Khóa luận nghiên cứu phản ứng oxi hoá khử trong chương trình hoá học phổ thông

Khóa luận Nghiên cứu phản ứng oxi hố - Khử chương trình hố học phổ thơng LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com MỤC LỤC Phụ lục bìa………………………………………………………………………… i Lời cam đoan …………………………………………………………………… ii Lời cảm ơn……………………………………………………………………….…iii Mục lục …………………………………………………………………………… Danh mục cụm từ viết tắt……………………………………………………….3 MỞ ðẦU……………………………………………………………………………4 CHƯƠNG : CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VẤN ðỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Khái quát phản ứng hóa học……………………………………………… 1.1.1.Khái niệm phản ứng hóa học………………………………………………7 1.1.2 Các loại phản ứng hóa học……………………………………………….7 1.2 Phản ứng oxi hóa - khử……………………………………………………… 1.2.1 Một số khái niệm ……………………………………………………… 1.2.2 Các phương pháp cân phản ứng oxi hóa - khử……………………15 1.2.3 Ý nghĩa tầm quan trọng phản ứng oxi hóa - khử…………… 22 CHƯƠNG PHẢN ỨNG OXI HĨA –KHỬ TRONG CHƯƠNG TRÌNH HĨA HỌC PHỔ THƠNG 2.1 Phản ứng oxi hóa - khử chương trình hố học phổ thơng …………… 24 2.1.1 Phản ứng oxi hóa - khử chương trìnhtrung học sở… ……… 24 2.1.2 Phản ứng oxi hóa – khử chương trình trung học phổ thơng…… 27 2.2 Phản ứng oxi hóa- khử…………………………………………………… 30 2.2.1 Nội dung phản ứng oxi hóa – khử hóa học vơ cơ……………… 30 2.2.2 Nội dung phản ứng oxi hóa – khử hóa học hữu cơ……………… 32 2.3 Vận dụng phản ứng oxi hóa - khử dạy hóa học phổ thông………… 38 2.3.1 Sử dụng khái niệm phản ứng oxi hóa - khử dạy tính chất hóa học chất…………………………………………………………… 38 PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 2.3.2 Sử dụng khái niệm phản ứng oxi hóa - khử để giải tập…… 43 2.3.3 Sử dụng kiến thức phản ứng oxi hoá - khử để giải thích tính chất chất, tượng hóa học có liên quan thực tiễn………………………… .59 KẾT LUẬN VÀ ðỀ XUẤT Kết luận chung ……………………………………………………………… 64 Ý kiến ñề xuất……………………………………………………………… 64 Tài liệu tham khảo……………………………………………………………… 65 Phụ lục………………………………………………………………………… - p1- PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com DANH MỤC CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT CTðG : Cơng thức đơn giản CTPT : Công thức phân tử ðktc : ðiều kiện tiêu chuẩn GV : Giáo viên HD : Hướng dẫn HS : Học sinh SGK : Sách giáo khoa Soh : Số oxi hoá THCS : Trung học sở THPT : Trung học phổ thơng PTHH : Phương trình hóa học PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com MỞ ðẦU Lý chọn ñề tài - Xuất phát từ yêu cầu nghiệp giáo dục, thực trạng giảng dạy mơn hóa học cấp trung học phổ thơng địi hỏi người giáo viên khơng ngừng nâng cao lực chun mơn, đổi phương pháp dạy học nhằm giúp học sinh tiếp thu tri thức cách tốt - Phản ứng oxi hóa - khử loại phản ứng quan trọng xuyên suốt chương trình hóa học phổ thơng Kiến thức phản ứng oxi hố - khử vận dụng phổ biến dạy học ñời sống Vậy, phản ứng oxi hóa - khử phản ứng nào? Phân loại chúng hóa học vơ cơ, hữu sao? So sánh khác phản ứng oxi hóa – khử phản ứng khác; làm nhận biết phản ứng oxi hóa – khử phản ứng thơng thường bước lập phương trình phản ứng Tầm quan trọng phản ứng oxi hóa – khử, phản ứng oxi hóa - khử nghiên cứu phát triển từ chương trình trung học sở sang chương trình trung học phổ thơng Khi nắm rõ nội dung trên, giáo viên vận dụng phản ứng oxi hoá - khử dạy hóa học phổ thơng tốt - Hóa học khoa học thực nghiệm, giáo viên không dạy cho học sinh cách tiếp thu tri thức mà phải rèn luyện cho học sinh khả vận dụng kiến thức hố học để giải thích tượng thực tiễn như: tất phản ứng cháy, phản ứng tạo dịng điện pin, ắcquy… Các phản ứng xảy thể người oxi hóa glucơzơ thành khí cacbơnic nước… Tất tượng hoá học ñều dùng kiến thức phản ứng oxi hoá - khử để giải thích Do vậy, chúng tơi chọn ñề tài “ Nghiên cứu phản ứng oxi hoá - khử chương trình hố học phổ thơng “ làm nội dung nghiên cứu khóa luận tốt nghiệp PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Mục tiêu nghiên cứu - Nghiên cứu hệ thống kiến thức phản ứng oxi hố – khử chương trình hố học phổ thông - Nghiên cứu việc sử dụng phản ứng oxi hóa – khử chương trình hóa học phổ thơng kiến thức có liên quan ñến phản ứng oxi hóa – khử dạy chất tập vận dụng có liên quan đến phản ứng oxi hóa – khử Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu tài liệu có liên quan ñến phản ứng oxi hóa - khử - Nghiên cứu hình thành phát triển, quy luật biến ñổi tạo thành sản phẩm oxi hóa – khử - Tìm hiểu vận dụng phản ứng oxi hóa - khử việc giảng dạy mơn hóa học trung học phổ thông Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu lý luận : sách giáo khoa hóa học trung học phổ thơng tài liệu có liên quan đến phản ứng oxi hóa – khử ðối tượng nghiên cứu Phản ứng oxi hóa – khử chương trình trung học phổ, sách giáo khoa hố học phổ thơng tài liệu khác có liên quan đến phản ứng oxi hóa – khử Khả áp dụng ñề tài Nghiên cứu ñề tài hồn thành góp thêm tài liệu tham khảo cho giáo viên dạy hóa học trường THPT, sinh viên học chun ngành hóa học tài liệu học tập cho HS trung học sở, trung học phổ thơng Lịch sử đề tài ðã có nhiều cơng trình nghiên cứu, nhiều sách, tài liệu nghiên cứu phản ứng oxi hóa - khử nhiều tác giả khác như: • Nguyễn Trọng Thọ, Ngơ Ngọc An, Phản ứng oxi hóa – khử ñiện phân, Nhà xuất giáo dục, năm 2006 Khai thác phản ứng oxi hóa - khử nhiều góc ñộ : phân loại phản ứng, phương pháp cân phản ứng oxi hóa - khử dạng tốn phản ứng oxi hóa - khử PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com • Một số viết Tạp chí hố học & Ứng dụng : Phạm Hà Thanh, Phạm Ngọc Sơn - Cách tính nhanh khối lượng muối tạo thành phản ứng oxi hóa – khử (Số 3(75)/2008) Lê Ngọc Sáng, Các phương pháp cân phản ứng oxi hóa - khử phương pháp thăng electron phân tử ion (Số 8(80)/2008) ðề tài quan tâm nghiên cứu phản ứng oxi hóa - khử chương trình hóa học phổ thơng nhằm tìm hiểu hình thành, phát triển vận dụng phản ứng oxi hoá - khử dạy hố học phổ thơng PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƯƠNG : CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VẤN ðỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Khái quát phản ứng hóa học 1.1.1.Khái niệm phản ứng hóa học [2] Q trình biến đổi chất thành chất khác gọi phản ứng hóa học Chất ban ñầu bị biến ñổi phản ứng gọi chất phản ứng (chất tham gia, chất sinh sản phẩm) Trong phản ứng hoá học tổng khối lượng chất tham gia phản ứng tổng khối lượng chất tạo thành sau phản ứng Phản ứng hóa học ghi theo phương trình chữ sau: Tên chất phản ứng → Tên sản phẩm Ví dụ: Lưu huỳnh + sắt → Sắt (II)sunfua Trong trình phản ứng, lượng chất phản ứng giảm dần, lượng sản phẩm tăng dần Trong phản ứng hóa học có liên kết ngun tử thay đổi làm cho phân tử biến thành phân tử khác Phản ứng xảy ñược chất tham gia tiếp xúc trực tiếp với nhau, có trường hợp đun nóng, có trường hợp cần xúc tác Nhận biết dấu hiệu xảy dựa vào dấu hiệu có chất tạo thành 1.1.2 Các loại phản ứng hóa học 1.1.2.1 Các loại phản ứng hóa học vơ : [2] Phản ứng có thay đổi số oxi hóa phản ứng khơng có thay đổi số oxi hóa Các dạng phản ứng hố học bản: - Phản ứng phân tích phản ứng chất bị phân tích thành nhiều chất Ví dụ: CaCO3 = CaO + CO2 ↑ - Phản ứng kết hợp phản ứng hai hay nhiều chất kết hợp với tạo thành chất Ví dụ: BaO + H2O = Ba(OH)2 - Phản ứng phản ứng ngun tử ngn tố dạng ñơn chất thay nguyên tử nguyên tố khác hợp chất PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Ví dụ: Zn + H2SO4 loãng = ZnSO4 + H2 ↑ - Phản ứng trao ñổi phản ứng ñó hợp chất trao đổi ngun tử hay nhóm ngun tử với Ví dụ: BaCl2 + NaSO4 = BaSO4 + 2NaCl Phân loại dựa hiệu ứng nhiệt phản ứng : - Phản ứng tỏa nhiệt ðịnh nghĩa: Phản ứng tỏa nhiệt phản ứng hóa học giải phóng lượng dạng nhiệt Ví dụ phản ứng đốt cháy xăng dầu, cung cấp lượng ñể vận hành xe cộ, máy móc… - Phản ứng thu nhiệt ðịnh nghĩa : phản ứng thu nhiệt phản ứng hóa học hấp thụ lượng dạng nhiệt Ví dụ sản xuất vôi, người ta phải liên tục cung cấp lượng dạng nhiệt ñể thực phản ứng phân hủy đá vơi 1.1.2.2.Các loại phản ứng hóa hữu cơ:[2] Phản ứng cộng Phân tử hữu kết hợp thêm với nguyên tử phân tử khác t HC ≡ CH + H  → H 3C − CH Ví dụ: Phản ứng Một nhóm nguyên tử phân tử hữu bị một nhóm nguyên tử khác Ví dụ: → H3C- Br +HOH H3C – OH + H-Br Phản ứng tách Một vài nguyên tử nhóm nguyên tử bị tách khỏi phân tử Ví dụ: H3C- CH2-OH + H ,170 C  → H2C = CH2 +H2O Phản ứng phân hủy Phân tử bị phá hủy hoàn toàn thành nguyên tử phân tử nhỏ t Ví dụ: CH4 → C + 2H2 o PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com C4H10 + 5F2 → 4C + 10HF C6H12 + 9O2 → 6CO2 + 6H2O Phản ứng este hóa Là phản ứng điều chế este cách đun nóng ancol với axit cacboxylic, có axit mạnh làm xúc tác + RCOOH + R’OH ↽ H ⇀ R – COOR’ + H2O Phản ứng trùng hợp Phản ứng trùng hợp trình kết hợp liên tiếp nhiều phân tử nhỏ giống tương tự tạo thành phân tử lớn gọi polime Trong phản ứng trùng hợp, chất ñầu (các phân tử nhỏ) ñược gọi monome Sản phẩm phản ứng gồm nhiều mắt xích monome hợp thành nên gọi polime Số lượng mắt xích monome phân tử polime gọi hệ số trùng hợp kí hiệu n 1.2 Phản ứng oxi hóa - khử 1.2.1 Một số khái niệm 1.2.1.1 Hóa trị số oxi hóa [4] Hóa trị - Hóa trị đặc trưng cho khả ngun tử ngun tố hình thành số liên kết hố học định Hoá trị thường gắn liền với kiểu liên kết cụ thể Có thể định nghĩa số ngun tử nguyên tố hóa trị kết hợp với nguyên tử nguyên tố ñã cho Chẳng hạn, axit clohidric HCl, clo có hóa trị một, nước H2O oxi có hóa trị hai, amoniac NH3 nitơ có hóa trị ba, metan CH4 cacbon có hóa trị bốn, PCl5 photpho có hóa trị năm, SF6 lưu huỳnh có hóa trị sáu… - Với phát triển học thuyết liên kết hóa học, hóa trị ngun tử phân tử hiểu số cặp ñiện tử mà nguyên tử ñã cho dùng ñể liên kết với nguyên tử khác, hóa trị định nghĩa số liên kết nhờ ngun tử cho kết hợp với nguyên tử khác Số liên kết mà nguyên tử tạo thành số điện tử khơng kết đơi Ở khơng tính đến tính có cực liên kết PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 58 ⇒ nCO2 nH O nCO2 nH2O = = 1, ⇒ 3n +1− x = 1,5 ⇒ x =1 2n n = ⇒ n = ⇒ CTPT : C3H8O n +1 2.3.3 Sử dụng kiến thức phản ứng oxi hố - khử để giải thích tính chất chất, tượng hóa học có liên quan thực tiễn 2.3.3.1 Giải thích tính khử mạnh kim loại – Hiện tượng ăn mòn kim loại, hợp kim [14] - Quan sát ñồ vật xung quanh, ta thấy có nhiều đồ vật kim loại, ñặc biệt hợp kim sắt bị gỉ khơng dùng Thí dụ : cửa sổ sắt, tơ, cầu, cỏ tàu biển… Trong khơng khí có khí oxi Trong nước mưa thường có chứa axit khí CO2, SO2 số khí khác bị hồ tan Trong nước biển có hồ tan số muối NaCl, MgCl2…Những chất ñã tác dụng với kim loại hợp kim sắt tạo gỉ sắt có màu nâu, xốp, giịn làm cho đồ vật sắt bị ăn mòn - Bản chất ăn mòn hóa học q trình oxi hóa - khử, ñó electron kim loại ñược chuyển trực tiếp đến chất mơi trường - Sự ăn mịn kim loại phá hủy kim loại hợp kim tác dụng chất môi trường Hậu ăn mòn kim loại bị oxi hóa thành ion dương, hết tính chất vật lí, hóa học kim loại : M → Mn+ + ne Căn vào môi trường chế ăn mòn kim loại, người ta phân thành hai loại : ăn mịn hóa học ăn mịn điện hóa - Sự ăn mịn hóa học: thường xảy phận thiết bị lị đốt thiết bị thường xun phải tiếp xúc với nước khí oxi… to Thí dụ : 3Fe + 4H2O → Fe3O4 + 4H2 2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3 to 3Fe + 2O2 → Fe3O4 - Sự ăn mịn điện hóa: Sự ăn mịn điện hóa ăn mịn kim loại tác dụng dung dịch chất ñiện li tạo nên dịng điện PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 59 Chống ăn mịn kim loại: có nhiều biện pháp bảo vệ phổ biến bảo vệ bề mặt bảo vệ điện hóa • Bảo vệ bề mặt: phủ lên bề mặt kim loại lớp sơn Dầu mỡ, chất dẻo tráng , mạ kim loại khác Lớp bảo vệ bề mặt kim loại phải bền vững với mơi trường có cấu tạo đặc khít khơng cho khơng khí nước thấm qua Nếu lớp bảo vệ hư hỏng, kim loại bị ăn mịn • Bảo vệ điện hóa: dùng kim loại làm vật hi sinh ñể bảo vệ vật liệu kim loại Kim loại hoạt ñộng mạnh bị ăn mịn trước, : + Tơn lợp nhà sắt tráng kẽm, Zn bị ăn mòn trước tạo màng ZnO đặc sít bền, có tác dụng bảo vệ phần Fe bên + Bảo vệ vỏ tàu biển thép (Fe lẫn C), người ta gắn kẽm, magiê… vào phía ngồi vỏ tàu phần chiềm nước biển, ñể ăn mòn nước biển chủ yếu xảy Zn, Mg… Phần vỏ tàu thép cực dương, kẽm cực âm - Ở cực âm : Zn bị oxi hóa Zn → Zn2+ + 2e - Ở cực dương : O2 bị khử 2H2O + O2 + 4e → 4OHKết vỏ tàu ñược bảo vệ, Zn “ vật hi sinh “, bị ăn mịn Sau thời gian người ta lại thay Zn bị ăn mòn khác Nhận xét: Dựa sở phản ứng oxi hóa - khử để giải thích tượng ăn mịn kim loại - tượng qen thuộc gần gũi đời sống qua giúp HS vận dụng tri thức học vào giải thích thực tiễn sống 2.3.3.2 Giải thích q trình biến ñổi chất thực tế: [14] - Sự ñốt cháy nhiên liệu ñộng cơ: nhiên liệu ñược ñốt cháy động cơ, q trình oxi hố, sinh lượng lượng chuyển hoá thành cơng có ích cho động hoạt động Bao gồm q trình đốt cháy nhiên liệu hố thạch xăng, dầu, khí đốt… Và q trình sinh khí thải gây nhiễm mơi trường như: oxit nitơ (N2Ox), oxit cacbon (CO, CO2), khí SO2 PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 60 thành phần gây mưa axit phá huỷ cơng trình kiến trúc ñá, làm bạc màu ñất nông nghiệp, ảnh hưởng ñến sản xuất nơng nghiệp, ảnh hưởng đến sức khoẻ người : gây hại cho da, mắt, gây viêm phổi… - Các q trình điện phân : Một số phản ứng oxi hố - khử có liên quan đến dịng điện phân thành hai hướng : • Nhờ dịng điện để có phản ứng oxi hố - khử : ñiện phân Như ta ñã biết, điện phân phản ứng oxi hố - khử xảy bề mặt ñiện cực, tác dụng dịng điện chiều chạy qua chất điện ly trạng thái dung dịch hay nóng chảy Chất điện phân chất có khả phân li thành ion trái dấu, dung dịch hay trạng thái nóng chảy • Phản ứng oxi hố - khử dẫn ñến phát sinh dòng ñiện : + Pin hệ thống sinh dịng điện nhờ q trình oxi hóa - khử xảy bề mặt điện cực dung dịch chất điện li Ví dụ : Pin Daniel - Jacobi cấu tạo từ cực dương ñồng nhúng vào dung dịch CuSO4, cực âm Zn nhúng vào dung dịch ZnSO4 (Hình) Hai dung dịch nối với mao quản chứa dung dịch KCl Anôt Catôt Zn Zn2+ Cu Cu2+ ++ ++ ++ ++ ++ SO42- ZnSO4 CuSO4 Hình - Phản ứng oxi hố - khử điện hố tạo nên Pin điện PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 61 Việc sản xuất pin người ta cịn phải tính đến giá thành pin Ngồi ra, cịn phải xét đến khả gây ô nhiễm môi trường nguyên liệu làm pin Có số loại pin pin Leclanche, pin kiềm, pin Liti, pin nhiên liệu… + Ăcquy : Nguyên tắc hoạt ñộng ăcquy giống nguyên tắc hoạt ñộng pin Tuy nhiên, ñối với ăcquy, chất ban ñầu phục hồi qua phản ứng nghịch cách sử dụng nguồn điện ngồi nạp cho ăcquy Thường có ăcquy chì ăcquy Ni - CAD (Ăcquy Niken - Cimi) Nhờ phản ứng oxi hóa - khử mà người ta ñã ứng dụng ñể tạo thiết bị tiện ích sống 2.3.3.3 Giải thích tượng xảy ñời sống [12] - Sự mỡ : • Chất béo thành phần thức ăn người ñộng vật Khi bị oxi hoá, chất béo cung cấp lượng cho thể nhiều so với chất ñạm chất bột Trong công nghiệp, chất béo chủ yếu dùng để điều chế glixerol xà phịng • Khi để lâu khơng khí, chất béo có mùi ôi ðó tác dụng nước, oxi khơng khí vi khuẩn lên chất béo Q trình miêu tả sau: Nối đơi C=C gốc axit khơng no chất béo bị oxi hố oxi khơng khí tạo peoxit, chất bị phân huỷ thành anđehit gây nên mùi - CH =CH - + O2 ↔ - CH - CH- ↔ - CHO + - CHO ⇒ Sự ôi lipit O - O ðể hạn chế ñiều cần bảo quản chất béo nhiệt ñộ thấp cho vào chất béo chất chống oxi hố, hay đun chất béo với muối ăn - Q trình lên men : Phản ứng lên men : Dưới tác dụng chất xúc tác men vi sinh vật tiết chất ñường bị phân tách thành sản phẩm khác Các chất men khác gây trình lên men khác Quá trình lên men xảy qua nhiều giai đoạn Ví dụ : Một số phản ứng lên men glucoza fructoza : PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 62 + Lên men êtylic tạo thành ancol êtylic : C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2 + Lên men butyric tạo thành axit butyric : C6H12O6 → CH3- CH2- CH2-COOH + 2H2 + 2CO2 + Lên men lactic tạo thành axit lactic : C6H12O6 → 2CH3 -CHOH - COOH + Lên men limônic tạo thành axit limônic :(citric) C6H12O6 +3O → HOOC- CH2-C(OH)-CH2-COOH + 2H2O COOH + Ancol etylic lên men giấm thành axit axetic : ñây phương pháp cổ ñiển ñiều chế axit axetic, tức oxi hóa rượu etylic oxi khơng khí, có mặt men giấm thành axit axetic : CH3 – CH2 – OH + O2 Mengiâm  → CH3 – COOH + H2O Ngoài phản ứng oxi hố - khử cịn dùng để giải thích q trình sản xuất cơng nghiệp: luyện kim, hóa chất, chất dẻo, phân bón, dược phẩm… PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 63 KẾT LUẬN VÀ ðỀ XUẤT Kết luận chung - Qua thời gian nghiên cứu hệ thống kiến thức phản ứng oxi hoá - khử chương trình THPT chúng tơi rút số kết luận sau: + Phản ứng oxi hoá - khử chương trình THCS: chất phản ứng gắn với nhường nhận oxi nên mang tính cụ thể, chưa mang tính khái quát HS cân phản ứng oxi hố - khử đơn giản + Phản ứng oxi hố - khử chương trình THPT: chất phản ứng gắn với nhường nhận electron mang tính khái quát cao HS cân nhiều phản ứng oxi hoá - khử phức tạp phương pháp cân electron, vận dụng vào việc dự đốn, giải thích tính chất hố học chất giải tốn hố học cách nhanh chóng, xác - Nghiên cứu vận dụng phản ứng oxi hoá - khử dạy học tính chất hố học đơn chất, hợp chất giải tập hoá học Ý kiến ñề xuất - Qua nghiên cứu phản ứng oxi hố - khử, chúng tơi đưa số kiến nghị sau: + Thói quen mà HS hay sử dụng cân phản ứng oxi hoá - khử cân theo phản ứng thông thường cách nhẩm số nguyên tử chất tham gia số nguyên tử chất tạo thành, không sử dụng phương pháp bảo toàn electron hay phương pháp khác, làm cho việc cân phản ứng oxi hoá - khử trở nên khó khăn thiếu xác, HS cảm thấy sợ hay chán làm dạng tập ðể khắc phục tình trạng đó, GV cần rèn luyện cho HS cách cân phản ứng oxi hoá - khử theo phương pháp bảo toàn electron cách cho HS làm nhiều tập dạng viết cân phản ứng hố học có phản ứng oxi hố - khử + GV cần khai thác nhiều dạng tập liên quan đến phản ứng oxi hố - khử hướng dẫn HS giải theo nhiều phương pháp khác nhau: phương pháp bảo tồn electron hay giải phương trình ion thu gọn … làm cho việc giải toán hố học trở nên đơn giản, xác, nhanh chóng… phù hợp với khuynh hướng dạng tập trắc nghiệm PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Duy Ái (20070, Cơ sở lý thuyết phản ứng hóa học, Nxb GD Hà Nội Nguyễn Duy Ái (2005), Một số phản ứng Hóa vơ cơ, Nxb GD Ngô Ngọc An, Nguyễn Trọng Thọ (2006), Phản ứng oxi hố - khử điện phân, Nxb GD Trần Dương, Võ Quang Mai (2006), Bài giảng sở lí thuyết Hóa vơ cơ, ðại học Huế, Nguyễn Hữu ðỉnh, ðỗ ðình Rãng, Hóa hữu 1, Nxb GD Cao Cự Giác (2006), Thiết kế giảng hóa học 10, 11 tập 1, Nxb GD Hà Nội Trần Thành Huế, Tư liệu Hoá Học 10, Nxb GD Những vấn ñề ñại cương phương pháp dạy học hóa học, Bài giảng Phương pháp dạy học – Khoa Hóa Học – ðại Học ðồng Tháp ðặng Trần Phách, Trần Thị ðà (2007), Cơ sở lý thuyết phản ứng hóa học, Nxb GD Hà Nội 10 Nguyễn Khoa Thị Phượng (2008), Phương pháp giải nhanh tốn hóa học trọng tâm, Nxb ðại Học Quốc Gia Hà Nội 11 Nguyễn Khoa Thị Phượng, Phương pháp giải tập hữu cơ, Nxb ðại Học Quốc Gia Hà Nội 12 ðỗ ðình Rãng (chủ biên), ðặng ðình Bạch, ðặng Thanh Phong (2006), Hóa hữu 2, Nxb GD 13 Nguyễn Thị Phương Thảo, Lê Thanh Vân (2007), Khai thác số tập hóa học lớp 10 theo hướng phát triển lực tư học sinh, ðề tài nghiên cứu khoa học – Khoa Hóa Học – ðại Học Sư Phạm ðồng Tháp 14 ðào ðình Thức (2002), Hóa học đại cương Tập II Từ lý thuyết ñến ứng dụng, Nxb ðHQG Hà Nội 15 Lê Xuân Trọng (Chủ biên), Nguyễn Cương, ðỗ Tất Hiển, Sách giáo khoa hóa học 8, Nxb GD 16 Lê Xuân Trọng (Tổng Chủ biên kiêm Chủ biên), Cao Thị Thặng, Ngơ Văn Vụ, Sách giáo khoa Hóa học 9, Nxb GD PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 65 17 Lê Xuân Trọng (Tổng Chủ biên kiêm Chủ biên), Từ Ngọc Ánh… Sách giáo khoa hóa học 10 Nâng cao, Nxb GD 18 Lê Xuân Trọng (Tổng Chủ biên), Nguyễn Hữu ðỉnh (Chủ biên), Lê Chí Kiên, Lê Mậu Quyền, Sách giáo khoa hóa học 11, Nâng cao - Nxb GD 19 Nguyễn Xuân Trường (2007), Trắc nghiệm sử dụng trắc nghiệm dạy hóa học phổ thông, Nxb ðại Học Sư Phạm 20 Nguyễn Xuân Trường (2005), Phương pháp dạy học Hóa học trường phổ thông, Nxb GD 21 Tài liệu bồi dưỡng giáo viên (2006) (Thực chương trình SGK lớp 10 THPT) Mơn hóa học, Nxb GD 22 G.P Khơchencơ, KI Xêvaxchianova (1981), Phản ứng oxi hố -khử, NxbGD PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 66 Phụ Lục Giải tốn hố vơ có liên quan đến phương trình phản ứng oxi hóa - khử 1) Kim loại tác dụng với axit Bài tập: Hòa tan 5,6 gam Fe dung dịch H2SO4 loãng dư, thu ñược dung dịch X Dung dịch X phản ứng vừa đủ với dung dịch KMnO4 0,5M Tìm thể tích KMnO4 ñã dùng HD: Theo ñề nFe = 5,6/56 = 0,1 mol Ta có : gọi x số mol KMnO4 → Fe Fe2+ + 2e 0,1 mol 0,1 mol → Fe 2+ Fe3+ + 1e 0,1 mol 0,1 mol Mn +7 + 5e → Mn 2+ x mol 5x mol Theo phương pháp bảo toàn electron : n electron cho = n electron nhận ⇒ 5x = 0,1 ⇒ x = 0,02 mol Vậy V = , 02 1000 = 40 ml ,5 2) Hỗn hợp oxit kim loại tác dụng với axit Bài tập 1: Cho hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe3O4 có khối lượng 4,04g phản ứng hết với dung dịch HNO3 dư thu ñược 336 ml NO (ñktc, sản phẩm khử nhất) Tính số mol HNO3 phản ứng HD: nNO = 0,336/ 22,4 = 0,015 mol Ta có : N+5 + 3e → 0,015 mol N+2 0,015 mol Suy số mol electron trao ñổi : 0,045 mol PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 67 Từ hỗn hợp X tạo tối ña : 4,04 + 0,045 × 16 = 4,4 g Suy số mol Fe(NO3)3 dung dịch sau phản ứng : 4,4 × = 0,055mol 160 Số mol HNO3 phản ứng = số mol NO3- tạo muối + số mol NO3- tạo khí = 0,055.3 + 0,015 = 0,18 mol Bài tập2: Cho a gam FexOy tác dụng hồn tồn với H2SO4 đặc, nóng sinh chất khí SO2 Mặt khá, khử hồn tồn a gam FexOy CO nhịêt ñộ cao, sau ñó cho lượng Fe tạo thành tác dụng với H2SO4 ñặc nóng Sau phản ứng, người ta thu ñược lượng khí SO2 nhiều gấp lần lượng khí SO2 từ thí nghiệm a.Hãy viết phương trình hố học b.Xác định cơng thức oxit sắt t xFe2 ( SO4 )3 + (3x − y) SO2 + (6 x − y ) H 2O (1) HD: FexO y +(6 x − y ) H SO4 → n mol 0,5n(3x-2y) mol t Fe x O y + yCO → xFe + yCO2 n mol nx mol t 2Fe +6H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3SO2 +6H2O (3) nx mol 1,5nx mol Gọi n mol số mol FexOy a gam FexOy Từ (1),(2),(3) giả thuyết ta có: 1,5nx x = ⇒ = 0,5n(3x − y ) y Vậy công thức oxit sắt Fe3O4 => Bài toán rèn luyện kĩ viết, cân PTHH, khả suy luận tính tốn theo PTHH PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 68 3) Bài toán hỗn hợp kim loại tác dụng với hỗn hợp axit Bài tập 1: Cho 11,8g hỗn hợp Al Cu phản ứng với dung dịch hỗn hợp axit HNO3 H2SO4 dư thu ñược 13,44 lit (ñktc) hỗn hợp khí SO2 NO2 có tỉ khối so với H2 26 Cơ cạn dung dịch, tính khối lượng muối thu ñược HD: Áp dụng qui tắc ñường chéo tính : n SO2 = 0,2 mol n NO2 = 0,4 mol Ta có phương trình S+6 + 2e → 2.0,2 mol N+5 + 1e S+4 0,2 mol → 0,4 mol N+4 0,4 mol Số mol electrom trao ñổi : 0,2 + 0,4 = 0,8 mol to Khi cạn ta có : 4H+ + 4NO3- → 4NO2 + 2H2O + O2 Vì muối tạo thành muối sufat m muối = m ion kim loại + m gốc axit = 11,6 + 0,8 × 96 = 50 g Bài tập 2: Cho hỗn hợp Y gồm Fe kim loại M hóa trị n Hịa tan hồn toàn 3,61 g hỗn hợp Y dung dịch HCl thu 2,1281 lít H2, cịn hịa tan 3,61 g hỗn hợp Y dd HNO3 lỗng dư thu 1,792 lít khí NO Hãy xác ñịnh kim loại M tính % khối lượng kim loại hỗn hợp Y Lấy 3,61 g hỗn hợp Y cho tác dụng với 100 ml dd chứa AgNO3 Cu(NO3)2, khuấy kĩ tới phản ứng hồn tồn thu 8,12 g chất rắn gồm kim loại Hịa tan chất rắn dd HCl dư thấy bay 0,672 lít H2 Tính nồng ñộ mol AgNO3 Cu(NO3)2 dung dịch ban ñầu chúng Biết thể tích khí ño ñktc hiệu suất phản ứng 100 % PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 69 HD: Các phương trình phản ứng hóa học xảy : +2 Fe + 2HCl → FeCl2 + H2 ↑ (1) +n 2M + 2nHCl → 2MCln + nH2 ↑ +5 +3 (2) +2 Fe + HNO3 → Fe(NO3)3 + NO ↑ + 2H2O +5 +n (3) +2 3M + 4nHNO3 → 2M(NO3)n + nNO + 2nH2O (4) Gọi x số mol Fe, y số mol M có 3,61 g hỗn hợp Y - Số mol electron Fe nhường (1) : 2x - Số mol electron M nhường (2) : ny - Số mol electron H2 nhận (1) (2) : 2,1281 /22,4 = 0,19 Ta có : 2x + ny = 0,19 (a) - Số mol electron nhường (3) : 3x ( Fe - 3e → Fe+3 ) - Số mol electron nhường (4) : ny ( M - ne → M+n ) - Số mol electron nhận vào tạo NO : 1,792 / 22,4 = 0,24 ( N+5 +3e → N+2 ) Ta có : 3x + ny = 0,24 Lấy (b) trừ ñi (a) , ta ñược : (b) 2x + ny = 0,19 3x + ny = 0,24 → x = 0,05 ; ny = 0,09 (c) Mặt khác theo khối lượng hỗn hợp : 0,05 56 + yM = 3,61 ; Từ (c) yM = 0,81 (d) : ny = 0,09 → y = 0,09 / n Thay vào (d) : M = 0,81 0.09 0,81n = 0,81 : = = 9n y n 0,09 Nghiệm n =3 ; M = 27 → nguyên tố nhôm ( Al ) PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 70 4) Bài toán hỗn hợp oxit kim loại tác dụng với hỗn hợp axit Bài tập: Hỗn hợp chất rắn X gồm (Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4 ) với số mol chất 0,1 mol, hòa tan hết vào dung dịch Y gồm (HCl H2SO4 loãng) dư thu ñược dung dịch Z Nhỏ từ từ dung dịch Cu(NO3)2 1M vào dung dịch Z ngừng thoát khí NO Thể tích dung dịch Cu(NO3)2 cần dùng thể tích khí ? HD: Ta có : Fe2O3 + 0,1 FeO → Fe3O4 0,1 0,1 Hỗn hợp X gồm Fe3O4 : 0,2mol, Fe : 0,1mol + dung dịch Y Fe3O4 + 8H+ → Fe2+ + 2Fe3+ + 4H2O 0,2 Fe + 0,2 0,4 2H+ → Fe2+ + H2 0,1 0,1 Dung dịch Z : (Fe2+ : 0,3 mol, Fe3+ : 0,4mol, +Cu(NO3)2) 3Fe2+ + NO3- + 4H+ → 3Fe3+ + NO 0,3 0,1 + 2H2O 0,1 → VNO = 0,1 22,4 = 2,24 (lit) n Cu(NO3)2 = n NO3- = 0,05 mol → V ddCu(NO3)2 = ,05 = , 05 ( lit ) = 50 ml 5) Kim loại hợp chất tác dụng với axit Bài tập: (Sách giáo khoa hóa học 10 (nâng cao), trang 177) Cho hỗn hợp FeS Fe tác dụng với dung dịch HCl (dư), thu 2,464 l hỗn hợp khí ñktc Dẫn hỗn hợp khí ñi qua dd Pb(NO3)2 dư, sinh 23,9 g kết tủa màu ñen a Viết phương trình phản ứng phản ứng xảy PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 71 b Hỗn hợp khí thu gồm khí nào? Tính tỉ lệ số mol khí hỗn hợp c Tính thành phần % theo khối lượng hỗn hợp rắn ban ñầu? HD: a Các phản ứng xảy Fe + 2HCl → FeCl2 + H2 (1) Fe + 2HCl → FeCl2 +H2S (2) H2S + Pb(NO3)2 → PbS ↓ +2HNO3 (3) b Hỗn hợp khí gồm H2 khí H2S Từ (3) => n H S = n PbS = nhhkhi = 23,9 = 0,1(mol ) 239 2,464 = 0,11(mol ) => n H = 0,11 − 0,1 = 0,01( mol ) 22,4 Tỉ lệ số mol khí là: nH nH2S = 0,01 = 0,1 10 c Từ (1),(2) => n Fe = nH = 0,01(mol ) => mFe = 0,01.56 =0,56 (g) n Fes = n H S = 0,1 (mol) => mFeS = 0,1.88 = 8,8 (g) % mFe = 0,56 100% = 5,98% ; %mFeS = 94,02% 0,56 + 8,8 Bài tập rèn luyện kĩ viết PTHH kĩ tính tốn theo phương trình phản ứng Qua HS khắc sâu kiến thức học Bài tốn đặc trưng dẫn xuất hidrocacbon: Bài tập: Cho 0,1 mol andehit X tác dụng với lượng dư AgNO3 dung dịch NH3 đun nóng thu 43,2 gam bạc kết tủa Hidro hố X thu ñược Y biết 0,1 mol Y phản ứng vừa đủ với 4,6 gam Na Tìm cơng thức cấu tạo thu gọn X HD: Theo ñề : nAg = ⇒ n Ag nX = 43, = 0, 4mol 108 0, =4 0,1 ⇒ X HCHO andehit hai chức +H → Y Khi Y tác dụng với Na (0,2 mol) Do X  PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 72 n X = nY = 0,1mol ⇒ Y có 2H linh động ⇒ X andehit hai chức ⇒ CTCT (X) OHC - CHO -2 H 2S S S thể tính oxi hóa +4 SO2 +6 SO3, H2SO4 S thể tính khử PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... hóa - khử? ??………… 22 CHƯƠNG PHẢN ỨNG OXI HĨA –KHỬ TRONG CHƯƠNG TRÌNH HĨA HỌC PHỔ THƠNG 2.1 Phản ứng oxi hóa - khử chương trình hố học phổ thơng …………… 24 2.1.1 Phản ứng oxi hóa - khử chương trìnhtrung... luanvanchat@agmail.com 23 CHƯƠNG PHẢN ỨNG OXI HĨA –KHỬ TRONG CHƯƠNG TRÌNH HĨA HỌC PHỔ THƠNG 2.1 Phản ứng oxi hóa - khử chương trình hố học phổ thơng 2.1.1 Phản ứng oxi hóa - khử chương trình trung học sở 2.1.1.1... 2.1.2 Phản ứng oxi hóa – khử chương trình trung học phổ thông 2.1.2.1 Sự xuất phản ứng oxi hóa – khử chương trình trung học phổ thơng Trong chương trình hố học THPT, phản ứng oxi hố - khử phát