Hướng dẫn học sinh phân tích, xây dựng và sử dụng một số công thức tính nhanh khi giải bài tập axit nitric

Để học được hóa học, học sinh phải nghiên cứu thông tin, quan sát mô hình, thí nghiệmthực hành…mới có thể nắm vững kiến thức, phát triển tư duy, rèn luyện kĩ nănglàm việc có khoa học, b

MỤC LỤC

1 Phần mở đầu……… 2

1.1 Lý do chọn đề tài………

1.2 Mục đích nghiên cứu………

2 4 1.3 Đối tượng nghiên cứu………

1.4 Phương pháp nghiên cứu……….…

1.5 Những điểm mới của SKKN………

4 4 4 2 Phần nội dung……… 5

2.1 Cơ sở lý luận của sáng kiến kinh nghiệm……… 5

2.2 Thực trạng của vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm… …

2.3 Các giải pháp đã sử dụng để giải quyết vấn đề.………

5 5 2.3.1 Công thức tính khối lượng muối nitrat thu được khi cho hỗn hợp các kim loại tác dụng với HNO3 (không có sự tạo thành NH4NO3)………

2.3.2 Công thức tính số mol HNO3 cần dùng để hòa tan một hỗn hợp các kim loại:………

2.3.3 Công thức tính khối lượng muối thu được khi cho hỗn hợp sắt và các oxit sắt tác dụng với HNO3 dư giải phóng khí NO ………

2.3.4 Công thức tính khối lượng muối thu được khi cho hỗn hợp sắt và các oxit sắt tác dụng với HNO3 đặc, nóng dư giải phóng khí NO2………

2.3.5 Công thức tính khối lượng sắt đã dùng ban đầu, biết oxi hóa lượng sắt này bằng oxi thu được hỗn hợp rắn X Hòa tan hết rắn X trong HNO3 loãng dư thu được NO ………

2.3.6 Công thức tính khối lượng sắt đã dùng ban đầu, biết oxi hóa lượng sắt này bằng oxi thu được hỗn hợp rắn X Hòa tan hết rắn X trong HNO3 đặc, nóng dư thu được NO2………

6 7 9 11 13 15 2.3.7 Một số bài tập vận dụng 17

2.4 Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm đối với hoạt động giáo dục, với bản thân, đồng nghiệp và nhà trường……… 18

3 Phần kết luận, kiến nghị

3.1 Kết luận

3.2 Kiến nghị

19 19 19

1 PHẦN MỞ ĐẦU 1.1 Lý do chọn đề tài.

Hóa học là một môn khoa học thực nghiệm kết hợp với lý thuyết Để học

được hóa học, học sinh phải nghiên cứu thông tin, quan sát mô hình, thí nghiệmthực hành…mới có thể nắm vững kiến thức, phát triển tư duy, rèn luyện kĩ nănglàm việc có khoa học, biết vận dụng kiến thức đã học để giải quyết các vấn đềliên quan, trong đó biết cách giải bài tập trắc nghiệm là một vấn đề hết sức quantrọng Thông qua việc giải bài tập giúp học sinh hình thành, rèn luyện, củng cốkiến thức đã học một cách có hệ thống, đồng thời phân loại được các dạng bàitập, các dạng toán hóa học, đưa ra những công thức tính nhanh Từ đó, vận dụngnhững phương pháp giải nhanh, những công thức để có câu trả lời nhanh chóng,chính xác Trong quá trình dạy học Hóa học ở trường trung học phổ thông, côngtác giảng dạy, nâng cao chất lượng giáo dục là vấn đề hết sức thiết thực và cấpbách hiện nay, đòi hỏi giáo viên phải đào sâu kiến thức, phân loại các dạng bàitập, hướng dẫn học sinh sử dụng phương pháp thích hợp để giải các bài toán hóahọc Nhằm giúp học sinh nắm vững kiến thức cơ bản, phát triển tư duy, rèn tríthông minh, đặc biệt năng lực tư duy linh hoạt, nhanh nhẹn, kĩ năng và kĩ thuật

để giải nhanh bài tập trắc nghiệm Hóa học Chính điều đó giúp tôi hoàn thànhsáng kiến này [3]

Từ năm 2007, Bộ Giáo dục và Đào tạo đổi mới kiểm tra đánh giá chấtlượng học sinh bằng hình thức trắc nghiệm Một đề kiểm tra theo hình thức nàythường gồm khá nhiều câu hỏi với thời gian ngắn, do đó khác với cách làm bài

tự luận, đòi hỏi học sinh phải tư duy nhanh, vận dụng những phương pháp giảinhanh bài tập để có câu trả lời nhanh chóng, chính xác Đặc biệt, từ năm 2017

Bộ Giáo dục và Đào tạo đưa ra hình thức thi mới, với 50 phút mỗi thí sinh phảilàm 40 câu trắc nghiệm khách quan, điều này đòi hỏi các thí sinh phải tư duynhanh hơn, chính xác hơn, và lập luận để đưa ra kết quả một cách khoa học.Thực tế qua thời gian giảng dạy tôi nhận thấy học sinh còn gặp nhiều khó khăn

vì chưa sử dụng một cách có hiệu quả về thời gian và phương pháp làm bài tậptrắc nghiệm, mà sử dụng phương pháp theo hướng tự luận.[3]

Ví dụ : Để m gam bột Fe ngoài không khí, sau một thời gian biến thành hỗn hợp

A có khối lượng 12 gam gồm FeO, Fe2O3, Fe3O4 và Fe dư Hòa tan hết A vàodung dịch HNO3 loãng dư thu được 2,24 lít khí NO duy nhất (ở đktc) Giá trị của

NO

2,24

22,4

để các em tự xây dựng nên những công thức tính nhanh cho từng dạng bài, giúpcác em giải quyết nhanh các bài tập quen thuộc khi làm bài kiểm tra, bài thi [3].

Với lí do trên, tôi đã chọn đề tài: “Hướng dẫn học sinh phân tích, xâydựng và sử dụng một số công thức tính nhanh khi giải bài tập axit nitric” trên cơ

sở SKKN năm học 2016 - 2017, các phương pháp từ các sách tham khảo và kinhnghiệm giảng dạy của bản thân nhằm đáp ứng một phần nhỏ yêu cầu trong dạy

và học Hóa học ở nhà trường hiện nay và trong các kì thi

1.2 Mục đích nghiên cứu:

Rèn luyện cho học sinh kỹ năng phân tích để xây dựng công thức tínhnhanh cho các dạng bài toán hóa học phần axit nitric - hóa học lớp 11

1.3 Đối tượng nghiên cứu:

Kỹ năng phân tích một số bài toán tổng quát để đưa ra công thức tínhnhanh giúp giải quyết nhanh các dạng toán hóa học quen thuộc

1.4 Phương pháp nghiên cứu:

- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết

- Nghiên cứu các phương pháp giải toán hóa học cơ bản

- Các định luật bảo toàn trong hóa học

- Khảo sát các dạng toán hóa học tổng quát

1.5 Những điểm mới của SKKN.

Trên cơ sở SKKN năm học 2016 – 2017: “Hướng dẫn học sinh phân tích,xây dựng và sử dụng một số công thức tính nhanh khi giải bài tập axit sunfuric”,cùng với kinh nghiệm giảng dạy sau nhiều năm công tác, kinh nghiệm ôn thi tốtnghiệp THPT trước đây và thi THPT Quốc Gia, kết hợp linh hoạt các phươngpháp giải bài tập hóa học, các định luật bảo toàn trong hóa học Tôi đã hướngdẫn học sinh xây dựng, trên cơ sở phân tích và sau đó đi vào sử dụng một sốcông thức tính nhanh, nhằm giúp học sinh giải quyết nhanh các dạng bài tậpquen thuộc phần axit nitric, một trong những nội dung quan trọng nhất trongchương trình hóa học THPT lớp 11

2 NỘI DUNG 2.1 Cơ sở lý luận của sáng kiến kinh nghiệm.

Như chúng ta đã biết, hóa học là một môn khoa học thực nghiệm kết hợpvới lý thuyết, là môn học có rất nhiều các bài tập định tính, định lượng Trongkhuôn khổ một tiết bài tập giáo viên không đủ thời gian để hướng dẫn học sinhgiải quyết tất cả các bài tập đó, giáo viên chỉ có thể hướng dẫn một số dạng bàiđiển hình, số còn lại là do học sinh tự làm Tuy nhiên thực tế cho thấy rất nhiềuhọc sinh gặp khó khăn, lúng túng không biết phải làm như thế nào.[3]

Bởi vậy để giúp học sinh có thể giải được các bài tập hóa học thì điềuquan trọng trước tiên là phải hướng dẫn cho học sinh biết cách phân tích bàitoán để lựa chọn hướng giải quyết phù hợp Đặc biệt hướng dẫn học sinh phântích những bài toàn tổng quát để thành lập những công thức tính nhanh, giúp họcsinh giải quyết nhanh các bài tập tương tự Hoạt động này lặp lại nhiều lần sẽ trở

thành kỹ năng phân tích để tìm ra hướng giải cho các bài toán hóa học Đồng

thời, khi học sinh biết phân tích những dạng toán tổng quát sẽ hình thành ở các

em kĩ năng tư duy, phân tích khoa học để giải quyết các dạng toán hóa họctương tự một cách dễ dàng.[3]

2.2 Thực trạng của vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm.

Đối với học sinh: Trong thực tế nhiều khi học sinh có thể giải quyết đượccác bài toán hóa học bằng nhiều phương pháp giải khác nhau Tuy nhiên, để rút

ra một bài toán tổng quát, lập một công thức tính tổng quát các em chưa làmđược Vì vậy, các em giải quyết một bài tập thường mất nhiều thời gian, dù làcác bài tập quen thuộc mà chỉ cần áp dụng một công thức tính nhanh có thể tínhđược kết quả một cách nhanh nhất.[3]

Đối với giáo viên: Trong các tiết bài tập thường chỉ quan tâm đến các bàitập đơn lẻ và cách giải quyết bài tập đó mà chưa chú ý đến các suy luận và phân

tích một bài toán hóa học tổng quát Rèn luyện kỹ năng phân tích để tìm ra công

thức giải nhanh các bài toán hóa học tổng quát là một bước rất quan trọng mànhiều giáo viên thường bỏ qua.[3]

Vì vậy việc rèn luyện cho học sinh biết phân tích, suy luận một bài toántổng quát và thành lập nên một công thức tính nhanh là rất quan trọng và cầnthiết, để các em giải quyết bài tập một cách nhanh nhất và có hệ thống nhất

Hậu quả của thực trạng trên

- Học sinh mất rất nhiều thời gian khi giải quyết các bài toán hóa học, trong khi

đó với cách thi như hiện nay là không cho phép, học sinh phải làm 40 câu trắcnghiệm trong thời gian 50 phút

- Kết quả học tập của học sinh qua các bài kiểm tra, bài thi còn thấp so với cácmôn khác

2.3 Các giải pháp đã sử dụng để giải quyết vấn đề

Để giải nhanh bài toán trắc nghiệm, ngoài việc nắm vững lí thuyết, viếtđúng phương trình hóa học của phản ứng, học sinh phải nắm vững một sốphương pháp giải nhanh bài tập trắc nghiệm hóa học đồng thời phải có kĩ năng

tính, kĩ năng phân tích, suy luận để xây dựng nên công thức tính nhanh áp dụngcho từng dạng bài toán Sau đây, tôi xin giới thiệu một số dạng bài tập quenthuộc thường gặp trong các bài kiểm tra, bài thi phần axit nitric.

2.3.1 Công thức tính khối lượng muối nitrat thu được khi cho hỗn hợp các kim loại tác dụng với HNO 3 (không có sự tạo thành NH 4 NO 3 ):

Giả sử sau phản ứng ta thu được: a(mol) NO; b(mol) NO2; c(mol) N2O;d(mol) N2

Ta có: QT oxi hóa: -3taomuoi

0 + n e.nhuong KL

KL NO

Học sinh có thể áp dụng ngay công thức tính nhanh vừa thành lập và tính đượckết quả.

Cô cạn dd A thu được muối khan có khối lượng bằng [1]

A 55,6 gam B 48,4 gam C 56,5 gam D 44,8 gam

Ví dụ 3: Cho 1,86 gam hỗn hợp kim loại gồm Mg và Al tan hết trong dung dịch

HNO3 thu được 560 ml khí N2O (là sản phẩm khử duy nhất đo ở đktc) và dungdịch A Cô cạn dung dịch A thu được m gam hỗn hợp muối Tính m? [1]

Bài toán tổng quát: Cho m gam hỗn hợp kim loại M tác dụng hoàn toàn với

dung dịch HNO3 sau phản ứng thu được hỗn hợp sản phẩm khử NO, NO2, N2O,

N2, NH4NO3 Tính số mol HNO3 đã tham gia phản ứng (hoặc nồng độ, thể tíchdung dịch HNO3)

Hướng dẫn giải: Giả sử sau phản ứng ta thu được: a(mol) NO; b(mol) NO2;C(mol) N2O; d(mol) N2; e(mol) NH4NO3

Ta có: QT oxi hóa: -3taomuoi

0 + n e.nhuong KL

KL NO

M M+ n.e

QT khử:

3a a +5 +4

2

b b

2 e.nhan 8c 2c

2 2 10d d

4 3 8e e

Ví dụ 1: Hoà tan hoàn toàn 23,1g hỗn hợp Al, Mg, Zn , Cu bằng dung dịch

HNO3 loãng, dư thu được dung dịch A và hỗn hợp khí B gồm 0,2 mol NO, 0,1mol N2O (không còn sản phẩm khử nào khác) Tính số mol HNO3 đã phản ứng

và khối lượng muối khan thu được khi cô cạn A [1]

Ví dụ 3: Hoà tan hoàn toàn 31,2g hỗn hợp Al, Mg bằng dung dịch HNO3 loãng,

dư thu được dung dịch A và 8,96 lít hỗn hợp khí B (đktc) gồm N2, N2O (khôngcòn spk khác), dB/H2 =20 Tính số mol HNO3 đã phản ứng và khối lượng muốikhan thu được sau khi cô cạn dung dịch A

Giải:

Áp dụng ĐLBT electron và phương pháp đường chéo, ta có:

2

2 2

Áp dụng công thức tính nhanh để tính khối lượng hỗn hợp muối thu được

và số mol HNO3 đã tham gia phản ứng:

Bài toán tổng quát: Hòa tan hết m gam hỗn hợp gồm Fe , FeO , Fe2O3 , Fe3O4

bằng HNO3 dư Sau phản ứng thu được a mol NO Tính khối lượng muối nitratthu được trong dung dịch

Hướng dẫn giải: Quy đổi hỗn hợp về x(mol) Fe, và y(mol) O.

Theo bài ra, và áp dụng ĐLBT electron, ta có:

A 38,72 gam B 35,50 gam C 49,09 gam D 34,36 gam

A 1,4 – 22,4 B 1,2 – 22,4 C 1,4 – 27,2 D 1,2 – 27,2

Giải:

Bài toán tổng quát: Hòa tan hết m gam hỗn hợp gồm Fe , FeO , Fe2O3 , Fe3O4

bằng HNO3 dư Sau phản ứng thu được a mol NO2 Tính khối lượng muối nitratthu được trong dung dịch

Hướng dẫn giải: Quy đổi hỗn hợp về x(mol) Fe, và y(mol) O.

Theo bài ra, và áp dụng ĐLBT electron, ta có:

Tuy bài toán yêu cầu tính khối lượng Fe2O3, nhưng ta vẫn có thể áp dụngcông thức tính nhanh vừa thiết lập Và sau đó áp dụng ĐLBT nguyên tố (đối vớisắt) đơn giản ta có thể suy ra m

Áp dụng công thức tính khối lượng muối Fe(NO3)3 trong dung dịch, ta có:

2.3.5 Công thức tính khối lượng sắt đã dùng ban đầu, biết oxi hóa lượng sắt này bằng oxi thu được hỗn hợp rắn X Hòa tan hết rắn X trong HNO 3 loãng

dư thu được NO:

56

80

Bài toán tổng quát: Để m gam bột sắt ngoài không khí, sau một thời gian thu

được a gam hỗn hợp oxit kim loại sắt và sắt dư Hòa tan hết a gam hỗn hợp trênbằng dung dịch HNO3 loãng, dư thu được b mol NO Tính m

Hướng dẫn giải: Quy đổi a gam hỗn hợp oxit sắt và sắt dư về x(mol) Fe,

Ví dụ 1: Oxi hóa chậm m(gam) Fe ngoài không khí thu được 12(gam) hỗn hợp

A gồm FeO, Fe2O3, Fe3O4 và Fe dư Hòa tan A vừa đủ bởi 200ml dd HNO3 thuđược 2,24(lít) khí NO duy nhất (đktc) Giá trị của m và nồng độ mol/l của dungdịch HNO3 là

Ví dụ 2: Nung m gam bột sắt trong oxi, thu được 3 gam hỗn hợp chất rắn X.

Hòa tan hết hỗn hợp X trong dd HNO3 (dư), thoát ra 0,56 lít (ở đktc) NO (là sảnphẩm khử duy nhất) Giá trị của m là (cho O = 16, Fe = 56).[1]

Ví dụ 3: Nung x(mol) Fe trong không khí một thời gian thu được 16,08 gam

hỗn hợp H gồm 4 chất rắn gồm Fe và 3 oxit của nó Hòa tan hết lượng hỗn hợp

H trên bằng dung dịch HNO3 loãng, thu được 672 ml khí NO duy nhất (đktc).Xác định trị số của x?

Bài toán tổng quát: Để m gam bột sắt ngoài không khí, sau một thời gian thu

được a gam hỗn hợp oxit kim loại sắt và sắt dư Hòa tan hết a gam hỗn hợp trênbằng dung dịch HNO3 đặc, nóng, dư thu được b mol NO2 Tính m

Hướng dẫn giải: Quy đổi a gam hỗn hợp oxit sắt và sắt dư về x(mol) Fe,

Hay: Fe hh NO2

56

80

Ví dụ 1: Nung 7,28 gam bột sắt trong oxi, thu được m gam hỗn hợp chất rắn X.

Hòa tan hết hỗn hợp X trong dung dịch HNO3 đặc, nóng, dư, thoát ra 1,568 lít

NO2 (ở đktc) (là sản phẩm khử duy nhất) Giá trị của m là [1]

Ví dụ 2: Để 6,72g Fe trong không khí thu được m gam hỗn hợp X gồm 4 chất

rắn Để hoà tan X cần dùng vừa hết 255ml dung dịch HNO3 2M thu được V litkhí NO2 (sản phẩm khử duy nhất ở đkc) Giá trị của m và V là [1]

Ví dụ 3: Nung x mol Fe trong không khí một thời gian thu được 16,08 gam hỗn

hợp A gồm Fe và các oxit của sắt Hòa tan hết lượng hỗn hợp A trên bằng dungdịch HNO3 loãng, thu được 672 ml khí NO2 duy nhất (đktc) Trị số của x là

Câu 2: 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 Hoà tan hoàn toàn Y vào dungdịch HNO3 (dư), thu được 0,672 lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc) Sốmol HNO3 đã phản ứng là [2]

A 0,12 B 0,14 C 0,16 D 0,18.

Câu 3: Cho 29 gam hỗn hợp gồm Al, Cu và Ag tác dụng vừa đủ với 950 ml

dung dịch HNO3 1,5M, thu được dung dịch chứa m gam muối và 5,6 lít hỗn hợpkhí X (đktc) gồm NO và N2O dX/H 2 = 16,4 Giá trị của m là [2]

Câu 4: Hòa tan hoàn toàn 8,9 gam hỗn hợp gồm Mg và Zn bằng lượng vừa đủ

500 ml dung dịch HNO3 1M Sau khi các phản ứng kết thúc, thu được 1,008 lítkhí N2O (đktc) duy nhất và dung dịch X chứa m gam muối Giá trị của m là [2]

Câu 5: Cho một luồng khí CO dư đi qua ống sứ đựng m (g) Fe2O3 nung nóng mộtthời gian thu được 13,92 (g) chất rắn X gồm Fe, Fe3O4, FeO và Fe2O3 Cho X tácdụng với dung dịch HNO3 đặc nóng thu được 5,824 lít NO2 (đktc) Vậy thể tích khí

CO đã dùng (đktc) và giá trị của m(gam) là [1]

A 2,912 lít và 16 gam B 2,6 lít và 15 gam.

C 3,2 lít và 14 gam D 2,5 lít và 17 gam

Câu 6: Nung x mol Fe trong không khí một thời gian thu được 16,08 gam hỗn

hợp H gồm 4 chất rắn: Fe và 3 oxit của nó Hòa tan hết lượng hỗn hợp H trênbằng dung dịch HNO3 loãng, thu được 672 ml khí NO duy nhất (đktc) Trị sốcủa x là [1]

Câu 7: Cho một luồng khí CO đi qua ống sứ đựng m(g) Fe2O3 nung nóng Sau mộtthời gian thu được 44,46 (g) hỗn hợp Y gồm Fe3O4, FeO, Fe, Fe2O3 dư Cho Y tácdụng hết với dd HNO3 loãng thu được 3,136 lít NO (đktc) duy nhất Vậy thể tích khí

CO (lít) đã dùng (đktc) và giá trị m là [1]

A 5,6 lít và 47 gam B 4,704 lít và 47,82 gam.

C 5,04 lít và 47,46 gam D 3,36 lít và 45 gam.

Câu 8: Để m gam bột sắt ngoài không khí một thời gian, thu được 2,792 gam

hỗn hợp A gồm sắt kim loại và ba oxit của nó Hòa tan tan hết hỗn hợp A bằng