Đang tải... (xem toàn văn)
DẠNG TOÁN NHIỆT NHÔM 2 Tên sáng kiến kinh nghiệm RÈN LUYỆN KĨ NĂNG GIẢI BÀI TẬP PHẢN ỨNG NHIỆT NHÔM A PHẦN MỞ ĐẦU I Lí do chọn đề tài Bộ môn hoá học là một môn khá mới mẽ, khô khan và tương đối khó về.
Tên sáng kiến kinh nghiệm: RÈN LUYỆN KĨ NĂNG GIẢI BÀI TẬP PHẢN ỨNG NHIỆT NHÔM A PHẦN MỞ ĐẦU I Lí chọn đề tài Bộ mơn hố học môn mẽ, khô khan tương đối khó ngơn ngữ dạng tập học sinh vừa bắt nhịp lớp 8-9 bậc THCS Trong chương trình hóa học cấp THCS có nhiều dạng tập, dạng tập có đặc trưng riêng dạng tập tiếp tục học cấp THPT Vì vậy, việc phân loại dạng tập thường gặp hình thành cho học sinh cách giải vấn đề mà quan tâm định thực chuyên đề này, chuyên đề “Rèn luyện kĩ giải tập phản ứng nhiệt nhôm” Phản ứng nhiệt nhôm dạng tốn tương đối khó đề cập chương trình giáo khoa Tuy nhiên, dạng tốn mà học sinh hay gặp q trình ơn luyện hay thi học sinh giỏi cấp thường gặp tài liệu liên quan Vì vậy, phần tài liệu giúp học sinh làm quen hình thành kĩ giải tập dạng phản ứng II Mục đích đề tài - Giúp học sinh nắm bắt hệ thống công thức liên hệ khối lượng, khối lượng mol, lượng chất, thể tích chất khí, thể tích dung dịch, nồng độ dung dịch - Rèn luyện cho học sinh kĩ giải tập hóa học theo phương trình hóa học - Rèn luyện cho học sinh kĩ giải tập phản ứng nhiệt nhôm - Giúp học sinh củng cố kiến thức, nắm sâu kiến thức vận dụng kiến thức vào giải vấn đề liên quan - Góp phần nâng cao kiến thức cho học sinh giúp giáo viên xác định hướng cụ thể ôn luyện cho học sinh III Phương pháp nghiên cứu 1) Phương pháp thực nghiệm - Thực tế giảng dạy - Bồi dưỡng học sinh giỏi 2) Phương pháp tổng hợp thống kê - Qua nghiên cứu tài liệu phương pháp giải tập hóa học - Các tài liệu, SGK, giáo trình trang mạng internet, IV Phạm vi nghiên cứu - Phạm vi: Chương trình hóa học THCS (khối 9) - Đối tượng: Học sinh giỏi có lực giải tập khối mơn hóa học V Điểm phương pháp nghiên cứu - Học sinh phát triển giải toán kĩ giải tập hóa học theo phương trình hóa học - Học sinh phát triển kĩ giải tập phản ứng nhiệt nhôm B NỘI DUNG I Cơ sở lí luận Để giải tốt dạng tập phản ứng nhiệt nhơm, địi hỏi học sinh phải nắm vững kiến thức lý thuyết quan trọng phản ứng nhôm kim loại với oxit kim loại nhiệt độ cao sản phẩm thu sau phản ứng có nhiều chất khác ln có mặt nhơm oxit Bên cạnh đó, học sinh phải nắm bắt tính chất hóa học kim loại, tính chất lưỡng tính nhơm nhơm oxit, đồng thời phải biết ứng dụng linh hoạt lý thuyết vào dạng tốn cụ thể Phải nắm vững số công thức tính tốn hóa học như: khối lượng, thể tích, thành phần phần trăm, nồng độ dung dịch, hiệu suất phản ứng,… định luật định luật bảo toàn khối lượng, định luật bảo toàn nguyên tố, … Phải nắm thục phương pháp giải tập hóa học theo phương trình hóa học xác định số mol chất tham gia phản ứng (lượng chất ban đầu), tỉ lệ lượng chất tham gia phản ứng (lượng chất phản ứng) lượng chất sau phản ứng (lượng chất tạo thành lượng chất lại) Ngồi việc giải tốn hóa học địi hỏi học sinh phải có kĩ tốn học xác định hệ thức a c = , biết cách giải phương trình bậc b d ẩn số, giải hệ phương trình bậc hai ẩn số, … II Cơ sở thực tiễn Thông qua q trình giảng dạy, ơn tập, bồi dưỡng kiến thức hóa học cho học sinh năm qua thân nhận thấy học sinh giỏi mơn hóa học thường có đam mê việc nghiên cứu giải dạng tốn hóa học Do đó, thân giáo viên giảng dạy cần định hướng phân loại cho học sinh Mặt khác, thơng qua kì thi học sinh giỏi cấp dạng tập phản ứng nhiệt nhơm dạng tập hay, có nhiều kiến thức liên quan thường dùng để kiểm tra học sinh học sinh lại tiếp xúc q trình học tập lớp Vì vậy, tơi lựa chọn chun đề “Rèn luyện kĩ giải tập phản ứng nhiệt nhôm” cho học sinh rèn luyện, quý đồng nghiệp bạn đọc tham khảo Dựa vào tính chất hóa học kim loại nói chung; tính chất nhơm, sắt tính chất riêng nhơm để tiến hành nghiên cứu Đây sở chủ yếu để học sinh nắm chất phản ứng nhiệt nhôm III Nội dung Khái niệm phản ứng nhiệt nhôm: Phản ứng nhiệt nhơm phản ứng hóa học xảy nhôm kim loại với oxit kim loại nhiệt độ cao t → Al2O3 + KL + 4itKL Phương trình hóa học tổng qt: 1Al4+ Ox 4 43 HHX HHY Phản ứng thường gặp (Trong chương trình THCS):Al với oxit sắt hay nhơm với oxit đồng t Ví dụ: 2Al + Fe2O3 → Al2O3 + 2Fe(1) t 2yAl + 3FexOy → 3xFe + yAl2O3 (2) t 2Al + 3CuO → Al2O3 + 3Cu (3) o o Một số dạng tập phương pháp giải (Trong tài liệu đề cập đến Al với oxit sắt giả sử oxit sắt bị khử thành sắt kim loại) 2.1 Phản ứng xảy hoàn toàn hay hiệu suất phản ứng 100%: Tùy theo tính chất hỗn hợp Y để ta biện luận tìm thành phần chất Y - Nếu hỗn hợp Y cho tác dụng với dung dịch bazơ mà có khí bay lên Y có hai kim loại Y có Al dư, oxit sắt hết - Nếu cho hỗn hợp Y tác dụng với dung dịch axit mà có khí bay lên Y chứa hay hai kim loại (có Al dư)), có khả có trường hợp: + Trong Y có oxit nhơm kim loại sắt sinh (Al oxit kim loại hết) + Trong Y có oxit nhơm, kim loại sắt sinh nhơm dư (oxit sắt hết) + Trong Y có oxit nhôm, kim loại sắt sinh oxit sắt dư (Al hết) 2.2 Phản ứng xảy khơng hồn tồn hay hiệu suất phản ứng < 100%:Trong Y ln có mặt chất: Fe, Al2O3, Al dư oxit sắt dư Các cụm từ thường gặp: sau thời gian, tính hiệu suất phản ứng hay cho hiệu suất phản ứng h% (h< 100%) - Khi gặp dạng toán ta thường áp dụng định luật bảo tồn khối lượng : mX = mY hay định luật bảo toàn nguyên tố (bảo toàn mol nguyên tử): nAl ( X ) = nAl (Y ) ; nFe( X ) = nFe(Y ) ; nO ( X ) = nO (Y ) - Áp dụng tính chất hỗn hợp Y sau phản ứng để suy thành phần chúng Trên sở hai dạng tốn trên, tơi xin tổng hợp đưa số tập thường gặp sau: Bài tập 1: Đốt nóng hỗn hợp gồm bột nhôm Fe 3O4 môi trường khơng có khơng khí (xảy phản ứng nhiệt nhôm, hiệu suất 100%) Các chất sau phản ứng cho tác dụng với dung dịch NaOH dư, thu 6,72 lít khí H (đktc), lượng chất tác dụng với dung dịch HCl (dư) thu 26,88 lít khí H2 (đktc) Tính khối lượng chất hỗn hợp ban đầu Bài làm: *Phân tích: Đây dạng toán hiệu suất phản ứng 100%; Al dư nên Fe 3O4 hết Gọi a, b số mol Al Fe 3O4 hỗn hợp đầu số mol chất phương trình phản ứng tính theo số mol Fe3O4 - Bài tốn khơng yêu cầu viết phương trình nên ta viết phương trình liên quan t - PTHH: 8Al + 3Fe3O4 → 9Fe + Al2O3 (1) Ban đầu: amol bmol o 8b mol bmol 8b Sau P/ư (a- )mol 0mol P/Ư: - Tác dụng với NaOH: Al Từ PT (2) ta có: 1,5.(a- Tác dụng với HCl: 3bmol 3bmol + 4b mol 4b mol NaOH + H2O → NaAlO2 8b 6, 72 8b )= = 0,3mol ⇒ a − ÷ = 0, (*) 22, 3 + H2 (2) 3HCl → AlCl3 + H2 (3) Al + Fe + 2HCl → FeCl2 + H2 (4) Từ phương trình (3) (4): 3b+ 1,5(a- 8b ) = 1, 2mol (**) Từ (*) (**) ⇒ b= 0,3mol; a=1mol - Tính khối lượng Al Fe3O4 27 gam 69,6 gam Bài tập 2: Nung m gam hỗn hợp A gồm Al Fe3O4 mơi trường khơng có khơng khí (giả sử Al khử oxit sắt từ thành kim loại) sau thời gian thu chất rắn B Để hoàn tan hết B cần V ml dung dịch H 2SO4 0,7M loãng Sau phản ứng thu dung dịch C 13,44 lít khí (đktc) Cho dung dịch NaOH dư vào dung dịch C thu kết tủa D, nung D chân không đến khối lượng không đổi thu 44 gam chất rắn E Cho 50 gam hỗ hợp X gồm CO2 CO vào E đun nóng, sau E phản ứng hết thu hỗn hợp khí Y có khối lượng gấp 1,208 lần X 1) Viết PTHH tính khối lượng chất B 2) Tính m V Bài làm: * Phân tích: Nung hỗn hợp sau thời gian, nên dạng tốn xảy khơng hồn tồn B có chất Al dư, Fe3O4 dư, Fe Al2O3 1) Các PTHH: t - PTHH: 8Al + 3Fe3O4 → 9Fe + 4Al2O3 (1) Ban đầu: amol bmol o 8x mol xmol 8x Sau P/ư: (a- )mol (b-x)mol P/Ư: 3xmol 3xmol 4x mol 4x mol B gồm : Al dư, Fe3O4 dư, Fe Al2O3 - Tác dụng với H2SO4 loãng : Al2O3 + 3H2SO4 → Al2(SO4)3+ 3H2O(2) Fe3O4 + 4H2SO4 → FeSO4 + Fe2(SO4)3 + 4H2O (3) 2Al + 3H2SO4 → Al2(SO4)3+ 3H2 (4) Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2 (5) Dung dịch C: Al2(SO4)3, FeSO4 Fe2(SO4)3 - Cho C tác dụng với NaOH dư: Al2(SO4)3 + 6NaOH → 2Al(OH)3 + 3Na2SO4 (6) FeSO4 + 2NaOH → Fe(OH)2 + Na2SO4 (7) Fe2(SO4)3 + 6NaOH → 2Fe(OH)3 + 3Na2SO4 (8) NaOH + Al(OH)3 → NaAlO2 + 2H2O(9) Kết tủa D: Fe(OH)2 Fe(OH)3 - Nung D chân không: t Fe(OH)2 → FeO + H2O (10) t 2Fe(OH)3 → Fe2O3 + 3H2O(11) Rắn E: FeO Fe2O3 o o - Cho X qua E: t CO + FeO → CO2 + Fe (12) t 3CO + Fe2O3 → 2Fe + 3CO2(13) * Tính khối lượng B: Gọi a b số mol Al Fe3O4 m gam hỗn hợp; x số mol Fe3O4 phản ứng o o 8x 13, 44 Theo PT (1), (4) (5) ta có: (a − ) + 3x = 22, = 0, 6mol (*) Từ PT (1) đến (11) ta có: 72(b + 2x) + 160(b − x) = 44(**) t - Độ tăng khối lượng X Y Oxi: CO + [O] → CO2 - Gọi t số mol [O] phản ứng: ta có 44t - 28t = 1,208.50-50 ⇒ t = 0, 65mol - Theo ĐLBT nguyên tố oxi : (b + 2x) + 3(b − x) = 0, 65(***) - Từ (**) (***) ta có : b=0,2mol ; x=0,15mol Thay vào (*) a=0,5mol - Trong B có : 0,1mol Al (2,7g); 0,05mol Fe3O4(11,6g); 0,45mol Fe (25,2g) 0,2mol Al2O3 (20,4g) 2) Tính m V m = 27.0,5 + 232.0,2=59,9 gam o V= 0,15 + 0, + 0, 45 + 0, = 2l = 2000ml 0, Bài tập 3: Đem 28,6 gam hỗn hợp X gồm Al Fe 3O4 thực phản ứng nhiệt nhôm điều kiện khơng có khơng khí, sau thời gian thu hỗn hợp Y Chia Y thành phần nhau: - Phần cho phản ứng với dung dịch HNO đặc nóng dư thu 7,84 lít khí NO2 (là sản phẩm khử đktc) - Phần cho phản ứng vừa đủ với m gam dung dịch gồm HCl 7,3% H 2SO4 9,8%, sau phản ứng thu 2,688 lít khí H2 (đktc) Giá trị m 1) Xác định thành phần phần trăm Fe Y 2) Tính m Bài làm: *Phân tích: Đây dạng phản ứng khơng hồn tồn (sau thời gian) nên Y ln có chất: Al dư, Fe, Al2O3 Fe3O4 dư Gọi a, b số mol Al Fe3O4 X; Gọi x số mol Al tham gia phản ứng t - Giả sử có PTHH: 8Al + 3Fe3O4 → 4Al2O3 + 9Fe(1) Ban đầu: amol bmol 3x mol 3x Sau p/ư: (a-x)mol (b- )mol P/Ư: 4x mol 4x mol xmol 9x mol 9x mol *Phần 1: Al + 6HNO3 → Al(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O (2) Fe + 6HNO3 → Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O (3) Fe3O4 + 10HNO3 → 3Fe(NO3)3 + NO2 + 5H2O (4) 3 9x 3x 7,84 Theo PT (1)-(4) ta có : (a − x) + × + ×(b − ) = 22, (*) Theo đề bài: 27a + 232b = 28,6 (**) * Phần 2: Al + 3H+ → Al3+ + H2 (5) Fe + 2H+ → Fe2+ + H2 (6) Fe3O4 + 8H+ → Fe2+ + 2Fe3+ + 4H2O (7) 9x 2, 688 Theo (5) (6) ta có (a − x) + × = 22, (***) 24a + 8b = 5, a = 0, 2mol ⇒ 27a + 232b = 28, b = 0,1mol Từ (*) (**) ta có : Kết hợp (***) ta có x= 0,16 mol Vậy sau phản ứng có: 0,02mol Al (dư); 0,02mol Fe 3O4 (dư); 0,09 mol Fe 0,04mol Al2O3 - Đặt số mol HCl H 2SO4 x y Trong HCl có x mol H+;trong H2SO4 có 2y mol H+ - Theo PT (5)-(7) ta có : x + 2y = 0,64 mol (****) - Ta có: m = mddHCl + mddH SO 36,5 x.100% 98 y.100% = + = 500x + 1000 y = 500.( x + y ) = 500.0, 64 = 320 gam 7,3% 9,8% Bài tập 4: Tiến hành phản ứng nhiệt nhơm hồn tồn m gam hỗn hợp X gồm Al, FexOy điều kiện khơng có khơng khí thu hỗn hợp Y Chia Y thành phần: - Phần I cho tác dụng với dung dịch NaOH dư thu 1,008 lít H (đktc) cịn lại 5,04 gam chất rắn khơng tan - Phần II có khối lượng 29,79 gam, cho tác dụng với dung dịch HNO lỗng dư thu 8,064 lít NO (đktc, sản phẩm khử –các phản ứng hồn tồn) Giá trị m cơng thức oxit sắt Bài làm: *Phân tích: - Các phản ứng hoàn toàn mà sau phản ứng Y tác dụng với NaOH tạo H nên FexOy hết Al dư - Đây dạng toán tương tự dạng toán chia thành hai phần trên, nên số mol chất hai phần có mối tương quan với (giả sử k lần k>0) ví dụ nFe( p1) = k nFe( p 2) , làm dạng tốn ta phải tìm hệ số tương quan (tìm k) - Gọi a, b số mol Al Fe xOy có m gam X, FexOy hết nên ta tính theo FexOy Gọi k hệ số tương quan số mol chất hai phần (k>0) t PTHH: 2yAl + 3FexOy → 3xFe + yAl2O3 (1) Ban đầu: amol bmol o Phản ứng: bmol bmol xbmol Còn lại: (a-b)mol 0mol xbmol by mol by mol *Phần 1: Gồm Al dư, Fe, Al2O3 có số mol phương trình Al + NaOH + H2O → NaAlO2 Theo đề bài: H2 (2) + (a-b) = 0,045mol (*) 56bx=5,04 (**) ⇒ (a − b) = 0, 03; bx = 0, 09 Suy số mol Al dư số mol Fe phần 0,03k 0,09k * Phần 2: Gồm Al dư, Fe, Al2O3 có số mol (a-b)k mol, bxk(mol) by k (mol ) Al2O3 + 6HNO3 → 2Al(NO3)3 + 3H2O (3) Al + 4HNO3 → Al(NO3)3 + NO + 2H2O (4) Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O (5) 8, 064 - Theo (4) (5) ta có 0,03k + 0,09k = 22, ⇒ k = - Theo đề ta có: mAl O + mAl + mFe = 29,79 ⇒ mAl O =29,79- (27.0,03k+56.0,09k) ⇒ mAl O = 12,24 gam = 0,12mol 3 Vậy số mol Al2O3 phần 0,12 0,12 = = 0, 04mol k - Ta tính số mol chất m gam X: nAl (d) = 0,12mol; nFe = 0,36mol; nAl2O3 = 0,16mol 3bx 0,36 x - Theo PT (1): by = 0,16 ⇔ y = CTHH: Fe3O4 suy a =0,44mol; b=0,12mol; - Tính m: m = 0,44.27+232.0,12=39,72 gam Bài tập 5: Tiến hành phản ứng nhiệt nhơm hỗn hợp Al Fe2O3 khơng có khơng khí Chia hỗn hợp sau phản ứng trộn thành hai phần không Phần I tác dụng với NaOH dư thu 1,68 lít khí (đktc) Phần II tác dụng vừa đủ với 1,95 lít dung dịch HCl 1M 11,76 lít khí đktc Hiệu suất phản ứng 100% Tính khối lượng Fe tạo thành phản ứng nhiệt nhôm Bài làm: * Phân tích: - Do hiệu suất 100%, chất rắn sau phản ứng tác dụng với NaOH nên Al dư Fe2O3 hết Gọi a, b số mol Al, Fe2O3 m gam - Dạng toán chia thành hai phần không - Gọi k hệ số tương quan số mol hai phần (k>0) t - PTHH: 2Al + Fe2O3 → 2Fe + Al2O3 (1) Ban đầu: amol bmol 2bmol P/Ư: bmol 2bmol bmol Sau P/ư: (a-2b)mol 0mol 2bmol bmol - Phần 1: Tác dụng với NaOH tạo H2: o Al + NaOH + H2O → NaAlO2 + nH = 0, 075mol ⇒ nAl ( d −1) = 0, 05mol H2 (2) - Phần 2: Tác dụng với HCl Gọi k hệ số tỉ lệ số mol chất hai phần (k>0) Al + 3HCl → AlCl3 + H2 (3) Fe + 2HCl → FeCl2 + H2 (4) Al2O3 + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2O (5) nH = 0,525mol ; nH ( PT 3) = 0, 075k (mol ) ⇒ nFe = (0,525 − 0, 075k )mol; nAl ( d −2) = 0, 05k ( mol ) nHCl = 1,95mol ; 1,95 − (0,15k + 2.0,525 − 0, 075.2k ) = 0,15mol 0,15 = mol k ⇒ nAl2O3 (2) = ⇒ nAl2O3 (1) - Tính số mol chất sau phản ứng: 0,15 (*) k 0,525 − 0, 075k = 0,525 − 0, 075k + (**) k nAl2O3 = nAl2O3 (1) + nAl2O3 (2) = 0,15 + nFe = nFe(1) + nFe(2) - Theo PT (1) từ (*), (**) ta có: 0,075k2 – 0,15k – 0,225 = Giải PT ta có k = k = -1(loại) Vậy nFe = 0,3+0,1=0,4 mol mFe = 56.0,4=22,4 gam Bài tập 6: Nung 22,75 gam hỗn hợp X gồm Al Fe 2O3 nhiệt độ cao, sau thời gian thu chất rắn Y Cho Y vào dung dịch NaOH dư đun nóng, thấy 3,36 lít khí H2 (đktc) có 0,25 mol NaOH phản ứng Tính hiệu suất phản ứng nhiệt nhơm Bài làm: * Phân tích: - Tính hiệu suất: Lượng chất phản H = ứng Lượng chất ban đầu x 100% - Nung hỗn hợp sau thời gian nên có chất sau phản ứng: Al dư, Fe 2O3 dư, Fe Al2O3 Gọi a, b số mol chất Al Fe2O3 X t - Giả sử có PTHH: 2Al + Fe2O3 → Al2O3 + 2Fe(1) Ban đầu: amol bmol P/Ư: xmol Sau p/ư: (a-x) x mol x (b- )mol - Theo đề bài: 27a +160b= 22,75 (*) - Khi cho Y vào NaOH: Al + NaOH + H2O→ NaAlO2 + H2 (2) Al2O3 + 2NaOH → 2NaAlO2 + H2O (3) - Theo kiện PT (2), (3) ta có: x mol x mol xmol xmol 2x = 0, 25 ⇒ a = 0, 25(**) 3,36 (a − x) = = 0,15 & theo(**) ⇒ x = 0,15mol 22, 0,15.100% Hiệu suất phản ứng nhiệt nhôm là: H = 0, 25 = 60% (a − x) + Bài tập 7: Trộn 10,8 gam bột Al với 34,8 gam Fe3O4 tiến hành phản ứng nhiệt nhôm Giả sử xảy phản ứng khử oxit sắt thành Fe kim loại Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp chất rắn sau phản ứng dung dịch H 2SO4 20% (d=1,15 g/cm3) thu 10,752 lít H đktc Tính hiệu suất phản ứng nhiệt nhơm thể tích tối thiểu dung dịch H2SO4 cần dùng Bài làm: * Phân tích: - Dạng tốn tính hiệu suất phản ứng nên ta dự đốn dạng tốn xảy khơng hồn tồn (sau phản ứng có chất) - Số mol Al Fe3O4 là: 0,4mol 0,15mol Gọi x số mol Fe3O4 phản ứng t - PTHH: 8Al + 3Fe3O4 → 9Fe + 4Al2O3 (1) Ban đầu: 0,4mol 0,15mol o 8x mol xmol 8x Sau P/ư: (0,4- )mol (0,15-x)mol P/Ư: 4x mol 4x mol 3xmol 3xmol - Tác dụng với H2SO4 tạo H2: Al2O3 + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3H2O (2) 0,16mol 0,48mol Fe3O4 + 4H2SO4 → FeSO4 + Fe2(SO4)3 + 4H2O (3) 0,03mol 0,12mol 2Al + 3H2SO4 →Al2(SO4)3 + 3H2 (4) 0,08mol 0,12mol Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2 (5) 0,36mol 0,36mol - Theo PT (4) (5): H= 3 8x 10, 752 = 0, 48mol ⇒ x = 0,12mol 0, − ÷+ 3x = 2 22, 0,12 ×100% = 80% 0,15 - Theo PT (2) – (5): Số mol H2SO4: 0,48+0,12+0,12+0,36=1,08mol VH SO4 = 1, 08.98.100 = 460,174ml 20.1,15 Bài tập 8: Thực phản ứng nhiệt nhôm hỗn hợp gồm Al m gam hai oxit sắt khí trơ, thu hỗn hợp rắn X Cho X vào dung dịch NaOH dư, thu dung dịch Y, chất khơng tan Z 0,672 lít khí H2 (đktc) Sục khí CO2 dư vào Y, thu 7,8 gam kết tủa Cho Z tan hết vào dung dịch H 2SO4, thu 10 dung dịch chứa 15,6 gam muối sunfat 2,464 lít khí SO2 (ở đktc, sản phẩm khử H2SO4) Biết phản ứng xảy hồn tồn Tính m Bài làm: * Phân tích: - Dạng tốn phản ứng xảy hồn tồn - X tác dụng với NaOH cho khí H2 nên Al dư oxit sắt hết Trong X ln có Al2O3 t → Al2O3 + Fe + Al (d ) Áp dụng định luật bảo toàn - Khi nhiệt nhôm: Al + OxitFe khối lượng chất trước sau nhiệt nhôm: mAl + moxitFe = mAl ( d ) + mFe + mAl O * X gồm:Al dư, Fe Al2O3 Khi cho X tác dụng với NaOH dư Al + NaOH + H2O → NaAlO2 + H2(1) Al2O3 + 2NaOH → 2NaAlO2 + H2O (2) nH = 0, 03mol ⇒ n Al ( d ) = 0, 02mol * Dung dịch Y:NaOH dư, NaAlO2 Sục CO2 vào dung dịch Y: CO2 + 3H2O + 2NaAlO2 → 2Al(OH)3 + Na2CO3 (3) nAl (OH )3 = 0,1mol ⇒ nNaAlO2 = 0,1mol ⇒ nAl2O3 = 0, 04mol ⇒ nAl = 0,1mol (2, gam) * Chất không tan Z Fe Cho Z tác dụng với H2SO4 đặc thu muối SO2 t 2Fe + 6H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O (4) - Ta có : mmuối = mFe + 96.nSO o nSO2 = 0,11mol ⇒ mFe = 15, − 96.0,11 = 5, 04 gam - Nhận xét: mAl + moxitFe = mAl ( d ) + mFe + mAl O Áp dụng ĐLBTKL: m = 0, 02.27 + 102.0, 04 + 5, 04 − 2, = 6,96 gam Bài tập 9: A B hai hỗn hợp chứa Al FexOy Sau phản ứng nhiêt nhôm mẫu A thu 92,35 gam chất rắn C Hòa tan C dung dịch xút dư thấy có 8,4 lít khí bay cịn lại phần khơng tan D Hịa tan lượng chất rắn D H2SO4 đặc nóng thấy tiêu tốn 60 gam dd axít H2SO4 98% Giã sử tạo thành muối sắt (III) Tính khối lượng Al2O3 tạo thành nhiệt nhơm mẫu A Xác định cơng thức sắt oxít Tiến hành phản ứng nhiệt nhôm 26,8 gam mẫu B sau làm nguội, hòa tan hỗn hợp thu dd HCl dư thấy bay 11,2 lít khí Tính khối lượng Al sắt oxít mẫu B đem nhiệt nhôm ( Biết hiệu suất phản ứng đạt 100%, thể tích khí đo (ĐKTC) Bài làm: * Mẫu A: * Phân tích: Hiệu suất phản ứng 100% mà sau phản ứng C tác dụng với NaOH tạo H2 Nên FexOy hết Gọi a, b số mol Al Fe xOy có m gam X t 1) PTHH: 2yAl + 3FexOy → 3xFe + yAl2O3 (1) Ban đầu: amol bmol o 11 Phản ứng: bmol bmol xbmol Còn lại: 0mol xbmol (a-b)mol by mol by mol - Cho C tác dụng với NaOH dư: Al + NaOH + H2O → NaAlO2 + H2(2) Al2O3 + 2NaOH → 2NaAlO2 + H2O (3) 8, = 0,375mol ⇒ nAl ( d ) = 0, 25mol 22, - Cho D tác dụng với H2SO4 đặc nóng (đủ); Fe hết theo phản ứng: to 2Fe + 6H2SO4 (đ) → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O (2) 60.98 0, 6.2 nH SO4 = = 0, 6mol ⇒ nFe = ×4 = 0,8mol 100.98 mC = mAl2O3 + mAl ( d ) + mFe = 92,35 ⇒ m Al2O3 = 92,35 − (27.0, 25 + 0,8.56) = 40,8 gam nH = 2) ⇒ nAl O = 0, 4mol xb by x - Theo (1) ta có: 0,8 = 1, ⇒ y = ⇒ CTHH : Fe 2O3 t 3) Mẫu B: 2Al + Fe2O3 → Al2O3 + 2Fe(1) * Phân tích: Khi nhiệt nhơm mẫu B, hiệu suất phản ứng 100%, chất sau phản ứng cho tác dụng với HCl tạo khí H2 nên có hai trường hợp xảy ra: TH1: Giả sử Al hết (các chất sau phản ứng Fe Al 2O3 Fe, Al2O3 Fe2O3 dư) - Cho chất tác dụng với HCl (để đơn giản ta viết PTHH chất tác dụng tạo khí H2) → FeCl2 + H2 (2) Fe + 2HCl nH = 11, = 0,5mol ⇒ nFe = 0,5mol; ⇒ n Al = 0,5mol; nFe2O3 ( p / u ) = 0, 25mol 22, Tính khối lượng ta thấy vơ lí (loại trường hợp này) TH2: Al dư: (các chất sau phản ứng Al dư, Fe, Al 2O3) Gọi x số mol Fe2O3 B, y số mol Al dư sau phản ứng → AlCl3 + 3H2 (3) 2Al + 6HCl 11, - Theo PT (2) (3) ta có: 2x + 1,5 y = nH = 22, = 0,5(*) - Theo đề theo PT (1) ta có: 27(2x+y) + 160x = mB = 26,8 (**) - Giải (*) (**) ta có: x=0,1mol; y=0,2mol - Khối lượng chất B : mAl = 0, 4.27 = 10,8 gam; mFe O = 0,1.160 = 16 gam Bài tập tương tự Bài 1: Đốt nóng hỗn hợp gồm bột nhơm Fe3O4 mơi trường khơng có khơng khí (xảy phản ứng nhiệt nhôm, hiệu suất 100%) Các chất sau phản ứng cho tác dụng với dung dịch NaOH dư, thu 6,72 lít khí H (đktc), lượng chất tác dụng với dung dịch HCl (dư) thu 26,88 lít khí H (đktc) Tính khối lượng bột nhôm Fe3O4 hỗn hợp đầu 2 12 Bài 2: Hoà tan hoàn toàn oxit FexOy H2SO4 đặc nóng ta thu 2,24 lít khí SO2 (đktc); phần dung dịch chứa 120 gam loại muối sắt Xác định công thức hóa học sắt oxit Trộn 10,8 gam bột Al với 34,8 gam oxit sắt tìm tiến hành phản ứng nhiệt nhôm Giả sử lúc xảy phản ứng khử oxit sắt thành sắt kim loại Hòa tan hỗn hợp chất rắn sau phản ứng V ml dung dịch H2SO4 20% (d=1,14 g/ml) thu 10,752 lít H2 (đktc) a) Tính hiệu suất phản ứng nhiệt nhơm b) Tính V (tối thiểu) dùng Bài 3: Tiến hành phản ứng nhiệt nhơm với sắt (III) oxít điều kiện khơng có khơng khí Chia hỗn hợp thu sau phản ứng thành hai phần Phần hai có khối lượng nhiều phần 134 gam Cho phần tác dụng với lượng dư dd NaOH thấy có 16,8 lít H2 bay Hòa tan phần hai lượng dư dd HCl thấy có 84 lít H2 bay Các phản ứng xãy hồn tồn, thể tích đo (ĐKTC) Viết phương trình hóa học xãy Tính khối lượng sắt tạo thành sau phản ứng nhiệt nhôm Bài 4: Cho hỗn hợp A gồm bột Al oxit sắt Chia A thành phần nhau: - Phần 1: Vào 150ml dung dịch gồm HCl 0,1M H 2SO4 0,15M thu dung dịch B 0,336 lít H2(đktc) - Phần 2: đem thực phản ứng nhiệt nhôm điều kiện khơng khí Lấy chất rắn sau phản ứng cho tác dụng với NaOH dư thu dung dịch C kết tủa D 0,0672 lít H2 (đktc) - Phần 3: Thực phản ứng nhiệt nhôm phần chất rắn sau phản ứng cho tác dụng với 150 ml dung dịch chứa HCl 0,15M H 2SO4 0,15M thu dung dịch E 0,2688 lít H2 (đktc) Cho biết phản ứng xảy hoàn toàn Viết PTHH, xác định CTHH oxit sắt khối lượng chất A Cho vào dung dịch B 270ml dung dịch F gồm NaOH 0,14M Ba(OH) 0,05M Lọc kết tủa nung khơng khí đến khối lượng khơng đổi Tính khối lượng chất rắn sau nung Để trung hòa hết axít dư E cần dùng ml dung dịch F câu Bài 5: Lấy 93,9 (g) hỗn hợp X gồm Fe3O4 Al nung mơi trường khơng có khơng khí Sau phản ứng xảy hoàn toàn thu hỗn hợp Y Chia Y làm hai phần không nhau: -Phần 1: Cho tác dụng với NaOH dư thu 0,672 lít khí H2(đktc) -Phần 2: Cho tác dụng với dung dịch HCl dư thu 18,816 lít khí H2(đktc) Tính % khối lượng chất hỗn hợp X biết phản ứng xảy hoàn toàn với hiệu suất 100% Bài 6: Cho hỗn hợp A khối lượng m gam bột Al Fe xOy Tiến hành phản ứng nhiệt nhơm hỗn hợp A điều kiện khơng có oxi hỗn hợp B Nghiền nhỏ trộn chia làm hai phần Phần I có khối lượng 14,49 gam hoà tan hết dung dịch HNO đun nóng dung dịch C 3,696 lít khí NO đktc 13 Phần II tác dụng với lượng dư dung dịch NaOH đun nóng thấy 0,336 lít khí đktc cịn lại 2,52 gam chất rắn khơng tan phản ứng xảy hồn tồn 1.Viết phương trình hố học phản ứng xảy 2.Xác định công thức oxit sắt Bài 7: Trộn 83 gam hỗn hợp bột Al, Fe 2O3, CuO tiến hành phản ứng nhiệt nhơm Giả sử lúc xảy phản ứng khử oxit kim loại thành kim loại Chia hỗn hợp sau phản ứng thành hai phần chênh lệch 66,4 gam - Lấy phần có khối lượng lớn hoàn tan dung dịch H 2SO4 dư thu 23,3856 lít H2 (đktc), dung dịch X chất rắn Lấy dung dịch X cho tác dụng 10 vừa đủ với 200ml dung dịch KMnO4 0,018M (biết môi trường axit Mn7+ bị khử tạo thành Mn2+) - Phần 2: Hòa tan dung dịch NaOH dư thấy cịn lại 4,736 gam chất rắn khơng tan Viết PTHH xảy Tính % oxit bị khử (biết hỗn hợp ban đầu số mol CuO gấp n lần số mol Fe2O3 (n = ) Câu 8: Nung nóng m gam hỗn hợp gồm Al Fe 3O4 điều kiện khơng có khơng khí Sau phản ứng xảy hồn tồn, thu hỗn hợp rắn X Cho X tác dụng với dung dịch NaOH (dư) thu dung dịch Y, chất rắn Z 3,36 lít khí H2 (ở đktc) Sục khí CO2 (dư) vào dung dịch Y, thu 39 gam kết tủa Tính m Bài 9: Thực phản ứng nhiệt nhôm hỗn hợp X gồm Al oxit sắt Fe xOy (trong điều kiện khơng có khơng khí) thu 92,35 gam chất rắn Y Hịa tan Y dung dịch NaOH (dư) thấy có 8,4 lít khí H2 (ở đktc) cịn lại phần khơng tan Z Hịa tan lượng Z dung dịch H2SO4 đặc, nóng (dư) thấy có 13,44 lít khí SO2 (ở đktc) Biết phản ứng xảy hồn tồn Viết PTHH tìm CTHH oxit sắt Tính khối lượng nhơm oxit Y IV Áp dụng sáng kiến kinh nghiệm trường THCS Hướng Linh Trường THCS Hướng Linh điểm trường THCS thuộc vùng khó huyện Hướng Hóa; nơi tập trung 100% dân tộc Vân Kiều Vì vậy, việc học tập mơn văn hóa nói chung mơn hóa học nói riêng khó để học sinh tiếp cận mức độ giỏi Tuy nhiên, năm học gần số em học sinh “bộc lộ” kĩ thông minh sáng tạo Cho nên, thân áp dụng chuyên đề trường với nội dung sau: 1) Phân loại định hướng phương pháp giải dạng tốn phản ứng nhiệt nhơm cho học sinh khá, giỏi trường thông qua đợt bồi dưỡng học sinh giỏi Ra tập cho học sinh rèn luyện thêm nhà để học sinh củng cố tính chất nhơm 2) Trao đổi kinh nghiệm với đồng nghiệp dạng tốn có hướng điều chỉnh phù hợp với sức học học sinh V Kết đạt 14 Trong năm học gần nhà trường phân công nhiệm vụ bồi dưỡng học sinh giỏi mơn hóa nên áp dụng chuyên đề để bồi dưỡng em Và trường THCS Hướng Linh thuộc vùng khó “mạnh dạn” đăng kí dự thi mơn văn hóa có mơn hóa học vào năm 2010-2011, 2012-2013 hai lần dự thi có học sinh “đạt giải 3” Năm nay, năm thực đề tài báo cáo tiến hành bồi dưỡng, ôn luyện học sinh khiếu mơn hóa học năm Kết học tập mơn hóa học sinh (năm học 2021-2022): Tổng số học Trung Giỏi Khá Yếu Kém sinh bình 14 (14,3%) 5(35,7%) 7(50,0%) 0 C KẾT LUẬN I Bài học kinh nghiệm Hóa học môn khoa học tự nhiên đặc trưng, khó mẽ cho người học, nên tiến hành phân loại theo chủ đề chủ điểm để dạy cho học sinh nhằm phát huy lực học sinh tránh tình trạng học sinh bị nhàm chán trình học tập nghiên cứu Dạy học mơn hóa học ln kèm dạy học kiến thức lí thuyết, tập thực hành thí nghiệm Việc rèn luyện kĩ giải tập háo học vấn đề giáo viên quan tâm coi quan trọng, cần phân loại dạng tập cụ thể đặc trưng cho loại để rèn kĩ cho học sinh II Kiến nghị đề xuất Đối với hội đồng môn: nên thường xuyên tổ chức chuyên đề tập hóa học thuộc dạng chương trình để học tập, trao đổi, rút kinh nghiệm phương pháp giải cách định hướng phương pháp tự rèn cho học sinh dạng tập đặc trưng Đối với nhà trường: nên tăng cường thời lượng có kế hoạch cụ thể để tiến hành ôn luyện học sinh định hướng cho học sinh dạng tập này./ XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Quảng Trị, ngày 10 tháng năm 2022 Tôi xin cam đoan SKKN viết, khơng chép nội dung người khác./ NGƯỜI VIẾT (Ký ghi rõ họ tên) 15 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1) Hóa học nâng cao – Ngô Ngọc An (NXB GD) 2) Phương pháp giải số dạng tập vô – Phạm Đức Bình-Lê Thị Tam (NXB GD Đà Nẵng) 3) Phương pháp giải tập hóa học – Lê Thanh Hải (NXB GD Đại học Quốc gia Hà Nội) 4) 500 tốn chọn lọc hóa học – Võ Tường Huy (NXB Trẻ TP Hồ Chí Minh) 5) 350 tập hóa học chọn lọc – Đào Hữu Vinh (NXB GD Hà Nội 2009) 6) Kĩ thuật giải nhanh tập hóa học – Cù Thanh Tồn (NXB GD Đại học Quốc gia Hà Nội 2013) 7) Ngồi ra, tìm tài liệu qua trang mạng internet, 16 MỤC LỤC Nội dung A I II III IV V VI B I II III IV V C I II Phần mở đầu Lí chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Nhiệm vụ đề tài Phạm vi đối tượng nghiên cứu Điểm kết nghiên cứu Nội dung đề tài Cơ sở lí luận Cơ sở thực tiễn Nội dung Khái niệm phản ứng nhiệt nhôm Một số dạng tập phương pháp giải Bài tập tương tự Áp dụng sáng kiến kinh nghiệm Trường THCS Hướng Linh Kết đạt Kết luận Bài học kinh nghiệm Kiến nghị - Đề xuất Tài liệu tham khảo Mục lục Trang 1 1 1 1 2 2 11 13 13 14 14 14 15 16 ... Một số dạng tập phương pháp giải Bài tập tương tự Áp dụng sáng kiến kinh nghiệm Trường THCS Hướng Linh Kết đạt Kết luận Bài học kinh nghiệm Kiến nghị - Đề xuất Tài liệu tham khảo Mục lục Trang 1... sinh giỏi Ra tập cho học sinh rèn luyện thêm nhà để học sinh củng cố tính chất nhôm 2) Trao đổi kinh nghiệm với đồng nghiệp dạng tốn có hướng điều chỉnh phù hợp với sức học học sinh V Kết đạt... Tổng số học Trung Giỏi Khá Yếu Kém sinh bình 14 (14,3%) 5(35,7%) 7(50,0%) 0 C KẾT LUẬN I Bài học kinh nghiệm Hóa học mơn khoa học tự nhiên đặc trưng, khó mẽ cho người học, nên tiến hành phân loại