol các chất hoặc ion trong dung dịch

- Các bài toán pha chế dung dịch, xử lý nước cứng

2.1.4.3 Công thức của định luật:

* Ví dụ: Giả sử trong một dung dịch tồn tại các ion: An+ có số mol là x,

Bm+ có số mol là y, Cp- có số mol là z, Dq- có số mol là t

Áp dụng định luật bảo toàn điện tích có:

2.2 MỘT SỐ DẠNG TOÁN THƯỜNG GẶP VỀ KIM LOẠI SẮT CÓ THỂ ÁP DỤNG CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỂ GIẢI NHANH [ 1], [3], [4], [7],[8], [10], [11].

2.2.1 DẠNG TOÁN SẮT TÁC DỤNG VỚI AXIT (HCl, H2SO4, HNO3 )2.2.1.1 Phương pháp giải:

- Fe + (HCl hoặc H2SO4 loãng) → Fe2+ + H2

Nếu đề cho nH2ta tính được nFe theo tỉ lệ: nFe = nH2

- Fe + HNO3/ H2SO4 đặc → Fe3+ + sản phẩm khử chứ N hoặc S + H2O

Nếu axit (HNO3/ H2SO4 đặc) dư thì sau phản ứng chỉ thu được muối sắt (III)

Nếu sau phản ứng vẫn còn kim loại chứng tỏ Fe dư (hoặc đề cho Fe

dư sau phản ứng) thì sản phẩm cuối cùng sau phản ứng chỉ có muối sắt (II) vì:

Fe + 2Fe3+ 3Fe2+.Nếu Fe và axit cùng hết có thể muối tạo thành sau phản ứng là hỗn hợp 2 muối sắt (II) và sắt (III)

- mmuối tạo thành = m Fe + mgốc axit tạo muối

Đối với phản ứng Fe + HNO3 ta có:

mmuối tạo thành = m Fe + m NO3− tạo muối

nHNO3phản ứng = nN trong HNO3 = n NO3 −

tạo muối + nN trong sản phẩm khử (n − tạo muối = số mol electron nhường hoặc số mol electron nhận)

∑ n ion dương x điện tích ion dương = ∑ n ion âm x điện tích ion âm

x n + y m = z p + t q

2.2.1.2 Bài tập vận dụng

Ví dụ 1: Cho Fe phản ứng với 0,04 mol dung dịch HNO3 loãng, sau phảnứng thu được dung dịch A, khí NO và chất rắn B Khối lượng muối thu được trongdung dịch X là:

Giải:

Cách 1: Theo phương pháp bảo toàn e và bảo toàn nguyên tố

Tóm tắt quá trình pứ: Fe Fe3+ Fe2+

Áp dụng ĐLBT nguyên tố N: 1 nHNO3pứ = 3 nFe(NO3)3+ 1.nNO = 0,04

→ nHNO3pứ = 3 x + 1 x = 0,04

→ x = 0,01mol

Fe → Fe2+ + 2e N + 3e → N

x  x 2x 0,03 0,01

Áp dụng ĐLBT e có: 2x = 0,03 → x = 0,015 mol

Áp dụng ĐLBT nguyên tố Fe: nFe(NO3)2= nFe = 0,015 mol→ Đáp án:D

Cách 2: Phương pháp biện luận

* Phân tích một sai lầm của học sinh:

+ Sai lầm 1: Cho muối thu được trong dung dịch X là muối sắt(III) nên xác

định số mol e do Fe cho sai: Fe → Fe3+ + 3e

x  3x không biết được sau phản ứng Fe vẫn còn dư thì trong dung dịch không còn muốisắt(III) chỉ tồn tại muối sắt (II) do: Fedư +2Fe3+ → 3Fe2+ và xem số mol HNO3 oxihoá chính là số mol HNO3 phản ứng nên xác định số mol e nhận sai:

+ Sai lầm 2: xác định đúng muối tạo thành là muối sắt (II) nhưng xác định

số mol HNO3 oxi hoá sai nên xác định số mol e nhận sai như sai lầm 1:

Giải:

Cách 1: Theo phương pháp bảo toàn e

nFe = nH2 = 0,03 mol (Fe và H2 đều nhường 2e)

Fe → Fe3+ + 3e N + 3e → N ( NO) 0,03 0,09 3x  x

Áp dụng ĐLBT e có: 3x = 0,09 → x = 0,03 mol → Đáp án: C

Cách 2: Theo phương pháp biện luận

Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2 0,03 0,03

Fe + 4 HNO3 → Fe(NO3 ) 3 + NO + 15H2O 0,03 0,03

→ V = 672 ml

* Phân tích một số sai lầm của học sinh:

+ Sai lầm 1: Cho Fe tác dụng với HNO3 cũng tạo ra muối sắt (II) như Fetác dụng với H2SO4 loãng nênxác định số mol e cho sai:

Fe → Fe2+ + 2e N + 3e → N ( NO) 0,03 0,06 3x  x

Áp dụng ĐLBT e có: 3x =0,06→ x = 0,02 mol

→ VNO = 0,448 lít→ chọn B ( sai )

+ Sai lầm 2: Cho Fe tác dụng với H2SO4 loãng tạo muối sắt (III) như Fe tácdụng với HNO3 nên xác định số mol Fe sai → xác định số mol e cho sai:

2Fe + 6H+ → Fe3+ + 3H2 0,02 0,03

Fe → F e3+ +3e 0,02 0,06 → chọn B ( sai )2.2.2 DẠNG TOÁN HOÀ TAN SẮT VÀ HỢP CHẤT CÓ TÍNH KHỬ CỦA SẮT BẰNG DUNG DỊCH AXIT (HCl, H2SO4, HNO3 )

2.2.2.1 Phương pháp giải:

- Fe và các hợp chất có tính khử của sắt (như: các muối sắt (II), FeO, Fe3O4, Fe(OH)2) khi tác dụng với axit HNO3 và H2SO4 đặc, nóng đều tạo thành muối sắt (III) và kèm theo các sản phẩm khử chứa nitơ (hoặc chứa lưu huỳnh)

- Hỗn hợp (Fe + oxit sắt) khi tác dụng với axit (HCl và H2SO4 loãng), sau phản ứng thu được khí H2, khí H2 sinh ra là do Fe tác dụng với axit, khi đó:

nFe = nH2

- Các oxit sắt (FeO, Fe2O3, Fe3O4) tác dụng với axit ( HCl hoặc H2SO4

loãng), sau phản ứng chỉ thu được muối sắt có hoá trị tương ứng và nước (không sinh ra khí)

Khi đó số mol H+ phản ứng = 2 số mol nguyên tử O trong oxit vì:

O2- + 2H+→ H2O

- Tính khối lượng Fe hoặc oxit sắt hoặc khối lượng nguyên tử O trong oxit sắt theo công thức: mOxit sắt = mO/Oxit + mFe

2.2.2.2 Bài tập vận dụng :

 Ví dụ 1: Cho 18,5g hỗn hợp Z gồm Fe, Fe3O4 tác dụng với 200 ml dungdịch HNO3 loãng đun nóng và khuấy đều Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thuđược 2,24 lít khí NO duy nhất, dung dịch Z1 và còn lại 1,46g kim loại Nồng độmol/l của dung dịch HNO3 là:

Giải:

Cách 1: Theo phương pháp bảo toàn e và bảo toàn nguyên tố

Fe → Fe3+ + 3e x x 3x N + 3e → N

0,3 0,13Fe (Fe3O4 ) → 3Fe3+ + 1e

09,0

y x

Áp dụng ĐLBT nguyên tố N có: nHNO3 = 3nFe(NO3)3 + nNO

→ nHNO3 = 3 (x + 3y) + 0,1 = 0,64mol

→ CMHNO3= 3,2M → Đáp án: D

Cách 2: Theo phương pháp biện luận

Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O x 4x x x

3Fe3O4 + 28HNO3 → 9Fe(NO3)3 + NO + 14H2O y

04,1731684

1,03

y x

y x

09,0

* Phân tích một số sai lầm của học sinh:

Khi đặt nFe3O4 = y (mol) nhưng khi đưa vào bán phản ứng:

sử dụng quy tắc tam suất nhân chéo chia

Ở đây, theo ĐLBT e: ne cho = nchất khử cho số e cho

Nên 1 ptử Fe3O4 có số mol là y cho 1e → ne cho = y.1 = y, không phải

 Ví dụ 2: Hoà tan m gam hỗn hợp FeO, Fe2O3, Fe3O4 bằng HNO3 đặc nóng

dư, sau phản ứng thu được 1,12 lít khí N2O ( sản phẩm khử duy nhất, ở đktc) Côcạn dung dịch sau phản ứng được 145,2g muối khan Giá trị của m là:

Giải

Fe3O4 = FeO.Fe2O3 nên có thể xem hỗn hợp gồm FeO và Fe2O3

Cách 1: Theo phương pháp bảo toàn e và bảo toàn nguyên tố

Fe2+(FeO) → Fe3++1e 2N + 8e → 2N(N2O)

+8/3

+5 +1

Cách 2: Theo phương pháp biện luận

8FeO + 26HNO3 → 8Fe(NO3 ) 3 + N2O + 13H2O (1)

* Phân tích một số sai lầm của học sinh:

+ Sai lầm 1: nN2O = 0,05 mol nhưng khi đưa vào bán phản ứng:

2N + 8e → 2N(N2O)

2

05,0.8

 0,05Dẫn đến số mol e nhận là: 0,2 mol → nFeO = nFe2O3 = 0,2 mol →C (sai)

+ Sai lầm 2: Khi giải theo phương pháp biện luận do viết sai phương trình

phản ứng dẫn đến không cân bằng được phương trình phản ứng nên không tìm rakết quả: Fe2O3 + HNO3 → Fe(NO3)3 + N2O + H2O

HNO3

+1

+5

Vì vậy, khi giải các bài toán hoá học, để khỏi lúng túng khi giải, đặc biệttrong các kì thi khỏi mất tinh thần do giải hoài mà không tìm ra kết quả cần viếtđúng phương trình phản ứng, muốn vậy ta cần nắm vững kiến thức lý thuyết về hoáhọc và rèn kỹ năng viết các phương trình phản ứng một cách thành thạo.

2.2.3 DẠNG TOÁN SẮT TÁC DỤNG VỚI PHI KIM:

2.2.3.1 Phương pháp giải:

- Oxi hoá không hoàn toàn sắt thu được A gồm (Fe + oxit sắt), tiếp tục oxihoá A bằng axit HNO3 hoặc H2SO4 đặc nóng thì sản phẩm cuối cùng thu được làmuối sắt (III) Sơ đồ tóm tắt: Fe (hh Fe+ oxit sắt) Fe3+ Trong haiquá trình trên, chất khử là Fe còn chất oxi hoá là O2 và axit (HNO3 hoặc H2SO4 đặc)

Áp dụng ĐLBT e : ∑ ne (Fe cho) = ∑ (ne (O2 nhận) + ne (axit nhận ))

- Đối với bài toán Fe + S → hỗn hợp sản phẩm, hoà tan hỗn hợp sản phẩmnày bằng dung dịch axit ( HCl hoặc H2SO4 loãng) thu được hỗn hợp khí chứng tỏ Fe

dư sẽ tác dụng với axit sinh ra H2 nên hỗn hợp khí gồm : H2 và H2S

Khi đó nFe pứ = nSpứ = nH2S và nFe dư = nH2Nếu đề cho dữ kiện tính được khối lượng mol trung bình của hỗn hợpkhí H2 và H2S bằng 18 thì khi đó nH2 = nH2S và %H2 = % H2S = 50%

2.2.3.2 Bài tập áp dụng:

 Ví dụ 1: Để m gam phoi bào sắt ngoài không khí, sau một thời gian biến

thành 12g hỗn hợp B gồm Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3 Cho B tác dụng hoàn toàn vớidung dịch HNO3 dư thấy giải phóng ra 2,24 lít khí NO (đktc) Giá trị của m là:

Giải:

Cách 1: Theo phương pháp bảo toàn e và bảo toàn khối lượng:

Tóm tắt quá trình phản ứng:

mg Fe 12g hhB (Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3) 2,24 lít NO

Áp dụng ĐLBT khối lượng: mO2 = mB - mFe = (12 – m)g

Fe → Fe3+ + 3e O2 + 4e → 2O

Theo đề và ptpứ: (4), (5), (6) & (7): 56x + 72y + 232Z + 160t = 12 (a)

* Phân tích một số sai lầm của học sinh:

+ Sai lầm 1: Tính số mol của nguyên tử O trong oxit: nO/Oxit =

16

12 m−

nhưnglại đưa vào bán phản ứng: O2 + 4e → 2O2-

+ Sai lầm 2: Tính đúng nO2= 12 m32−

nhưng không cân bằng số nguyên tử

O ở bán phản ứng của quá trình khử : O2 + 2e → O2-

- Vì vậy, khi viết quá trình nhận e của oxi có thể viết: O + 2e → O

2-hoặc O2 + 4e → 2O2- Nhưng khi viết dưới dạng nguyên tử O thì phải tính số molnguyên tử O (khối lượng nguyên tử oxi trong oxit chia cho 16), còn viết theo O2 thìphải tính số mol phân tử O2 (khối lượng nguyên tử oxi trong oxit chia cho 32) Vì

mO/oxit = mO2

 Ví dụ 2: Trộn 5,6g bột sắt với 2,4g bột lưu huỳnh rồi nung nóng (trong

điều kiện không có không khí), thu được hỗn hợp rắn M Cho M tác dụng với lượng

dư dung dịch HCl, giải phóng hỗn hợp khí X và còn lại một phần không tan G Đểđốt cháy hoàn toàn X và G cần vừa đủ V lít khí O2 (ở đktc) Giá trị của V là:

Giải

Fe + S → rắn M, M có thể là: FeS, Fe dư, S dư

M + HCl dư → hỗn hợp khí X + phần không tan G nên cả Fe và S còn dư

Cách 1: Theo phương pháp bảo toàn e:

Tóm tắt quá trình phản ứng: Fe→ → Fe2+ , S→ → S và O2→ O

Fe → Fe2+ + 2e 0,1 0,2

Cách 2: Theo phương pháp biện luận

* Phân tích một số sai lầm của học sinh:

+ Sai lầm 1: Khi giải bằng phương pháp bảo toàn e học sinh cho rằng Fedư+ 2H+ → Fe2+ + H2, H+ có sự thay đôi số oxi hoá nên khi viết bán phản ứng của quátrình nhận e, ngoài bán phản ứng quá trình nhận e của O2 còn có bán phản ứng quátrình nhận e của H+

Fe → Fe2+ + 2e O2 + 4e → 2O0,1 0,2 x 4x

S → S + 4e H+ + 2e → H2

0,075 0,3 2y y

Áp dụng ĐLBT e: 4x + 2y = 0,2 + 0,3 → không tìm ra kết quả

Không biết H+ nhận e của Fe dư để tạo H2 nhưng H2 lại trả số e này cho O2trong phản ứng cháy tạo ra H2O Nên thực chất O2 là chất nhận e.

+ Sai lầm 2: Khi cho M qua dung dịch axit HCl dư thu được hỗn hợp khí X

chứng tỏ M gồm FeS và Fe dư và vì HCl dư nên FeS và Fe dư đều phản ứng hết nênkhông biết phần không tan G là gì → không hiểu đề và không tìm ra kết quả vì họcsinh nghĩ khi Fe tác dụng với S thì phải có một chất phản ứng hết mà Fe dư thì Sphải hết, không biết được cả Fe và S có thể còn dư

2.2.4 DẠNG TOÁN KHỬ OXIT SẮT BẰNG CÁC CHẤT KHỬ NHƯ

3FexOy + 2yAl → 3xFe + yAl2O3

- Các chất khử CO, H2, Al lấy nguyên tử O trong oxit tạo CO2, H2O, Al2O3nên nO/oxit = nCO pứ = nH2 pứ = nH2O = nCO2= n↓ (kết tủa tạo ra do dẫn khí sinh rakhi khử oxit sắt bằng CO qua dung dịch nước vôi trong (Ca(OH)2) hoặc dd Ba(OH)2dư)

- Khối lượng chất rắn giảm hay hỗn hợp khí tăng sau phản ứng chính là khối lượng của nguyên tử O tham gia phản ứng

- Đối bài toán oxit sắt tác dụng với Al ( còn gọi là phản ứng nhiệt nhôm):

Khi đề cho hỗn hợp rắn sau phản ứng nhiệt nhôm qua dung dịch NaOH có khí H2 thoát ra chứng tỏ Al còn dư và oxit sắt phản ứng hết ( nếu hiệu suất phản ứng nhiệt nhôm là 100%)

và oxit sắt trước) Ta cần xác định xem chất nào phản ứng hết để tính hiệu suất theo

chất đó bằng cách: nếu nAl >

nFexOy thì Al hết và FexOy dư

- Đối với bài toán lấy hỗn hợp rắn thu được sau phản ứng nhiệt nhôm chia làm 2 phần:

Phần 1 cho tác dụng với dung dịch NaOH có H2 thoát raPhần 2 cho tác dụng với dung dịch HCl, có khí H2 thoát ra, khí H2sinh ra do phản ứng của Al dư và Fe với HCl

Từ 2 dữ kiện trên tính được nFe tạo thành và nAl dư Từ đó có thể tính được thành phần Al, oxit sắt ban đầu

−

a

(vì H2 + O → H2O)

H2 → 2H+ + 2e 2N + 10e → N2

16

2,5

−

a

= 0,15 → a = 6,4g → Đáp án: B

* Phân tích một số sai lầm của học sinh:

+ Sai lầm 1: Không cân bằng số nguyên tử N ở bán phản ứng của quá trình

khử nên xác định số mol e nhận sai: N + 5e → N

+5

+5

0,075 0,015 nên chọn A (sai)

+ Sai lầm 2: Không cân bằng số nguyên tử H ở bán phản ứng của quá trình

oxi hoá nên xác định số mol e cho sai: H2 → H+ + 1e

16

2,5

−

a

nên chọn C (sai) + Sai lầm 3: Mắc cả sai lầm 1 và sai lầm 2 nhưng trùng hợp là kết quả vẫn

đúng, đây là một hạn chế của hình thức thi trắc nghiệm

N + 5e → N2 H2 → H+ + 1e

0,075 0,015

16

2,5

 Ví dụ 2: Thực hiện phản ứng nhiệt nhôm từ 0,25 mol Al và 0,3 mol FeO

thì thu được 0,18 mol Fe Vậy hiệu suất phản ứng là:

.0,3 =0,2 (nAl >

3

2y

nFexOy)→ Al dư nên hiệu suất của

phản ứng tính theo FeO

FeO → Fe

Áp dụng ĐLBT nguyên tố Fe : nFeO thực tế = nFe = 0,18 mol

Hiệu suất của phản ứng: H = 100%

3,0

18,0

= 60% → Đáp án: C Cách 2: Thep phương pháp biện luận

2Al + 3FeO → Fe + Al2O30,25 0,3

Tỉ lệ:

2

25,0

>

3

3,0

nên Al dư và FeO hết, tính hiệu suất theo FeO

2Al + 3FeO → 3Fe + Al2O3

0,18 0,18

Hiệu suất của phản ứng: H = 100%

3,0

18,0

= 60%

* Phân tích một số sai lầm của học sinh:

Khi đề cho cả số mol của Al và FeO học sinh do vội vàng hoặckhông biết nên không xác định xem Al hay FeO chất nào phản ứng hết, chấtnào còn dư để tính hiệu suất của phản ứng theo chất phản ứng hết Do đó mà

học sinh tính hiệu suất của phản ứng trên theo Al dẫn đến sai:

2Al + 3FeO → 3Fe + Al2O3 0,12 0,18

*Lưu ý : Vì Fe2O3 phản ứng với axit H2SO4 hay HNO3 không giải phóng khí, nên nếu đề bài cho FexOy tác dụng với H2SO4 đặc hay HNO3 có giải phóng khí thì chắc chắn FexOy không thể là Fe2O3 mà chỉ có thể là FeO hoặc Fe3O4

CTPT oxit FexOy FeO Fe3O4 Fe2O3

2.2.5.2 Bài tập vận dụng:

 Ví dụ 1: Hoà tan hoàn toàn 6,4 gam hỗn hợp A gồm bột Fe và một oxit

sắt bằng dung dịch axit HCl thấy thoát ra 2,24 lít H2 (đktc) Nếu đem 3,2 gam hỗnhợp A khử bằng H2 thì có 0,1 gam nước được tạo thành Công thức hoá học của oxitsắt là:

Giải:

Cách 1:Theo phương pháp bảo toàn nguyên tố

Khi cho hỗn hợp A (Fe, FexOy) qua dd HCl thì chỉ có Fe phản ứng tạo khí H2

nFe = nH2 = 0,1 mol

mFexOy/6,4gA = 6,4 - mFe = 0,8 (g)Khi khử hh (Fe, FexOy) bằng H2 thì chỉ có FexOy phản ứng

→ nFexOy = 180,1y

→ mFexOy/3,2gA = (56x + 16y) 180,1y = 0,4 (* )

→ 56x + 16y = 4.18y = 72y

→ x = y → FeO → Đáp án: D Cách 2: Theo phương pháp biện luận :

mFexOy/6,4gA = 6,4 - mFe = 0,8 (g)

FexOy + yH2 → xFe + yH2O (56x + 16y) y.18

0,4g 0,1g

H2

→ 0,1 (56x + 16y) = 0,4 18y

→ 56x + 16y = 4 18y

→ x = y → FeO

* Phân tích một số sai lầm của học sinh khi giải:

- Khi hỗn hợp A phản ứng với H2, người ta lấy khối lượng hỗn hợp A chỉ3,2g giảm đi một nữa so với 6,4g hỗn hợp A khi hoà tan trong axit HCl nên khốilượng của FexOy trong hỗn hợp A khi phản ứng với H2 cũng phải giảm đi một nữa.Học sinh quên nên vẫn lấy khối lượng của FexOy trong 6,4g đem tính ở phản ứngvới H2: mFexOy/3,2gA = (56x + 16y)

y

18

1,0

sự thay đôi đó

 Ví dụ 2: Hoà tan hoàn toàn m gam sắt oxit bằng dung dịch H2SO4 đặcnóng thu được khí A và dung dịch B Cho khí A hấp thụ hoàn toàn bởi dung dịchNaOH dư thu được 12,6 gam muối, còn dung dịch B đem cô cạn được 120 gammuối khan Công thức của oxit sắt là:

Giải:

Khí A là SO2, SO2 tác dụng với NaOH dư chỉ tạo muối Na2SO3, dung dịch B

là dung dịch Fe2 (SO4 ) 3 có nFe2(SO4)3 = 0,3 mol và theo ĐLBT nguyên tố S có:

nSO2 = nNa2SO3 = 0,1 mol

Cách 1: Theo phương pháp bảo toàn e

mFeO - mFe 16

xFe → x Fe3+ +( 3x – 2y)e S + 2e → S

x

6,0



x

6,0

.( 3x – 2y) 0,2  0,1

Áp dụng ĐLBT e :

x

6,0

Cách 2: Theo phương pháp bảo toàn nguyên tố và bảo toàn khối lượng

Áp dụng ĐLBT nguyên tố S có: 1 nH2SO4 = 3 nFe2(SO4)3 + 1 nSO2

→ nH2SO4 = 3 0,3 + 1 0,1

→ nH2SO4 = 1 (mol) = nH2O

Áp dụng ĐLBT nguyên tố Fe có: nFe = 2.nFe2(SO4)3 = 0,6 mol

Áp dụng ĐLBT khối lượng:mFexOy+ mH2SO4= mFe2(SO4)3+mSO2 + mH2O

→ mFexOy + 1 98 = 120 + 0,1 64 +1.18 → mFexOy = 46,4

nO = = 0,8 (mol)→ y x =

4

3

→ Fe3O4

Cách 3: Theo phương pháp biện luận

2FexOy + (6x – 2y)H2SO4→ xFe2 (SO4 ) 3 + (3x – 2y)SO2 + (6x -2y) H2O

* Phân tích một số sai lầm của học sinh khi giải:

+ Sai lầm 1: Học sinh xác định số mol e cho sai:

xFe → x Fe3+ +( 3x – 2y)e S + 2e → S

x

6,0



x

6,0



x

6,0

2.2.6.1 Phương pháp giải:

- Khi Fe + dung dịch muối (Kim loại tạo muối phải đứng sau Fe trong dãy điện hoá) khi không có mặt chất oxi hoá → Fe2+ + M ( M là kim loại tạo muối)

+ Khi Fe tác dụng với dung dịch AgNO3

Nếu Fe dư chỉ xảy ra phản ứng: Fe + Ag+→ Fe2+ + Ag Nếu dung dịch AgNO3 còn lại sau phản ứng (hoặc dd AgNO3 dư đủ để

Fe2+ chuyển hết thành Fe3+) thì sau phản ứng chỉ thu được muối Fe3+ theo phản ứng:

Fe + Ag+→ Fe2+ + Ag (1)

Fe2++ Ag+→ Fe3++ Ag (2) hoặc có thể viết: Fe + 3Ag+→ Fe3++ 3Ag (3), phản ứng:(3)=(1)+(2)

Nếu đề chỉ cho Fe + dd AgNO3 dư, dung dịch muối sau phản ứng có thểchỉ có muối Fe3+ hoặc là hỗn hợp muối Fe2+ và Fe3+ ( vì có thể lượng Ag+ dư không đủ oxi hoá hết Fe2+ thành Fe3+)

Fe Fe2+ Fe3+

- Đối với bài toán nhúng thanh Fe vào dung dịch muối sau phản ứng khối lượng thanh Fe có thể tăng hay giảm tuỳ thuộc vào kim loại tạo muối Nếu kim loại tạo muối có khối lượng mol lớn hơn Fe thì khối lượng thanh Fe tăng và ngược lại

Ag + Ag +

2y/x

+6 +4

Khi đó ta lấy khối của kim loại có khối lượng mol lớn hơn trừ khối lượng của kim loại có khối lượng mol nhỏ sẽ bằng khối lượng tăng hoặc giảm đó.

2.2.6.2 Bài tập vận dụng:

Ví dụ 1: Cho 2,8g Fe vào 240 ml dung dịch 0,5M, lắc kĩ cho phản ứng

hoàn toàn thu được chất rắn A và dung dịch B Cô cạn dung dịch B thu được m gammuối khan Giá trị của m là:

Giải

Ta có: nFe = 0,05 mol và nAg+ = nAgNO3 = 0,12 mol

Fe + 2Ag+ → Fe2+ + 2Ag 0,05 0,1 0,05

Fe2+ + Ag+

dư → Fe3+ + Ag 0,02 0,02 0,02

Fe

mol NO

Fe

03,0)(

02,0)(

2 3

3 3

→ m = m(FeNO3)3 + m(FeNO3)2 = 10,24g→ Đáp án: D

* Phân tích một số sai lầm của học sinh khi giải:

- Sai lầm 1: Không nắm vững kiến thức cho Fe tác dụng với dung dịch

AgNO3 tạo muối sắt (III): Fe + 3Ag+ → Fe3+ + 3Ag

Fe

mol NO

Fe

03,0)(

02,0)(2 3

3 3

→ m B cũng là 10,24g ( một hạn chế của hình thức trắc nghiệm)

- Sai lầm 2: Fe + 2Ag+→ Fe2+ + 2Ag (1), không biết khi Ag+ dư sẽ tiếp tục phản ứng với Fe2+ theo phản ứng: Fe2+ + Ag+→ Fe3+ +Ag (2) nên chỉ dừng lại ở phương trình (1) để tính toán:

Fe + 2Ag+ → Fe2+ + 2Ag 0,05 0,1 0,05

Fe

mol AgNO

05,0)(

02,02 3

Fe

mol AgNO

05,0)(

02,03 3

3

→ mB = 15,5g nên chọn C (sai)

Do vậy, khi giải toán hoá những bài nào có viết phương trình phản ứng dạng phân tử cũng như ion cần nhớ cân bằng phương trình phản ứng

Ví dụ 2: Cho m gam bột Fe vào dung dịch X gồm 0,2 mol HCl và 0,05

mol Cu(NO3)2, sau phản ứng thu được 7,4g hỗn hợp B gồm 2 kim loại Giá trị của