(SKKN HAY NHẤT) phân loại và phương pháp giải nhanh một số dạng bài tập về sắt và hợp chất của sắt trong luyện thi đại học

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐỀ TÀI: “PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP VỀ SẮT VÀ HỢP CHẤT CỦA SẮT TRONG LUYỆN THI ĐẠI HỌC” LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com A ĐẶT VẤN ĐỀ I LỜI NĨI ĐẦU : Trong q trình dạy học nay, việc đổi phương pháp dạy học vô quan trọng để kịp thời đáp ứng với việc học tập ngày quan tâm học sinh, ngành, bậc phụ huynh tồn xã hội Do địi hỏi giáo viên phải trăn trở nhiều làm để nâng cao chất lượng dạy học giúp cho học sinh vượt qua kì thi cách có hiệu Hơn vớí hình thức thi trắc nghiệm việc sử dụng số phương pháp giải tự luận trước khơng cịn phù hợp, u cầu đặt với học sinh thời gian ngắn phải tìm xác đáp án, hình thức thi trắc nghiệm hội tốt để cá nhân thể thủ thuật áp dụng phương pháp ngắn gọn, hiệu tạo tối ưu định cá nhân khác Trong thời gian dạy học, Tơi thấy kì thi học sinh giỏi, đại học đề cập đến số lượng đáng kể câu lý thuyết tập sắt, hợp chất sắt đa dạng phong phú mức độ khác Qua nghiên cứu Tôi thấy loại tập liên quan đến sắt hợp chất sắt đề cập sớm từ chương trình THCS có nhiều dạng, khó phải linh động việc giải chúng tập sắt phần gây khó khăn cho học sinh Như tốn sắt hợp chất sắt tách rời trình dạy học Mặc dù sách giáo khoa đề cập từ lớp 9, bậc Trung học phổ thông nhiều tài liệu khác, song chưa thể đáp ứng nhu cầu đầy đủ cho việc dạy học Hơn giải loại tập nhiều học sinh lúng túng nên chọn cách giải cho ngắn gọn phù hợp với loại Mặt khác phương pháp giải toán lập sắt hợp chất sắt chưa trình bày đầy đủ Vì lý trên, Tơi chọn đề tài: “Phân loại phương pháp giải nhanh số dạng tập sắt, hợp chất sắt luyện thi đại học” II THỰC TRẠNG CỦA BÀI TẬP VỀ SẮT VÀ HỢP CHẤT CỦA SẮT: - Sắt kim loại đa hoá trị, phản ứng hoá học, tuỳ thuộc vào tác nhân tham gia phản ứng sắt thể số oxi hố +2 +3 +2, +3 Khi làm tập sắt thường gây khó dễ cho nhiều học sinh Để giúp học sinh hiểu kỹ sắt hợp chất sắt trình dạy học đúc kết cho thân số kinh nghiệm giải tập sắt hợp chất sắt Bài tập sắt hợp chất sắt, giữ vai trị quan trọng việc thực mục tiêu đào tạo hình thành nhân cách cho người lao động, tự giác, tự lực sáng tạo phù hợp với đối LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com tượng học sinh Như dạy toán sắt hợp chất sắt trang bị cho học sinh cách phân loại tập giải chúng cách thành thạo góp phần quan trọng việc nâng cao chất lượng đào tạo bậc phổ thơng giữ vai trò quan trọng việc dạy học phổ thông Từ thực trạng trên, để dạy đạt hiệu tốt Tôi mạnh dạn phân loại toán sắt đưa phương pháp giải cụ thể cho loại, sở giúp học sinh tiếp thu kiến thức cách chủ động hơn, từ áp dụng giải tập từ đơn giản đến tập phức tạp B GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ Phương pháp thực hiện: * Khái quát qua kim loại sắt hợp chất sắt ** Phân loại toán sắt ** Đưa phương pháp giải chung cho loại có ví dụ minh họa I CƠ SỞ PHÂN LOẠI Để phân loại toán sắt người ta dựa sở, mục đích phương tiện tốn - Dựa vào mục đích : Mục đích dạng tập tìm sản phẩm phản ứng tính khối lượng chất tìm công thức - Dựa vào phương pháp, phương tiện dùng để giải tốn hóa học chia thành dạng sau Dạng 1: Kim loại sắt hỗn hợp kim loại phản ứng với dd muối Dạng 2: Kim loại sắt hỗn hợp kim loại tác dụng với dung dd axit Dạng 3: Phản ứng nhiệt nhôm Dạng 4: Một số tập kinh điển Dạng 5: Một số tập phức tạp khác II PHƯƠNG PHÁP GIẢI TỪNG LOẠI VÀ VÍ DỤ ÁP DỤNG LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 1/ Khái quát qua kim loại sắt hợp chất sắt - Cấu hình eléctron: [Ar] 3d64s2 Sắt kim loại chuyển tiếp Sắt có số oxi hố bền, đặc trưng +2 +3 Thế điện cực chuẩn , - Hợp chất sắt (II): Tính chất hố học tính khử Fe2+ Fe3+ + 1e Ngồi Fe2+ cịn thể tính oxi hố: Fe2+ +2e Fe0 - Hợp chất sắt (III) Tính chất hố học tính oxi hố Trong phản ứng: Fe3+ + 1e Fe2+, Hoặc Fe3+ + 3e Fe0 2/ Phân loại phương pháp giải Dạng 1: KIM LOẠI SẮT HOẶC HỖN HỢP KIM LOẠI KHI PHẢN ỨNG VỚI DUNG DỊCH MUỐI 1a/ Kim loại sắt phản ứng với dd AgNO3 + Phương pháp : Dựa vào tỉ lệ chất thứ tự cặp oxi hoá khử Fe 2+/Fe, Fe3+/Fe, Ag+/Ag dãy điện hoá từ viết phương trình phản ứng tính khối lượng chất theo yêu cầu toán Dạng tổng quát : Fe + 2Ag+ Fe + 3Ag+ Nếu đặt T= Fe2+ + 2Ag (1) Fe3+ + 3Ag (2) có trường hợp xảy + Trường hợp 1: T xảy phản ứng 1, sản phẩm sau phản ứng gồm dung 2+ dịch Fe , chất rắn Ag Ag Fe cịn dư + Trường hợp 2: T xảy pứ (2), sản phẩm phản ứng gồm dung dịch Fe 3+ Hoặc dung dịch chứa Fe3+ Ag+, chất rắn Ag + Trường hợp 3: T xảy pứ (1) (2) Ví dụ 1: Cho 3,08 gam Fe vào 150 ml dd AgNO 1M, lắc kĩ cho phản ứng xảy hoàn toàn thu m gam chất rắn Giá trị m A 11,88 B 16,20 C 18,20 D 17,96 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Giải : n , => < T= m = 0,15 108 = 16,20 (g) => đáp án B Ví dụ 2: Hồ tan 0,784 gam bột sắt 100ml dd AgNO 0,3M Khuấy để pứ xảy hoàn toàn, thu 100ml dung dịch X Nồng độ mol/l chất tan dung dịch X A Fe(NO3)2 0,12M; Fe(NO3)3 0,02M B Fe(NO3)3 0,1M C Fe(NO3)2 0,14 M D Fe(NO3)2 0,14M; AgNO3 0,02M Giải: , < T = 0,03/0,014 < nên có cách giải tương tự ví dụ kết thu muối Fe(NO3)2 0,12 M Fe(NO3)3 0,02 M 1b/ Hỗn hợp kim loại khác với oxit sắt tác dụng với axit sản phẩm cho tác dụng với dd AgNO3 Ví dụ 1: (Thi thử ĐH lần 2- ĐH KHTN 2012) Hoà tan hoàn toàn 14 gam hỗn hợp Cu, Fe3O4 vào dd HCl, sau phản ứng dư 2,16 gam hỗn hợp chất rắn dd X Cho X tác dụng với AgNO3 dư thu gam kết tủa: A 45,92 B 12,96 C 58,88 D 47,4 Giải: Các pứ hoá học xảy Fe3O4 + 8HCl x 8x Cu + 2FeCl3 x 2x FeCl2 + FeCl3 x 2x CuCl2 + 2FeCl2 x 2x Ta có: 232 x + 64 x = 14- 2,16 = 11,84 => x = 0,04 mol LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com dd X thu gồm FeCl2 CuCl2 Cho X tác dụng với AgNO3 dư có pứ xảy ra: Ag+ Fe2+ -> Fe3+ + Ag + 0,12 0,04 Ag+ + Cl0,32 0,12 AgCl 8.0.04 0,32 Vậy khối lưọng kết tủa là: 0,12 108 + 0,32 143,5 = 58,88 gam Ví dụ 2: Cho hỗn hợp X gồm 11,6 gam sắt từ oxit 3,2 gam Cu tác dụng với 400ml dd HCl 1M, sau kết thúc phản ứng cho dd thu tác dụng với AgNO dư Khối lượng kết tủa thu có giá trị A 16,2 gam B, 73,6 gam C 57,4 gam D, 83,2 gam Giải: Các pứ hoá học xảy Fe3O4 + 8HCl 0.05 Cu 0,4 0.05 + 2FeCl3 0,05 FeCl2 + FeCl3 0,1 0,1 CuCl2 + 2FeCl2 0,05 0,1 Dung dịch thu gồm FeCl CuCl2 Cho tác dụng với AgNO dư có pứ xảy ra: Ag+ 0,15 Fe2+ -> Fe3+ + Ag + 0,15 0,15 Ag+ + Cl- AgCl 0,4 0,4 0,4 Vậy khối lưọng kết tủa là: 0,15 108 + 0,4 143,5 = 73,6 gam 1c/ Kim loại Fe kim loại khác tác dụng với dd muối - Phản ứng kim loại với dung dịch muối phản ứng oxi hóa – khử nên thường sử dụng phương pháp bảo toàn mol electron để giải tập phức tạp, khó biện luận hỗn hợp nhiều kim loại tác dụng với dung dịch chứa hỗn hợp nhiều muối Các tập đơn giản kim loại tác dụng với dung dịch muối, hai kim loại tác dụng với dung dịch muối,…có thể tính theo thứ LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com tự phương trình phản ứng xảy - Sử dụng phương pháp tăng giảm khối lượng để tính khối lượng kim loại sau phản ứng - Từ số mol ban đầu chất tham gia phản ứng → biện luận trường hợp xảy - Nếu chưa biết số mol chất phản ứng dựa vào thành phần dung dịch sau phản ứng chất rắn thu → biện luận trường hợp xảy - Kim loại khử anion muối môi trường axit nên viết phương trình dạng ion thu gọn - Kim loại (Mg → Cu) đẩy Fe3+ Fe2+ Ví dụ: Fe + 2Fe 3+ → 3Fe2+ ; - Fe + 2Ag+ → Fe2+ + 2Ag Nếu Fe hết, Ag+ cịn dư thì: Cu + 2Fe 3+ → Cu2+ + 2Fe2+ Fe2+ + Ag+ → Fe3+ + Ag Ví dụ 1: Nhúng kim loại M hóa trị II nặng m gam vào dung dịch Fe(NO 3)2 khối lượng kim loại giảm % so với ban đầu Nếu nhúng kim loại vào dung dịch AgNO3 khối lượng kim loại tăng 25 % so với ban đầu Biết độ giảm số mol Fe(NO3)2 gấp đôi độ giảm số mol AgNO kim loại kết tủa bám hết lên kim loại M Kim loại M là: A Pb                            B Ni                            C Cd                            D Zn Giải: Gọi nFe2+pư = 2x mol → nAg+pư = x mol M + Fe2+ → M2+ + Fe 2x ← 2x →            2x → ∆m↓ = 2x.(M – 56) → % mKl giảm = (1) M + 2Ag+ → M2+ + 2Ag 0,5x ← x →             x → ∆m↑ = 0,5x.(216 – M) - Từ (1) ; (2) → → % mKl tăng = (2) => M = 65 ( Zn ) → đáp án D Ví dụ 2: Cho m gam hỗn hợp bột kim loại Ni Cu vào dung dịch AgNO dư Khuấy kĩ phản ứng kết thúc thu 54 gam kim loại Mặt khác cho m LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com gam hỗn hợp bột kim loại vào dung dịch CuSO dư, khuấy kĩ phản ứng kết thúc, thu kim loại có khối lượng (m+0,5) gam Giá trị m là: A 15,5 gam              B 16 gam                   C 12,5 gam              D 18,5 gam Giải: Gọi nNi = x mol ; nCu = y mol có m gam hỗn hợp Ni + 2Ag+ → Ni2+ + 2Ag (1) Cu + 2Ag+ → Cu2+ + 2Ag (2) Ni + Cu2+ → Ni2+ + Cu (3) - Từ (3) → (64 – 59).x = 0,5 → x = 0,1 mol (*) - Từ (1) → nAg(1) = 0,2 mol → mAg(1) = 21,6 gam → mAg(2) = 54 – 21,6 = 32,4 gam → nAg(2) = 0,3 mol → y = 0,15 mol (**) - Từ (*) ; (**) → m = 0,1.59 + 0,15.64 = 15,5 gam → đáp án A Ví dụ 3: Cho 2,24 gam bột sắt vào 200 ml dung dịch chứa hỗn hợp gồm AgNO 0,1M Cu(NO3)2 0,5M Sau phản ứng xảy hoàn toàn, thu dung dịch X m gam chất rắn Y Giá trị m là: A 2,80 gam              B 4,08 gam          C 2,16 gam                    D 0,64 gam Giải: nFe = 0,04 mol ; nAg+ = 0,02 mol ; nCu2+ = 0,1 mol Thứ tự phản ứng xảy là: (Fe2+/Fe < Cu2+/Cu < Fe3+ < Fe2+ < Ag+ < Ag) Fe + 2Ag+ → Fe2+ + 2Ag (1) 0,01← 0,02 →            0,02 Fe + Cu2+ → Fe2+ + Cu (2) 0,03 →                 0,03 Từ (1) ; (2) → mY = 0,02.108 + 0,03.64 = 4,08 gam →  đáp án B Ví dụ 4: Cho m gam bột Fe vào 800 ml dung dịch hỗn hợp gồm Cu(NO 3)2 0,2M H2SO4 0,25M Sau phản ứng xảy hoàn toàn, thu 0,6m gam hỗn hợp bột kim loại V lít khí NO (sản phẩm khử nhất, đktc) Giá trị m V là: A 17,8 4,48        B 17,8 2,24            C 10,8 4,48    nCu2+ = 0,16 mol ; n = 0,32 mol ; nH+ = 0,4 mol D 10,8 2,24 Giải: - Các phản ứng xảy là: LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Fe + 4H+ + →  Fe3+ + NO + 2H2O (1) 0,1 ← 0,4 → 0,1        0,1      0,1 → VNO = 0,1.22,4 = 2,24 lít (*) Fe + 2Fe3+ → 3Fe2+ (2) 0,05 ← 0,1 Fe + Cu2+ → Fe2+ + Cu (3) 0,16 ← 0,16 - Từ (1) ; (2) ; (3) → nFepư = 0,1 + 0,05 + 0,16 = 0,31 mol - Hỗn hợp bột kim loại gồm Fe dư Cu → (m – 0,31.56) + 0,16.64 = 0,6m → m = 17,8 gam (**) **Một số ví dụ khác để bạn đồng nghiệp tham khảo Câu 1: Cho hỗn hợp A gồm 11,2 gam Fe 2,4 gam Mg vào dung dịch có chứa 0,1 mol Ag+, 0,15 mol Fe3+ 0,15 mol Cu2+ Sau phản ứng xảy hoàn toàn thu dung dịch B m gam chất rắn Giá trị m A 20,4 B.23,6 C.21,8 D 3,24 Câu 2: Cho hỗn hợp gồm 1,2 mol Mg x mol Zn vào dung dịch chứa mol Cu 2+ mol Ag+ đến phản ứng xảy hoàn toàn, thu dung dịch chứa ba ion kim loại Trong giá trị sau đây, giá trị x thoả mãn trường hợp trên: A 1,8                      B 1,5                            C 1,2                            D 2,0 Câu : (Thi thử ĐH lần 2- 2010 THPT Ba Đình) Cho hỗn hợp X dạng bột gồm 0,05 mol Fe 0,1 mol Al vào 200 ml dung dịch AgNO 2,1M Sau phản ứng xảy hoàn toàn thu dd Y chất rắn Z Dung dịch Y chứa ion A Al3+, Fe2+, Ag+, NO3- B Al3+, Fe3+, Ag+, C Al3+, Fe3+, Fe2+, NO3- D Al3+, Fe2+, NO3- Câu : Cho m gam Fe tác dụng hết với dung dịch chứa y mol CuSO z mol H2SO4 lỗng, sau phản ứng hồn tồn thu khí H 2, m gam Cu dung dịch chứa chất tan Mối quan hệ y z A y = 7z B y = 5z C y = z D y = 3z LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Câu 5: Cho hỗn hợp bột gồm 0,48g Mg 1,68 gam Fe vào dung dịch CuCl2 khuấy đến phản ứng hồn tồn thu 3,12 gam chất rắn khơng tan X Số mol CuCl2 tham gia phản ứng là: A 0,06mol B 0,04mol C 0,05mol D 0,03mol Dạng 2: KIM LOẠI SẮT HOẶC HỖN HỢP KIM LOẠI SẮT VÀ KIM LOẠI KHÁC KHI TÁC DỤNG VỚI DUNG DỊCH AXIT 2a/ Một số ý giải tập: - Kim loại tác dụng với hỗn hợp axit HCl, H 2SO4 lỗng (H+ đóng vai trị chất oxi hóa) tạo muối có số oxi hóa thấp giải phóng H2: M + nH+ → Mn+ + n/2H2 (nH+ = nHCl + 2nH2SO4) - Kim loại tác dụng với hỗn hợp axit HCl, H 2SO4 loãng, HNO3 → viết phương trình phản ứng dạng ion thu gọn (H+ đóng vai trị mơi trường, đóng vai trị chất oxi hóa) so sánh tỉ số số mol ban đầu hệ số tỉ lượng phương trình xem tỉ số nhỏ chất hết trước (để tính theo) + - Các kim loại tác dụng với ion môi trường axit H xem tác dụng với HNO3 - Khi hỗn hợp nhiều kim loại tác dụng với hỗn hợp axit dùng định luật bảo toàn mol electron phương pháp ion – electron để giải cho nhanh So sánh tổng số mol electron cho nhận để biện luận xem chất hết, chất dư - Khi hỗn hợp kim loại có Fe tác dụng với H 2SO4 đặc nóng HNO3 cần ý xem kim loại có dư khơng Nếu kim loại (Mg → Cu) dư có phản ứng kim loại khử Fe3+ Fe2+ Ví dụ: Fe + 2Fe3+ → 3Fe2+; Cu + 2Fe3+ → Cu2+ + 2Fe2+ - Khi hịa tan hồn hồn hỗn hợp kim loại có Fe dung dịch HNO mà thể tích axit cần dùng nhỏ → muối Fe2+ - Kim loại có tính khử mạnh ưu tiên phản ứng trước - Nếu đề yêu cầu tính khối lượng muối dung dịch, ta áp dụng công thức sau: mmuối = mcation + manion tạo muối = mkim loại + manion tạo muối (manion tạo muối = manion ban đầu – manion tạo khí) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Ví dụ 1: Thể tích dung dịch HNO3 1M (lỗng) cần dùng để hồ tan hồn tồn 18 gam hỗn hợp gồm Fe Cu trộn theo tỉ lệ mol : là: ( biết phản ứng tạo chất khử NO) A 1,0 lít                            B 0,6 lít                 C 0,8 lít                   D 1,2 lít Giải: nFe = nCu = 0,15 mol - Do thể tích dung dịch HNO3 cần dùng → muối Fe2+ → ∑ ne cho = 2.(0,15 + 0,15) = 0,6 mol - Theo đlbt mol electron: nH+ = nHNO3 = (0,6.4) : = 0,8 mol → VHNO3 = 0,8 lít Ví dụ 2: Cho 10 gam hỗn hợp Fe, Cu (trong Fe chiếm 40% khối lượng) vào dung dịch H2SO4 đặc, đun nóng sau phản ứng hồn tồn thu dung dịch X, khí Y cịn lại 6,64 gam kim loại chưa tan hết Khối lượng muối khan tạo thành dung dịch A 9,12 gam B 12,5 gam C 14,52 gam D 12 gam Giải Do sau phản ứng kim loại chưa tan hết nên có muối Fe2+ tạo thành mFe = 10.40%= gam ; mFetan= 10 - 6,64 = 3,36 gam m Fe dư = 4- 3,36 = 0,64 gam Fe0 -> Fe2+ + 2e ; S+6 + 2e -> S+4 0,06 0,06 0,12 0,12 Khối lượng muối khan thu là: 0,06 96 + 3,36 = 9,12 gam Ví dụ 3: Cho 2,236 gam hỗn hợp A dạng bột gồm Fe Fe 3O4 hoà tan hoàn toàn 100ml dd HNO3 có nồng độ C (mol/l), có 246,4 ml khí NO (đktc) Sau phản ứng cịn lại 0,448 gam kim loại Giá trị C A 0,5 M B 0,68 M C 0,4 M D 0,72 M Giải Fe x + HNO3 4x NO + Fe(NO3)3 + 2H2O x x LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Fe3O4 + 28 HNO3 NO + Fe(NO3)3 + 14 H2O 3y y 28 y sau đó: 9y 2Fe(NO3)3 + Fe Fe(NO3)2 x + 9y mà x + y = nNO = 0,011 Nên : 56 x + 3y.232 + = 2,236- 0,448 = 1,788 => 84 x + 948 y = 1,788 => x= 0,01 mol; y =0,001 mol => CHNO3 =0,68 M Về chất hố học học sinh viết phương trình phản ứng có cách giải trên, Hoặc học sinh chọn cách giải nhanh phương pháp bảo toàn electron sau: Fe0 Fe2+ + 2e ; x x N+5 + 3e 0,033 2x Fe3O4 + 2e y Fe2+ 2y 3y N+2 0,011 Tổng mol e cho = tổng mol e nhận nên: 2x - 2y = 0,033 (1) Mặt khác : khối lượng Fe Fe3O4 tan là: 56 x + 232 y = 2,236 - 0,448 = 1,788(2) Giải (1) (2) ta y = 0,003 mol; x = 0,0195 mol Vậy => C = 0,68M - Trường hợp 3: Cả hai muối Fe3+ Fe2+ tạo thành Ví dụ 1: Hồ tan 6,72 gam Fe lượng HNO loãng thu 2,24 lít khí NO (đktc) dd A Cơ cạn dung dịch A thu m gam muối khan Tính m, thể tích HNO 2M tham gia phản ứng Giải Giả sử Fe N+5 + 3e Fe3+ + 3e n e cho = ( 6,72 : 56) = 0,36 mol N+2 => ne nhận = ( 2,24: 22,4) = 0,3 mol Từ suy số mol e cho khác số mol e nhận nên có muối tạo thành LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Fe0 ; x Ta có hệ x 2x y N+5 + 3e N+2 0,1 0,1 0,3 Fe3+ + 3e x + y = 0,12 y 3y => x = y = 0,06 mol 2x + 3y = 0,3 m muối khan = 0,06 180 + 0,06 242 = 25,32 gam => VHNO = 0,31/2 = 0,155 (l) Ví dụ : Cho 6,72 gam Fe vào 400 ml dung dịch HNO 1M, đến phản ứng xảy hồn tồn, thu khí NO (sản phẩm khử nhất) dung dịch X Dung dịch X hồ tan tối đa m gam Cu Giá trị m là: A 1,92 gam                  B 3,20 gam                C 0,64 gam            D 3,84 gam Giải: nFe = 0,12 mol → ne cho = 0,36 mol; nHNO3 = 0,4 mol → ne nhận = 0,3 mol - Do ne cho > ne nhận → Fe dư → dung dịch X có Fe2+ Fe3+ - Các phản ứng xảy là: Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O 0,1 ← 0,4 →        0,1 Fe (dư) + 2Fe3+ → 3Fe2+ , 0,02 → 0,04 Cu + 2Fe3+ (dư) → Cu2+ + 2Fe2+ 0,03 ← 0,06 → mCu = 0,03.64 = 1,92 gam → đáp án A **Một số ví dụ khác để bạn đồng nghiệp tham khảo Câu 1: Hoà tan hết 2,08 gam hỗn hợp gồm Fe Cu dd HNO thu dd X 672 ml khí NO (đktc) Thêm từ từ 1,2 gam Mg vào hỗn hợp X đến phản ứng xảy hồn tồn thu 224 ml khí NO (đktc), dd Y m gam chất rắn không tan Giá trị m A 1,44 gam B 1,52 gam C 0,84 gam D 1,71gam Câu 2: Cho 12 gam hỗn hợp Fe Cu vào 200ml dd HNO 2M, thu chất khí (sản phẩm khử nhất) khơng màu, hố nâu khơng khí có kim loại dư LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sau cho thêm dd H2SO4 2M, thấy chất khí tiếp tục ra, để hồ tan hết kim loại cần 33,33 ml Khối lượng Fe hỗn hợp A 8,4 g B 2,8 g C 5,6 g D 1,4 g Câu 3: Cho x mol Fe tan hết dung dịch chứa y mol HNO (tỷ lệ x : y = 16 : 61) ta thu sản phẩm khử Y dung dịch Z chứa muối sắt Số mol electron mà x mol Fe nhường tham gia phản ứng : A 0,75y mol B y mol C 2x mol D 3x mol Câu 4: Cho 11,36 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe 2O3, Fe3O4 phản ứng hết với dung dịch HNO3 loãng dư thu 1,344 lít khí NO sản phẩm khử (ở đktc) dung dịch X Dung dịch X hoà tan tối đa 11,2 gam Fe Số mol HNO có dung dịch ban đầu là: A 0,94 mol B 0,64 mol C 0,86 mol D 0,78 mol Câu 5: ( Thi thử ĐH lần 2- 2010 THPT Ba Đình) Cho hỗn hợp A gồm 0,2 mol Mg 0,3 mol Fe phản ứng với V lít dd HNO 1M thu dd B hỗn hợp khí C gồm 0,05 mol; N2O, 0,1 mol NO lại 2,8 gam kim loại Giá trị V A 1,22 lít B 1,1 lít C 1,15 lít D 0,9 lít Dạng 3: BÀI TẬP VỀ KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI OXIT KIM LOẠI (PHẢN ỨNG NHIỆT NHÔM) 3a/ Một số ý giải tập: - Phản ứng nhiệt nhôm: Al + oxit kim loại  oxit nhôm + kim loại  Hỗn hợp A Hỗn hợp B - Thường gặp + 2Al + Fe2O3 Al2O3 + 2Fe + 2y Al + FexOy + (6x - 4y ) Al Al2O3 + 3x Fe + 3x Fe2O3 FexOy + (3x - 2y) - Nếu phản ứng xảy hồn tồn tuỳ theo tính chất hỗn hợp Y tạo thành để biện luận Ví dụ: + Hỗn hợp Y chứa kim loại = Al dư; oxits kim loại hết LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com + Hỗn hợp Y tác dung với dung dịch bazơ kiềm (NaOH, KOH, )giải phóng H2 => Al dư            + Hỗn hợp Y tác dụng với dung dịch axit có khí bay có khả hỗn hợp Y chứa (Al2O3 + Fe) (Al2O3 + Fe + Al dư) (Al2O3 + Fe)+ oxit kim loại dư - Nếu phản ứng xảy khơng hồn tồn, hỗn hợp Y gồm Al2O3, Fe, Al dư Fe2O3 dư - Thường sử dụng: + Định luật bảo toàn khối lượng : mhh X = mhh Y + Định luật bảo toàn nguyên tố (mol nguyên tử ): nAl (X) = nAl (Y); nFe (X) = n Fe (Y) nO (X) = nO (Y)      3b/ Một số ví dụ minh họa: Ví dụ 1: Nung nóng m gam hỗn hợp Al Fe 2O3 (trong điều kiện khơng có khơng khí) đến phản ứng xảy hoàn toàn , thu hỗn hợp rắn Y Chia Y thành hai phần nhau: • Phần 1: tác dụng với dung dịch H2SO4 loãng (dư) sinh 3,08 lít khí H (ở đktc) • Phần 2: tác dụng với dung dịch NaOH (dư) sinh 0,84 lít khí H2 (ở đktc) Giá trị m là: A 22,75 gam                B 21,40 gam              C 29,40 gam         D 29,43 gam Giả: = 0,1375 mol, = 0,0375 mol - Hỗn hợp rắn Y tác dụng với NaOH giải phóng H → Al dư phản ứng xảy hoàn toàn nên thành phần hỗn hợp rắn Y gồm: Al 2O3, Fe Al dư - Gọi nFe = x mol ; nAl dư = y mol có 1/2 hỗn hợp Y Từ đề ta có hệ phương trình: - Theo đlbt nguyên tố O Fe: nAl2O3 = nFe2O3 = nFe/ = 0,05 mol - Theo đlbt khối lượng: m = (0,05.102 + 0,1.56 + 0,025.27).2 = 22,75 gam → đáp án A Ví dụ 2: Nung nóng m gam hỗn hợp gồm Al Fe3O4 điều kiện khơng có khơng khí Sau phản ứng xảy hoàn toàn, thu hỗn hợp rắn X Cho X tác dụng với LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com dung dịch NaOH (dư) thu dung dịch Y, chất rắn Z 3,36 lít khí H (ở đktc) Sục khí CO2 (dư) vào dung dịch Y, thu 39 gam kết tủa Giá trị m A 45,6 gam                   B 57,0 gam             C 48,3 gam            D 36,7 gam Giải: : nH2 = 0,15 mol ; nAl(OH)3 = 0,5 mol - Từ đề suy thành phần hỗn hợp rắn X gồm: Fe, Al2O3 (x mol) Al dư (y mol) - Các phản ứng xảy là: 2Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na[Al(OH)4] + 3H2 Al2O3 + 2NaOH + 3H2O → 2Na[Al(OH)4] CO2 + Na[Al(OH)4] → Al(OH)3 + NaHCO3 nH2 = 0,15 mol → y = 0,1 mol - Theo đlbt nguyên tố Al: 2x + y = 0,5 → x = 0,2 mol - Theo đlbt nguyên tố O: nO( ) = nO( ) → nFe3O4 = 0,2 3/4 = 0,15 mol - Theo đlbt nguyên tố Fe: nFe = 3nF 3O4 = 3.0,15 = 0,45 mol - Theo đlbt khối lượng: m = 0,45.56 + 0,2.102 + 0,1.27 = 48,3 gam → đáp án C Ví dụ 3: Thực phản ứng nhiệt nhơm hỗn hợp X gồm Al oxit sắt Fe xOy (trong điều kiện khơng có khơng khí) thu 92,35 gam chất rắn Y Hòa tan Y dung dịch NaOH (dư) thấy có 8,4 lít khí H (ở đktc) cịn lại phần khơng tan Z Hòa tan 1/2 lượng Z dung dịch H 2SO4 đặc, nóng (dư) thấy có 13,44 lít khí SO (ở đktc) thoát Biết phản ứng xảy hồn tồn Khối lượng Al2O3 Y cơng thức oxit sắt là: A 40,8 gam Fe3O4 B 45,9 gam Fe2O3 C 40,8 gam Fe2O3                                   D 45,9 gam Fe3O4 Giải: ; - Từ đề suy thành phần chất rắn Y gồm: Fe, Al2O3, Al dư phần không tan Z Fe LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com → nAl dư = 0,25 mol => nFe = 1,2.2/3 = 0,8 mol - mAl2O3 = 92,35 – 0,8.56 – 0,25.27 = 40,8 gam (1) → nAl2O3 = 0,4 mol - Theo đlbt nguyên tố O → nO( - Ta có:  ) = 0,4.3 = 1,2 mol  → công thức oxit sắt Fe2O3 (2) - Từ (1) ; (2) → đáp án C Ví dụ 4: Trộn 5,4 gam bột Al với 17,4 gam bột Fe 3O4 tiến hành phản ứng nhiệt nhơm (trong điều kiện khơng có khơng khí) Giả sử xảy phản ứng khử Fe 3O4 thành Fe Hịa tan hồn tồn chất rắn sau phản ứng dung dịch H 2SO4 loãng (dư) thu 5,376 lít khí H2 (ở đktc) Hiệu suất phản ứng nhiệt nhôm số mol H 2SO4 phản ứng là: A 75% 0,54 mol B 80% 0,52 mol C 75 % 0,52 mol                                          D 80 % 0,54 mol Giải: nAl = 0,2 mol ; nFe3O4 = - Phản ứng xảy khơng hồn tồn:  8Al + 3Fe3O4  0,075 mol ; nH2 = 0,24 mol  4Al2O3 + 9Fe    x→   3/8 x               0,5x        9/8 x(mol) - Hỗn hợp chất rắn gồm - Ta có phương trình: Hphản ứng = 9/8 x.2 + (0,2 – x).3 = 0,24.2 → x = 0,16 mol → (1) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com - nH+phản ứng = 2.nFe + 3.nAl + 6.nAl2O3 + 8.nFe3O4 = 0,36 + 0,12 + 0,48 + 0,12 = 1,08 mol → nH2SO4phản ứng = 1,08/2 = 0,54 mol (2) - Từ (1) ; (2) → đáp án D Dạng 4: MỘT SỐ BÀI TOÁN KINH ĐIỂN 4a/ Nội dung tổng quát:        M  M+n + sản phẩm khử    hỗn hợp rắn (M, MxOy)      m gam                   m1 gam                      (n số oxi hóa cao M) (M kim loại Fe Cu) dung dịch HNO3 (H2SO4 đặc, nóng) lấy vừa đủ dư Loại tập có nhiều cách giải khác nhau, nhiên phạm vi viết đưa cách giải nhanh giúp học sinh nắm vững áp dụng thành thạo cách giải khác yêu cầu hs đọc tài liệu - Gọi: nM = x mol ; ne (2) nhận = y mol →∑ ne nhường = x.n mol - Theo đlbt khối lượng từ (1) → nO = - ∑ ne nhận = ne (oxi) + ne (2) = + y = mol + y mol - Theo đlbt mol electron: ∑ ne nhường = ∑ ne nhận → x.n = - Nhân hai vế với M ta được: (M.x).n = → m.n = →m= +y M+ M.y (*) - Thay M = 56 (Fe) ; n = vào (*) ta được: m = 0,7.m1 + 5,6.y (1) - Thay M = 64 (Cu) ; n = vào (*) ta được: m = 0,8.m1 + 6,4.y (2) (Khi biết đại lượng m, m1, y ta tính đại lượng cịn lại) Ví dụ minh họa: LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Ví dụ 1: ( Trích đề th ĐH KA- 2007) Cho 11,36 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe 2O3 Fe3O4 phản ứng hết với dung dịch HNO loãng (dư), thu 1,344 lít khí NO (sản phẩm khử nhất, đktc) dung dịch X Cô cạn dung dịch X thu m gam muối khan Giá trị m là: A 38,72 gam                B 35,50 gam          C 49,09 gam           D 34,36 gam Giải: nNO = 0,06 mol → y = 0,06.3 = 0,18 mol Theo cơng thức (1) ta có: nFe = → nFe(NO3)3 = 0,16 mol → mmuối khan = 0,16.242 = 38,72 gam → đáp án A Ví dụ 2: Để khử hoàn toàn 3,04 gam hỗn hợp X gồm FeO, Fe 3O4, Fe2O3 cần 0,05 mol H2 Mặt khác, hịa tan hồn tồn 3,04 gam hỗn hợp X dung dịch H 2SO4 đặc thu V ml khí SO2 (sản phẩm khử đktc) Giá trị V là: A 112 ml                      B 224 ml             C 336 ml                           D 448 ml Giải: Thực chất phản ứng khử oxit là: H2 + O(oxit) → H2O Vì nO(oxit) = nH2 = 0,05 mol → mFe = 3,04 – 0,05.16 = 2,24 gam Theo công thức (1) ta có: ne nhận (S+6 → S+4) = y = → nSO2 = 0,01 mol → V = 0,01.22,4 = 0,224 lít hay 224 ml → đáp án B Ví dụ 3: Nung m gam bột Cu oxi thu 37,6 gam hỗn hợp rắn X gồm Cu, CuO Cu2O Hịa tan hồn tồn X dung dịch H2SO4 đặc, nóng (dư) thấy 3,36 lít khí (ở đktc) Giá trị m là: A 25,6 gam                         B 32 gam            C 19,2 gam             D 22,4 gam Giải : nSO2 = 0,15 mol → y = 0,15.2 = 0,3 mol Theo cơng thức (2) ta có: m = 0,8.37,6 + 6,4.0,3 = 32 gam → đáp án B Dạng 5: MỘT SỐ BÀI TỐN PHỨC TẠP KHÁC * Tính oxi hố hợp chất sắt Giáo viên phải cho học sinh biết muối sắt thể tính oxi hố mạnh Ví dụ 2: (Trích đề thi chọn đội tuyển học HS giỏi cấp tỉnh-THPT Ba Đình 2012) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Cho từ từ khí H2S vào 300ml dung dịch CuCl2 0,1M FeCl3 0,1M đến bão hoà thu dung dịch A chất rắn B Thêm 100ml dung dịch Cu(NO 3)2 0,1M vào dung dịch A thấy xuất chất rắn không tan nặng 1,44 gam, khí D khơng màu hố nâu ngồi khơng khí dung dich E có màu vàng nhạt a/ Tính khối lượng chất rắn B b/ Tính thể tích khí H2S 1,1atm; 27,30C c/ Tính nồng độ mol chất dung dịch E Giải: a/ Số mol CuCl2 =0,03 mol, số mol FeCl3 = 0,03 mol Khi cho H2S vào dung dịch xảy phản ứng: Cu2+ + 0,03 mol Fe3+ H2S → CuS + 2H+ 0,03 mol 0,03 mol 0,06 mol + H2S 0,03 mol → Fe2+ + S + 2H+ 0,015 mol 0,03 mol 0,015 mol 0,03 mol Chất rắn B gồm: CuS 0,03mol S 0,015 mol => mB = 3,36 gam b/ Dung dịch A gồm: H+ = 0,09 mol; Fe2+ = 0,15 ml; H2S bão hòa Khi cho dung dịch Cu(NO3)2 vào dd A có phản ứng Cu2+ + 0,01 mol + 2H+ H2S → CuS 0,01 mol 0,01 mol 0,02 mol Vì dung dịch E khơng có màu xanh nên Cu2+ tác dụng hết Khí D khơng màu, hố nâu ngồi khơng khí NO Chất rắn không tan phải S nặng 1,44 - 0,01 96 = 0,48 gam tạo thành theo phản ứng H2S + + 2H+ → 3S + 2NO + H2O 0,015 mol Vì 0,01 mol 0,01 mol 0,015 mol dư nên H2S tác dung hết Sau đó: Fe2+ + + 4H+ → 3Fe3+ + NO + H2O LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 0,03 mol 0,01 mol 0,04 mol 0,03 mol Vậy số mol H2S ban đầu = 0,07 mol => V = 1,568 lit c/ Dung dịch E gồm: Fe3+ = 0,03mol; H+ = 0,06 mol; Cl- = 0,15mol Vậy dung dịch E chứa chất tan FeCl3: CM= 0,03/0,4 = 0,075 mol HCl; CM= 0,06/0,4 = 0,15 mol Bài tập áp dụng Ví dụ : (Thi thử ĐH trường Amterđam Hà Nội 2012) Hòa tan m gam hh X gồm CuCl2 FeCl3 nước dung dịch Y Chia Y thành phần Phần 1: cho khí H 2S dư vào 1,28 g kết tủa Phần 2: cho Na 2S dư vào 3,04 g kết tủa Giá trị m là: A 10,2 g B 9,2 g C 8,4 g D 14,6 g ** Giải tốn phương pháp quy đổi Ví dụ : Hịa tan hồn tồn 3,76 gam hỗn hợp: S, FeS, FeS2 HNO3 dư 0,48 mol NO2 dung dịch X Cho dung dịch Ba(OH)2 dư vào X, lọc kết tủa nung đến khối lượng khơng đổi khối lượng chất rắn thu là: A 17,545 gam B 18,355 gam C 15,145 gam D 2,4 gam Giải Phương pháp chung loại tâp dùng quy đổi Quy đổi hỗn hợp nguyên tố Fe S Coi hỗn hợp gồm x mol Fe y mol S Ta có: 56x + 32y = 3,76 (*) Các trình cho nhận electron: Fe0 → Fe3+ + 3e x mol x mol 3x mol S → S+6 + 6e y mol y mol 6y mol N+5 + 1e → N+4 0,48mol 0,48 mol nhận , nên ta có 3x + 6y = 0,48 mol (**) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Từ (*) (**) suy x = 0,03 mol y = 0,065 mol mchất rắn = 1/2.0,03 160 + 0,065.233 = 17,545 gam => đáp án A ***Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố : - Trong phản ứng hóa học, ngun tố ln bảo tồn Ngun tắc áp dụng : - Trong phản ứng hóa học, tổng số mol nguyên tố trước sau phản ứng ln Bài tập : Hồ tan hoàn toàn hỗn hợp gồm 0,12 mol FeS2 a mol Cu2S vào axit HNO3 (vừa đủ), thu dung dịch X (chỉ chứa hai muối sunfat) khí NO Giá trị a : A 0,04 B 0,075 C 0,12 D 0,06 Giải: Ta có sơ đồ: Cu2S FeS2 Fe2(SO4)3 0,12 0,06 2CuSO4 a 2a Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố S: 0,012.2 + a = 0,06.3 + 2a => a = 0,06 mol Chọn đáp án D Bài tập áp dụng Bài tập : Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp gồm x mol FeS y mol Cu2S vào axit HNO3 (vừa đủ), thu dung dịch X (chỉ chứa hai muối sunfat) khí NO Tỉ lệ x : y : A : B : C : D : LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Bài tập : Cho hỗn hợp gồm 0,15 mol CuFeS2 0,09 mol Cu2FeS2 tác dụng với dung dịch HNO3 dư thu dung dịch X hỗn hợp khí Y gồm NO NO Thêm BaCl2 dư vào dung dịch X thu m gam kết tủa Mặt khác, thêm Ba(OH) dư vào dung dịch X, lấy kết tủa nung khơng khí đến khối lượng không đổi thu a gam chất rắn Giá trị m a là: A 111,84 gam 157,44 gam B 111,84 gam 167,44 gam C 112,84 gam 157,44 gam D 112,84 gam 167,44 gam C KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Khi học sinh áp dụng cách phân loại phương pháp giải toán sắt hợp chất sắt, kết thực cho thấy - Học sinh biết phân loại, hiểu nắm đặc điểm dạng tốn tìm cách giải phù hợp - Kết hợp nhuần nhuyễn phương pháp giải, trình bày gọn gàng dễ hiểu - Có khả sử dụng kết hợp phương pháp bổ sung cho để giải vấn đề cụ thể toán - Đặc biệt với hình thức thi trắc nghiệm giúp học sinh thời gian ngắn tìm kết xác nhất, thành thạo phương pháp giải loại toán sắt hợp chất sắt học sinh giỏi tìm thủ thuật để tìm kết nhanh Khi dạy sắt hợp chất sắt đưa thử nghiệm lớp 12D, 12M lớp 12D tơi đưa sáng kiến vào dạy, cịn lớp 12M khơng thực kết kiểm tra trắc nhgiệm 45 phút sắt hợp chất sắt hai lớp nhận sau: Lớp Sĩ Số Giỏi Khá TB Yếu 12D 40 hs 15 hs 13 hs hs đạt: 20% đạt 37,5% Đạt 32,5% đạt 10% hs hs 18 hs hs hs đạt 47,4% đạt 21% đạt 5,3% 12M 38 đạt: 5,3% đạt 21% LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Như vậy: Qua bảng kết thấy chênh lệch kết qủa tương đối lớn Vì tơi tiếp tục triển khai sáng kiến kinh nghiệm lớp lại để giúp học sinh học tốt tập sắt hợp chất sắt dự thi Đại học thi học sinh giỏi cấp tỉnh, giúp học sinh xác định tốt hướng giải tốt toán sắt hợp chất sắt để thi mơn Hố đạt điểm cao Từ khuyến khích học sinh tự tin hơn, u thích mơn hố tin tưởng vào mình, góp phần giúp học sinh ơn luyện chuẩn bị cho kì thi Đại học tới tốt Tuy nhiên việc phân loại việc làm nghiêm túc đòi hỏi nhiều thời gian, nên phạm vi viết tơi bước đầu phân tích số dạng toán sắt hợp chất sắt q trình hướng dẫn học sinh ơn luyện chuẩn bị cho kỳ thi vào trường Đại học, cao đẳng tới Trên sở viết dự định tiếp tục phát triển rộng hơn, khái quát toán sắt hợp chất sắt bậc phổ thông xây dựng hệ thống câu hỏi hình thức thi trắc nghiệm để học sinh áp dụng Vì điều kiện thời gian làm hạn chế nên viết không tránh khỏi thiếu sót, mong bạn đồng nghiệp tham khảo đóng góp ý kiến LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com TÀI LIỆU THAM KHẢO 1, Hoá học lớp 12 - Nhà xuất giáo dục năm 2008 2, Hướng dẫn giải nhanh Bài tập hoá học tập 1,3 - Nhà xuất ĐHQG Hà Nội - Cao Cự Giác 3, Các đề thi thử đại học trường THPT Ba Đình, ĐHQG Hà Nội, ĐHKHTN 4, Cơ sở lí thuyết hố học vơ - Nhà xuất giáo dục - Đào Hữu Vinh 5, 1000 tập trắc nghiệm trọng tâm điển hình hố học vơ - Nhà xuất Đại học sư phạm - Phạm ngọc Bằng- Ninh Quốc Tình 5, Báo hố học ứng dụng LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... đề tài: ? ?Phân loại phương pháp giải nhanh số dạng tập sắt, hợp chất sắt luyện thi đại học? ?? II THỰC TRẠNG CỦA BÀI TẬP VỀ SẮT VÀ HỢP CHẤT CỦA SẮT: - Sắt kim loại đa hoá trị, phản ứng hoá học, tuỳ... giúp học sinh học tốt tập sắt hợp chất sắt dự thi Đại học thi học sinh giỏi cấp tỉnh, giúp học sinh xác định tốt hướng giải tốt toán sắt hợp chất sắt để thi môn Hố đạt điểm cao Từ khuyến khích học. .. LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Khi học sinh áp dụng cách phân loại phương pháp giải toán sắt hợp chất sắt, kết thực cho thấy - Học sinh biết phân loại, hiểu nắm đặc điểm dạng tốn tìm cách giải phù hợp - Kết hợp