Bài tập hóa học hiện nay rất phong phú và đa dạng nhưng nhìn chung thì có khá nhiều bài tập có mối liên hệ với nhau, do đó việc thiết lập sơ đồ giải toán là rất cần thiết.. Vì vậy, tôi c
Trang 1SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
THIẾT LẬP SƠ ĐỒ GIẢI TOÁN
HÓA HỌC
Trang 2I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
- Trong thực tiễn dạy học ở trường phổ thông, bài tập hóa học giữ vai trò rất quan trọng trong việc thực hiện mục tiêu đào tạo Bài tập hóa học vừa là nội dung vừa là phương pháp dạy học hiệu quả, nó không chỉ cung cấp cho học sinh kiến thức, con đường chiếm lĩnh kiến thức mà còn mang lại niềm vui của quá trình khám phá, tìm tòi Bài tập hóa học hiện nay rất phong phú và đa dạng nhưng nhìn chung thì có khá nhiều bài tập có mối liên hệ với nhau, do đó việc thiết lập sơ đồ giải toán là rất cần thiết Việc thiết lập sơ đồ giải toán có ý nghĩa rất quan trọng, nó giúp cho người học chủ động
hơn, có cái nhìn tổng quát hơn để giải quyết các bài toán Vì vậy, tôi chọn đề tài “thiết lập sơ đồ giải
toán hóa học” nhằm nâng cao chất lượng việc dạy và học của thầy và trò
II NỘI DUNG ĐỀ TÀI
1 Cơ sở lý luận
- Hiện nay đa số học sinh khi làm bài tập thường không phát hiện được bản chất của phản ứng cũng như mối liên hệ giữa các đại lượng thông qua đại lượng trung gian nên việc giải bài tập thường
bị thụ động
- Sau một số năm giảng dạy, tích lũy kinh nghiệm và giải đáp những câu hỏi của học sinh đưa
ra và các bài tập trong kì thi quốc gia (cao đẳng, đại học) tôi đã hệ thống lại bốn sơ chung để giải
quyết các bài toán oxi hóa kim loại bằng oxi, sau đó cho hỗn rắn thu được tác dụng với axit loại 1 (HCl, H 2 SO 4 loãng) hoặc axit loại 2 (HNO 3 và H 2 SO 4 đặc)
2 Nội dung, biện pháp thực hiện các giải pháp của đề tài
Để giải quyết các bài toán, trước tiên phải hiểu được bản chất của phản ứng, sau đó đặt các dữ kiện đã cho vào sơ đồ và tìm ra mối liên hệ giữa các dữ kiện thông qua các đại lượng trung gian
Sơ đồ 1: Oxi hóa hoàn toàn hỗn hợp kim loại bằng oxi thu được hỗn hợp oxit, cho hỗn hợp oxit thu được tác dụng với axit loại 1 hoặc hỗn hợp axit loại 1 (HCl, H 2 SO 4 loãng)
Sơ đồ 1a:
0
t
2
Al
m gam V lít O2 m1 gam a mol m2 gam
Nếu biết 2 trong 5 đại lượng trên ta có thể tính được 3 đại lượng còn lại VD: biết m, m 2 ta có thể tính được m 1 , a, V
Trang 3 Trong phản ứng (1) ta tính được lượng ion O2- trong các oxit:mO2- = m - m 1
Trong phản ứng (2) xảy ra phản ứng giữa H+ (axit) với ion O2- trong các oxit và có sự thay thế ion O2- bằng ion
-Cl (bản chất phản ứng)
-2
2H + O H O ; O 2Cl
Sơ đồ 1b:
0
t
4
Al
m gam V lít m1 gam a mol m2 gam
Nếu biết 2 trong 5 đại lượng trên ta có thể tính được 3 đại lượng còn lại VD: biết m, m 2 ta có thể tính được m 1 , a, V
Trong phản ứng (1) ta tính được lượng ion O2- trong các oxit:mO2- = m - m 1
Trong phản ứng (2) xảy ra phản ứng giữa H+
axit với ion O2- trong các oxit và có sự thay thế ion O2- bằng ion
2-4
SO (bản chất phản ứng)
2H + O H O ; O SO
Bài tập áp dụng:
VD1: Cho 2,13 gam hỗn hợp X gồm ba kim loại Mg, Cu, và Al ở dạng bột tác dụng hoàn toàn với oxi
thu được hỗn hợp Y gồm các oxit có khối lượng 3,33 gam Thể tích dung dịch HCl 2M vừa đủ để phản ứng hết với Y là
Giải
2-1, 2
- 3, 33 - 2,13 1, 2 0, 075
16
2-2 2H + O H O
0,15 mol 0,075 mol
HCl
0,15 0,15 V = = 0,075 lít = 75 ml
2
HCl H
Chọn đáp án C
VD 2: Oxi hóa hoàn toàn 1,66 gam hỗn hợp gồm Al, Cu, Mg bằng oxi thu được m gam hỗn hợp oxit Hòa tan m gam hỗn hợp oxit trên bằng một lượng H2SO4 loãng vừa đủ được dung dịch X Cô cạn dung dịch X thu được 7,42 gam muối khan Giá trị của m là
Giải
2-4
SO
m (tạo muối) = 7,42 – 1,66 = 5,76 gam
2-4
5, 76
0, 06 96
SO
Trong phản ứng (2) có sự thay thế ion O2- bằng ion SO4
2-
2-4
Trang 4Ta có: 1,66
2-O
m m = 1,66 + 0,06.16 = 2,62 gam
Chọn đáp án B
VD 3: Oxi hóa hoàn toàn 2,24 gam hỗn hợp gồm Fe, Cu, Mg bằng oxi thu được 3,20 gam hỗn hợp oxit Nếu hòa tan 3,20 gam hỗn hợp oxit ở trên bằng dung dịch HCl thì khối lượng muối thu được sau phản ứng là
Giải
2-0, 96
- 3, 20 - 2, 24 0, 96 0, 06
16
Trong phản ứng (2) có sự thay thế ion O2- bằng ion Cl-
-O 2Cl
0, 06 mol 0,12 mol
= 2,24 + 0,12.35,5 = 6,50 gam
Chọn đáp án D
VD 4: Oxi hóa hoàn toàn m gam hỗn hợp gồm (Al, Fe, Cu, Mg ) cần dùng vừa đủ V lít khí O2 (đkc), thu được hỗn hợp rắn X Nếu hòa tan hỗn hợp X ở trên bằng HCl thì dung dịch sau phản ứng có chứa (m + 14,2) gam Giá trị của V là
Giải
Cl
-14, 2
0, 4
35, 5
Cl
Trong phản ứng (2) có sự thay thế ion O2- bằng ion Cl-
0, 2 mol 0, 4 mol
0, 2 0,1 0,1 22, 4 2, 24
O
n
Chọn đáp án A
VD 5: Oxi hóa chậm 2,90 gam hỗn hợp gồm Fe, Zn và Mg bằng oxi không khí thu được m gam chất rắn Để hòa tan hoàn toàn m gam chất rắn trên cần dùng vừa đủ 450 ml dung dịch HCl 0,2M Sau phản ứng thu được dung dịch X và 0,448 lít H2 (đkc) Giá trị của m là
Giải
Trang 50, 448
0, 45 0, 2 0, 09 ; 0, 02
22, 4
H
+
2 2H + 2e H
0, 04 mol 0, 02 mol
2-2 2H + O H O
(0,09 - 0,04) mol 0,025 mol
2,90 2- 2,90 0, 025 16 3,3
O
Chọn đáp án B
VD 6: Oxi hóa chậm 2,14 gam hỗn hợp gồm Al, Mg, Fe bằng oxi không khí, sau một thời gian thu được 2,94 gam hỗn hợp rắn X Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp rắn X trên cần dùng vừa đủ 70 ml dung dịch HCl 2M Sau phản ứng thu được dung dịch Y và V lít khí (đkc) Giá trị của V là
Giải HCl 0, 07 2 0,14
H
2-0,8 2,94 - 2,14 0,8 0, 05
16
2-2 2H + O H O
0,1 mol 0, 05 mol
+
2 2H + 2e H
(0,14 - 0,1) 0, 02 mol
2
H
V 0, 02 22, 4 0, 448 (lít)
Chọn đáp án C
Sơ đồ 2: Oxi hóa hỗn hợp kim loại bằng oxi thu được hỗn hợp rắn gồm oxit kim loại và kim loại, cho hỗn hợp rắn thu được tác dụng với axit loại 2 (HNO 3 , H 2 SO 4 đặc nóng)
Sơ đồ 2a:
0
3
HNO t
2
3 2
Al
NO
NO
m kim loại V lít m 1 a mol m hh muối n e
Nếu biết 3 trong 6 đại lượng trên ta tính được 3 đại lượng còn lại
Trong giai đoạn (1) ta tính được lượng ion O2- trong các oxit:mO2- = m - m 1
Trong giai đoạn (2) axit HNO3 tham gia 2 loại phản ứng:
a) phản ứng với ion
2-O trong các oxit
2HNO + O 2NO (muối) + H2O
b) oxi hóa các kim loại dư và oxi kim loại có hóa trị thấp (FeO, Fe 3 O 4 ) lên mức oxi hóa cao nhất
4HNO + 3e 3NO (muối) + NO + 2H O2
Trang 62HNO + 1e NO (muối) + NO2 + H O2
Sơ đồ 2b:
0
2 4
H SO t
4
Al
m kim loại V lít m 1 a mol m hh muối n e
Nếu biết 3 trong 6 đại lượng trên ta tính được 3 đại lượng còn lại
Trong giai đoạn (1) ta tính được lượng ion O2- trong các oxit:mO2- = m - m 1
Trong giai đoạn (2) axit H2SO4 tham gia 2 loại phản ứng:
a) phản ứng với ion
2-O trong các oxit
H SO + O SO (muối) + H2O
b) oxi hóa các kim loại dư và oxi kim loại có hóa trị thấp (FeO, Fe 3 O 4 ) lên mức oxi hóa cao nhất
2H SO + 2e SO (muối) + SO2 + 2H O2
Bài tập áp dụng:
VD 7: Nung 2,23 gam hỗn hợp X gồm các kim loại Fe, Al, Zn, Mg trong oxi, sau một thời gian thu được 2,71 gam hỗn hợp Y Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp Y vào dung dịch HNO3 (dư), thu được 0,672 lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất, ở đkc) Số mol HNO3 đã phản ứng là
Giải
2-
O
m = mhh oxit kim loai, - mhh kim loai
= 2,71 – 2,23 = 0,48 gam
2-0, 48
16
O
Trong bài toán trên HNO3 tham gia 2 loại phản ứng
a) Phản ứng với ion O2- trong hỗn hợp oxit
2HNO + O 2NO + H O
0, 06 mol 0, 03 mol
b) Oxi hóa các kim loại Fe , Al, Zn, Mg dư và FeO, Fe3O4 lên mức oxi hóa cao nhất +3 +2 +2 +3
Al, Mg , Zn , Fe
4H N O + 3e 3NO + N O + 2H O
0,12 mol 0, 03 mol
3
n HNO 0,12 0, 06 0,18 mol
Chọn đáp án D
Trang 7VD 8: Nung 19,6 gam hỗn hợp X gồm Cu, Fe, Mg trong oxi, sau một thời gian thu được m gam rắn Hịa tan hồn tồn hỗn hợp rắn trên bằng HNO3 đặc nĩng (dư) thu được 7,84 lít khí NO2 (đkc, sản phẩm khử duy nhất) và dung dịch B cĩ chứa 84,7 gam hỗn hợp muối giá trị của m là
Giải
2
3 2 + O (thiếu)
3 2
Cu(NO )
19,6 gam m rắn 84,7 gam 0,35 mol
Nhận xét:
hh rắn m
= mhh kim loại mO
2-
NO trong hh muối nitrat
1,05
Trong giai đoạn 2 axit HNO3 tham gia 2 loại phản ứng
a) Phản ứng với ion O2- trong các oxit
2HNO + O H O + 2NO
0, 35 mol (1, 05 - 0,35) mol
b) Oxi hĩa các kim loại Fe , Cu, Mg dư và FeO, Fe3O4 lên mức oxi hĩa cao nhất
+2 +2 +3
Mg , Cu , Fe
2H N O + 1e NO + N O + H O
0, 35 mol 0, 35 mol
mhh rắn = mhh kim loại mO2- = 19,6 + 0,35.16 = 25,2 gam
Chọn đáp án A
VD 9: Nung 26,4 gam hỗn hợp gồm Fe, Cu và Mg trong oxi, sau một thời gian thu được m gam rắn X Hịa tan hồn tồn rắn X này HNO3 lỗng dư Sau phản ứng thu được dung dịch Y và 5,6 lít NO (đkc) Giá trị của m là bao nhiêu? (Biết rằng trong phản ứng trên cĩ 1,45 mol HNO3 đã tham gia phản ứng)
Giải
2
3 2 + O (thiếu)
3 2
Cu(NO )
26,4 gam m rắn 1,45 mol 0,25 mol
Trong giai đoạn (2) HNO3 đặc tham gia 2 loại phản ứng:
a) phản ứng với ion O2- trong các oxit
Trang 82-
2HNO + O 2NO + H O
(1, 45 - 1) mol 0, 225 mol
b) oxi hĩa Cu, Fe, Mg, FeO, Fe3O4 lên mức oxi hĩa cao nhất 2+ 2+ 3+
Cu , Mg , Fe
4H N O + 3e 3NO + N O + 2H O
1 mol 0, 25 mol
hh rắn
m
= mhh kim loại mO2- = 26,4 + 0,225.16 = 30 gam
Chọn đáp án C
VD 10: Oxi hĩa chậm 20,8 gam hỗn hợp gồm Al, Zn, Mg bằng oxi khơng khí thu được m gam hỗn hợp
X gồm oxit và kim loại dư Để hịa tan m gam hỗn hợp X trên cần 1,4 lít dung dịch HNO3 1M Sau phản ứng thu được dung dịch X và 4,48 lít NO (đkc) Giá trị của m là
Giải
0
3
HNO t
3 2
Al
3
4, 48
1, 4 1 1, 4 ; 0, 2
22, 4
Trong sơ đồ trên HNO3 tham gia phản ứng với hai chức năng:
1) Oxi hĩa các kim loại Al, Zn, Mg dư lên mức oxi hĩa cao nhất
+3 +2 +2
Al , Mg , Zn
4HNO + 3e 3NO + NO + 2H O
0,8 mol 0, 2 mol
2) Phản ứng với ion O2- trong hỗn hợp oxit (
3
HNO
n phản ứng với O2- = 1,4 – 0,8 = 0,6 mol)
2HNO + O H O + 2NO
0, 6 mol 0, 3 mol
m = mhh kim loai + 2-
O
m = 20,8 + 0,3.16 = 25,6 gam.
Chọn đáp án B
VD 11: Oxi hĩa chậm m gam hỗn hợp gồm Al, Zn, Cu bằng oxi khơng khí, sau phản ứng thu được 14,8 gam hỗn hợp gồm oxit và các kim loại dư Để hịa tan 14,8 gam hỗn hợp trên cần dùng vừa đủ
350 ml dung dịch HNO3 2M, sau phản ứng thu được dung dịch Y và 2,24 lít NO (đkc) Giá trị của m
là
Giải
Trang 92,24
n = 0,35 2 = 0,7 mol ; n = = 0,1 mol
22,4
4HNO + 3e 3NO + NO + 2H O
0, 4 mol 0,1 mol
Số mol HNO3 phản ứng với ion O2- = 0,7 – 0,4 = 0,3 mol
2HNO + O H O + 2NO
,
hh oxit kim loai
m
= mhh kim loai + 2-
O
m
2-O
m
= 14,8 – 0,15.16 = 12,4 gam
Chọn đáp án A
VD 12: Nung 24,2 gam hỗn hợp gồm (Fe, Cu, Mg, Al) trong oxi, thu được m gam hỗn hợp rắn X Hòa tan hoàn toàn m gam rắn X này bằng HNO3 loãng dư thu được 4,48 lít NO (sản phẩm khử duy nhất, đkc) và dung dịch Y chứa 117,2 gam muối Giá trị của m là
Giải
-3
NO
n
(muối) = 117,2 - 24,2
62 = 1,5 mol
Trong phản ứng trên HNO3 tham gia 2 loại phản ứng:
1) oxi hóa kim loại dư, FeO, Fe3O4 lên mức oxi hóa cao nhất
4HNO + 3e 3NO + NO + 2H O
0, 6 mol 0, 2 mol
2) phản ứng với ion
2-O trong các oxit
2HNO + O H O + 2NO
0, 45 mol (1,5 - 0, 6) mol
m = 24,2 + 2-
O
m = 24,2 + 0,45.16 = 31,4 (gam)
Chọn đáp án A
VD 13: Nung 23,15 gam hỗn hợp gồm (Fe, Zn, Mg, Al) trong oxi, thu được 27,15 gam hỗn hợp rắn X Hòa tan hoàn toàn 27,15 gam rắn X này bằng HNO3 loãng dư thu được 6,72 lít NO (sản phẩm khử duy nhất, đkc) và dung dịch Y chứa m gam muối Giá trị của m là
Giải
2-O
m = 27,15 – 23,15 = 4,0 gam nO2- = 0,25 (mol)
Trong phản ứng trên HNO3 tham gia 2 loại phản ứng:
1) oxi hóa kim loại dư, FeO, Fe3O4 lên mức oxi hóa cao nhất
Trang 104HNO + 3e 3NO + NO + 2H O
0, 9 mol 0, 3 mol
2) phản ứng với ion
2-O trong các oxit
2HNO + O H O + 2NO
0, 25 mol 0,5 mol
-3
NO
n
(muối) = 0,9 + 0,5 = 1,4 (mol)
m = 23,15 +
-3
NO
m = 23,15 + 1,4.62 = 109,95 (gam)
Chọn đáp án D
III HIỆU QUẢ CỦA ĐỀ TÀI
- Sau khi sử dụng đề tài “Thiết lập sơ đồ giải toán hóa học” thì học sinh hứng thú nhận thức
hơn, hưng phấn hơn trong việc giải bài tập Xuất phát từ sự đam mê, học sinh hứng thú với môn học, chủ động sưu tầm tài liệu nâng cao chất lượng học tập Mỗi sơ đồ trên biến hóa ra nhiều bài tập mới,
do đó chỉ cần học sinh nắm được bản chất của phản ứng thì có thể giải quyết được các bài tập biến hóa này
- Đề tài này đã áp dụng cho lớp 11A1 (năm học 2011-2012), hơn 90% học sinh trong lớp làm được các bài tập biến hóa từ 4 sơ đồ trên mà không cần sự hướng dẫn của giáo viên
IV ĐỀ XUẤT, KHUYẾN NGHỊ KHẢ NĂNG ÁP DỤNG
- Áp dụng đề tài “Thiết lập sơ đồ giải toán hóa học” là một phương pháp tạo hứng thú học tập
cho các em, giúp các em đam mê học tập, chủ động mở rộng kiến thức Đây là một phương pháp thiết thực để khơi gợi hứng thú học tập, phát huy tinh thần tự học của các em và có thể áp dụng trong phạm vi rộng đem lại hiệu quả cao Tuy nhiên phạm vi đề tài chỉ áp dụng cho học sinh lớp 11, lớp 12
và những học sinh có học lực từ trung bình trở lên
V TÀI LIỆU THAM KHẢO
1 Sách giáo khoa hóa học 10, 11, 12
2 Đề thi cao đẳng, đại học 2008 và 2010
