1. MỞ ĐẦU
1.1. Lý do chọn đề tài.
1.2. Mục đích nghiên cứu.
1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.
1.3.1. Đối tượng nghiên cứu.
Học sinh các lớp 12 năm học 2015-2016 và năm học 2016-2017
1.3.2. Phạm vi nghiên cứu.
Hệ thống các bài tập hoá học vô vơ có liên quan đến phản ứng oxihóa-khử ở chương trình hoá học THPT .
1.4. Nhiệm vụ nghiên cứu.
II. NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
2.1. Cơ sở phương pháp bảo toàn electron
2.3.1 Phương pháp giải nhanh
Để giải nhanh một bài tập trắc nghiệm hóa liên quan đến phản ứng oxihóa-khử. Đối với những học sinh mới làm quen với phương pháp bảo toàn electron, cần tiến hành theo ba bước:
Bước 1: Viết sơ đồ phản ứng (chỉ viết các chất phản ứng và sản phẩm tạo thành chứ không cần viết chi tiết từng phản ứng ), xác định xem chất nào là chất khử, chất nào là chất oxihóa (chỉ quan tâm đến trạng thái đầu và trạng thái cuối của những chất có sự thay đổi số oxihóa )
Bước 2: Viết các quá trình oxihóa và quá trình khử, cân bằng mỗi quá trình. Tính số mol electron cho chất khử nhường và số mol electron cho chất oxihóa nhận
Bước 3: Áp dụng định luật bảo toàn electron
2.3.2 Các bài tập vận dụng
Bài tập 1: (Sách gợi ý ôn tập kì thi trung học phổ thông quốc gia 2014-2015)
Cho bột nhôm tác dụng với dung dịch NaOH (dư) thu được 6,72 lít khí H2
(ở đktc). Khối lượng bột nhôm đã phản ứng là:
A. 10,4 gam B. 16,2 gam C. 5,4 gam D. 2,7 gam
Giải
*Bước 1: Sơ đồ phản ứng : Al0 + NaOH + Al3+
Al0 là chất khử, H+1 là chất oxihoá
*Bước 2: Al3+ Al0 + 3e 2H+ + 2e
x (mol) 3x (mol) 2*0,3 0,3(mol)
*Bước 3: Áp dụng định luật bảo toàn e : 3x + 0,6 x + 0,2 mol
Ta có = 0,2 * 27 = 5,4 (gam) Đáp án C
Bài tập 2: (Sách gợi ý ôn tập kì thi trung học phổ thông quốc gia 2014-2015)
Cho 23,7 gam KMnO4 tác dụng hoàn toàn với dung dịch HCl đặc, dư thu được V lít Cl2 (ỏ đktc). Giá trị của V là:
A. 7,20 B. 8,40 C.8,96 D.11,2
Giải
*Bước1: Sơ đồ phản ứng: Mn+7 + H+1Cl-1+ Mn+2 + Clo
Cl- là chất khử, Mn+7 là chất oxihoá
*Bước 2: 2Cl- CL2+ 2e Mn+7 + 5e Mn+2
a(mol) 2a(mol) 0,15 5*0,15(mol)
*Bước 3: Áp dụng bảo toàn e
2a = 0,15 * 5 = 0,75 a = 0,375 (mol)
= 0,375 * 22,4 =8,4 (lít) Đáp án B
Bài tâp 3:
Hòa tan hoàn toàn m(g) Al vào dung dịch HNO3 dư thu được hỗn hợp khí gồm 0,015 mol N2O, 0,01 mol NO (biết phản ứng không tạo muối amoni). Giá trị của m là:
A. 13,5 B. 0,81 C. 8,1 D. 1,35
Giải
*Bước 1: Sơ đồ phản ứng Al0 Al3+ +
Al0 là chất khử, N+1 và N+2 là chất oxihóa
*Bước 2 : Al0 Al3+ + 3e
0,05 (mol) 0,15 (mol)
2N+5 + 8e N2+1
8*0,015 (mol) 0,015( mol)
N+5 + 3e N+2
3*0,01(mol) 0,01(mol)
*Bước 3 : Áp dụng bảo toàn (e).
Tổng số mol(e) nhận = 8* 0,015 + 3*0,01 = 0,15 mol = tổng số mol (e) nhường Suy ra nAl pư =0,15 : 3 = 0,05 (mol) suy ra mAl = 0,05 * 27 = 1,35 (g) . Vậy đáp án đúng là D
Bài tập 4: (đề thi đại học khối B năm 2007)
Nung m(g) Fe trong oxi thu được 3 (g) chất rắn X. Cho X tác dụng với dung dịch HNO3 loãng thu được 0,56 lít khí NO là sản phẩm khử duy nhất (đktc). Giá trị của m là:
A. 2.62 g B. 2.52 g C. 2.32 g D. 2.22 g
Giải
*Bước 1: Sơ đồ phản ứng.
Fe X + Fe3+ +
Fe là chất khử, O2, HNO3 là chất oxihóa
*Bước 2 :
Fe0 Fe3+ +3e
m/56 (mol) 3m/56 (mol)
+ 2*2e 2 O2-
4*(3-m)/32
N+5 + 3e N+2
3*0,025 (mol) 0,025 (mol)
Ta có nNO = 0,56 : 22,4 = 0,025 (mol)
*Bước 3 :
Theo bảo toàn electron ta có :
3nFe = + 3nNO
Suy ra 3m/56 =4*(3-m)/32 +3*0,025
Giải ra ta được m = 2,52 . Vậy đáp án đúng là B
*Bước 1:
Sơ đồ phản ứng
Mg + dd X m (g) muối ?
Chất khử là Mg, chất oxihóa là HNO3
*Bước 2:
Mg0 Mg2+ + 2e
0,09(mol) 2 * 0,09(mol)
N+5 + 3e N+2
3*0,04(mol) 0,04 (mol)
*Bước 3 :
Áp dụng bảo toàn (e)
Ta thấy tổng số mol Mg nhường là 2*0,09 = 0,18(mol)
Số mol N+5 nhận = 0,04*3 = 0,12 mol < số mol chất khử nhường . Mà theo bài ra khí NO là duy nhất. Vậy trong dung dịch X phải có NH4NO3
N+5 + 8e N-3
= ( 0,18 – 0,12) : 8 = 0,0075(mol)
Suy ra mmuối = + = 0,09*148 +0,0075* 80 = 13,92 (g)
Vậy đáp án đúng là B
Bài tập 8 :
Hòa tan hoàn toàn 12,9 gam hỗn hợp Cu, Zn bằng dung dịch H2SO4 đặc nóng thu được 3,163 lít SO2 (đktc), 0,64 gam lưu huỳnh và dung dich muối sunfat. Tính phần trăm khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp ban đầu.
.A. 45,54% Cu và 54,46 % Zn B. 49,61 % Cu và 50,39 % Zn
C. 50,15 % Cu và 49,85 % Zn D. 51,08 % Cu và 48,92 %Zn
Giải
*Bước 1 :
Sơ đồ phản ứng :
, dd muối sun fat
Chất khử là Zn, Cu
Chất oxihóa là H2SO4
*Bước 2 :
Cu0 Cu2+ + 2e
x (mol) 2x (mol)
Zn0 Zn2+ + 2e
y (mol) 2y (mol)
S+6 + 6e S0
6*0,02 (mol) 0,02 (mol)
S+6 + 2e S+4
2*0,14(mol) 0,14(mol)
*Bước 3 :
Theo bài ra ta có: 64x + 65y = 12,9 (1)
áp dụng bảo toàn (e) : 2x + 2y = 2*0,14 + 6*0,02 (2)
Giải hệ phương trình trên ta được x = y = 0,1 (mol)
Suy ra %Cu = (0,1*64*100)/12,9 = 49,61%, %Zn = 100% - 49,61% = 50,39%
Vậy đáp án đúng là B
Bài tập 9:
Hòa tan hoàn toàn 11,9 gam hỗn hợp kim loại Al, Zn bằng dung dịch H2SO4 đặc nóng thu được dung dịch X, 7,616 lít SO2 (đktc) và 0,64 gam lưu huỳnh. Tính tổng khối lượng muối trong dung dịch X ?
A. 50,30 g B. 49,8 g C. 47,15 g D. 45,26 g
Giải
*Bước 1:
Sơ đồ phản ứng :
Chất khử là Al, Zn
Chất oxihóa là H2SO4
*Bước 2 :
S+6 + 6e S0
S+6 + 2e S+4
nS = 0,64 : 32 = 0,02 (mol) ; = 7,616 : 22,4 = 0,34 (mol)
*Bước 3:
Áp dụng bảo toàn (e) kết hợp bảo toàn khối lượng :
mX = (mAl + mZn) + mGốc sunfat
Ta thấy : cứ 1mol S tạo thành phải có 3 mol tạo muối
cứ 1 mol SO2 tạo thành phải có 1 mol tạo muối
Ta có : mX = 11,2 + (0,02*3 +0,34*1)*96 = 50,30 g. Vậy đáp án đúng là A
Bài tập 10:
Cho một kim loại M có hóa trị không đổi cháy hoàn toàn trong khí Cl2 và O2 thu được 23 gam chất rắn (biết khối lượng M bằng 7,2 (g) và thể tích hỗn hợp khí là 5,6 lít (đktc) ). Xác định kim loại M ?
A. Al B. Ca C. Mg D. Zn
Giải
*Bước 1:
Sơ đồ phản ứng :
M0
+ Chất khử là M
+ Chất o xihóa là Cl2, O2
*Bước 2 :
M0 Mx+ + xe
+ 2e 2 Cl-
+ 4e 2 O-2
Bước 3 :
Theo bảo toàn (e) ta có : x * nM = 2 * + 4* (1)
Theo bảo toàn khối lượng :
= mChất rắn – mM = 23 – 7,2 = 15,8
= 5,6 : 22,4 = 0,25 (mol)
Thay vào (1) ta có : x*nM = 0,2*2 +0,05*4 = 0,6
x * = 0,6 M = 12*x
Biện luận theo hóa trị của M với x = (1,2,3) ta thấy chỉ có x = 2 và M = 24 là phù hợp. Vậy đáp án đúng là C
Bài tập 11: ( Đề thi THPT Quốc gia năm 2016)
Đun nóng 48,2 gam hỗn hợp X gồm KMnO4 và KClO3 sau một thời gian thu được 43,4 gam hỗn hợp chất rắn Y. Cho Y tác dụng với dung dịch HCl đặc sau phản ứng thu được 15,2 lít Cl2 và dung dịch gồm MnCl2, KCl, HCl dư. Số mol HCl phản ứng là?
A.2,1 B.1,9 C.1,8 D.2,4
Giải
* Bước 1:
Sơ đồ phản ứng:
Ta có = = 0,15 (mol) , = = 0,675 (mol)
Gọi số mol KMnO4 là x, số mol KClO3 là y
Ta sẽ có: 158*x +122,5*y = 48,2 (1)
*Bước 2:
*Bước 3:
Áp dụng định luật bảo toàn e ta có:
5*x + 6*y = 0,15*4 + 0,675*2 (2)
Giải hệ hai phương trình (1) và (2) ta được x = 0,15 (mol), y = 0,2 (mol)
Bảo toàn nguyên tố Cl
+= + +
Vì chỉ tính số mol HCl phản ứng, số mol HCl dư bỏ qua nên ta có :
0,2 += 0,675*2 + 2* 0,15 + 0,2 + 0,15 = 1,8 mol đáp án C
Bài tập 12: ( Đề thi THPT Quốc gia năm 2017)
Cho 9,2 gam hỗn hợp X gồm Mg và Fe vào dung dịch hỗn hợp AgNO3 và Cu(NO3)2, thu được chất rắn Y (gồm ba kim loại) và dung dịch Z. Hòa tan hết Y bằng dung dịch H2SO4 (đặc, nóng, dư) thu được 6,384 lít khí SO2 (sản phẩm khử duy nhất của S+6 ở đktc). Cho dung dịch NaOH dư vào Z thu được kết tủa T. Nung T trong không khí đến khối lượng không đổi, thu được 8,4 gam hỗn hợp rắn. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Phần trăm của Fe trong X là
A. 79,13% B. 28,00% C. 70,00% D. 60,87%
Giải
* Bước 1:
Sơ đồ phản ứng:
*Bước 2:
*Bước 3:
Áp dụng định luật bảo toàn e:
Chất rắn sau nung chỉ năng 8,4 gam nên toàn bộ Mg và Fe không thể chuyển hóa hết thành oxít được (lúc đó mrắn > 9,2), tức là trong Y phải có Fe dư suy ra AgNO3 và Cu(NO3)2 đã hết
Đặt x, y, z lần lượt là số mol Mg, Fephản ứng, Fe (dư)
24x + 56(y+z) = 9,2
Áp dụng định luật bảo toàn e: 2x + 2y + 3z = 0,285*2 (1)
Chất rắn cuối bài gồm MgO (mol) và Fe2O3 (y/2 mol) 40x +160y/2 = 8,4 (2)
Giải hệ hai phương trình (1) và (2) ta được x = 0,15; y = 0,03; z = 0,07
Suy ra nFe = 0,1 % Fe =60,87% đáp án D
2.4 Thực nghiệm sư phạm
2.4.1. Mục đích thực nghiệm.
2.4.2 Phương pháp thực nghiệm.
2.4.3 Kết quả thực nghiệm.
2.4.4. Đánh giá kết quả thực nghiệm.
Người thực hiện
Nguyễn Xuân Quang
Tài liệu tham khảo