Tuy nhiên, hóa học là một môn khoa học thực nghiệm, sử dụng các phương pháp toán học để giải quyết các bài toán hóa học một cách nhanh gọn và đơn giản nhưng vẫn giúp học sinh hiểu được s[r]
Trang 1SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO KIÊN GIANG
TRƯỜNG THPT ĐÔNG THÁI
0O0 SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
" GIẢI NHANH MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP
Trang 2A PHẦN MỞ ĐẦU
1 LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Với xu thế ngày nay “đổi mới phương pháp dạy học”, hình thức thi trắcnghiệm khách quan (TNKQ) đã được đưa vào để thay thế hình thức thi tự luậntrong một số môn học, đặc biệt là môn Hóa học Với hình thức thi trắc nghiệm,trong một khoảng thời gian ngắn học sinh phải giải quyết được một lượng khálớn các câu hỏi, bài tập Điều này không những yêu cầu học sinh phải nắm vững,hiểu rõ kiến thức mà còn phải thành thạo trong kĩ năng giải bài tập và đặc biệtphải có phương pháp giải bài tập trắc nghiệm hợp lí Thực tế cho thấy có nhiềuhọc sinh có kiến thức vững vàng nhưng trong các kì thi vẫn không giải quyết hếtcác yêu cầu của đề ra Lí do chủ yếu là các em vẫn tiến hành giải bài tập hóa họctheo cách truyền thống, việc này làm mất rất nhiều thời gian nên từ đấy khôngtạo được hiệu quả cao trong việc làm bài thi trắc nghiệm Vì vậy việc xây dựng
“GIẢI NHANH MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM HÓA HỌC BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUY ĐỔI” là một việc rất cần thiết để giúp các em học sinh đạthiệu quả cao trong các kì thi đặc biệt là kì thi quốc gia năm 2014 -2015 vàotháng 7 sắp đến Tuy nhiên, hóa học là một môn khoa học thực nghiệm, sử dụngcác phương pháp toán học để giải quyết các bài toán hóa học một cách nhanhgọn và đơn giản nhưng vẫn giúp học sinh hiểu được sâu sắc bản chất hóa học làmột điều không phải dễ dàng.Trong quá trình giảng dạy, tôi đã thấy các em họcsinh gặp phải rất nhiều khó khăn trong việc giải quyết các dạng bài toán trongchương sắt: “Sắt hoặc các oxit của sắt tác dụng với dung dịch axit HNO3, H2SO4cho sảnphẩm " thực sự đây là những dạng bài tập khó và cũng là một dạngtoán thường gặp trong các kì thi ĐH-CĐ Là một giáo viên, khi hướng dẫn chohọc sinh sử dụng các phương pháp truyền thống để giải những bài tập dạng nàymất rất nhiều thời gian vì học sinh rất dễ nhầm lẫn thứ tự của các phản ứng xảy
ra dẫn đến việc lựa chọn đáp án sai Mặt khác nếu gặp dạng bài toán này các emnếu viết phương trình thì viết rất nhiều phương trình, thậm chí giải không ra kếtquả đúng " Phương pháp quy đổi" là một phương pháp đã được sử dụng và
Trang 3viết trong khá nhiều tài liệu, hầu như trong tất cả các đề truyển sinh đại học caođẳng Trong quá trình giảng dạy của mình, đặc biệt là dạy khối cấp trung họcphổ thông và dạy ôn thi đại học nhiều năm, tôi nhận thấy khi sử dụng “phươngpháp quy đổi” để giải quyết các bài tập dạng này đã tiết kiệm được rất nhiều thờigian Học sinh sẽ nhanh chóng và chính xác hơn trong việc lựa chọn đáp ánđúng do không phải viết nhiều phương trình và không phải thực hiện các phéptoán phức tạp, dễ nhầm lẫn Thay vào đó học sinh chỉ phải sử dụng các phéptoán đơn giản và viết phương trình ít lại Khi làm theo phương pháp này, các em
có thể viết phương trình ít hơn bằng cách quy đổi về chất đơn giản hơn.Với các
lí do trên, tôi chọn đề " GIẢI NHANH MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM
a Trường hợp 1: Tính khối lượng của sắt ban đầu trước khi bị oxihóa
thành m gam hỗn hợp X gồm: Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4
b Trường hợp 2: Tính khối lượng m gam hỗn hợp X gồm: Fe, FeO,
Fe2O3 và Fe3O4
c Trường hợp 3: TÝnh khèi lîng muèi t¹o thµnh khi cho m gam hçn hîp
X gåm: Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4 vµo dung dÞch HNO3 nãng d
d Trường hợp 4: Tính khối lượng của muối tạo thành khi cho m gam
hỗn hợp X gồm: Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4 vào dung dịch H2SO4 đặc nóng dư
4 THUẬN LỢI VÀ KHÓ KHĂN
Trang 4Khi quyết định chọn đề tài này là đề tài nghiên cứu khoa học bản thân tôi
gặp không ít những thuận lợi và khó khăn như sau:
a) Thuận lợi: - Là giáo viên giảng dạy nhiều năm nên việc tiếp cân và giải
quyết các loại bài tập này tương đối dễ dàng
- Phương tiện đại chúng khá phổ biến Mạng internet tại khu vực sinh sống tương đối nhiều
- Được sự hỗ trợ của bạn bè và đồng nghiệp
5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Để hoàn thành nhiệm vụ đặt ra tôi sử dụng các phương pháp nghiên cứu sau: Nghiên cứu cơ sở lí luận, cơ sở pháp lí, thực nghiệm sư phạm
B NỘI DUNG CỦA PHƯƠNG PHÁP QUY ĐỔI
1 CỞ SỞ CỦA PHƯƠNG PHÁP
Trong quá trình sử dụng phương pháp chúng ta nên chú ý các dạng bài
toán thường gặp ở chương sắt như sau:
a- Khi quy đổi hỗn hợp nhiều chất ví dụ như: hỗn hợp X gồm: Fe, FeO,
Fe2O3 và Fe3O4 ) từ 3 chất trở lên thành hỗn hợp 2 chất như: Fe, FeO hoặc Fe,
Fe2O3 hoặc ); một chất như: FexOy hoặc ) ta phải bảo toàn số mol nguyên
tố và bảo toàn khối lượng hỗn hợp
b- Có thể quy đổi hỗn hợp X về bất kì cặp chất nào, thậm chí quy đổi vềmột chất Tuy nhiên ta niên chọn cặp chất nào đơn giản có ít phản ứng hóa họcoxihoa1 khử nhất để đơn giản trong việc tính toán
c- Trong quá trình tính toán theo phương pháp quy đổi đôi khi ta gặp sốmol bị âm, khối lượng bị âm cũng không ảnh hưởng đến kết quả bài toán vì đó
Trang 5là sự bù trừ khối lượng của các chất trong hỗn hợp Trong trường hợp này ta vẫntính toán bình thường và kết quả cuối cùng vẫn đúng với đáp án.
d- Khi quy đổi hỗn hợp X về một chất là FexOy thì oxit FexOy tìm đượcchỉ là giả định không có thực ví dụ như: Fe15O16 , Fe7O8 )
e- Khi quy đổi hỗn hợp về nguyên tử thì tuôn theo các bước sau:
Bước 1: Quy đổi hỗn hợp các chất về nguyên tố tạo thành từ hỗn hợp đó Bước 2: Đặt ẩn số thích hợp cho số mol nguyên tử của các nguyên tố.Bước 3: Lập phương trình hóa học dựa vào định luất bảo toàn khối lượng,bảo toàn electron, bảo toàn nguyên tố
Bước 4; Lập hệ phương trình theo các giả thuyết đề bài đã cho
Bước 5: Giải phương trình tìm ẩn đã đặt và tìm kết quả của bài toán
f - Trong quá trình sử dụng phương pháp quy đổi các em nên kết hợpthêm một số phương pháp giải nhanh như phương pháp bảo toàn electron ,phương pháp bảo toàn khối lượng để có thể giải nhanh bài toán đặt ra
g- Một số công thức chú ý có thể giải nhanh bài toán khó ở phần chươngsắt:
Khi gặp bài toán dạng sắt và hỗn hợp sắt ta áp dụng công thức tính nhanhnhư sau:
a Trường hợp 1: Tính khối lượng của sắt ban đầu trước khi bị oxihóa
thành m gam hỗn hợp X gồm: Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4
c Trường hợp 3: TÝnh khèi lîng muèi t¹o thµnh khi cho m gam hçn hîp
X gåm: Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4 vµo dung dÞch HNO3 nãng d
Trang 6d Trường hợp 4: Tính khối lượng của muối tạo thành khi cho m gam
hỗn hợp X gồm: Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4 vào dung dịch H2SO4 đặc nóng dư
Fe
Fe (SO ) Fe , Fe (SO )
m1
Cách 1: Quy đổi hỗn hợp rắn X về Fe, Fe 2 O 3
Cách 2: Quy đổi hỗn hợp rắn X về hai chất FeO, Fe 2 O 3
3FeO + 10HNO3 3Fe(NO3)3 + NO + 5H2O
3.0,025 0,025
Bài toán 1: Nung m gam bột sắt trong oxi thu được 3 gam hỗn hợp chất rắn
X Hòa tan hết hỗn hợp X trong dung dịch HNO3 dư thoát ra 0,56 lit khíNO( đktc) là sản phẩm khử duy nhất Gía trị của m là:
A 2.52 gam B 1.96 gam C 3.36 gam D 2.10 gam.
Trang 7Chú ý: + Kết quả âm ta vẫn tính bình thường vì đây là phương pháp quy đỏi.
+ NÕu nFe(Fe O ) 2 3 0,015mol
Cách 1: Quy đỏi về hai chất như: Fe, Fe2 O 3
Hòa tan hỗn hợp với HNO3 loãng dư sinh ra 13,44 lit khí NO( đktc)
Fe + 4HNO3 Fe(NO3)3 + NO + 2H2O (1)
Bài toán 2: Cho 11,36 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe 2 O 3 và Fe 3 O 4
phảnứng hết với dung dịch HNO3 loãng (dư), thu được 1,344 lít khí NO (sản phẩm khửduy nhất, ở đktc) và dung dịch X Cô cạn dung dịch X thu được m gam muối khan Giá trịcủa m là
A 38,72 B 35,50 C 49,09 D 34,36
Trang 80,06mol 0,6mol 0,06mol
Cách 2: Quy đổi hai chất về FeO, Fe2 O 3
3FeO + 10HNO3 3Fe(NO3)3 + NO + 5H2O
x y
Fe O
11, 36 0, 06.3 n
Cách 4: Áp dụng phương pháp quy đổi về nguyên tử.
Ta xem 11,36 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4 là hỗn hợpcủa x mol Fe và y mol O Ta có: mHH =56x+16y =11,36 (1)
Mặt khác quá trình cho và nhận electron như sau:
Trang 9Cách 1: Sử dụng phương pháp quy đổi Quy đổi hỗn hợp X về hai chất Fe và
Fe2O3 Hoàn tan hỗn hợp X trong dung dịch HNO3 ta có
Fe + 6HNO3 Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O: nNO 2 0,1mol
Bài toán 3: Nung 8,4 gam sắt trong không khí sau khi phản ứng thu được m
gam chất rắn X gồm Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4 Hòa tan m gam hỗn hợp Xbằng dung dịch HNO3 dư, thu được 2,24 lit khí NO2(đktc) là sản phẩm khửduy nhất Gía trị của m là:
A 11.2 gam B 25.2 gam C 43.87 gam D 6.8 gam
Trang 10Tất nhiên mX > 8,4 do vậy D là đáp án vô lý
Cách 2: Quy đổi hỗn hợp X về hai chất FeO và Fe 2 O 3
FeO + 4HNO3 Fe(NO3)3 + NO2 + 2H2O
Trang 11Nhận xét: Quy đổi hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3 về hỗn hợp hai chấtFeO, Fe2O3 là đơn giản nhất.
Cách 4: Áp dụng công thức giải nhanh.
trong đó mFe là khối lượng của sắt,
mhh là khối lượng của hỗn hợp sắt và oxit của sắt , ne là số mol electron trtaođổi Công thức này được chứng minh trong các công thức bảo toàn electron
3 2 56 3
m = 8,4 C đúng
Cách 2: Tương tự ta quy đổi hỗn hợp X về FeO và Fe2O3 m = 8,4 g
Cách 3: Tương tự cách 3 quy đổi hỗn hợp X và FexOy m = 8,4 g
Cách 4: Áp dụng công thức giải nhanh
Bài toán 4: Nung m gam sắt trong không khí, sau một thời gian ta thu được
11,2 gam hỗn hợp rắn X gồm Fe, Fe2O3, Fe3O4, FeO Hòa tan hết 11,2 gamrắn X vào dung dịch HNO3 dư ta thu được 2,24 lit khí NO2 đktc là sản phẩmkhử duy nhất , Gía trị của m là
A: 7,28gam B: 5,6gam C: 8,40gam D: 7,40gam
Bài toán 5: Hòa tan hết m gam hỗn hợp X gồm Fe, Fe2O3, Fe3O4 trong dungdịch HNO3đặc nóng thu được 4,48 lít khi màu nâu duy nhất (ở đktc).Cô cạndung dịch sau phản ứng người ta thu được 145,2 gam muối khan Gía trị của
m là:
Trang 12Bµi gi¶i:
Áp dụng phương pháp quy đổi, quy đổi hỗn hợp về hai chất
Cách 1: Quy hỗn hợp X về hai chất Fe và Fe 2 O 3
Hòa tan hỗn hợp X vào dung dịch HNO3 đặc dư
Ta có : Fe + 6HNO3 Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O (1)
Trang 13Cách 2: Quy đổi về các nguyên tử Fe, O
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)
Mặt khác quá trình cho và nhận electron như sau:
Bài tập 6: Hòa tan hoàn toàn 49,6 gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4
bằng H2SO4 đặc nóng thu được dung dịch Y và 8,96 lít khí SO2 (đktc).Phần trăm khối lượng oxi trong hỗn hợp X và Tính khối lượng muốitrong dung dịch Y
A 20.97% vµ 140 gam B 37.50% vµ 140 gam
C 20.97% vµ 180 gam D.37.50% vµ 120 gam
Trang 14Bài toán 7: Để khử hoàn toàn 3,04 gam hỗn hợp X gồm FeO, Fe2O3, Fe3O4 thì
cần 0,05 mol H2 Mặt khác hòa tan hoàn toàn 3,04 gam hỗn hợp Xtrong dung dịch H2SO4 đặc nóng thì thu được thể tích khí SO2 (sảnphẩm khử duy nhất ở đktc) là
A.112 ml B 224 ml C 336 ml D 448 ml
Trang 15Fe + 2H+ Fe2+ + H2
0,1 0,1 molDung dịch Z: (Fe2+: 0,3 mol; Fe3+: 0,4 mol) + Cu(NO3)2:
Bài toán 8: Hỗn hợp X gồm (Fe, Fe2O3, Fe3O4, FeO) với số mol mỗi chất là
0,1 mol, hòa tan hết vào dung dịch Y gồm (HCl và H2SO4 loãng) dưthu được dung dịch Z Nhỏ từ từ dung dịch Cu(NO3)2 1M vào dungdịch Z cho tới khi ngưng thoát khí NO Thể tích dung dịch Cu(NO3)2
cần dùng và thể tích khí thoát ra ở đktc thuộc phương án nào?
A 25 ml; 1,12 lít B 0,5 lít; 22,4 lít
C 50 ml; 2,24 lít D 50 ml; 1,12 lít
Bài toán 9: Nung x mol Fe và 0,15 mol Cu trong không khí một thời gian thu
được 63,2 gam hỗn hợp chất rắn Hòa 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) Gíatrị x mol là
A 0,7 mol B 0,3 mol C 0,45 mol D 0,8 mol
Trang 16Bµi gi¶i.
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)Mặt khác quá trình cho và nhận electron như sau:
Xem hỗn hợp rắn X là hỗn hợp của x mol Fe và y mol S
Qúa trình cho và nhận electron như sau:
Phần 2: Cho tác dụng với dung dịch NaOH dư thu được kết tủa Z ,nung
Z trong không khí đến khối lượng không đổi ta thu được a gam chất rắn Gíatrị của m và a lần lượt là:
A 5,52 gam và 2,8 gam B 3,56 gam và 1,4 gam
C 2,32 gam và 1,4 gam D 3,56 gam và 2,8 gam
Trang 17Phương trình phản ứng:
Fe3O4 + 8HCl FeCl2 + 2FeCl3 + 4H2O
0,01 0.08
Theo giả thuyết ta có số mol của Fe3O4 là 0,01
Gía trị của V là: 0,8/1 = 0,08 lit
Hướng dẫn giải
Bài toán 11: Để hoà tan hoàn toàn 2,32 gam hỗn hợp gồm FeO, Fe3O4 và
Fe2O3(trong đó sốmol FeO bằng sốmol Fe2O3), cần dùng vừa đủ V lít dungdịch HCl 1M Giá trịcủa V là
A 0,23 B 0,18 C 0,08 D 0,16
Bài toán 12:Nung 8,96 gam Fe trong không khí được hỗn hợp A gồm FeO,
Fe3O4, Fe2O3 A hòa tan vừa vặn trong dung dịch chứa 0,5 mol HNO3,bay ra khí NO là sản phẩm khử duy nhất Số mol NO bay ra là
A 0,01 B 0,04 C 0,03 D 0,02
Trang 182Fe + O2 2FeO
x x4Fe + 3O2 2Fe2O3
y y/23FeO + 10HNO3 3Fe(NO3)3 + NO + 2H2O
x 10x/3 x/3
Fe2O3 + 6HNO3 2Fe(NO3)3 + 3H2O y/2 3y
Hệ phương trình:
x y 0,16 10x
3y 0,5 3
- Năm 2012-2013:Qua quá trình khảo sát đầu năm của hai lớp 12 A1, và12A2
* Đối lớp 12A1: Tổng số học sinh 37 Qua quá trình khảo sát chỉ có
khoảng 10 học sinh biết giải theo phương pháp mới." phương pháp quy đổi"
* Đối lớp 12A2: Tổng số học sinh 40 Qua quá trình khảo sát chỉ có
khoảng 14 học sinh biết giải theo phương pháp mới." phương pháp quy đổi" Nhưng đến cuối năm 2013:
* Đối lớp 12A1: Tổng số học sinh 37 Qua quá trình khảo sát có khoảng 34
học sinh biết giải theo phương pháp mới." phương pháp quy đổi" một cáchthành thạo
* Đối lớp 12A2: Tổng số học sinh 40 Qua quá trình khảo sát có khoảng
35 học sinh biết giải theo phương pháp mới." phương pháp quy đổi"
- Năm 2013-2014:
Qua quá trình khảo sát đầu năm của hai lớp 12 A1, và 12B
* Đối lớp 12A1: Tổng số học sinh 35 Qua quá trình khảo sát chỉ có
khoảng 7 học sinh biết giải theo phương pháp mới." phương pháp quy đổi"
* Đối lớp 12B: Tổng số học sinh 43 Qua quá trình khảo sát chỉ có khoảng
10 học sinh biết giải theo phương pháp mới." phương pháp quy đổi"
Trang 19Nhưng đến cuối năm 2014:
* Đối lớp 12A1: Tổng số học sinh 35 Qua quá trình khảo sát cĩ khoảng 32
học sinh biết giải theo phương pháp mới." phương pháp quy đổi" một cáchthành thạo
* Đối lớp 12B: Tổng số học sinh 43 Qua quá trình khảo sát cĩ khoảng
38 học sinh biết giải theo phương pháp mới." phương pháp quy đổi"
Tồn tại : Tuy nhiên bên cạnh kết quả đạt được khi áp dụng các biện
pháp trên tôi gặp phải một số hạn chế Bởi kết quả nào cũng thế nó chỉ mangtính tương đối nên các hạn chế xảy ra là không tránh khỏi Năm 2014 vẫncịn một số ít các em khơng giải được phương pháp này, hoặc một số ít các emgiải nhưng khơng thành thạo Hơn nữa đây là phương pháp mới rất ít các thầy cơhướng dẫn các em là các bài tập theo kiểu này nên việc tiếp cận bài tập vàphương pháp mới làm các em e dè khơng mạnh dạng áp dụng
C KẾT LUẬN
Tóm lại ''GIẢI NHANH MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM
HĨA HỌC BẰNG PHƯƠNG PHÁP BẢO QUY ĐỔI” cĩ vai trò cực kì quan trọng trong việc giải những bài tốn khĩ mà phương truyền thống giải mấtrất nhiều thời gian Thậm chí cĩ khi khơng giải ra được Với phương pháp này cho phép chúng ta chỉ mất vài phút khi áp dụng để giải bài tốn Đặt biệt là giải các bài tốn liên quan đến chương sắt, hoặc các oxit của sắt thì phương pháp này áp dụng cực kì hiệu quả
Với phương pháp này sẽ giúp cho giáo viên cũng như học sinh giải nhanh chĩng các bài tập ở chương sắt và oxit của sắt qua đĩ gĩp phần khơng nhỏ vào việc đậu các kì thi sắp đến nhất là kì thi quốc gia chuẩn bị sắp điễn ra vào đầu tuần tháng 7 Tơi huy vọng sáng kiến này sẽ giúp cho rất nhiều các em học sinh
và cũng như thầy cơ mới về cĩ thêm kinh nghiệm mới trong việc giảng dạy
KIẾN NGHỊ, ĐỀ XUẤT:
Các thầy cơ và đồng nghiệp thân mến Mặt dù là giáo viên giảng dạy mơnhĩa học nhiều năm nhưng bản thân thân tơi khơng ngừng nghiên cứu tài liệusách giáo khoa của nhiều tác giả, trao đổi kinh nghiệm với các đồng nghiệp đểnâng cao kinh nghiệp bản thân Trên cơ sở đĩ bản thân tơi xin mạnh dạn kiếnnghị với ban lãnh đạo nhà trường, ban lãnh đạo sở tạo mọi điều kiện về cơ sở vậtchất và thiết bị để giúp cho các giáo viên luơn cĩ nguồn để tìm tịi nghiên cứutìm , đúc kết ra các kinh nghiệm của bản thân Riêng BGH cần trang bị thêm cácthiết bị, sách giáo khoa tham khảo của các một học, đặc biệt là các mơn khoahọc tự nhiên