Đang tải... (xem toàn văn)
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG TRIỆU SƠN 4 SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM SỬ DỤNG ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN KHỐI LƯỢNG, BẢO TOÀN NGUYÊN TỐ ĐỂ GIẢI NHANH BÀI TOÁN HỖN HỢP KIM LOẠI VÀ OXIT[.]
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG TRIỆU SƠN SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM SỬ DỤNG ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN KHỐI LƯỢNG, BẢO TOÀN NGUYÊN TỐ ĐỂ GIẢI NHANH BÀI TOÁN HỖN HỢP KIM LOẠI VÀ OXIT KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI DUNG DỊCH HCl, H2SO4 LOÃNG Người thực hiện: Khương Thị Vân Chức vụ: Giáo viên SKKN thuộc lĩnh vực (mơn): Hóa học THANH HOÁ, NĂM 2022 skkn MỤC LỤC Nội dung MỞ ĐẦU 1.1.Lí chọn đề tài 1.2 Mục đích nghiên cứu 1.3 Đối tượng nghiên cứu 1.4 Phương pháp nghiên cứu NỘI DUNG CỦA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1 Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm 2.3 Giải pháp giải vấn đề 2.3.1 Bài toán hỗn hợp kim loại, oxit kim loại tác dụng với dung dịch HCl H2SO4 loãng 2.3.2 Bài toán hỗn hợp kim loại, oxit kim loại tác dụng với dung dịch chứa HCl, H2SO4 loãng 2.3.3 Bài tốn hỗn hợp kim loại, oxit có Fe2O3 Fe3O4 tác dụng với dung dịch HCl H2SO4 loãng 2.4 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm 2.4.1 Ưu điểm 2.4.2 Hạn chế KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 3.1 Kết luận 3.2 Kiến nghị TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC SKKN ĐÃ ĐƯỢC HĐ SKKN NGÀNH GD TỈNH XẾP LOẠI skkn Trang 1 1 2 3 11 13 19 19 19 20 20 20 21 MỞ ĐẦU 1.1 Lí chọn đề tài Trong dạng tập hóa học, việc sử dụng định luật bảo toàn khối lượng, bảo toàn ngun tố khơng cịn xa lạ với giáo viên học sinh, từ học cấp trung học sở học sinh áp dụng chúng vào giải tập Tuy nhiên, việc áp dụng định luật vào giải tập hỗn hợp nhiều loại chất khác với nhiều giai đoạn phản ứng việc dễ dàng mà học sinh làm Dạng toán hỗn hợp kim loại oxit kim loại tác dụng với dung dịch HCl, H2SO4 loãng thường xuất đề thi đánh giá lực, đánh giá tư duy, đề thi tốt nghiệp THPT Với tập phức tạp đòi hỏi học sinh phải linh hoạt sử dụng định luật bảo toàn, phải lập sơ đồ chuỗi phản ứng, xác định thành phần sản phẩm Bản thân người giáo viên muốn học sinh làm tốt dạng cần định hướng tư duy, củng cố lý thuyết, phân loại dạng tâp theo mức độ hướng dẫn giải ví dụ mẫu cho học sinh Có học sinh tự tin giải hết tập thuộc dạng Với mục đích giúp học sinh làm tốt tập dạng hỗn hợp kim loại oxit kim loại tác dụng với dung dịch HCl, H 2SO4 góp phần nâng cao chất lượng dạy học Vì tơi chọn đề tài “Sử dụng định luật bảo toàn khối lượng, bảo tồn ngun tố để giải nhanh tốn hỗn hợp kim loại oxit kim loại tác dụng với dung dịch HCl, H2SO4 loãng” làm sáng kiến kinh nghiệm năm học 2021 -2022 Với hy vọng đề tài tài liệu tham khảo phục vụ tốt cho công tác giảng dạy bạn đồng nghiệp nâng cao chất lượng dạy học 1.2 Mục đích nghiên cứu - Làm rõ chất phản ứng kim loại, oxit kim loại tác dụng với dung dịch HCl, H2SO4 loãng Các mối liên hệ số mol H với axit, số mol H2O với axit Cách áp dụng định luật bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố cho phản ứng - Phân dạng toán; định hướng tư cho học sinh toán theo mức độ: thông hiểu, vận dụng vận dụng cao Đề xuất toán để học sinh tự luyện 1.3 Đối tượng nghiên cứu Trong đề tài này, nghiên cứu vấn đề sau: - Nội dung định luật bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố Cách áp dụng định luật vào toán cụ thể skkn - Bản chất của phản ứng kim loại, oxit kim loại tác dụng với dung dịch HCl, H2SO4 loãng - Các loại tập có liên quan 1.4 Phương pháp nghiên cứu Sáng kiến nghiên cứu số phương pháp sau: - Các phương pháp nghiên cứu lý thuyết: + Tham khảo tài liệu sách, báo, tạp chí chuyên nghành, truy cập thông tin internet để nghiên cứu vấn đề liên quan đến dạng kim loại, oxit kim loại tác dụng với dung dịch HCl, H2SO4 loãng + Phân tích, tổng hợp, hệ thống hóa, khái qt hóa nguồn tài liệu để xây dựng sở lý thuyết nội dung đề tài - Các phương pháp nghiên cứu thực tiễn: + Khảo sát tình hình học tập học sinh lớp 10A1 trước sau áp dụng đề tài + Thực nghiệm sư phạm: Tổ chức thực sáng kiến kinh nghiệm học sinh lớp 10A1 vào tháng 11/2021 rút kinh nghiệm để đạt hiệu cao NỘI DUNG CỦA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1 Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm Định luật bảo toàn khối lượng hay định luật Lomonosov – Lavoisier định luật lĩnh vực hóa học, phát biểu sau: “Trong phản ứng hóa học, tổng khối lượng sản phẩm tổng khối lượng chất tham gia phản ứng” [1] Nguyên tắc áp dụng định luật bảo toàn khối lượng: Tổng khối lượng chất đem phản ứng tổng khối lượng chất thu Tổng khối lượng chất tan dung dịch tổng khối lượng ion tạo thành từ chất tan Tổng khối lượng dung dịch sau phản ứng tổng khối lượng dung dịch trước phản ứng cộng khối lượng chất tan vào dung dịch trừ khối lượng chất khí, khối lượng kết tủa (nếu có) [2] Trong phản ứng hóa học thơng thường, các ngun tố ln được bảo tồn, như có nghĩa: “Tổng số mol nguyên tử một nguyên tố X trước sau phản ứng nhau” Tổng khối lượng các nguyên tố tạo thành hợp chất khối lượng hợp chất [2] Định luật bảo tồn khối lượng bảo toàn nguyên tố áp dụng nhiều tốn hóa học Khi sử dụng bảo tồn khối lượng cần nắm rõ chất tham gia phản ứng, chất trước phản ứng; sản phẩm tạo thành, chất sau phản ứng Với toán hỗn hợp chất nên lập sơ đồ toán xác định thành phần skkn chất trước sau phản ứng để đảm bảo tính xác áp dụng bảo tồn Khi sử dụng bảo toàn nguyên tố cần lưu ý tới nguyên tố cần xác định sau phản ứng đâu? Xác định vị trí tồn nguyên tố đơn chất hay hợp chất để bảo tồn xác 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm Mặc dù định luật bảo toàn khối lượng (viết tắt ĐL BTKL), bảo toàn nguyên tố (viết tắt BTNT) áp dụng vào nhiều dạng toán khác vơ lẫn hữu cơ, chương trình cấp học sinh học Tuy nhiên thực tế xảy đơn vị trường tơi bước chân lên cổng trường THPT đa số học sinh nắm sơ qua định luật, số học sinh biết cách áp dụng vào việc giải tốn ít, chủ yếu những học sinh giải tốn đơn giản giai đoạn phản ứng, số chất ít; có học sinh thuộc đội tuyển học sinh giỏi cấp làm có nhiều chất phản ứng Năm học trực tiếp giảng dạy chủ nhiệm học sinh lớp 10A1, lớp lớp học sinh có nguyện vọng học khối A, A1 (điểm trung bình đầu vào mơn tốn, văn, anh cao lớp khối 10) Theo khảo sát tơi bắt đầu học mơn hóa với sĩ số 41 học sinh có 30/41 học sinh chiếm tỉ lệ 73,17% học sinh lớp nhớ nội dung định luật bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố Tuy nhiên số 30 học sinh có 18 học sinh áp dụng định luật bảo tồn khối lượng tốn cho kim loại oxit kim loại tác dụng với dung dịch HCl Trong 30 học sinh có học sinh làm toán hỗn hợp kim loại, oxit kim loại tác dụng với dung dịch HCl, H2SO4 lỗng Với thực trạng đó, bắt đầu vào năm học tơi bố trí thời gian ơn tập lại kiến thức mơn hóa trường THCS cho học sinh Đến tháng 11/2021 tiến hành soạn, giảng dạng toán cho kim loại, oxit kim loại tác dụng với dung dịch HCl, H2SO4 loãng, sau hỗn hợp gồm kim loại oxit kim loại tác dụng với dung dịch HCl, H2SO4 loãng việc áp dụng định luật bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố 2.3 Giải pháp giải vấn đề Để giảng dạy cho học sinh dễ hiểu, dễ tiếp cận rèn luyện tư cho em giúp em làm tốt tập khó hơn, tơi chia nhỏ dạng tốn thành dạng nhỏ hơn, tập đưa cho học sinh xếp theo mức độ từ thông hiểu, vận dụng đến vận dụng cao Sau dạng giao cho học sinh tập tự luyện giúp e rèn luyện kĩ năng, củng cố kiến thức phát triển tư skkn Trong toán hỗn hợp kim loại, oxit kim loại tác dụng với dung dịch HCl, H2SO4 loãng mức độ vận dụng, vận dụng cao thường lồng ghép thêm dạng toán khác đốt cháy hỗn hợp kim loại, toán cho dung dịch bazơ vào dung dịch muối thu kết tủa, toán hỗn hợp gồm kim loại, oxit kim loại, hidroxit kim loại tác dụng với dung dịch HCl, H2SO4,… Trong dạng toán này, chia thành dạng nhỏ sau: Hỗn hợp kim loại oxit kim loại tác dụng với dung dịch HCl H2SO4 loãng Hỗn hợp kim loại oxit kim loại tác dụng với hỗn hợp dung dịch HCl, H2SO4 loãng Hỗn hợp kim loại oxit có Fe2O3 Fe3O4 tác dụng với dung dịch HCl, H2SO4 loãng Đặt kim loại M hóa trị n, oxit kim loại M 2On Ta có phương trình hóa học sau: Kim loại tác dụng với dung dịch HCl, H2SO4 loãng Điều kiện phản ứng: M đứng trước H dãy hoạt động hóa học 2M + 2nHCl → 2MCln + nH2 n Nhận thấy: nHCl = H ; ncl (axit) = nCl (muối) 2M + nH2SO4 (loãng) → M2(SO4)n + nH2 n H SO =nH ;nSO − (axit ) =n SO − (muôi) 4 Nhận thấy: Từ hai phương trình hóa học ta có: ĐL BTKL: mM + mHCl ( H SO4 ) = mmuối + n = H+ mH nH 2 m H2 mdd sau pư = mM + mdd axit mmuối = mM + mion gốc axit Oxit kim loại tác dụng với dung dịch HCl, H2SO4 loãng M2On + 2nHCl → 2MCln + nH2O n Nhận thấy: nHCl = H O ; ncl (axit) = nCl (muối); nO (oxit) = nO (nước) M2On + nH2SO4 (loãng) → M2(SO4)n + nH2O n H SO =nH O ; n SO − (axit ) =n SO − (muôi) 4 Nhận thấy: ; nO (oxit) = nO (nước) m HCl ( H SO4 ) ĐL BTKL: moxit + = mmuối + mdd sau pư = mM + mdd axit mmuối = mM + mion gốc axit mH O skkn Hỗn hợp kim loại oxit kim loại tác dụng với dung dịch HCl, H 2SO4 loãng { M ¿ ¿¿¿ Khi đó: nO (oxit) = nO (nước) nHCl = ĐL BTKL: mM + moxit = mmuối + mH + mdd sau pư = mM + moxit + mdd axit mmuối = mM + mion gốc axit mH 2 +2 nH 2O O mH (với H2SO4 loãng, định luật áp dụng tương tự, nhiên nH nH nH SO 4= nH + O ) Bài toán hỗn hợp kim loại, oxit kim loại có Fe2O3 Fe3O4 Với tốn có xuất Fe2O3 Fe3O4 cần lưu ý: Fe2O3 + 6HCl → 2FeCl3 + 3H2O Fe3O4 + 8HCl → 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O (phản ứng H2SO4 lỗng xảy hồn tồn tương tự) - Các kim loại từ Fe đến trước Ag dãy hoạt động hóa học (M) bị hịa tan dung dịch FeCl3 theo phương trình hóa học: M + nFeCl3 → nFeCl2 + MCln - Các kim loại đứng trước Fe dãy hoạt động hóa học (M’) bị hòa tan dung dịch FeCl3 theo thứ tự phương trình hóa học: (1) M’ + nFeCl3 → nFeCl2 + M’Cln Sau (1) FeCl3 dư khơng cịn phản ứng tiếp Cịn M’ dư có phương trình sau: (2) 2M’ + nFeCl2 → 2M’Cln + nFe 2.3.1 Bài toán hỗn hợp kim loại, oxit kim loại tác dụng với dung dịch HCl H2SO4 lỗng Mức độ thơng hiểu Ví dụ 1: Hịa tan hồn tồn m gam hỗn hợp X chứa Zn, ZnO dung dịch H2SO4 loãng, dư, thu dung dịch chứa 24,15 gam muối 2,24 lít khí H2 (đktc) Giá trị m A 15,65 B 10,55 C 9,20 D 12,80 Định hướng tư duy: Do số lượng ẩn số kiện nên em sử dụng phương pháp thơng thường để giải Cách 1: Phương pháp thơng thường (giải tốn theo phương trình hóa học) skkn Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2 0,1 0,1 0,1 (mol) mZnSO Zn tạo = 0,1.161 = 16,1 gam m n → ZnSO ZnO tạo = 24,15-16,1 = 8,05 gam → ZnSO4 = 0,05 mol ZnO + H2SO4 → ZnSO4 + H2O 0,05 0,05 mol → mX = 10,55 gam Cách 2: Phương pháp bảo toàn nguyên tố n Theo phương trình phản ứng Zn với H2SO4: nZn = H = 0,1 mol n BTNT Zn: nZn + nZnO = ZnSO4 = 0,15 → nZnO = 0,05 mol → mX = 10,55 gam Nhận xét: Với tốn mức độ thơng hiểu này, việc giải tốn phương pháp bảo tồn ngun tố ngắn gọn hơn, học sinh dễ hiểu Tuy nhiên bảo toàn nguyên tố, bảo toàn khối lượng phát huy tính ưu việt hỗn hợp nhiều chất, số kiện số ẩn Ví dụ 2: Hịa tan hồn tồn 10,4 gam hỗn hợp X gồm Ca, Mg, MgO cần vừa đủ dung dịch chứa 0,6 mol HCl, thu 4,48 lít khí H (đktc), dung dịch thu chứa m gam muối Giá trị m A 30,1 B 31,2 C 36,5 D 26,8 Định hướng tư duy: Trong hỗn hợp X chứa chất tương ứng với ẩn số mol, đề cho kiện Vì tốn giải phương pháp thơng thường viết phương trình hóa học, lập phương trình tốn học tương ứng giải hệ Tuy nhiên làm tốn nhiều thời gian, thay vào em nên sử dụng phương pháp bảo tồn ngun tố để giải nhanh tốn Hướng dẫn giải: 10,4gam¿ { Mg¿ { MgO¿¿¿ BTNT H: nH O = 0,3 – 0,2 = 0,1 mol m m H2 ĐL BTKL : mX + mHCl = mmuối + + H 2O 10,4 + 0,6.36,5 = mmuối + 0,2.2 + 0,1.18 → mmuối = 30,1 gam skkn Nhận xét: - u cầu tốn khơng gây khó khăn cho học sinh việc giải nó, nhiên sử dụng phương pháp thơng thường nhiều thời gian tính tốn nên sử dụng bảo toàn nguyên tố, bảo toàn khối lượng phương pháp ưu việt - Để thuận tiện cho việc bảo toàn em nên lập sơ đồ phản ứng cho toán Bài tập tự luyện Câu Cho 0,3 mol hỗn hợp Fe FeO tan vừa hết dung dịch H 2SO4 lỗng, thu khí H2 dung dịch chứa m gam muối Giá trị m A 45,6 B 30,4 C 60,0 D 30,0 Câu Hòa tan hoàn toàn m gam hỗn hợp X chứa Mg, CuO dung dịch HCl loãng, dư, thu dung dịch chứa 34,5 gam muối 3,36 lít khí H (đktc) Giá trị m A 15,6 B 12,4 C 19,2 D 12,8 Câu 3: Hịa tan hồn tồn hỗn hợp chứa 0,05 mol chất gồm Fe, MgO vào dung dịch H2SO4 loãng dư, thu dung dịch X Cho dung dịch NaOH dư vào X thu m gam kết tủa Giá trị m A 7,4 B 8,2 C 9,6 D 6,8 Câu 4: Hòa tan hoàn toàn 19,3 gam hỗn hợp X gồm Fe, CaO, ZnO cần vừa đủ dung dịch chứa 0,6 mol HCl, thu 2,24 lít khí H (đktc), dung dịch thu chứa m gam muối Giá trị m A 37,4 B 41,2 C 36,5 D 28,8 Câu Cho 20 gam hỗn hợp gồm Mg, MgO, Zn, ZnO, Al, Al 2O3 tác dụng vừa đủ với dung dịch chứa 0,8 mol HCl thu dung dịch X 3,36 lít H (đktc) Cơ cạn dung dịch X khối lượng muối khan thu A 44,40 gam B 48,90 gam C 42,00 gam D 30,65 gam Mức độ vận dụng Ví dụ Hịa tan hồn tồn 21,8 gam hỗn hợp X gồm Na, Na 2O, K, K2O cần vừa đủ V ml dung dịch H2SO4 1M, thu dung dịch chứa 47,4 gam muối 2,24 lít khí H2 (đktc) Giá trị V A 360 B 120 C 300 D 480 Định hướng tư duy: Bài toán có số ẩn nhiều số kiện nên việc giải tốn phương pháp thơng thường gây khó khăn lớn cho học sinh Để làm cần áp dụng đến bảo toàn nguyên tố, bảo toàn khối lượng Hướng dẫn giải: skkn 21,8 gX ¿ { Na, K ¿ {Na O ¿ ¿¿ ĐL BTKL: 21,8 + 98(0,1+x) = 47,4 + 0,1.2 + 18x n = x = 0,2 → H SO 0,3 mol → V = 300ml Nhận xét: Sở dĩ toán xếp mức vận dụng lẽ với học sinh lớp 10 số ẩn nhiều số kiện thân em cảm thấy bế tắc, khơng tìm hướng để giải Học sinh cảm thấy đề thiếu kiện Tuy nhiên nắm vững chất mối liên hệ số mol chất, phương pháp bảo tồn tốn trở nên dễ dàng nhiều Ví dụ Cho 30 gam hỗn hợp X gồm Ag, Cu, Fe, Zn, Mg tác dụng với O nhiệt độ cao, thu 38 gam chất rắn Y Lượng chất rắn Y phản ứng vừa đủ với V ml dung dịch HCl 2M, thu 2,24 lit khí (đktc) bay Giá trị V A 350 B 1100 C 225 D 600 Định hướng tư duy: Để giải toán này, em cần xác định Y chứa loại hợp chất nào? Sau phản ứng nguyên tố O, H đâu? Hướng dẫn giải: 30gX ¿ { Ag ,Cu ¿¿¿ ĐL BTKL: mX + mO = mY → mO = gam → nO = 0,5 mol BTNT O: nO = x = 0,5mol n n BTNT H: nHCl = H + H O = 1,2 mol → V = 0,6lit = 600ml Nhận xét: Với tốn có nhiều giai đoạn phản ứng em cần xác định rõ nguyên tố cần bảo tồn sau q trình phản ứng đâu? Số lượng kim loại đề cho nhiều giải khơng cần dùng đến nó, kiện gây nhiễu toán, làm cho học sinh rối hơn, chúng không ảnh hưởng đến kết toán Bài tập tự luyện skkn Câu Nung 20,8 gam hỗn hợp gồm Cu, Mg Al oxi thời gian thu 21,52 gam chất rắn X Hòa tan X V ml dung dịch HCl 0,5M vừa đủ thu 0,672 lít khí H2 (ở đktc) Giá trị V A 300 B 200 C 400 D 150 Câu Cho 0,1 mol O2 tác dụng hết với 14,4 gam kim loại M (hố trị khơng đổi), thu chất rắn X Hịa tan tồn X dung dịch HCl dư, thu 13,44 lít khí H2 (đktc) Kim loại M A Al B Ca C Fe D Mg Câu Hịa tan hồn tồn 5,44 gam X gồm kim loại M oxit xủa (M có hóa trị hợp chất) cần vừa đủ 160 ml dung dịch H 2SO4 1M, thu 1,344 lít khí H2 (ở đktc) Kim loại M A Mg B Al C Zn D Fe Câu Hòa tan hoàn toàn 3,12 gam hỗn hợp gồm Al Al 2O3 vào dung dịch H2SO4 9,8% (vừa đủ), thu dung dịch E 1,344 lít khí H2 (đktc) Bỏ qua bay nước trình phản ứng Nồng độ phần trăm Al2(SO4)3 E A 11,12% B 11,40% C 5,56% D 5,70% Câu 5: Cho 20 gam hỗn hợp gồm Mg, MgO, Zn, ZnO, Al, Al 2O3 (trong oxi chiếm 25,6% khối lượng) tác dụng vừa đủ với dung dịch HCl thu dung dịch X 1,792 lít khí (đktc) Cô cạn X m gam muối khan Giá trị m A 43,28 B 25,68 C 40,20 D 34,48 Mức độ vận dụng cao Ví dụ Cho 31,65 gam hỗn hợp rắn X gồm R RO phản ứng vừa đủ với m gam dung dịch HCl 14,6% thu muối 6,72 lit khí H 2 (đktc) Biết nồng độ phần trăm muối dung dịch 23,9% Phần trăm khối lượng R hỗn hợp ban đầu có giá trị gần với A 61,5% B 62,5% C 61,0% D 62,0% Định hướng tư duy: Để giải toán cần bám vào C% muối dung dịch, em cần tìm khối lượng chất tan theo x (x số mol HCl), khối lượng dung dịch muối theo x (áp dụng định luật bảo toàn khối lượng cho dung dịch) Hướng dẫn giải: skkn 31,65gX¿ {R:0,3mol¿¿¿ mR = mX – mO = 31,65 – 16(x/2 -0,3) = 36,45 – 8x mddHCl = 250x gam m H2 ĐL BTKL: mX + mdd axit = mdd muối + → mdd muối = 31,65 + 250x – 0,3.2 = 31,05 + 250x mRCl 36 , 45−8 x +35 , x C % RCl = 100 → 100=23 , 9→ x=0,9 mdd 31 , 05+250 x → 31,65 = 0,3R + 0,15(R + 16) → R = 65 (Zn) → %mZn = 61,61% Nhận xét: Đây tốn khơng đơn giản với học sinh, tốn địi hỏi em cần nắm vững kiến thức: Tỉ lệ mol R với H2 1:1; bảo toàn nguyên tố O, Cl; tổng khối lượng hợp chất tổng khối lượng thành phần cấu tạo nên áp dụng định luật bảo tồn khối lượng cho dung dịch để tìm khối lượng dung dịch sau phản ứng Ví dụ Hỗn hợp X gồm Mg, MgO, Ca CaO Hòa tan 10,72 gam X vào dung dịch HCl vừa đủ thu 3,248 lit khí (đktc) dung dịch Y Trong Y có 12,35 gam MgCl2 Cho hỗn hợp X tác dụng với dung dịch H 2SO4 lỗng, vừa đủ thu dung dịch Z Cô cạn Z thu m gam muối khan Giá trị m A 36 B 31,92 C 29,2 D 34,64 Định hướng tư duy: Bài tốn có ẩn có kiện, tính tốn theo phương trình hóa học khó Bài tốn em cần sử dụng bảo toàn tất nguyên tố bảo toàn khối lượng Hướng dẫn giải: BTNT Mg: nMg(X) = 0,13 mol; Gọi nCa(X) = a mol; nO(X) = b mol X⃗ +HCl ¿ { MgCl2 :0,13mol ¿ {CaCl :amol ¿ { H 2:0,145mol ¿ ¿¿ Mặt khác: mX = mMg + mCa + mO ↔ 24.0,13 + 40a + 16b = 10,72 → a = 0,14; b = 0,125 n =0 , 13 ;nCaSO =0 , 14→m=34 , 64 gam BTNT Mg, Ca: MgSO 10 skkn Nhận xét: Qua toán em thấy, hỗn hợp gồm tới chất tham gia phản ứng, số kiện em biết cách lựa chọn phương pháp phù hợp tốn trở nên đơn giản nhiều Bài tập tự luyện Câu Cho m gam hỗn hợp gồm Mg, MgO, Mg(OH)2 tác dụng vừa đủ với dung dịch H2SO4 12,5% thu dung dịch X có nồng độ phần trăm 14,5631% 2,24 lít H2 (đktc) Cơ cạn dung dịch X thu 30 gam muối khan Giá trị m A 10,2 B 5,6 C 24,0 D 20,4 Câu Hoà tan hoàn toàn 7,32 gam hỗn hợp gồm M, MO M(OH)2 (M kim loại có hố trị không đổi) 100,8 gam dung dịch H2SO4 17,5% (vừa đủ), thu dung dịch MSO4 20% 1,344 lít khí H2 (đktc) Kim loại M A Mg B Be C Zn D Ni Câu Cho 30,7 gam hỗn hợp Na, K, Na 2O, K2O tác dụng với dd HCl vừa đủ thu 2,464 lít H2 (đktc) dung dịch chứa 22,23 gam NaCl x gam KCl Giá trị x là: A 32,78 B 35,76 C 34,27 D 31,29 Câu Hoà tan 5,36 gam CaO, Mg, Ca, MgO dung dịch HCl vừa đủ thu 1,624 lít khí H2(đktc) dung dịch có 6,175 gam MgCl2 m gam CaCl2 giá trị m A 7,770 gam B 7,4925 gam C 8,6025 gam D 8,0475 gam 2.3.2 Bài toán hỗn hợp kim loại oxit kim loại tác dụng với hỗn hợp dung dịch chứa HCl, H2SO4 loãng Mức độ thơng hiểu Ví dụ Hịa tan hết hỗn hợp X gồm 0,1 mol Mg, 0,15 mol MgO cần vừa đủ 100 ml dung dịch chứa HCl 1,5M, H2SO4 0,5M thu dung dịch Y chứa m gam muối Giá trị m A 16,125 B 18,210 C 14,042 D 21,408 Định hướng tư duy: Để tính khối lượng muối Y, em cần lưu ý tổng khối lượng muối Y tổng khối lượng ion kim loại ion gốc axit Hướng dẫn giải: n 2+ =0 , 25 mol ; nCl− =0 ,15 mol ; n SO =0 , 05 mol 2− BTNT Mg, Cl, S: Mg → mmuối = 0,25.24 + 0,15.35,5 + 0,05.96 = 16,125 gam Nhận xét: 11 skkn Đây toán áp dụng bảo toàn nguyên tố, bảo toàn khối lượng Nếu em viết phương trình hóa học có tới phương trình phản ứng, lúc tốn trở nên phức tạp Ví dụ Hòa tan hết 20,4 gam hỗn hợp X gồm Fe, Al 2O3, Fe3O4 cần vừa đủ dung dịch Y chứa 0,25 mol HCl, 0,375 mol H2SO4, thu 3,92 lit khí H2 (đktc) dung dịch Z Cơ cạn Z thu khối lượng muối khan A 60,075 gam B 50,275 gam C 59,725 gam D 54,225 gam Định hướng tư duy: Tương tự toán hỗn hợp kim loại, oxit kim loại phản ứng với dung dịch axit, toán em sử dụng BTNT H để tính số mol nước, sau BTKL để tính khối lượng muối cần tìm Hướng dẫn giải: n n n BTNT H: H O = ½ nHCl + H SO - H = 0,325 mol n n BTKL: mX + maxit = mmuối + 18 H O + H → mmuối = 60,075 gam Nhận xét: Giải toán theo cách giúp học sinh củng cố kiến thức bảo toàn nguyên tố bảo toàn khối lượng Mức độ vận dụng Ví dụ Cho 19,2 gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Mg, MgO Chia X thành phần Hòa tan hết phần dung dịch HCl dư, thu 22,2 gam muối 0,1 mol khí H2 Hịa tan hết phần 100ml dung dịch Y chứa HCl, H2SO4 (vừa đủ), thu 26,3 gam muối Nồng độ mol/lit HCl Y A 0,72 B 1,64 C 0,36 D 1,44 Định hướng tư duy: Để giải em cần tìm số mol HCl phản ứng phần 1, số mol tổng số mol H+ phản ứng phần Vì kim loại có hóa trị không đổi phần phần nên số mol H2 phần phần Hướng dẫn giải: - Phần 1: Gọi số mol H2O x BTNT H: nHCl = 0,2 + 2x ĐL BTKL: 9,6 + 36,5.(0,2 + 2x) = 22,2 + 0,1.2 + 18.x → x = 0,1 n - Phần 2: nHCl = a mol; H SO = b mol a + 2b = 0,4 BTKL: 9,6 + 36,5a + 98b = 26,3 + 0,1.2 + 0,1.18 → a = 0,072; b = 0,164 12 skkn → CM, HCl = 0,72 mol/lit Nhận xét: Từ toán thấy kim loại, oxit kim loại (có hóa trị khơng đổi) dù phản ứng với dung dịch axit hay hỗn hợp hai axit HCl, H 2SO4 lỗng chất phản ứng giống nhau, lượng H+ cần phản ứng lượng khí H2, H2O sinh Bài tập tự luyện Câu Cho m gam hỗn hợp X gồm Al, Fe, Mg tác dụng với oxi, thu 33,6 gam chất rắn Y Để hòa tan hết Y cần vừa đủ V ml dung dịch gồm HCl 2M H2SO4 1M, sau phản ứng thu 6,72 lít khí H2 Cơ cạn dung dịch sau phản ứng thu 99,15 gam muối khan Giá trị m A 24,00 B 22,50 C 21,75 D 23,25 Câu Hỗn hợp rắn A gồm Al2O3, Mg, Fe3O4 Zn oxi chiếm 25,449% khối lượng Hòa tan hết 48,41 gam hỗn hợp rắn A cần dùng dung dịch chứa HCl 1,0M H2SO4 1,25M thu 7,84 lít H2 (đktc) dung dịch Y Cô cạn dung dịch Y thu m gam muối khan Giá trị m A 135,61 gam B 134,42 gam C 136,56 gam D 165,14 gam Câu Hòa tan hết 26,5 gam hỗn hợp bột gồm Mg, Al, Al 2O3 MgO 800 ml dung dịch hỗn hợp gồm HCl 0,5M H2SO4 0,75M (vừa đủ) Sau phản ứng thu dung dịch X 4,48 lít khí H (ở đktc) Cơ cạn dung dịch X thu khối lượng muối khan là: A 88,7 gam B 95,2 gam C 86,5 gam D 99,7 gam 2.3.3 Bài toán hỗn hợp kim loại, oxit có Fe 2O3 Fe3O4 tác dụng với dung dịch HCl H2SO4 loãng Khi giải tập dạng cần lưu ý tới lý thuyết trình bày phần lý thuyết tổng quát trên, bên cạnh có phương trình hóa học thường gặp mà em cần nhớ: Fe2O3 + 6HCl → 2FeCl3 Fe3O4 + 8HCl → FeCl2 + 2FeCl3 + 4H2O Cu + 2FeCl3 → CuCl2 + 2FeCl2 Fe + 2FeCl3 → 3FeCl2 Dựa vào hệ số cân phương trình trên, ta ln có hỗn hợp gồm Cu, Fe2O3 (hoặc Cu, Fe3O4) theo tỉ lệ mol 1:1 tan vừa hết dung dịch HCl, H2SO4 loãng, dư tạo dung dịch chứa muối sắt(II), đồng(II) Nếu kim loại Fe, Cu dư sau phản ứng muối thu không chứa muối sắt(III) 13 skkn Mức độ thơng hiểu Ví dụ Hịa tan hồn tồn hỗn hợp X gồm 0,12 mol Fe, 0,09 mol Fe 2O3 dung dịch HCl dư, thu dung dịch chứa muối có khối lượng m gam Giá trị m A 31,8 B 38,1 C 25,4 D 26,6 Định hướng tư duy: Dữ kiện quan toán dung dịch thu chứa muối nhất, em cần xác định công thức muối Nhận thấy, Fe tác dụng với dung dịch HCl tạo muối FeCl2, Fe tác dụng với FeCl3 tạo FeCl2 Vậy muối thu FeCl2 Hướng dẫn giải: n =n +2 n Fe Fe FeCl ĐL BTNT Fe: → m = 0,3.127 = 38,1 gam O3 = 0,12 + 0,09.2 = 0,3 mol Nhận xét: Bài tốn học sinh viết phương trình phản ứng phải viết phương trình, việc đặt số mol tính tốn theo phương trình phức tạp nhiều Do bảo tồn ngun tố cách giải hay Ví dụ Cho hỗn hợp Cu, Fe2O3 tan vừa hết dung dịch HCl 18,25%, thu dung dịch X chứa muối Cô cạn X thu 58,35 gam muối khan Khối lượng dung dịch HCl cần phản ứng A 160 gam B 200 gam C 240 gam D 180 gam Định hướng tư duy: Để giải toán này, em cần ghi nhớ: Hỗn hợp Cu, Fe 2O3 (Fe3O4) tan vừa hết dung dịch axit tạo muối số mol Cu số mol Fe 2O3 (Fe3O4) Hướng dẫn giải: { Cu : xmol ¿ ¿ ¿ ¿ → 58,35 = 135x + 127.2x → x = 0,15 BTNT Cl: nHCl = 2x + 2.2x = 6x = 0,9 mol → mdd HCl = 0,9.36,5.100/18,25 = 180 gam Nhận xét: 14 skkn Bài toán giúp em củng cố lý thuyết phản ứng Cu với dung dịch muối Fe (III), mối liên hệ số mol định luật bảo toàn khối lượng, nguyên tố Bài tập tự luyện Câu Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp gồm x mol Fe y mol Fe 2O3 dung dịch chứa z mol HCl đun nóng, thu khí H2 dung dịch chứa chất tan Biểu thức liên hệ x, y z A z = 2x + 4y B 2z = x + 2y C 2x = y + z D 2x = 2y + z Câu Cho m gam hỗn hợp X gồm Cu Fe 3O4 tan vừa hết dung dịch HCl 20%, thu dung dịch Y (chỉ chứa muối) Nồng độ phần trăm FeCl2 dung dịch Y là: A 21,7% B 20,5% C 23,6% D 14,4% Câu Cho 24,32 gam hỗn hợp Fe2O3 Cu vào dung dịch HCl dư Kết thúc phản ứng lại 1,92 gam chất rắn không tan Phần trăm số mol Cu hỗn hợp ban đầu A 56,52% B 34,21% C 50,00% D 43,48% Câu Cho 50,0 gam hỗn hợp X gồm Fe3O4 Cu vào dung dịch HCl dư Kết thúc phản ứng lại 20,4 gam chất rắn không tan Phần trăm khối lượng Cu hỗn hợp X A 53,6 B 40,8 C 20,4 D 40,0 Câu 5: Hòa tan hỗn hợp X gồm 3,2 gam Cu 23,2 gam Fe 3O4 lượng dư dung dịch H2SO4 loãng, thu dung dịch Y Cho dung dịch NaOH dư vào Y thu kết tủa Z có khối lượng m gam Biết phản ứng xảy hoàn toàn Giá trị m A 36,7 B 26,4 C 37,2 D 24,0 Mức độ vận dụng Ví dụ Hịa tan hết 10,8 gam hỗn hợp X gồm Fe3O4, Fe2O3, Fe vào dung dịch chứa a mol HCl, kết thúc phản ứng thu 0,672 lít khí H (đktc) dung dịch Y chứa muối clorua, có 9,75 gam FeCl3 Giá trị a A 0,32 B 0,40 C 0,36 D 0,38 Định hướng tư duy: Phương pháp giải nhanh toán sử dụng ĐL bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố Fe, O, Cl, H Hướng dẫn giải: Gọi tổng nFe(X) = x; nO(X) = y 15 skkn { Fe ¿ ¿ ¿ ¿ BTNT H: nHCl = 0,03.2 + 2y = 0,06 + 2y = nCl n BTNT Cl: FeCl = (0,06 + 2y – 0,06.3)/2 = y – 0,06 BTNT Fe: x = 0,06 + y – 0,06 hay x = y mX = mFe + mO → 56x + 16y = 10,8 → x = y = 0,15 → a = nHCl = 0,36 mol Nhận xét: Trong tốn em lưu ý khí H thu Fe phản ứng với axit tạo ra, nhiên Fe bị hòa tan phần dung dịch FeCl Do em cho số mol H2 số mol Fe hỗn hợp ban đầu việc giải tìm số mol Fe3O4 Fe2O3 bị sai Ví dụ Hịa tan hồn tồn hỗn hợp X (gồm x mol Fe, y mol Cu, z mol Fe2O3 t mol Fe3O4) dung dịch H2SO4 lỗng khơng thấy có khí bay khỏi bình, dung dịch thu chứa muối Mối quan hệ số mol chất có hỗn hợp X A x + y = z + t B x + y = 2z + 3t C x + y = 2z + t D x + y = 2z + 2t Định hướng tư duy: Dữ kiện quan trọng toán dung dịch thu có muối khơng có khí ra, chứng minh tồn lượng Fe, Cu X phản ứng với muối sắt(III), dung dịch thu chứa muối CuSO4, FeSO4 Hướng dẫn giải: { Fe:x¿ {Cu:y¿ {Fe2O3 :z ¿ ¿¿¿ BTNT S: nH SO = x + y + 2z + 3t BTNT H: x + y + 2z + 3t = 3z + 4t →x+y=z+t Nhận xét: 16 skkn Nếu học sinh không xác định muối thu việc bảo tồn ngun tố khơng xác Bảo toàn nguyên tố phương pháp giải nhanh ưu việt với toán Bài tập tự luyện Câu Cho m gam X gồm Fe, FeO, Fe 3O4, Fe2O3 vào 400 ml dung dịch HCl 2M, sau phản ứng thu 2,24 lít H (đktc), dung dịch Y, 2,8 gam Fe không tan Giá trị m là: A 30 B 25,2 C 22,4 D 27,2 Câu Hịa tan hồn tồn 72,8 gam hỗn hợp X gồm Fe, Cu, Fe2O3 Fe3O4 (có tỉ lệ mol tương ứng 2:1:2:1) dung dịch chứa a mol H 2SO4 lỗng khơng thấy có khí bay khỏi bình, dung dịch Y thu chứa muối Nhỏ dung dịch NaOH dư vào Y thu kết tủa Z Nung Z không khí đến khối lượng khơng đổi thu m gam chất rắn T Giá trị a m A 80 B 0,8 80 C 92 D 0,8 92 Câu Cho 50,0 gam hỗn hợp X gồm Fe 3O4, Cu Mg vào dung dịch HCl loãng dư, sau phản ứng 2,24 lít H 2(đktc) cịn lại 18,0 gam chất rắn không tan Phần trăm khối lượng Fe3O4 X A 46,4% B 59,2% C 52,9% D 25,92% Câu Trộn 2,43 gam Al với 9,28 gam Fe 3O4 nung nóng cho phản ứng xảy thời gian, làm lạnh hỗn hợp X gồm Al, Fe, Al 2O3, FeO Fe3O4 Cho toàn X phản ứng với dung dịch HCl dư thu 2,352 lít H (đktc) dung dịch Y Cơ cạn Y a gam muối khan Xác định giá trị a? A 27,965 B 18,325 C 16,605 D 28,326 Mức độ vận dụng cao Lưu ý: - Fe kim loại hoạt động mạnh Cu nên hỗn hợp phản ứng chứa Fe, Cu, sau phản ứng Fe cịn dư Cu chưa phản ứng - Khi nhỏ dung dịch AgNO3 vào dung dịch Fe(NO3)2 xuất kết tủa Ag, theo phương trình hóa học sau: AgNO3 + Fe(NO3)2 → Ag + Fe(NO3)3 n =n → Ag Fe( NO )2 Ví dụ Đốt hỗn hợp X gồm Fe Cu O 2, thu m gam hỗn hợp Y gồm Fe, Cu, Fe3O4 và CuO Cho Y vào dung dịch chứa 0,2 mol HCl, thu 17 skkn dung dịch Z chứa muối, 0,05 mol H2 và 9,2 gam chất rắn T Cho T tác dụng với dung dịch HCl có khí Biết phản ứng xảy hồn toàn Giá trị m A 14,8 B 16,4 C 16,0 D 15,6 Định hướng tư duy: Chất rắn T tác dụng với dung dịch HCl có khí ra, chứng minh T chứa Fe Như nói trên, Fe cịn dư Cu chưa phản ứng nên dung dịch muối thu chứa FeCl2 Thay nhiều thời gian viết phương trình hóa học, nên sử dụng phương pháp bảo tồn khối lượng, bảo toàn nguyên tố Hướng dẫn giải: Xalignl { Fe ¿ ¿¿¿ BTNT H: nH 2O = 0,2/2 – 0,05 = 0,05 mol = nO n BTNT Cl: FeCl = 0,2/2 = 0,1 mol BTKL kim loại: ∑mFe,Cu (X) = ∑mFe,Cu (Y) = mT + mFe(muối) = 9,2 + 0,1.56 = 14,8 m = mFe,Cu + mO = 14,8 + 0,05.16 = 15,6 gam → Y Nhận xét: Bài toán khác với toán chỗ ta khơng tìm cụ thể lượng Fe, Cu nên học sinh tập trung vào tìm chúng bế tắc Thay vào khơng bảo tồn ngun tố, ta bảo tồn khối lượng cho nhiều ngun tố Ví dụ Hịa tan hồn toàn 14,24 gam hỗn hợp X gồm Fe, Fe 2O3, CuO vào dung dịch HCl, thu 1,28 gam kim loại không tan, dung dịch Y chứa muối 2,24 lít khí H2 (đktc) Cho Y vào dung dịch AgNO3 dư, thu 76,84 gam kết tủa Biết phản ứng xảy hoàn toàn Khối lượng Fe 2O3 X A 1,6 gam B 2,4 gam C 4,8 gam D 3,2 gam 18 skkn ... dạng toán cho kim loại, oxit kim loại tác dụng với dung dịch HCl, H2SO4 lỗng, sau hỗn hợp gồm kim loại oxit kim loại tác dụng với dung dịch HCl, H2SO4 loãng việc áp dụng định luật bảo toàn khối lượng,. .. Hỗn hợp kim loại oxit kim loại tác dụng với hỗn hợp dung dịch HCl, H2SO4 lỗng Hỗn hợp kim loại oxit có Fe2O3 Fe3O4 tác dụng với dung dịch HCl, H2SO4 lỗng Đặt kim loại M hóa trị n, oxit kim. .. loại, oxit kim loại, hidroxit kim loại tác dụng với dung dịch HCl, H2SO4, … Trong dạng tốn này, tơi chia thành dạng nhỏ sau: Hỗn hợp kim loại oxit kim loại tác dụng với dung dịch HCl H2SO4 loãng