Những sai lâm gặp phải trong giải toán Hóa học và hiệu quả của phương pháp quy đổi Gtoup Tài liệu do GSTT group sưu tầm... [Le clay tot va hoo tt min H] NHONG SAV LAM GAP PHAI TRONG
Trang 1Những sai lâm gặp phải trong giải toán Hóa học
và hiệu quả của phương pháp quy đổi
Gtoup
Tài liệu do GSTT group sưu tầm
Trang 2[Le clay tot va hoo tt min H)))]
NHONG SAV LAM GAP PHAI TRONG GiAi TOAN HOA HOC
VÀ HIỆU QUA (WA PHƯỚNG PHÁP 0VY Đổi
ie
(2,0
g đời sống hàng ngày chúng ta thường xuyê
| dùng phép quy đổi để tiện cho việc thanh toán như
quy giá trị của hàng hóa ra tiền để trả tiền chứ
không như đổi hàng hóa ở thời trung cổ, đối với những
tài sản giá trị lớn như: nhà, đất, thì quy ra giá trị vàng
hoặc đô la để thanh toán
Trong hóa học ở nhiều trường hợp phản ứng có
những trường hợp có quá trình phản ứng diễn ra rất
phức tạp như trong phản ứng oxi hóa - khử chẳng hạn
có nhiều phản ứng mà tất cả các chất trong cùng một
hợp chất, hỗn hợp đều đóng vai trò là chất oxi hóa
hoặc khử
Ví dụ: Hỗn hợp chứa Fe0, Fe;0,, Fe;0; hoặc hỗn hợp
chứa Fe, FeS và Fe§;,
0ho nên đối với những bài tập tính toán dạng này
mà chúng ta dùng quá trình trao đổi electron thì sẽ rất
là phức tạp, hay là trong những phản ứng cháy của
polime, hoặc những phản ứng trong dung dịch Nếu
giải theo cách thông thường thì rất mất thời gian, thậm
chí còn không giải được
Vì thế nảy sinh ra vấn để là phải “quy đổi” để làm
đơn giản hơn, thuận lợi hơn Phương pháp quy đổi là
một phương pháp biến đổi toán học nhằm đưa bài
toán ban đầu là một hỗn hợp phức tạp về dạng đơn
giản, qua đó làm cho các phép tính trở nên dễ dàng,
thuận tiện
Vậy với phương pháp quy đổi thì việc giải toán trở
nên tương đối là đơn giản Nhưng nếu chúng †a không
biết cách áp dụng và hiểu rõ về bản chất của các phản
ứng hóa học xảy ra trong dung dịch thì việc áp dụng
phương pháp này sẽ không tránh khỏi những sai xót
Chúng ta cùng xét ví dụ sau:
Hóa học & Ứng dụng
s 10 (18 )/2010
Download tai liéu 6n thi Dai hoc chon loc tai - LOVEBOOK.VN
VŨ KHẮC NGỌC
Phòng Hóa Sinh Protein - Viện Công nghệ Sinh học Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam
ứ1
Hòa tan hoàn toàn 11,2 gam hỗn hợp X gồm: Fe;
FeO; Fe,0; va Fe,0, trong HCI du, sau phản ứng thấy tao
ra 12,7 gam FeCl, Hdi sé gam FeCl, thu được là bao
nhiêu?
Trước tiên giải theo phương pháp quy đổi Với bài toán này thì chúng ta biết rằng hỗn hợp X gồm: Fe; FeO; Fe;O; và Fe;0, có thể có nhiều hướng
quy đổi: (Fe và Fe,0;); (Fe và FeO); (Fe va Fe,0,); (FeO
va Fe,0,); (FeO va Fe,0,); (Fe,0, va Fe,0,) hoac tham
chí là chỉ một chất Fe,0,
Nhưng không phải là cách giải trong các phương
pháp quy đổi trên là giống nhau mà nó cần phải chú
ý dựa vào bản chất của phản ứng Trong các phương
pháp quy đổi ở trên thì việc hiểu sai bản chất của phản ứng sẽ dẫn tới kết quả khác nhau
Bản chất của phản ứng sẽ dẫn tới kết quả khác nhau
* G(ách quy đổi 1: Quy đổi hỗn hợp X về Fe0 và
Fe,0,
FeO — FeCl,
"¬>—
Taco: 155.0, > FeCl,.+ 2FeCl,
— Sa, - I6
Goi x va y lần lượt là sé mol cia FeO va Fe,0,
=> Ta 06: 72x + 232y = 11,2 gam (*)
Mặt khác ta có: n;,„, = x + y = 0,1mol (**)
x = 0,075mol
gale is fae 0,025mol
> Mpg = 2 x 0,025 x (56 + 35,5 x 3) = 8,125 gam
Trang 3Nez tt va hoo Wt min X2)
* Gách quy đổi 2: Quy đổi hỗn hợp X về Fe0 và
Fe;0¿
FeO — FeCl,
x ——
1a ey 0,0, > 2FeCl,
Soe pated —
y
Goi x và y lần lượt là sé mol cia FeO và Fe;0,
= Ta có 72x + 160y = 11,2 gam (*)
Mat khac neq, = x = 0,1mol (**)
Tit (*) va (**) = y = 0,025mol
=> Mec, = 2 x 0,025 x (56+ 35,5 x 3) = 8,125 gam
* Gách quy đổi 3: Quy đổi hỗn hợp X về: Fe;0, và
Fe;0;
Fe,0, — FeCl, + 2FeCl, MNS `>— `——
T , x x 2x
400) F640, -> 2FeCl,
Goi x va y lần lượt là số mol của Fe;0, và Fe;0;
= Ta có 232x + 160y = 11,2 gam (*)
Mặt khác n;,ạ, = x = 0,1mol (**)
Tit (*) va (**) = y = -0,075mol
=> Neegi, = 2X + 2y = 0,1 x 2 + 2x (-0,075) = 0,05mol
= mạ, = 8,125 gam
* Céch quy đổi 4: Quy đổi về Fe,0,
Fe,O, => (3x - 2y)FeCl, + (2y - 2x)FeCl;
Ta CO Nec, = 0,1mol -
x 6
MÀ VẤN, Z0
Vay: Fe,0, + 14HCI => 4FeCl, + 2FeDI;, + 7H;0
Ta CO Negi, = 0,1mol => nạ, = 0,05m0l
=> Mec, = 8,125 gam
* Céch quy đổi 5: Quy đổi hỗn hợp X về Fe và Fe,0,
Fe — FeCl,
x _
P0: T0, —› 2ReCL,
were
@>
Goi x va y lần lượt là số mol của Fe va Fe,0,
=> Ta có 56x + 160y = 11,2 gam
Ta CO rei, = X = 0,1mol = y = 0,035mol
=> Meg, = 2 x 0,035 x 162,5 = 11,375 gam z 8,125 gam
* Céch quy đổi 6: Quy đổi hỗn hợp X về Fe và Fe,0,
Fe —› FeCI,
TO 10,0, > FeCl, +2FeCh
¥ y 2y
Goi x và y lần lượt là số mol của Fe và Fe;0,
= 56x + 232y = 11,2 gam (*)
Mặt khac Nec, = X + y = 0,1mol (**)
X= 3 al
Tu (*) va (**) =>
=——mol
220
7
= 10,341 + 8,125 gam
Tai sao ở hai phương án quy đổi về Fe va Fe,0, va
Fe và Fe;0, lại có kết quả sai như vậy?
Liệu chúng ta có sai lầm nào trong quá trình giải với hai cách quy đổi này hay không?
Ta chú ý về vị trí của các cặp oxi hóa - khử trong
dãy điện hóa của các kim loại:
Fett 2H is Re Fett
Ta căn cứ vào ý nghĩa của dãy điện hóa (hóa học
12), cặp chất nào càng ở xa nhau thì khả năng xảy ra
phan ứng sẽ mạnh
Vậy thì khi đó giữa hai phản ứng:
Fe + 2H* — Fe** +H! va 2Fe** + Fe — 3Fe
Thì phản ứng nào sẽ xảy ra đầu tiên?
Phản ứng: 2Fe3* + Fe —› 3Fe?+ sẽ xảy ra đầu tiên và sau khi hết Fe3+ thì mới có phản ứng:
Fe + 2H’ => Fe? +H,
Nhan xét:
+ Khi cho hỗn hợp Fe; FeO; Fe;O; và Fe;0, thì khi có khí H; thoát ra thì dung dịch thu được chỉ gồm có Fe?'
Hóa học & Ứng dụng
# 10 (1718 )/2070
5
Download tài liệu ôn thi Đại học chọn lọc tại - LOVEBOOK.VN
Trang 4+ Thứ tự phản ứng oxit sắt + axit; sắt (III) + sắt; sắt
+ axit (chỉ xét với dung dịch axit HGI và H;S0, loãng)
Khi đó bài toán trân với hai trường hợp quy đổi trên
la sẽ tính toán như sau:
* Cách quy đổi 7: Quy đổi hỗn hợp X về Fe và Fe;0¿
2Fe** +Fe — 3Fe** / SS we `——
Do có sự hình thành Fe3' nên Fe phản ứng hết Fe+ dư
Goi x và y lân lượt là số mol của Fe và Fe;0;
= Ta có 56x + 160y = 11,2 gam
Ta có n;ạạ, = 0,†ml
om y %
=> Meeci, -(2 x = x2 S) x 162,5 = 8,125 gam
* Cách quy đổi 8: Quy đổi hỗn hợp X về Fe và Fe;0,
Fe,0, — FeCl, + 2FeCl, 2Fe”* + Fe —› 3Fe””
y y
Do có sự hình thành Fe3' nên Fe phản ứng hết Fe3+ dư
Goi x va y lân lượt là số mol của Fe và Fe;0,,
= Ta có 56x + 232y = 11,2 gam (*)
Ta có nạạ, = 0,†mol => 3x + y = 0,1mol (**)
x = 0,01875mol
Từ (*) và (**
PHÊ \ = 0,04375mol
— mạo, = (2y - 2x) x 162,5 = 8,125 gam
Ngoài ra chúng ta còn có thể quy đổi về hỗn hợp
chỉ chứa Fe và 0 ;
Goi a va b lần lượt là số mol của Fe và 0
=> 56a + 16b = 11,2 (*)
Khi đó để thu được FeCl, va FeCl, thi:
fe- ¢ —> Fe (2)
a-0,1 3(a-0,1) a-0,1
0+2e—> 0? (3)
b 2b
Ta COM, = 0,1mol => nf” = 0,2mol va Nyy) = 0,1mol
Héa hoc & Ung dung
$610 (118 )/2010
Download tai liéu 6n thi Dai hoc chon loc tai - LOVEBOOK.VN
(Le day tot va hoo tet min He)
—> Nreyo) = (a - 0,1)mol > nf = 3(a - 0,1)mal
Theo định luật bảo toàn electron ta có:
0,2 + 3(a - 0,1) = 2b = 3a - 2b = 0,1 (**)
Từ (*) và (**) — ta có a = 0,15mol và b = 0,175mol
=> MNeeci, = 0,15 - 0,1 = 0,05mol
= mạ, = 8,125 gam
Riêng với trường hợp quy đổi thành Fe và Fe0O thì
việc cho hai chất này tác dụng với HGI không thể tạo
ra Fe0l;, vì khi đó thì bài toán sai hoàn toàn về bản
chất hóa học
Nhưng theo các bạn thì liệu rằng có thể làm được
bài này hay không?
Chúng ta có thể đưa ra lựa chọn chất có khả năng
biến thành Fe*' được không? Nếu chúng ta xác định
được chất có khả năng tạo ra Fe*' thì bài toán có thể
giải được
Các bạn hãy cùng suy nghi
Ví dụ: Hòa tan hoàn toàn 11,2 gam hỗn hợp X gồm:
Fe; FeO; Fe,0, va Fe,0, trong HCI du, sau phan tng thấy tao ra 12,7 gam FeCl, Hdi sé gam FeCl, thu được
la bao nhiéu?
Với cách quy đổi hỗn hợp X về Fe và Fe0
Ngoài ra với bài toán này chúng ta có thể áp dụng
phương pháp và cách làm sau:
Sơ đồ hóa bài toán:
oa py ts
_ (FeO Fe;0; FeCl, cóm;,ạ, =?
Nreci, = 0,1mol
Ta thấy: 0” —-› 20Ir thì khối lượng tăng thêm:
2x 35,5 - 16 = 55 gam
Dat sé mol clia FeCl, la amol
=> Tổng số mol ion 0I” là: 0,1 x 2 + 3a(mol)
0” -› 2molGI khối lượng tăng thêm 55 gam
0,2+3amol GI- khối lượng tăng thêm 12,7 + a
x 162,5 - 11,2 gam
—> 2(12,7 + 162,5a - 11,2) = 55(0,2 + 3a)
=> a= 0,05mol > mp, = 8,125 gam
Phương pháp làm này chỉ được áp dụng khi lượng
chất trong hỗn hợp chỉ phản ứng với lượng axit đã cho
mà không có bất kì phản ứng nào khác Và khi có
những phản ứng khác xảy ra giữa các chất trong hỗn hợp với axit thì cách làm trên sẽ sai hoàn toàn
©