Kiểm tra trắc nghiệm là một phương pháp kiểm tra có hiệuquả với học sinh yêu cầu học sinh phải học tập, nghiên cứu vấn đề ở mức độ caohơn: tư duy nhanh hơn, kỹ năng làm bài nhanh, các ph
Trang 1Mục lục PHẦN 1: MỞ ĐẦU
1.1 Lí do chọn đề tài 2
1.2 Mục đích nghiên cứu……….2
1.3 Đối tượng nghiên cứu………2
1.4.Phương pháp nghiên cứu……… 2
PHẦN 2: NỘI DUNG 2.1 Cơ sở lí luận của sáng kiến kinh nghiệm……… 3
2.2 Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm………… 3
2.3 Nội dung của các dạng bài toán 2.3.1 Lý thuyết trọng tâm về axit nitric 3
2.3.2 Định luật thường vận dụng 4
2.3.3 Một số dạng bài tập về HNO3 Dạng 1: Kim loại ( hoặc hỗn hợp kim loại) tác dụng với dung dịch HNO3 Dạng 1.1: Sản phẩm khử không có NH4NO3 4
Dạng 1.2 Đánh giá sự tạo thành muối amoni 7
Dạng 2: Bài toán xác định sản phẩm khử của HNO3 11
Dạng 3: Bài toán NO3- trong môi trường axit 14
Dạng 4: Cho hỗn hợp X (kim loại và hợp chất của kim loại với lưu huỳnh) tác dụng với dung dịch HNO3 16
2.4 Thực nghiệm sư phạm 17
PHẦN 3: KẾT LUẬN 19
Trang 2PHÂN 1: MỞ ĐẦU1.1 Lý do chọn đề tài
Hiện nay trong quá trình đổi mới phương pháp giảng dạy cũng như hìnhthức kiểm tra đánh giá chất lượng học sinh thì kiểm tra trắc nghiệm đã được ápdụng có hiệu quả Kiểm tra trắc nghiệm là một phương pháp kiểm tra có hiệuquả với học sinh yêu cầu học sinh phải học tập, nghiên cứu vấn đề ở mức độ caohơn: tư duy nhanh hơn, kỹ năng làm bài nhanh, các phương pháp làm bài cũng
đa dạng hơn, phong phú hơn nhằm giúp học sinh tìm ra kết quả một cách nhanhnhất và chính xác
Vậy để học sinh có những kỹ năng như thế ngoài tự học, tự sáng tạo củahọc sinh thì giáo viên cũng phải cung cấp cho học sinh những phương pháp giảinhanh phù hợp với yêu cầu của hình thức thi Trong các đề thi trắc nghiệm quốcgia, bài tập về axit nitric thường rất phong phú và liên quan đến nhiều chất đặcbiệt là kim loại và hợp chất của kim loại Có những bài toán xảy ra nhiều quátrình phức tạp đòi hỏi học sinh phải biết phân tích, đánh giá đúng bản chất vàchọn được phương pháp giải nhanh phù hợp nhất Nhiều học sinh không biếtlàm một cách tổng quát mà chỉ xét các trường hợp hoặc viết một loạt cácphương trình phản ứng… rồi đưa ra đáp án, với cách giải này đôi khi không giải
ra kết quả Như vậy trong khi thi trắc nghiệm yếu tố thời gian là rất cần thiết.Nếu học sinh giải như vậy sẽ mất nhiều thời gian, kết quả đạt được sẽ khôngcao Vì vậy thực tế yêu cầu cần thiết phải có phương pháp giải nhanh bài toánphù hợp với các dạng bài toán
Vì vậy tôi đã phân dạng bài tập, nêu cách giải nhanh trong từng dạng và
TOÁN VỀ AXIT NITRIC Ở LỚP 11 - THPT”.
1.3 Đối tượng nghiên cứu
Trong đề tài này tôi tổng kết phương pháp giải nhanh một số dạng bài tập vềaxit nitric
- Phương pháp xác định sản phẩm khử
Trang 3- Cho hỗn hợp ( kim loại, hợp chất của kim loại với lưu huỳnh tác dụng với
1.4 Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu sách giáo khoa, sách bài tập hóa phổ thông, hệ thống bài tập thi ĐH-CĐ, các nội dung lí thuyết về bài tập hóa học, định luật bảo toàn electron, định luật bảo toàn nguyên tố làm cơ sở
2.1 Cơ sở lí luận của sáng kiến kinh nghiệm.
Hiện nay trong các bài kiểm tra, các kì thi học sinh phải làm bài môn hoáhọc dưới hình thức trắc nghiệm (50 câu trong thời gian 90 phút) đòi hỏi các emkhông những phải nắm vững kiến thức mà còn phải có phương pháp giải bài tậpngắn gọn nhất, kỹ năng tính toán nhanh và chính xác
Tuy nhiên trong quá trình giảng dạy tôi nhận thấy nhiều học sinh còn lúngtúng trong việc tìm phương án nhanh nhất để đi đến kết quả cuối cùng Vậytrước hết, học sinh phải nắm vững kiến thức lý thuyết trọng tâm liên quan đếnbài toán, từ đó tiến hành các thao tác tư duy Trong logic học, người ta thườngbiết có ba phương pháp hình thành những phán đoán mới: Quy nạp, suy diễn vàloại suy.Ba phương pháp này có quan hệ chặt chẽ với những thao tác tư duy:phân tích, tổng hợp, so sánh, khái quát hoá
Sau khi tiến hành tư duy xong, học sinh lựa chọn phương pháp giải nhanh
oxh và quá trình khử nên thường sử dụng phương pháp bảo toàn eletron trên cơ
sở nắm vững bản chất: Xác định chính xác sự biến đổi số oxh từ trạng thái đầuđến trạng thái cuối của các chất kết hợp thêm bảo toàn điện tích, phương pháptrung bình, bảo toàn nguyên tố
2.2 Thực trạng
Với học sinh trường THPT Hoằng Hoá 3, chất lượng còn thấp, độ nhanhnhạy chưa cao, phát hiện vấn đề còn chậm, khả năng tư duy còn hạn chế Hơnnữa, các em thường quen với cách giải truyền thống: đó là viết phương trìnhphản ứng và lập phương trình hoặc lập hệ phương trình và biện luận Với cáchgiải này các em mất khá nhiều thời gian để đi đến kết quả của bài toán, khôngphù hợp với kiểu bài thi trắc nghiệm hiện nay Vì vậy, phân dạng bài tập mộtcách chi tiết, phân tích bản chất của bài toán để áp dụng phương pháp giải nhanh
Trang 4phù hợp đối với học sinh là rất cần thiết Đó là cách mà tôi áp dụng trong quátrình giảng dạy và đúc rút nên đề tài này.
2.3 Nội dung của các dạng bài toán
2.3.1 Lý thuyết trọng tâm về axit nitric
Kim loại có nhiều số oxi hóa khác nhau khi phản ứng với dung dịch axit
HNO3 tác dụng với nhiều phi kim : C, S, P oxh phi kim lên mức oxh cao:
Khi vận dụng định luật bảo toàn electron vào dạng toán này cần lưu ý:
đầu và trạng thái cuối mà không cần quan tâm đến trạng thái trung gian
số mol của tất cả chất nhường hoặc nhận electron
2.3.3 Một số dạng bài tập về HNO 3
Dạng 1: Kim loại ( hoặc hỗn hợp kim loại) tác dụng với dung dịch HNO 3 Dạng 1.1: Sản phẩm khử không có NH 4 NO 3
hoa-khử Vì vậy, phương pháp chủ đạo được áp dụng là định luật bảo toànelectron
- Các quá trình oxi hóa và quá trình khử xảy ra khi cho kim loại M tác dụng
Trang 5Các quá trình oxi-hóa Các quá trình khử:
M → Mn+ + n e 2H + + NO3- + 1e → NO2 + H2O
a a.n mol 4H+ + NO3- +3 e → NO + 2H2O 10H+ + 2NO3- +8e → N2O +5 H2O 12H+ + 2 NO3- +10 e → N2 + 6 H2O 10H+ + NO3- +8e → NH4+ +3H2O
Vậy ne nhường = nenhận = ne trao đổi
a.n mol = nNO2 + 3.nNO + 8.nN2O + 10.nN2 + 8.nNH4+
Các dạng câu hỏi thường gặp:
1) Tính khối lượng muối trong dung dịch sau phản ứng
Dễ thấy số mol của NO3- trong muối M(NO3)n bằng a.n mol = ne trao đổi
mmuối= mkim loại+ −
Cách 2: áp dụng định luật dảo toàn nguyên tố Nitơ
n N HNO( 3) =n HNO3 =n N(muoi)+n N(spk)= n e trao đổi +n N(spk) (3)
Chú ý:
phản ứng để giải chứ không được dùng các quá trình tắt:
N+5 + 1e → N+4
N+5 + 4e → N+1
2N+5 + 10e → N2
N+5 + 3e → N+2
Bài tập vận dụng:
thu được 6,72 lit khí NO (đktc) duy nhất Khối lượng (g) của Al và Fe trong hỗnhợp đầu là:
Giải: nNO =
4,22
72,6 = 0,3 molGọi x, y lần lượt là số mol Al và Fe trong hỗn hợp đầu
Trang 6y
mol 0,2
5,427.0,2m
Fe
Al
→ Đáp án B
Bài 2: (Câu 19 - Mã đề 182 - Khối A - TSĐH - 2007)
Bài 3: Cho 8,63 gam hỗn hợp 3 kim loại Al, Fe, Cu vào 2 lít dung dịch HNO3 x
khối lượng muối thu được là:
Phân tích đê: Đây là bài toán đã cho dữ kiện để tính sản phẩm khử, bài toán
yêu cầu tính tổng muối chứ không yêu cầu tính muối của mỗi kim loại, và tínhHNO3 nên ta chỉ cần tính ne trao đổi rồi áp dụng công thức tính nhanh đã lập ở trên
Trang 7Khối lượng muối thu được:
mmuối = mkim loại+ 62 ne trao đổi = 8,63 + 0,44.62 =35,91 gam → Đáp án A
Bài 4: Thể tích dung dịch HNO3 1M (loãng) ít nhất cần dùng để hoà tan hoàntoàn 18 gam hỗn hợp gồm Fe và Cu trộn theo tỉ lệ mol 1 : 1 là: (biết phản ứngtạo chất khử duy nhất là NO):
Phân tích đê:
- Đây là bài toán dù đơn giản nhưng khá hay, yêu cầu học sinh phải nắm vữngtính chất của các chất nên rất dễ mắc sai lầm
Giải:
nFe = nCu = 18/(56+64) = 0,15 mol
Fe0 → Fe+2 + 2e 4H+ + NO3- +3 e → NO + 2H2O 0,15 0,3 mol 0,8 0,6 mol
Cu0 → Cu+2 + 2e
0,15 0,3 mol
Bài 5: Hoà tan hoàn toàn 32 gam kim loại M trong dung dịch HNO3 dư thu được
Trang 8Cho chất khử tác dụng với dung dịch HNO3, ngoài sản phẩm khử là các
Đây là một số phương pháp đánh giá sự tạo thành muối amoni
Cách 1: Cho chất khử ( thường là kim loại) tác dụng với dung dịch HNO3
Cách 2: Cho chất khử ( thường là kim loại) tác dụng với dung dịch HNO3
thu được dung dịch A, cho dung dịch A tác dụng với dung dịch kiềm thu được
amoni: NH4+ + OH- → NH3 + H2O
Cách 3: Cho chất khử ( thường là kim loại) tác dụng với dung dịch HNO3
được m gam muối khan
VD: Đề bài đã cho số mol kim loại M là a mol, cho khối lương muối sau phảnứng là m gam
Đánh giá:
M → M(NO3)n
a mol a mol
So sánh m và b, nếu m > b chứng tỏ trong dung dịch A còn có muối amoni nitrat
Cách 4: Cho chất khử ( thường là kim loại) tác dụng với dung dịch HNO3
thu được sản phẩm khử là khí (đề đã cho dữ kiện tính số mol khí)
VD: Đề bài đã cho số mol kim loại M là a mol và cho số mol khí
Áp dụng định luật bảo toàn electron
M → M+n + n e N+5 + (5-x) e → N+x (khí)
a mol a.n mol b mol
Vậy ne trao đổi = a.n
Ta có : NO3- + 10H+ + 8e → NH4+ +3H2O
(n.a – b) mol
Cách 5: Bài toán cho số mol của HNO3, đồng thời cho số mol của sản
phẩm khử chứa nito) thì có muối amoni
n N HNO( 3 ) =n HNO3 =n N(muoi) +n N(spk)= n e trao đổi +n N(spk) (6)
Dấu hiệu nhận biết có sản phẩm khử NH 4 NO 3
+ Kim loại tham gia phản ứng thường là kim loại hoạt động manh: Mg, Zn, Al
Trang 9+ Bài toán vừa cho số mol chất khử ( kim loại) vừa cho khối lượng muối sauphản ứng
+ Bài toán vừa cho số mol chất khử ( kim loại) vừa cho số mol sản phẩm khử làkhí
Bài tập vận dụng:
Bài 1: Hòa tan hoàn toàn 0,368g hỗn hợp Al, Zn cần vừa đủ 25 lít dd HNO3
0,001M không có khí thoát ra Tính thành phần % (m) mỗi kim loại trong hỗnhợp
Phân tích đê:
10H+ +NO3- +8e →NH4+ +3H2O tính số mol e theo H+ vì NO3- còn dư (muối)
Áp dụng bảo toàn e ta có phương trình: 3x + 2y = 0,02 (1)
Mặt khác, theo giải thiết ta có: 27x + 65y = 0,368 (2)
Giải hệ phương trình (1) và (2) ta được: x=0,004 , y = 0,004
Phân tích đê:
+ dung dịch A tác dụng với dung dịch NaOH có khí mùi khai thoát ra → trong
+ Khí không màu hóa nâu trong không khí là NO
Trang 10Khối lượng muối Al(NO3)3 : 21,51 – 3.10-3.80 = 21,27 gam
Số mol Al(NO3)3 : 0,1 mol
Áp dụng bảo toàn e : ne nhường = nenhận = 0,075 + 0,024 = 0,099 mol
Áp dụng bảo toàn nguyên tố Al:
A 0,215 mol và 58,18 gam B 0,65 mol và 58,18 gam
C 0,65 mol và 56,98 gam D 0,215 mol và 56,98 gam
Phân tích đê:
+ Bài toán vừa cho số mol của kim loại vừa cho số mol sản phẩm khí → dựđoán có muối amoni (cách đánh giá 4)
Giải:
nMg = 0,385 mol → ne nhường = 0,385.2 =0,77 mol
ne nhận tạo khí = 0,025.8 + 0,15.3 = 0,65 mol < 0,77 → có muối amoni
ne nhận tạo NH4+ = 0,77 – 0,65 = 0,12 mol
Khối lượng muối thu được: (9,24 + 0,77.62) + 0,015.80 = 58,18 gam
Bài 4: Hòa tan hoàn toàn 30 gam hỗn hợp X gồm Mg, Al và Zn trong dung dịch
Phân tích đê:
+ Bài toán vừa cho số mol khí, vừa cho khối lượng kim loại, vừa cho số mol sản
Giải:
Gỉa sử không có muối amoni:
mmuối = 30 + (0,1.8 + 0,1.3).62 = 98,2 # 127 → chứng tỏ có muối amoni
Trang 11mmuối = [30 + (0,1.8 + 0,1.3 + 8x).62] + 80x = 127 → x = 0,05 mol
(GV nêu vấn đê: nếu tính khối lượng NH 4 NO 3 = 127 – 98,2 =28,8 gam đúng hay sai? Vì sao? GV nhấn mạnh: cách tính này hoàn toàn sai vì 98,2 không phải là muối nitrat kim loại vì (0,1.8 + 0,1.3) chưa phải số mol e trao đổi, còn thiếu số mol e nhận tạo NH 4 + - đây là một sai lầm nhiêu HS mắc phải )
Bài 5: Hỗn hợp X gồm Al, Mg , FeO, Fe3O4 trong đó oxi chiếm 20,22% khối
và dung dịch Y Cô cạn dung dịch Y thu được m gam muối khan Nung muốikhan nầy trong không khí đến khối lượng không đổi 30,92 gam chất rắn khan
Giá trị gần nhất của m là
Phân tích đê:
Đây thực chất là bài toán nếu bài toán đánh giá sự tạo thành muối amoni
vì đề cho dữ kiện để tính khối lượng của kim loại và vì vậy sẽ tính được khốilượng của oxi trong chất rắn ( oxit) dựa vào mối quan hệ giữa số mol và hóa trị
Giải:
nhh khí = 0,16 mol, dễ dàng tìm được nNO = 0,14 mol, nN2O = 0,02 mol
Khối lượng của kim loại trong X là: 25,32 – 5,12 = 20,2 gam
Khối lượng của oxi trong 30,92 gam chất rắn khan: 30,92 – 20,2 = 10,72 gam
số mol X số mol e tạo X
Dựa vào các bán phản ứng trên ta có bảng giá trị của k,p:
Trang 12+ Nếu bài toán cho dữ kiện tính đựơc số mol e trao đổi và số mol sản phẩm khử
ta biện luận theo k
luận theo P
Bài tập vân dụng:
Bài 1: Hoà tan hoàn toàn 11,2 gam sắt trong dung dịch HNO3 dư thu được 4,48
Phân tích đê:
Bài toán cho biết lượng của Fe nên ta tính được: số mol e trao đổi
Bài cho biết thể tích spk nên ta tính được số mol sản phẩm khử
Bài 2: Cho x mol Fe tan hoàn toàn trong dung dịch chứa y mol HNO3 ( Tỉ lệ x: y
= 16: 61) thu được một sản phẩm khử duy nhất và dung dịch chỉ chứa muốinitrat
a Tìm số mol e do lượng sắt trên nhường khi bị hoà tan
b Tính khối lượng mỗi muối tạo thành sau phản ứng
Phân tích đê:
Bài không cho dữ kiện tính số mol sản phẩm khử nên ta phải biện luận theo p
Vậy số mol e do Fe nhường = số mol e nhận = 0,75 y mol
b Chú ý: nếu p= 16/183 thì dung dịch thu được chỉ có muối sắt (III)
P =16/122 thì dung dịch thu được chỉ có muối sắt (II)
Trong bài này: 16/183 < p= 4/3 < 16/122 nên dung dịch thu được chứa đồngthời 2 muối
Gọi số mol của Fe(NO3)2 v à Fe(NO3)3 lần lượt là a và b
64/9
x b
x a
Bài 3: Cho 3,76 gam hỗn hợp X gồm Mg và MgO có tỉ lệ mol tương ứng là
Trang 13(đo ở đktc) và dung dịch Y Cô cạn cẩn thận dung dịch Y thu được 23 gam chấtrắn khan T Xác định khí A
Phân tích đê: Đọc kĩ đề ta dễ thấy: đề bài cho dữ kiện tính muối Mg(NO3)2
trong dung dịch Y, lại cho cả khối lượng chất rắn khi cô cạn dung dịch Y → Dự đoán có muối amoni
Giải: Gọi số mol của Mg và MgO lần lượt là 14x và x
DẠNG 3: Bài toán NO 3 - trong môi trường axit
NO trong môi trường axit H + :
Các bài toán khác làm tương tự
Cách 2: Biện luận để suy ra n e trao đổi
- So sánh a và b:
+ Nếu a = b thì ne trao đổi = a = b
Trang 14+ Nếu a>b thì ne trao đổi =b
+ Nếu a<b thì ne trao đổi = a
Trong trường hợp bài toán xảy ra nhiều quá trình, cách thứ 2 giải sẽ ngắn gọnhơn
Bài tập vân dụng:
Bài 1: Cho 0,87 gam hỗn hợp gồm Fe, Cu và Al vào bình đựng 300 ml dung
khi các phản ứng kết thúc thì thể tích khí NO (đktc, sản phẩm khử duy nhất) tạothành và khối lượng muối trong dung dịch là
=+
04,0.2.3
55,0.56.27
y x
y x
01,0
y x
Cu, Fe2+ bị oxh bởi NO3-/H+
Cách 1: Viết pt ion thu gọn:
005 , 0 3
Trang 152: Cho m gam bột Fe vào 800 ml dung dịch hỗn hợp gồm Cu(NO3)2
gam hỗn hợp bột kim loại và V lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc).Giá trị của m và V lần lượt là:
A 10,8 và 4,48 B 10,8 và 2,24 C 17,8 và 4,48 D 17,8 và 2,24.
Phân tích đê:
- Thứ tự giảm dần tính oxh: NO3-/H+ > Cu2+ > H+
Cu tức là sau phản ứng Fe dư Suy ra : trạng thái cuối cùng của sắt là sắt(II), Cu2+ phản ứng hết, H+ hết
Giải:
n Cu(NO3)2 = 0,8 0,2 =0,16 mol → n Cu2+= 0,16 mol , n n NO3 = 0,32 mol
n H2SO4 = 0,8 0,25 =0,2 mol → n H+=0,4 mol
Fe0 → Fe+2 + 2e 4H+ + NO3- +3 e → NO + 2H2O
0,31 mol 0,62 mol 0,4 mol 0,3 mol 0,1 mol
Cu+2 + 2e → Cu
0,16 mol 0,32 mol 0,16 mol
n e trao đổi = 0,3 + 0,32 = 0,62 mol → nFe p/ư = 0,31 mol
khối lượng hỗn hợp kim loại sau phản ứng là:
Phân tích bài toán:
Tính oxh của NO3-/H+ mạnh hơn H+
-23 2 5 ,
11 =
=
−
Y