SKKN giải bài toán bằng phuong phap quy doi

Trong hóa học, nhiều trường hợp, có quá trình phản ứng diễn ra rất phức tạpnhư trong phản ứng oxi hóa - khử chẳng hạn, có nhiều phản ứng mà tất cả các chấttrong cùng một hợp chất, hỗn hợ

Trang 1

MỤC LỤC

PHẦN I – ĐẶT VẤN ĐỀ trang 02 I.1 Lí do chọn đề tài trang 02 I.2 Đối tượng, mục đích và phương pháp nghiên cứu trang 02 I.3 Bố cục đề tài trang 03 PHẦN 2 – NỘI DUNG NGHIÊN CỨU trang 04 II.1 Quá trình thực hiện đề tài trang 04 II.1.1 Khảo sát điều tra trang 04 II.1.2 Những biện pháp thực hiện trang 04 II.2 Nội dung nghiên cứu trang 05 II.2.1 Cơ sở lý thuyết trang 05 II.2.1 Bài tập vận dụng trang 06 II.3 Đánh giá kết quả trang 17 PHẦN III – KẾT LUẬN trang 18 TÀI LIỆU THAM KHẢO .trang 19

Trang 2

PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ

I 1 Lý do chọn đề tài

Trong đời sống hằng ngày chúng ta thường dùng phép quy đổi để tiện choviệc thanh toán như quy giá trị của hàng hóa ra tiền để trả tiền chứ không như đổihàng hóa ở thời trung cổ Đối với những tài sản giá trị lớn như nhà, đất, … thì quy

ra giá trị vàng để thanh toán

Trong hóa học, nhiều trường hợp, có quá trình phản ứng diễn ra rất phức tạpnhư trong phản ứng oxi hóa - khử chẳng hạn, có nhiều phản ứng mà tất cả các chấttrong cùng một hợp chất, hỗn hợp đều đóng vai trò là chất oxi hóa hoặc khử

Ví dụ: hỗn hợp chứa FeO, Fe3O4, Fe2O3 hoặc hỗn hợp chứa Fe, FeS và FeS2 hoặchỗn hợp gồm CH4, C2H4, C3H4, C4H4,…

Cho nên đối với những bài tập tính toán dạng này mà chúng ta dùng phươngtrình phân tử, hay quá trình trao đổi electron thì sẽ rất là phức tạp Hay là trongnhững phản ứng cháy của polime, hoặc những phản ứng trong dung dịch, nếu giảitheo cách thông thường thì rất mất nhiều thời gian, thậm chí còn không giải được

Vì thế nảy sinh ra vấn đề là phải “quy đổi” để làm đơn giản hơn, thuận lợihơn Phương pháp quy đổi là một phương pháp biến đổi toán học nhằm đưa bàitoán ban đầu là một hỗn hợp phức tạp về dạng đơn giản, qua đó làm cho các phéptính trở nên dễ dàng, thuận tiện

Nhận thức được tầm quan trọng của vấn đề trên, tôi chọn đề tài: “Phương pháp giải bài tập bằng cách quy đổi’’.

I 2 Đối tượng, mục đích và phương pháp nghiên cứu

I 2 1 Đối tượng nghiên cứu

Các dạng bài tập hỗn hợp nhiều chất tham gia

I 2 2 Mục đích nghiên cứu

Cung cấp một số kĩ năng giải loại bài tập bằng cách quy đổi

I 2 3 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu đề tài:

+ Phương pháp nghiên cứu lý luận: Nghiên cứu cơ sở lý thuyết từ đó địnhhướng cách giải bài toán

Trang 3

+ Phương pháp khảo sát điều tra

+ Phương pháp thực nghiệm sư phạm

+ Phương pháp so sánh

I 3 Bố cục đề tài: Đề tài gồm có 19 trang không kể phụ lục, Mục lục (1 trang);

Mở đầu (2 trang) ; Nội dung (14 trang) ; Kết quả và bàn luận ( 1 trang) ; Tài liệu

tham khảo (1 trang)

Tác động bằng thí nghiệm hóa học

Trang 4

PHẦN 2 – NỘI DUNG NGHIÊN CỨU II.1 QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

II.1.1 Khảo sát điều tra

Khảo sát ở các lớp 12C4 (năm học 2014-2015), 11B2 (năm học 2014-2015), 11B5(năm học 2014-2015), 12C5 (năm học 2015-2016), 12C7 (năm học 2015-2016),11B2 (năm học 2014-2015), 11B5 (năm học 2014-2015)

* Giới thiệu hiện trạng khi chưa thực hiện đề tài:

Trong mỗi năm học khi dạy bài tập về dạng này, tôi thường cho HS làm một số bàitập nhỏ (kiểm tra 15 phút) để đánh giá mức độ nắm vững kiến thức và kỹ năng làmbài tập dạng này Khi khảo sát ở các lớp khác nhau với những đối tượng khác nhau,tôi nhận thấy một số đặc điểm chung như sau:

- Nhiều em thích cách giải bài toán bằng cách viết tất cả các phương trình hóa họcxảy ra, dẫn đến đôi khi số ẩn nhiều hơn số phương trình Cách giải quyết này chỉphù hợp với các bài toán nhỏ, ít phương trình không phù hợp với xu hướng của mộtbài toán trắc nghiệm

- Phần lớn các em chưa hiểu hoặc chưa biết gì về phương pháp này, một bài toán

mà giá trị thu được là nghiệm âm, thậm chí quy tắc phản ứng cũng bị đảo lộn làmnhiều em khá lung túng trước phương pháp này

- Phần lớn các em chưa làm xong bài hoặc giải sai, giải nhầm, không ra được kếtquả

- Điểm khá giỏi ít (25%), phần lớn chỉ đạt điểm trung bình hoặc yếu

Nguyên nhân chính là do

+ Học sinh chưa nắm chắc kiến thức cơ bản, còn sai, còn nhầm nhiều

+ Lúng túng khi gặp bài toán có nhiều phương trình, nhiều chất tham gia vànhiều chất sản phẩm hoặc bài toán có nhiều giai đoạn

II.1.2 Những biện pháp thực hiện

II.1.2.1 Việc làm của giáo viên:

- Ôn tập cho học sinh nội dung của định luật bảo toàn khối lượng và hệ quả củanó

- Ôn tập cho học sinh nội dung của định luật bảo toàn electron và hệ quả của nó

- Xác định phạm vi áp dụng phương pháp qui đổi, các cách qui đổi, khi nào cầnphải qui đổi, khi nào không cần thiết phải áp dụng

Trang 5

- Tổng hợp các bài tập dạng này trong các tài liệu: SGK, SBT, sách tham khảo,các đề thi học sinh giỏi, đề thi đại học và cao đẳng hàng năm.

- Phân loại bài tập

+ Theo yêu cầu của đề bài

+ Theo mức độ từ dễ đến khó

- Với mỗi bài tập trước khi giải tôi đều hướng dẫn học sinh cách tóm tắt đề, phântích yêu cầu của đề bài, và định hướng cách giải

- Lưu ý sau khi giải bài tập

+ Khắc sâu những vấn đề trọng tâm, những điểm khác biệt

+ Nhắc lại, giảng lại một số phần mà học sinh hay nhầm, khó hiểu

+ Mở rộng, tổng quát hóa bài tập

II.1.2.2 Việc làm của học sinh

- Phải nắm vững nội dung của định luật bảo toàn khối lượng, định luật bảotoàn electron và hệ quả của nó

- Phải nắm vững các phương pháp qui đổi để có thể giải nhanh, chính xáccác bài toán thuộc dạng này

- Xác định được phạm vi áp dụng của phương pháp này

- Đọc thêm tài liệu, làm hết bài tập trong sách giáo khoa, sách bài tập, làmthêm bài tập trong sách nâng cao

- Phải hiểu kĩ các bài tập từ đơn giản đến phức tạp

II.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

II.2.1 Cơ sở lý thuyết

1) Khi quy đổi hỗn hợp nhiều chất (Ví dụ: hỗn hợp X gồm: Fe, FeO, Fe2O3

và Fe3O4 .) (từ 3 chất trở lên) thành hỗn hợp hai chất ( như: Fe, O hoặc FeO,Fe2O3 hoặc Fe, FeO hoặc Fe, Fe2O3 hoặc Fe, Fe3O4 hoặc ) một chất ( như: FexOyhoặc…) ta phải bảo toàn số mol nguyên tố và bảo toàn khối lượng hỗn hợp

2) Có thể quy đổi hỗn hợp nhiều chất về bất kỳ cặp chất nào, thậm chí quyđổi về một chất (Ví dụ: hỗn hợp X gồm CH4, C2H4, C3H4, C4H4) thành CxH4 Tuynhiên ta nên chọn cặp chất nào đơn giản có ít phản ứng oxi hoá khử nhất, để đơngiản trong việc tính toán

3) Trong quá trình tính toán theo phương pháp quy đổi đôi khi ta gặp số âm(như số mol âm, khối lượng âm) đó là do sự bù trừ khối lượng của các chất tronghỗn hợp, trong trường hợp này ta vẫn tính toán bình thường và kết quả cuối cùngvẫn thoả mãn

Trang 6

+ 3e 3x

4) Khi quy đổi hỗn hợp về một chất là FexOy thì Oxit FexOy tìm được chỉ làoxit giả định không có thực (ví dụ như: Fe4O3 , Fe7O9…)

5) Khi quy đổi hỗn hợp các chất về nguyên tử thì tuân theo các bước nhưsau:

Bước 1: quy đổi hỗn hợp các chất về các nguyên tố tạo thành hỗn hợp đó Bước 2: đặt ẩn số thích hợp cho số mol nguyên tử các nguyên tố trong hỗnhợp

Bước 3: Lập các phương trình dựa vào các định luật bảo toàn khối lượng,bảo toàn nguyên tố, bảo toàn electron…

Bước 4: lập các phương trình dựa vào các giả thiết của bài toán nếu có

Bước 5: giải các phương trình và tính toán để tìm ra đáp án

6 Một số bài toán hoá học có thể giải nhanh bằng phương pháp bảo toàn

khối lượng, bảo toàn nguyên tố, bảo toàn e… song phương pháp quy đổi cũng tìm

ra đáp án rất nhanh, chính xác và đó là phương pháp tương đối ưu việt, kết quảđáng tin cậy, có thể vận dụng vào các bài tập trắc nghiệm để phân loại học sinh

II.2.2 Bài tập vận dụng

Bài toán 1: Nung m gam bột sắt trong oxi thu đựơc 3 gam hỗn hợp chất rắn X Hoàtan hết hỗn hợp X trong dung dịch HNO3 dư thoát ra 0,56 lít NO (đktc) là sản phẩmkhử duy nhất giá trị của m là:

Bài giải

Cách 1: Quy hỗn hợp chất rắn X về nguyên tử là Fe và O

Ta xem 3 gam hỗn hợp X gồm (Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4) là hỗn hợp của x

mol Fe và y mol O Ta có: mhh =56x+16y =3 (1)

Mặt khác quá trình cho và nhận electron như sau

Trang 7

Cách 2: Quy hỗn hợp chất rắn X về hai chất Fe, Fe 2 O 3

Fe + 4HNO3  Fe(NO3)3 + NO + 2H2O

Cách 3: Quy hỗn hợp chất rắn X về hai chất FeO, Fe 2 O 3

3FeO + 10HNO3  3Fe(NO3)3 + NO + 5H2O

Chú ý: + Kết quả âm ta vẫn tính bình thường vì đây là phương pháp quy đổi

+ Nếu nFe(Fe O )2 3 0,015mol  mFe = 56.0,06 = 3,36g  C sai

Trang 8

+ 3e 3x

Bài giải

Quy hỗn hợp chất rắn X về nguyên tử là Fe và O

Ta xem 11.36 gam hỗn hợp gồm (Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4) là hỗn hợp của

x mol Fe và y mol O Ta có: mhh =56x+16y =11,36 (1)

 nFe = 1/80(mhh + 24.nNO) (công thức tính nhanh *)

Bài toán 3: (đề thi trung học phổ thông quốc gia năm 2015) Cho 8,16 gam hỗn hợp

X gồm Fe, FeO, Fe3O4 và Fe2O3 phản ứng hết với dung dịch HNO3 loãng (dungdịch Y), thu được 1,344 lít NO (đktc) và dung dịch Z Dung dịch Z hòa tan tối đa5,04 gam Fe, sinh ra khí NO Biết trong các phản ứng, NO là sản phẩm khử duynhất của N+5 Số mol HNO3 có trong Y là

Trang 9

+ + NO

3 + 3e → NO + 2H

-2O

2

+ + NO

3 + 3e → NO + 2H

-2O

Áp dụng đinh luật bảo toàn electron: ne cho = ne nhận

hay: 2.nFe = 2nO + 3nNO

2x = 2y + 0,225 (2)

Từ (1) và (2) suy ra nFe = 0,2025 mol và nO = 0,09 mol

suy ra: x = mFe(NO3)2 = 0,2025x180 = 36,45 gamsuy ra: y = mHNO3 = 4x0,075 + 2x0,09=0,48 mol

 Đáp án C đúng

Bài toán 5:(Đề thi khối B năm 2008) Cho 9,12 gam hỗn hợp gồm FeO, Fe2O3,Fe3O4 tác dụng với dung dịch HCl (dư) Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn,được dung dịch Y; cô cạn Y thu được 7,62 gam FeCl2 và m gam FeCl3 Giá trị của

m là

A 9,75 B 8,75 C 7,80 D 6,50

Trang 10

+ 3e 3x

Bài giải

Áp dụng phương pháp quy đổi nguyên tử

Ta xem 9,12 gam hỗn hợp gồm FeO, Fe2O3 và Fe3O4 là hỗn hợp của FeO và

Fe2O3

Phương trình hóa học:

FeO + 2HCl → FeCl2 + H2O (1)

Fe2O3 + 6HCl → 2FeCl3 + 3H2O (2)

Ta có nFeCl2 = 7,62/127 = 0,06 mol

Từ (1) => nFeO = 0,06 mol => mFeO = 4,32 gam => mFe2O3 = 4,8 gam

=> nFe2O3 = 0,03 mol Từ (2) => nFeCl3 = 0,06 mol => mFeCl3 = 9,75 gam

Bài toán 6: Hoà tan hoàn toàn 49,6 gam hh X gồm Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4 bằng

H2SO4 đặc, nóng thu được dung dịch Y và 8.96 lít khí SO2(đktc) Tính thành phầnphần trăm về khối lượng của oxi trong hỗn hợp X và khối lượng muối trong dungdịch Y lần lượt:

Bài giải

Áp dụng phương pháp quy đổi nguyên tử

Ta xem 49,6 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4 là hỗn hợp của x

mol Fe và y mol O Ta có: mhh =56x+16y =49,6 (1)

Trang 11

+ 3e 3x

Áp dụng phương pháp quy đổi thành nguyên tử

Ta xem 3,04 gam hỗn hợp X gồm FeO, Fe2O3 và Fe3O4 là hỗn hợp của x

mol Fe và y mol O

Ta có: mhh =56x+16y =3,04 (1)

Và O + H2  H2O

0,05  0,05 mol

Thay nO = 0,05 vào phương trình (1) ta được nFe = 0,04 mol

Bài toán 8: Nung x mol Fe và 0,15 mol Cu trong không khí một thời gian thu được

63,2 gam hỗn hợp chất rắn Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp chất rắn trên bằng

H2SO4 đặc, nóng, dư thu được dung dịch Y và 6,72 lít khí SO2(đktc) Tính x

Bài giải

Áp dụng phương pháp quy đổi

Xem hỗn hợp chất rắn là hỗn hợp của x mol Fe , 0,15 mol Cu và y mol O

Ta có: mhh=56x + 64.0,15 +16y=63,2

56x+16y=53,6 (1)0,04  0,12 0,050,1 2a  a

Trang 12

+ 3e 3x

Phần 1 cho tác dụng với dung dịch BaCl2 dư thu được 5,825 gam kết tủatrắng

Phần 2 tan trong dung dịch NaOH dư thu được kết tủa Z, nung Z trongkhông khí đến khối lượng không đổi được a gam chất rắn

Tính giá trị của m và a

Bài giải

Xem hỗn hợp chất rắn X là hỗn hợp của x mol Fe và y mol S

Quá trình cho và nhận electron như sau

Trang 13

Thay vào (1) ta được x=0,035 mol

Vậy m = mX=56x+32y=56.0,035+32.0,05=3,56 gam

Bài toán 10: Hỗn hợp X gồm metan, etilen, propin và vinylaxetilen có tỉ khối hơi

của X so với H2 là 16,4 Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp X trong oxi dư thu được 10,56 gam CO2 và a gam nước Giá trị của a là:

Phương trình hóa học: C2,4H4 + 3,4O2 → 2,4CO2 + 2H2O (1)

Từ (1) => nH2O = 0,2 mol => a = 3,6 gam

Đáp án B

Bài toán 11: Hỗn hợp Y gồm propan, propilen, propin có tỉ khối hơi của Y so với

H2 là 20,8 Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp Y trong oxi dư thu được a gam CO2

và 4,8 gam nước Giá trị của a gần nhất với giá trị nào?

Bài giải

Hỗn hợp Y gồm C3H8; C3H6; C3H4 ta quy đổi thành C3Hx

Trang 14

Ta có MY = 41,6 => x = 5,6 và nH2O = 4/15 mol

Phương trình hóa học: C3H5,6 + 5,4O2 → 3CO2 + 2,8H2O (1)

Từ (1) => nCO2 = 2/7 mol => a = 12,57 gam => Đáp án B

Bài toán 12: (Đề thi đại học khối B năm 2013) Hỗn hợp X gồm hiđro, propen, axitacrylic, ancol anlylic (C3H5OH) Đốt cháy hoàn toàn 0,75 mol X, thu được 30,24 lítkhí CO2 (đktc) Đun nóng X với bột Ni một thời gian, thu được hỗn hợp Y Tỉ khốihơi của Y so với X bằng 1,25 Cho 0,1 mol Y phản ứng vừa đủ với V lít dung dịchBr2 0,1M Giá trị của V là

Bài giải

Hỗn hợp C3H6; C3H4O2; C3H6O đều có một liên kết pi khi tham gia phản ứng với dung dịch brom và H2 nên ta xem C3H6

Sau 3x-a 2x-a a

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng mX = mY (MY = 1,25MX)

=> nX = 1,25nY = 1,25 x 0.1 = 0,125 mol =5x => x = 0,025

Mặc khác nY = 5x – a => a = 0,025 => nC3H6 sau = 3x – a = 0,05 molPhương trình hóa học C3H6 + Br2 → C3H6Br2 (3)

Từ (3) => nBr2 = nC3H6 sau = 0,05 mol => V = 0,5 lít Đáp án C

Bài toán 13: (Đề thi đại học khối A năm 2014) Đốt cháy hoàn toàn 13,36 gam hỗnhợp X gồm axit metacrylic, axit ađipic, axit axetic và glixerol (trong đó số mol axitmetacrylic bằng số mol axit axetic) bằng O2 dư, thu được hỗn hợp Y gồm khí vàhơi Dẫn Y vào dung dịch chứa 0,38 mol Ba(OH)2, thu được 49,25 gam kết tủa vàdung dịch Z Đun nóng Z lại xuất hiện kết tủa Cho 13,36 gam hỗn hợp X tác dụngvới 140 ml dung dịch KOH 1M, sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, cô cạndung dịch thu được chất rắn khan có khối lượng là

A 13,32 gam B 18,68 gam

C 19,04 gam D 14,44 gam

Trang 15

Bài giải

Hỗn hợp C4H6O2; C2H4O2 có số mol bằng nhau quy đổi thành C3H5O2 và kết hợp với C6H10O4 tức là (C3H5O2)2 nên ta xem hỗn hợp C4H6O2; C2H4O2; C6H10O4 thành C3H5O2

Quy đổi hỗn hợp X thành x mol C3H8O3 và y mol C3H5O2

Ta có 92x + 73y = 13,36 (a)

Ta có nBaCO3 = 0,25 mol và nKOH = 0,14 mol

Phương trình hóa học:

C3H8O3 + 3,5O2 → 3CO2 + 4H2O (1)

C3H5O2 + 3,25O2 → 3CO2 + 2,5H2O (2)

CO2 + Ba(OH)2 → BaCO3↓ + H2O (3)

2CO2 + Ba(OH)2 → Ba(HCO3)2 (4)

Từ (3) và (4) => nCO2 = 0,51 mol

Từ (1) và (2) => x + y = 0,17 (b)

Từ (a) và (b) => x = 0,05 và y = 0,12

X tác dụng với dung dịch KOH (C3H5O2 = C2H4COOH)

C2H4COOH + KOH → C2H4COOK + H2O (5)

Từ (5) => nmuối = nKOH phản ứng = 0,12 mol => mchất rắn = mmuối + mKOH dư =

Quy đổi SO3 thành dung dịch H2SO4 122,5%

Áp dụng phương pháp đường chéo ta có

98%

 m = (24,5.80)/98 = 20

 Đáp án A

Trang 16

Bài toán 15: Cho m gam tinh bột lên men thành ancol (rượu) etylic với hiệu suất81% Toàn bộ lượng CO2 sinh ra được hấp thụ hoàn toàn vào dung dịch Ca(OH)2,thu được 550 gam kết tủa và dung dịch X Đun kỹ dung dịch X thu thêm được 100gam kết tủa Giá trị của m là

Bài giải

Quy đổi tinh bột (C6H10O5)n thành C6H10O5

Quy đổi phương trình lên men thành:

C6H10O5 + H2O → 2C2H5OH + 2CO2 (1)

CO2 tác dụng với Ca(OH)2

CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O (2)

2CO2 + Ca(OH)2 → Ca(HCO3)2 (3)

Ca(HCO3)2 → CaCO3 + CO2 + H2O (4)

Bài giải

Quy đổi hỗn hợp X gồm C4H10, C4H8, C3H8, C3H6, C2H6, C2H4 và H2 thành C4H10Phương trình hóa học: C4H10 + 6,5O2 → 4CO2 + 5H2O (1)

Ta có nCO2 = 0,4 mol => nH2O = 0,5 mol => a = 9 gam

Đáp án C

Định dạng
Số trang	22
Dung lượng	256 KB