Công thức liên hệ giữa số mol và thể tích : n = 22 , 4 mol - Định luật bảo toàn khối lượng: Trong một phản ứng hóa học, tổng khối lượng của các chất thu được bằng tổng khối lượng của các[r]
Trang 1TấN Chuyên đề: BÀI TOÁN VỀ OXI
Tỏc giả chuyờn đề : Trần Thị Hồng Anh
Chức vụ: Giỏo viờn Đơn vị cụng tỏc : TRƯỜNG THCS LẬP THẠCH HUYỆN LẬP THẠCH – TỈNH VĨNH PHÚC
Năm học 2015 – 2016
Sở giáo dục và đào tạo vĩnh phúc Phòng giáo dục và đào tạo lập thạch
Trang 2THÔNG TIN CHUNG VỀ CHUYÊN ĐỀ
Tên chuyên đề: “BÀI TOÁN VỀ OXI ”
Vì vậy, việc phát hiện và bồi dưỡng học sinh giỏi là nhiệm vụ quan trọng vàthường xuyên của mỗi nhà trường và mỗi giáo viên Số lượng và chất lượng HSG làmột trong những thước đo để đánh giá chất lượng dạy học của mối giáo viên và mỗinhà trường
Qua thực tiễn giảng dạy với học sinh lớp 8, các em mới có ý niệm ban đầu về bộmôn nên còn gặp nhiều trở ngại vướng mắc khi giải quyết những bài toán hóa học
Vì vậy, tôi đã lựa chọn chuyên đề : “BÀI TOÁN VỀ OXI ” là đơn chất phi kim đầu
tiên các em được làm quen và quan trọng nhất trong đời sống nhằm giúp cho họcsinh nắm vững kiến thức cũng như phương pháp giải nhanh gọn, dễ hiểu Từ đó,các em có thể đề xuất được những bài tập mới phát huy tiềm năng sáng tạo , tự tinchiếm lĩnh kiến thức và đạt kết quả cao trong kì thi HSG các cấp
II Mục đích và phạm vi của đề tài:
Trang 3- Học sinh có thể vận dụng giải nhanh, chính xác bài toán liên quan, tiết kiệmthời gian làm bài, đảm bảo bài làm đạt hiệu quả cao.
2 Phạm vi của chuyên đề
- Áp dụng đối với HSG lớp 8,9
- Thời gian dự kiến bồi dưỡng : 6 tiết
PHẦN HAI: NỘI DUNG CHUYÊN ĐỀ
I Hệ thống kiến thức sử dụng trong chuyên đề:
1 Kiến thức cơ bản:
- Tính chất hóa học của oxi ( SGK HH 8- T 81,82,83)
+ Oxi t¸c dông víi phi kim, kim loại, hợp chất tạo thành các oxit
+ Oxi là phi kim hoạt động, có tính oxi mạnh
- Sự oxi hóa ( SGK HH 8- T 85) : Sự tác dụng của một chất với oxi
- Điều chế oxi ( SGK HH 8- T 92,93)
+Trong PTN: Nhiệt phân các chất KClO3 , KMnO4 , KNO3 , HgO
+Trong CN: Hãa láng kh«ng khÝ rồi chưng cất phân đoạn hoặc
Công thức liên hệ giữa số mol và thể tích : n = 22 , 4 V (mol)
- Định luật bảo toàn khối lượng: Trong một phản ứng hóa học, tổng khối lượngcủa các chất thu được bằng tổng khối lượng của các chất tham gia phản ứng
A + B → B + C
=> mA + mB = mC + mD
2 Kiến thức nâng cao:
- Oxi tác dụng với hợp chất : NH3, SO2, C2H6O…
Trang 4+ Tỷ lệ thể tích các chất khí trong phản ứng hóa học đúng bằng tỷ lệ molcủa chúng
II.Phân loại các dạng bài tập:
1 Cơ sở phân loại: Bám sát hệ thống kiến thức SGK và khả năng nhận thức củahọc sinh
2 Các dạng bài tập:
- Dạng 1: Oxi tác dụng với kim loại
- Dạng 2: Oxi tác dụng với phi kim
- Dạng 3: Oxi tác dụng với hợp chất
- Dạng 4: Bài tâp bồi dưỡng HSG
III Hệ thống các phương pháp sử dụng trong chuyên đề:
- Vận dụng định luật bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố
- Tính theo phương trình hóa học
IV Một số bài tập minh họa:
1.Dạng 1- Oxi tác dụng với kim loại
Bài 1: Nung 22,4 gam sắt trong khí oxi thu được 35,2 gam hỗn hợp rắn Tính thể
tích khí oxi (ở đktc) tham gia phản ứng
Trang 5Theo định luật bảo toàn khối lượng : mFe + m O2 = mchất rắn
Thể tích khí oxi tham gia phản ứng (đktc) là:
V O
2 = 0,4 22,4 = 8,96 lít
Bài 2: Cho 1 gam bột Fe tiếp xúc với oxi một thời gian thu được 1,24 gam hỗn hợp
Fe2O3 và Fe dư Tính lượng Fe dư
Phân tích
- Khối lượng chất rắn tăng chính là lượng oxi phản ứng
Hướng dẫn giải
PTPƯ: 4Fe + 3O2 → 2Fe2O3
- Theo định luật bảo toàn khối lượng: mFe + m O2 = mchất rắn
→ n O2 = 321 , 24 −1=0 ,0075 (mol)
→ nFe phản ứng = 43n O2 = 4
- Khối lượng Fe còn dư là: 1- 0,01.56 = 0,44 (g)
Bài 3: Cho 2,7 gam một miếng nhôm để ngoài không khí một thời gian, thấy khối
lượng tăng thêm 1,44 gam Tính phần trăm khối lượng miếng nhôm đã bị oxi hóabởi oxi của không khí
Phân tích
- Khối lượng miếng nhôm tăng thêm chính là lượng oxi phản ứng
- Khối lượng nhôm bị oxi hóa chính là khối lượng nhôm tham gia phản ứng
Hướng dẫn giải
Phương trình phản ứng: 4Al + 3O2 → 2Al2O3
Theo định luật bảo toàn khối lượng thì 1,44 gam là khối lượng oxi phản ứng
n O2=1 , 44
3× 0 , 045=0 , 06 mol
Khối lượng nhôm bị oxi hóa : mAl = 0,06 27 = 1,62 gam
→ %Al bị oxi hóa = 1 , 622,7 ×100 %=60 %
Bài 4: Cho x gam hỗn hợp 3 kim loại Fe, Cu và Al vào một bình kín có chứa 1 mol
O2 Nung nóng bình một thời gian cho đến khi thể tích oxi giảm còn 96,5% thì thuđược 2,12 gam chất rắn Tính x
Trang 6Phân tích
- Do ta không xác định được có bao nhiêu % mỗi kim loại phản ứng với O2 nên đặt
ẩn để lập hệ phương trình và giải hệ là không thực hiện được
- Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng để tính toán
Theo giả thiết, noxi phản ứng = 1003,5=0 , 035 mol
Khối lượng oxi đã phản ứng: moxi phản ứng = 0,035 32 = 1,12 (g)
Khối lượng hỗn hợp kim loại là: x = 2,12 – 1,12 = 1 (g)
b.Xác định công thức hóa học của sản phẩm
Bài 1: Nung 2,1 gam bột sắt trong bình chứa oxi, đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn
thu được 2,9 gam một oxit Xác định công thức phân tử của oxit sắt
Phân tích
- Khối lượng oxit tăng chính là khối lượng oxi phản ứng
- Cần tính được khối lượng của oxi trong oxit
Bài 2: Đốt cháy hoàn toàn 16,8 gam Fe cần vừa đủ 4,48 lit oxi (đktc) tạo thành một
oxit sắt Xác định công thức phân tử của oxit sắt
Trang 7Gọi công thức tổng quát của oxit sắt là FexOy
Ta có tỉ lệ: x : y = 0,3 : 0,4 = 3 : 4
Vậy oxit cần tìm là Fe3O4
Bài 3: Cho 1,0 gam bột Fe tiếp xúc với oxi sau một thời gian, thấy khối lượng bột
vượt quá 1,41 gam Nếu chỉ tạo thành một oxit duy nhất thì đó là:
Bài 1: Tính khối lượng cacbon đioxit CO2 khi đốt cháy 3 gam cacbon
Theo phương trình phản ứng: nCO2=n C=0 ,25 mol
→ Khối lượng cacbon đioxit tạo thành:
mCO2=0 ,25 × 44=11gam
Bài 2: Một viên than tổ ong có khối lượng 350 gam chứa 60% cacbon theo khối
lượng Tính nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy hoàn toàn viên than này Biết khi đốtcháy 1 mol C sinh ra nhiệt lượng là 394 kJ
Phân tích
Bài toán tính theo phương trình hóa học có lượng tạp chất
Hướng dẫn giải
Trang 8Bài 3: Cho 100 lít hỗn hợp A gồm H2, O2, N2 Đem đốt hỗn hợp rồi đưa về nhiệt độ
và áp suất ban đầu, sau khi cho hơi nước ngưng tụ thu được hỗn hợp B có thể tích 64lít Trộn vào B 100 lít không khí( 20% thể tích O2) rồi đốt và tiến hành tương tự nhưtrên thì thu được hỗn hợp C có thể tích 128 lít Xác định thể tích các chất trong hỗnhợp A, B, C Biết các thể tích đo cùng điều kiện
Trang 9Theo phương trình: n O2=2nCH4=0,4 2=0,8 mol
Khối lượng oxi cần dùng là: m O2=0,8 32=25 , 6 g
Bài 2: Đốt hỗn hợp khí gồm 7 lít khí O2 và 7 lít khí NH3 ( các thể tích đo ở cùngđiều kiện nhiệt độ và áp suất) Sau phản ứng thu được những chất gì và bao nhiêu lít
Trang 10Số mol rượu etylic = 9,2 : 46 = 0,2 mol
Phản ứng cháy: C2H6O + 3O2 ⃗t0 2CO2 + 3H2O
0,2 0,6 0,4 mol
a Thể tích khí CO2 (đktc): VCO2=0,4 ×22 , 4=8 , 96 lít
b Thể tích không khí cần: VKhông khí = ( 0,6 22,4)5 = 67,2 lít
Bài 5: Hỗn hợp khí SO2 và O2 có tỉ khối so với CH4 bằng 3 Cần thêm bao nhiêu lít
O2 vào 20 lít hỗn hợp khí đó để cho tỉ khối so với CH4 giảm đi 1/6 tức bằng 2,5 Cáchỗn hợp khí ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất
Hướng dẫn giải
Cách 1: Gọi x là % thể tích của SO2 trong hỗn hợp ban đầu, ta có:
M¯ = 16 3 = 48 = 64x +32 (1-x) → x = 0,5
Vậy mỗi khí chiếm 50% Như vậy trong 20 lít mỗi khí chiếm 10 lít
Gọi V là số lít O2 cần thêm vào, ta có:
4 Dạng bài tập phát triển nâng cao:
Bài 1: (Trích đề thi HSG hóa 8 huyện Lập Thạch năm 2009 -2010)
Đốt một lượng Al trong 6,72 lít O2 Chất rắn thu được sau phản ứng cho hòa tanhoàn toàn vào dung dịch HCl thấy thoát ra 13,44 lít H2 Xác định khối lượng Al đãdùng Biết thể tích các khí đo ở đktc
Phân tích:
Trang 11Cho chất rắn thu được vào dung dịch HCl thấy có khí thoát ra, chứng tỏ Al dư.
Bài 2: Đun nóng hỗn hợp A dạng bột có khối lượng 39,3 gam gồm các kim loại Mg,
Al, Fe và Cu trong khí oxi dư đến khi thu được hỗn hợp rắn có khối lượng không đổi
là 58,5 gam Tính thể tích khí O2 (ở đktc) đã tác dụng với hỗn hợp kim loại
Phân tích:
Nếu lập hệ phương trình với 4 ẩn ta thấy giải hệ tìm nghiệm rất khó khăn ,ápdụng định luật bảo toàn sẽ đơn giản hơn
Hướng dẫn giải
Ta có sơ đồ: 39,3 g hỗn hợp (Mg, Al, Fe,Cu) + O2 dư → 58,5 (g) chất rắn
Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng: moxi phản ứng = 58,5 – 39,3 = 19,2 (g)
Thế tích O2 phản ứng (đktc) là: V O2 = 0,6 22,4 =13,44 lít
Bài 3: Cho hỗn hợp A gồm Al, Zn, Mg Đem oxi hoá hoàn toàn 28,6 gam A bằng
oxi dư thu được 44,6 gam hỗn hợp oxit B Hoà tan hết B trong dung dịch HCl thuđược dung dịch D Cô cạn dung dịch D được hỗn hợp muối khan là bao nhiêu?
Hướng dẫn giải
Trang 12Gọi M là kim loại đại diện cho ba kim loại trên với hoá trị là n.
2M +
n
mmuối = mhh kim loại + m Cl = 28,6 + 235,5 = 99,6 gam
Bài 4: Đốt cháy bột kim loại M trong không khí, thu được oxit của nó, trong đó oxi
chiếm 20% khối lượng Hãy xác định kim loại đó
Trang 13M 32 64 96
Vậy kim loại M cần tìm là đồng (Cu)
Bài 5: Đốt cháy hoàn toàn 4,04 gam một hỗn hợp bột kim loại gồm Al, Fe, Cu trong
không khí thu được 5,96 gam hỗn hợp 3 oxit Hòa tan hết hỗn hợp 3 oxit bằng dungdịch HCl 2M Tính thể tích dung dịch HCl cần dùng
Bài 6: Một bình kín thể tích không đổi chứa bột S và C( thể tích không đáng kể).
Bơm không khí vào bình đến áp suất p = 2atm ở 250C Bật tia lửa điện để S và Ccháy hết, sau đó đưa bình về 250C Tính áp suất trong bình lúc đó
Hướng dẫn giải
Phản ứng xảy ra trong bình: S + O2 ⃗t0 SO2
C + O2 ⃗t0 CO2
Theo các phản ứng trên, số mol khí trước( n1) và sau phản ứng không đổi (n2)
Theo đề bài thì thể tích bình và nhiệt độ không đổi Do đó, từ PV = nRT
P1/ P2 = n1/n2 = 1 ( vì n1 = n2)
(P1 và P2 là áp suất trước và sau phản ứng) → P1 = P2 = 2atm
Trang 14Bài 7: Hỗn hợp A gồm KClO3, Ca(ClO2)2, Ca(ClO3)2, CaCl2 và KCl nặng 83,68 gam.
kết tủa C và dung dịch D Lượng KCl trong dung dịch D nhiều gấp 22/3 lần lượng
Trang 151/ Viết phơng trình hoá học xảy ra Xác định % thể tích các khí trong X?
2/ Xác định % thể tích và % khối lợng của các khí trong Y
+ nCO2 = 0,3 mol → % VCO2 = 0,3/ 0,5 x 100% = 60%
- Thành phần phần trăm về khối lượng cỏc khớ trong hỗn hợp B
+ mCO2 = 0,3 x44 =13,2 gam
→ % mCO2 = 13,2/19,6 x 100% = 67,34%
+ m O2 = 0,2 x 32 = 6,4gam
→ % m O2 = 6,4/19,6 x 100% = 32,66%
Trang 16Bài 9: Đốt cháy hoàn toàn 8,96 lít khí CH4(đktc) rồi cho toàn bộ sản phẩm vào dungdịch chứa 22,2 gam Ca(OH)2 thì khối lượng của dung dịch tăng hay giảm bao nhiêugam?
; theo (4) : nCO2 phản ứng= 0,4 – 0,3 = 0,1 mol
→ nCaCO3=nCO2=0,1 mol
Số mol CaCO3 còn lại sau phản ứng (4) là: 0,3 – 0,1 = 0,2 (mol)
Ta có: (mCO
2 +m H
2O)−mCaCO
Vậy khối lượng dung dịch tăng lên 12 gam
Bài 10: Đốt cháy hoàn toàn 1,88 gam chất hữu cơ A (chứa C, H, O) cần 1,904 lít O2
(đktc) thu được CO2 và hơi nước theo tỉ lệ thể tích 4:3 Hãy xác định côngthức phân tử của A Biết tỉ khối của A so với không khí nhỏ hơn 7
Hướng dẫn giải
Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:
Trang 17Bài 11: (Trích đề thi HSG lớp 9 Thành phố Hồ Chí Minh, 2002-2003)
a) Tính thể tích khí oxi thu được ở đktc?
c) Để thu được lượng oxi như trên thì phải nhiệt phân bao nhiêu gam HgO?Biết hiệu suất phản ứng là 80%
Trang 18=>Vì hiệu suất đạt 80% nên mHgO cần dùng = 0,06 217 10080 = 16,275 (gam).
1 Tính thành phần % về khối lượng các nguyên tố trong A
2 Xác định công thức phân tử của A, biết d A /O2=1 , 8125
3 Tính m
2 A là C 4 H 10
3 m = 2,25 (g)
Bài 3: Lấy 6 mol SO2 trộn với 8 mol O2 trong điều kiện thích hợp , thu được 3 mol
SO3. Tính hiệu suất phản ứng của SO2.
Đáp số: H = 50%
Bài 4: Trích đề thi HSG lớp 8 huyện Yên Lạc năm 2012- 2013
Hỗn hợp A gồm cacbon oxit và không khí Trong đó tỉ lệ thể tích của khí cacbonoxit và không khí lần lượt là 3:5( trong không khí , khí oxi chiếm 20% thể tích cònlại là khí nitơ) Đốt cháy hỗn hợp khí A một thời gian được hỗn hợp khí B Trong Bthì % thể tích của khí nitơ tăng 3,33% so với thể tích của nitơ trong A Tính thể tíchcủa mỗi khí trong B Biết các khí đo ở cùng điều kiện về nhiệt độ và áp suất
Đáp số:V CO dư = 2 lít; V O2 dư = 0,5 lít
V N2 = 4 lít; VCO2 = 1 lít
Bài 5 : Trích đề thi HSG lớp 8 huyện Thanh Chương năm 2010- 2011
lúc đó KClO3 bị phân hủy hoàn toàn còn KMnO4 bị phân hủy không hoàn toàn.Trong B có 0,894 gam KCl chiếm 8,132% khối lượng Trộn lượng oxi ở trên vớikhông khí theo tỉ lệ tích 1:3 trong một bình kín thu được hỗn hợp khí X Cho vàobình 0,528 gam cacbon rồi đốt cháy hết cacbon thu được hỗn hợp khí Y gồm 3 khítrong đó CO2 chiếm 22,92% thể tích Tính m ( Coi không khí gồm 20% thể tích làoxi còn lại là nitơ)
Đáp số: TH1: m=12,53 gam.
TH2: m=11,6468gam.
Bài 6:
Trang 19Đốt cháy hoàn toàn 4,741 gam đơn chất X trong oxi rồi cho toàn bộ sản phẩm
thu được hấp thụ hết vào 100ml dung dịch NaOH 25% (d = 1,28g/ml) được dungdịch A Nồng độ của NaOH trong A giảm đi 1/4 so với nồng độ của nó trong dungdịch ban đầu A có khả năng hấp thụ tối đa 17,92 lít khí CO2 (đktc) Xác định X vàsản phẩm đốt cháy X
Đáp số: X là H 2
Oxit là H 2 O
Bài 7: Trích đề thi HSG lớp 8 huyện Thiệu Hóa năm 2012- 2013
nitơ là 0,5 Đốt hỗn hợp X với 35,84 lít khí oxi Phản ứng xong, làm lạnh để hơinước ngưng tụ hết được hỗn hợp khí Y Các khí đo ở điều kiện tiêu chuẩn
1 Viết phương trình hóa học xảy ra
2 Xác định % thể tích và % khối lượng của Y
Đáp số: % V O2 = 33,33%; % V C O
2 =66,67%
% m O2 =26,67%; % m C O
2 = 73,33%
Bài 8: Trích đề thi HSG lớp 8 huyện Vĩnh Tường năm 2013- 2014
Hỗn hợp khí O2 và SO2 có tỉ khối so với H2 bằng 24 Sau khi đun nóng hỗn hợp
đó với chất xúc tác thu được hỗn hợp khí mới có tỉ khối hơi so với hidro bằng 30.( Các khí đo ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất) Tính thành phần % thể tích mỗikhí sau phản ứng
Đáp số: % VSO3 = 50%
% V O2 dư = 37,5%
% VSO2 = 12,5%
Bài 9: Đốt cháy hoàn toàn 28 lít khí metan (đktc), hấp thụ toàn bộ sản phẩm cháy
vào bình đựng lượng dư dung dịch Ba(OH)2 thì thấy khối lượng bình tăng m1 gam vàtách ra m2 gam kết tủa trắng
1 Viết phương trình hóa học xảy ra
2 Tính m1, m2
Đáp số: m1 = 100 gam
m2 = 246,25 gam
Bài 10: Trích đề thi HSG lớp 8 huyện Lập Thạch năm 2011- 2012
chất lỏng A và khí B Cho toàn bộ khí B phản ứng hết với 5,6 gam sắt thu được hỗnhợp chất rắn C Hòa tan toàn bộ chất rắn C vào dung dịch chứa 14,6 gam HCl thuđược dung dịch D và khí E Xác định các chất có trong A,B, C, D, E Tính khốilượng mỗi chất có trong A, C và số mol các chất có trong dung dịch D Các khí đều
đo ở điều kiện tiêu chuẩn
Đáp số: A: H2O = 3,6 gam ; B: O2;
C: Fe = 1,4 gam và Fe3O4 = 5,8 gam
Trang 20D: FeCl2 0,05 mol ; FeCl3 0,05 mol; HCl 0,15 mol
E : H2
Bài 11: Trong công nghiệp sử dụng cacbon để làm nhiên liệu Tính nhiệt lượng tỏa
ra khi đốt cháy 5 kg than chứa 90% C, biết 1 mol cacbon tỏa ra 394KJ
Đáp số: 147750 KJ
Bài 12: Dùng một lượng O2 vừa đủ để đốt cháy hết một hidrocacbon thấy thể tíchsau phản ứng bằng thể tích các khí trước phản ứng Dẫn khí sau khi cháy qua H2SO4
đặc thấy thể tích khí giảm đi một nửa Biết các khí đo ở cùng điều kiện nhiệt độ và
áp suất Xác định công thức phân tử của hidrocacbon
Đáp số: C2H4
Bài 13: Có một hỗn hợp khí X gồm hidrocacbon A và O2 Trong đó thể tích O2 gấp 2lần thể tích O2 cần để đốt cháy hết A Đốt cháy hoàn toàn X thu được hỗn hợp khí Y
có thể tích đúng bằng thể tích của X Khi làm ngưng tụ hết hơi nước thì thể tích của
Y giảm 40% Biết các thể tích đo ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất Xác địnhCTPT của A
Bài 15: Trích đề thi violympic hóa 8 huyện Nghĩa Đàn năm 2012- 2013
Đốt cháy hoàn toàn 23,80 gam hỗn hợp 2 kim loại A, B (A hóa trị II, B hóa trịIII) cần dùng vừa đủ 8,96 lít O2 (đktc), thu được hỗn hợp Y gồm 2 oxit của 2 kimloại A và B Dẫn luồng khí H2 dư đi qua hỗn hợp Y nung nóng đến khi phản ứng xẩy
ra hoàn toàn thì thu được 33,40 gam chất rắn Cho biết H2 chỉ khử được một tronghai oxit của hỗn hợp Y Xác định tên 2 kim loại A, B ?
Bài 17: Đốt cháy 1 tạ than chứa 96%C, còn lại là tạp chất không cháy Hỏi cần bao
nhiêu m3 không khí (ở đktc) để đốt cháy hết lượng than trên? ( Biết rằng
V O2= 1
5Vkhôngkhí )
Đáp số: Vkhông khí = 896m3
