Bài 4 Đề học sinh giỏi lớp 9 Vĩnh Yên Năm học 2012 2013 SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TỈNH VĨNH PHÚC PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THÀNH PHỐ VĨNH YÊN BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HƯỚNG DẪN HỌC[.]
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TỈNH VĨNH PHÚC PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THÀNH PHỐ VĨNH YÊN - - BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HƯỚNG DẪN HỌC SINH GIỎI ÁP DỤNG ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ELECTRON TRONG GIẢI TỐN HĨA HỌC Mơn: HĨA HỌC Tổ mơn: KHOA HỌC TỰ NHIÊN Mã: 33 Nhóm tác giả: - TRẦN THỊ HẰNG Điện thoại: 0974769105 Email: tranhangdtvy2009@gmail.com - DƯƠNG THỊ THANH HUYỀN Điện thoại: 0987267199 Email: duongthanhhuyendtvy@gmail.com Vĩnh Yên, năm 2014 skkn MỤC LỤC Tên đề mục Phần I: Phần mở đầu Lí chọn đề tài Mục đích đề tài Nhiệm vụ nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Không gian đối tượng nghiên cứu Phạm vi kế hoạch nghiên cứu Phần II: Nội dung Cơ sở lí luận đề tài Cơ sở thực tiễn Giải pháp mới, sáng tạo Kết nghiên cứu Ứng dụng vào thực tiễn cơng tác giảng dạy 5.1 Q trình áp dụng thân 5.2 Bài học kinh nghiệm Phần III: Kết luận kiến nghị Kết luận Kiến nghị Trang 1 1 1 2 3 4 18 18 18 18 20 20 20 skkn Phần I: ĐẶT VẤN ĐỀ Lý chọn đề tài Nâng cao chất lượng giáo dục vấn đề không ngành giáo dục mà cịn tồn xã hội quan tâm Chính lẽ mà phần quan trọng chủ đề nhiều năm học Để nâng cao chất lượng giáo dục cần đầu tư nâng cao chất lượng đại trà nhiều phương pháp, song đầu tư cho chất lượng mũi nhọn để phát hiện, chọn lựa bồi dưỡng học sinh giỏi vấn đề quan trọng Bồi dưỡng học sinh giỏi nhiệm vụ khó, địi hỏi nhiều kiến thức, kĩ vận dụng cao, đề thi tập trung khai thác sâu kiến thức không cấp học THCS mà cịn cấp THPT, chí đề thi Đại học, đề thi học sinh giỏi cấp THPT Riêng mơn hố học có nhiều phương pháp giải tập hoá học giáo viên hướng dẫn học sinh sử dụng bồi dưỡng học sinh giỏi như: sử dụng đinh luật bảo toàn nguyên tố, bảo toàn khối lượng, bảo toàn electron, tăng giảm khối lượng, sử dụng khối lượng mol trung bình… Qua việc tham khảo đề thi học sinh giỏi gần đây, xu hướng sử dụng định luật bảo tồn electron cho phản ứng oxi hố – khử ngày áp dụng rộng rãi, với ưu điểm dùng cho toán phức tạp xảy qua nhiều q trình, chí nhiều khơng xác định chất dư chất hết Điều đặc biệt lý thú phương pháp không cần viết phương trình phản ứng nào, khơng cần quan tâm tới giai đoạn trung gian… nên nhiều giáo viên sử dụng Chính chúng tơi mạnh dạn đề xuất chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi THCS: “Hướng dẫn học sinh giỏi áp dụng định luật bảo tồn electron giải tốn hố học” Mục đích đề tài Phân dạng tốn hố học có sử dụng định luật bảo tồn electron nhằm nâng cao chất lượng học sinh giỏi Nhiệm vụ nghiên cứu - Nêu lên sở lý luận chuyên đề - Tiến hành điều tra tình hình nắm vững kiến thức học sinh giỏi - Hệ thống toán Hoá học theo dạng - Qua tập giúp em tích cực, chủ động chiếm lĩnh tri thức rèn luyện kĩ Đối tượng nghiên cứu: Học sinh giỏi lớp Phương pháp nghiên cứu Trong đề tài vận dụng phương pháp nghiên cứu khoa học như: Phân tích lý thuyết, tổng kết kinh nghiệm sư phạm Tham khảo tài liệu skkn biên soạn phân tích hệ thống dạng toán hoá học theo nội dung đề Trên sở chúng tơi trình bày dạng toán hoá học sưu tầm nghiên cứu để nâng cao khả năng, trí tuệ học sinh Giới hạn không gian đối tượng: Trường THCS Đồng Tâm Phạm vi kế hoạch nghiên cứu Đối tượng: học sinh lớp Dự kiến số tiết bồi dưỡng: tiết skkn Phần II: NỘI DUNG Cơ sở lý luận đề tài: 1.1 Cách xác định số oxi hố Số oxi hóa đại lượng qui ước. - Số oxi hóa nguyên tử đơn chất không (0) VD: Nao, O2o, … - Tổng đại số số oxi hóa nguyên tử hợp chất không (0) Kim loại hợp chất có số oxi hố dương, thường hoá trị chúng, kim loại kiềm +1, kim loại kiềm thổ +2 VD: Trong hợp chất NaCl, CuSO số oxi hoá Na, Cu +1, +2 viết Na+1, Cu+2 Hiđro hợp chất thường có số oxi hoá +1, Oxi - Bài tập vận dụng : Tính số oxi hóa ngun tố có gạch chất sau: KMnO4, K2MnO4, MnO2, HNO3, NO2, , NH4NO3, N2O, NO, N2O3, N2O5, KNO3, N2O4, (NH4)2SO4, FeO, Fe2O3, Fe3O4, Fe, Fe(OH)2,Fe(OH)3, FeS2, FeCO3, FeSO4, Fe2(SO4)3, Fe(NO3)3, H2SO4, SO2 1.2 Phản ứng oxi hoá- khử Nội dung phản ứng oxi hoá- khử đề cập SGK hoá học lớp từ trang 110 đến trang 113 - Phản ứng oxi hoá- khử phản ứng hoá học xảy đồng thời oxi hoá khử VD: 2Nao + Cl2o →2 Na+1Cl-1 - Chất oxi hoá chất nhận electron chất khác VD: Cl2 phản ứng Cl2o + 2e → 2Cl-1 - Chất khử chất nhường electron cho chất khác VD: Na phản ứng Nao → Na+1 + 1e - Q trình oxi hố trình xảy electron - Quá trình khử trình xảy nhận electron 1.3.Áp dụng định luật bảo toàn electron skkn Trong phản ứng oxi hóa – khử tổng số electron nhường tổng số electron nhận nên tổng số mol electron mà chất khử cho tổng số mol electron mà chất oxi hoá thu vào : VD: Trong phản ứng số mol electron nhận là : 2.nCl2 Số mol electron nhường là : 1.nNa Theo định luật bảo toàn electron : nCl2 = nNa 1.4 Chú ý - Chủ yếu áp dụng cho toán oxi hố khử chất vơ - Có thể áp dụng định luật bảo tồn electron cho phương trình, nhiều phương trình tồn q trình - Cần xác định xác chất nhường nhận electron - Nếu xét cho trình, cần xác định trạng thái đầu cuối số oxi hoá nguyên tố Thường khơng quan tâm đến cân phương trình phản ứng - Thường áp dụng kèm phương pháp khác Cơ sở thực tiễn: Qua nhiều năm giảng dạy, nhận thấy học sinh giỏi lúng túng giải tập hóa học có liên quan đến phản ứng oxi hố- khử em khơng phân biệt chúng khơng có kỹ giải toán dạng dẫn đến em sợ ngại gặp tập dạng tính tốn Giải pháp sáng tạo: Chúng chọn lọc phân loại tập theo dạng sử dụng định luật bảo tồn electron, tìm cách giải cho dạng góp phần nâng cao hứng thú em môn học 3.1 Các dạng tập thường gặp: Kim loại ( hỗn hợp kim loại) tác dụng với axit ( hỗn hợp axit) khơng có tính oxi hố (HCl, H2SO4 loãng …) Kim loại ( hỗn hợp kim loại) tác dụng với axit ( hỗn hợp axit) có tính oxi hố( HNO3, H2SO4 đặc, nóng …) tạo khí hỗn hợp khí Oxit kim loại (hoặc hỗn hợp oxit kim loại) tác dụng với axit ( hỗn hợp axit) có tính oxi hố( HNO3, H2SO4 đặc, nóng …) Các tốn liên quan tới sắt (điển hình tốn để sắt ngồi khơng khí) Bài tốn nhúng kim loại vào dung dịch muối Nói chung tốn liên quan tới thay đổi số oxi hố giải phương pháp skkn 3.2 Các ví dụ minh hoạ : 3.2.1 Kim loại (hoặc hỗn hợp kim loại) tác dụng với axit ( hỗn hợp axit) khơng có tính oxi hố (HCl, H2SO4 lỗng …) Ví dụ 1: Hồ tan hồn tồn 1,5 g hỗn hợp gồm Al Mg dung dịch HCl dư thu 1,68 lít khí H2 (đktc) Tính phần trăm khối lượng kim loại hỗn hợp ban đầu Giải: + Quá trình nhường electron: Al Al +3 + e Mg Mg +2 + e x 3x y 2y +Quá trình nhận electron: 2H+ + 2e H2 2.0,075 0, 075 Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có: 3x + 2y = 0,15 (1) Mặt khác, theo ta có: 27x + 24y = 1,5 (2) Từ (1) (2) có: x = 0,03, y = 0,025 Do có: % Al = 60%; %Mg = 40% 3.2.2 Kim loại( hỗn hợp kim loại) tác dụng với axit( hỗn hợp axit) có tính oxi hố( HNO3, H2SO4 đặc, nóng …) tạo khí hỗn hợp khí Ví dụ 1: Hồ tan hồn toàn m gam Al vào dung dịch HNO đặc, nóng thấy 6,72 lít khí màu nâu (đktc) Tính m? Ta có: Số mol SO2 6,72: 22,4 = 0,3 mol Chất cho electron → Al +3 Al + 3e Chất nhận electron N+5 Theo định luật bảo toàn electron: +e→ N+4 0,3 0,3 = 0,3 => m = 2,7 gam Ví dụ 2: Hồ tan hồn toàn hỗn hợp kim loại gồm 0,02 mol Al 0,015 mol Zn với vừa đủ dung dịch HNO3 2M thu V lít khí (đktc) bị hố nâu khơng khí a) Tính V? skkn b) Tính thể tích HNO3 dùng? Giải Alo Al+3 + → 3e 0,02 Zno 0,02 Zn+2 + → 0,015 N+5 2e 0,015 → N+2 +3e nNO nNO Theo định luật bảo toàn electron: 3.0,02 + 0,015= nNO nNO = 0,03( mol) VNO = 0,672 lit Ví dụ 3: Hồ tan hồn tồn 24,3 g Al vào dung dịch HNO loãng dư thu hỗn hợp khí NO N2O có tỉ khối so với H2 20,25 dung dịch B chứa muối Thể tích khí đktc bao nhiêu? Giải Chất nhường electron Al có số mol Alo → Al+3 + 0,9 24,3 0,9(mol) 27 3e necho 2,7mol 3.0,9 Chất nhận electron HNO3 N+5 + 3e 3x N +2 NO x x 2N+5 + 8e 2N+ N 2O 8y 2y y Áp dụng định luật bảo tồn electron ta có: 3x 8y 2,7 x 0,1 V 0,4.22,4 8,96 (lít) y 0,3 30x 44y 40,5.(x y) skkn 3.2.3 Oxit kim loại nhiều hoá trị (hoặc hỗn hợp oxit kim loại nhiều hoá trị) tác dụng với axit ( hỗn hợp axit) có tính oxi hố (HNO 3, H2SO4 đặc, nóng …) Ví dụ Hồ tan hết 2,16 gam FeO HNO3 sau phản ứng thấy thoát 0,244 lit khí X (đktc) sản phẩm khử Tìm X? Giải Khí X sinh chứa nitơ: NxOy ( x = 1, y = 0, 1, 2, 3) nFeO = 0,03 mol, nX = 0,01 mol Ta có bán phản ứng oxi hố - khử: Fe+2 → Fe+3 + 1e xN+5 + (5x- 2y)e → xN+2y/x 0,03 0,03 l (5x – 2y)0,01 0,01x Áp dụng định luật bảo tồn electron ta có: 0,03 = (5x – 2y) 0,01 Vậy 5x – 2y = x y (nhận) 2,5 (loại) Vậy X là: NO 3.2.4 Các toán liên quan tới sắt (điển hình tốn để sắt ngồi khơng khí) Ví dụ 1: Thổi luồng khơng khí qua m(g) bột sắt nung nóng sau thời gian biến thành hỗn hợp A có khối lượng 30g gồm Fe, FeO, Fe 2O3, Fe3O4 Cho A phản ứng hoàn toàn với dung dịch HNO3 thấy giải phóng 5,6 lít khí NO (đktc) Tính m? Giải – Chất nhường electron Fe, số mol : Fe Fe +3 + 3e m 56 – Chất nhận electron O2, số mol : O + 30 m 16 m 56 necho m 56 30 m HNO3 32 2e m 56 O -2 30 m 16 skkn N+5 + N+2 3e (NO) 0,25 0,25 0,25 ne nhËn 30 m 0,75 16 Áp dụng định luật bảo toàn electron : 30 m m 0,75 m 25,2(g) 16 56 Ví dụ Nung nóng 5,6 g bột sắt bình đựng O thu 7,36 g hỗn hợp X gồm Fe, Fe2O3 Fe3O4 Cho X tan hoàn toàn dung dịch HNO3 thu V lít (đktc) hỗn hợp khí Y gồm NO N 2O4, tỉ khối Y so với H 25,33 gam Tìm giá trị V? Giải Gọi nNO x(mol); nN2O4 y(mol) dY /H2 30x 92y 25,33 (x y).2 (1) Chất cho electron Fe : 0,1 mol Fe Fe +3 + 3e 0,1 0,3 => ne cho = 0,3 mol 7,36 5,6 0,11 (mol) HNO3 Chất nhận electron O : 16 O 0,11 2e O2 0,22 N 5 3e 3x N 5 N 2 (NO) x x e N 4 2y 2y nenhËn 3x 2y 0,22 (mol e) (N 2O4) y 0,3 3x 2y 0,22 (2) Từ (1), (2) x = 0,02 mol ; y = 0,01 mol Vậy V = (0,02 + 0,01)22,4 = 0,672 lít Ví dụ Cho 6,64 g hỗn hợp A gồm Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4 vào dung dịch HNO3 10 skkn loãng, dư thu V lít hỗn hợp khí B (ở 30oC, atm) gồm NO, NO2 (với nNO : nNO2 ) Mặt khác cho luồng khí H2 dư qua hỗn hợp A nung nóng, sau phản ứng hồn tồn thu 5,04 g Fe Tính V ? Giải 5,04 0,09(mol) - Chất cho electron Fe : 56 Fe Fe +3 + 3e 0,09 0,27 - Chất nhận electron : O + 2e O -2 0,1 0,2 N+5 + 3e N+2 (NO) 6x 2x N+5 + e N+4 (NO2) x x Áp dụng định luật bảo tồn electron ta có: 0,2 + 6x + x = 0,27 x 0,01 tổng số mol khí = 3x = 0,03 mol 0,03.0,082.300 0,738lít Giải hệ tìm V Chú ý : Ở toán cần xác định trạng thái đầu( Fe o) cuối số oxi hố ngun tố( Fe+3) mà khơng quan tâm đến trạng thái trung gian hỗn hợp A( Fe0, Fe+2, Fe+8/3, Fe+3) 3.2.5 Bài toán nhúng kim loại vào dung dịch muối Ví dụ : Cho 3,61g gồm Fe Al tác dụng với 100ml dung dịch A chứa Cu(NO 3)2 AgNO3 Sau phản ứng thu dung dịch B 8,12g chất rắn D gồm kim loại Cho chất rắn D tác dụng với dung dịch HCl dư thu 0,672 l H2 Các chất khí đo đktc phản ứng xảy hồn tồn Tính C M Cu(NO3)2 AgNO3 dung dịch A Giải: Đặt nồng độ mol Cu(NO3)2 AgNO3 100 ml dung dịch A x y Số mol Cu(NO3)2 AgNO3 100 ml dung dịch A: 0,1x 0,1y Vì chất rắn D gồm kim loại nên Fe dư, muối dung dịch A hết 11 skkn Chất rắn D tác dụng với dung dịch HCl có Fe phản ứng: Fe + 2HCl FeCl2 + H2 Số mol sắt dư: nFedư = nH Vậy số mol Fe phản ứng với dung dịch A: 0,03 mol Ta có bán phản ứng oxi hố - khử: Fe → Fe+2 + 2e Cu+2 + 2e → 0,02 mol 0,04 mol 0,1x mol 0,2x mol Al → Al+3 + 3e Ag+ + e → 0,03 mol 0,09 mol 0,1y mol 0,1y mol Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có: 0,2x + 0,1y = 0,13 (1) Mặt khác: mD = mFedư + mCu + mAg mCu + mAg =6,44 64.0,1x + 108.0,1y = 6,44 (2) Từ (1) (2) ta tính được: x = 0,5M y = 0,3M Cu 0,1x mol Ag 0,1y mol 3.3 Một số đề thi sử dụng định luật bảo toàn electron Bài 1: (Trích đề thi học sinh giỏi lớp - Sở GD & ĐT Vĩnh Phúc năm 2011-2012) Một hỗn hợp X gồm Na, Ca, Na2O CaO Hoà tan hết 25,65 (g) hỗn hợp X vào nước thu 2,8 (lít) H2 (đktc) dung dịch Y có 14 (g) NaOH Hấp thụ hoàn toàn 16,8 (l) CO2 (đktc) vào dung dịch Y Tính khối lượng kết tủa thu Giải: - Quy đổi hỗn hợp ban đầu gồm Na, Ca O2 Đặt số mol tương ứng chất có hỗn hợp x, y, z - Khối lượng hỗn hợp: mhh = 23x + 40y+ 32z = 25,56 (a) - Định luật bảo toàn electron: x + 2y = 4z + 0,125 (b) - Định luật bảo toàn nguyên tố: nNaOH = x = 0,35 (c) x = 0,35 mol Giải hệ (a)(b)(c) ta thu : y = 0,3 mol z = 0,175 mol Vậy dung dịch Y chứa 0,35 mol NaOH 0,3 mol Ca(OH)2 12 skkn Hấp thụ CO2 vào dung dịch Y có phản ứng: Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O (1) 2NaOH + CO2 Na2CO3 + H2O (2) Na2CO3 + CO2 + H2O 2NaHCO3 (3) CaCO3 + CO2 + H2O Ca(HCO3)2 (4) Dựa vào phương trình ta tính khối lượng kết tủa 20 (g) Bài 2: (Trích đề thi học sinh giỏi tỉnh Phú Thọ 2012 - 2013) Để lượng bột sắt nặng a gam ngồi khơng khí, sau thời gian thu 12g chất X gồm sắt oxit sắt Cho X tác dụng hồn tồn với dd HNO lỗng dư thấy giải phóng 2,24lit khí NO (đktc) Viết phương trình hố học xảy xác định giá trị a Giải: nNO=0,1mol - PTHH: 2Fe + O2 2FeO (1) 4Fe + 3O2 2Fe2O3 (2) 3Fe + 2O2 Fe3O4 (3) 3FeO + 10HNO3 3Fe(NO3)3 + NO + 5H2O (4) 3Fe3O4 + 28HNO3 9Fe(NO3)3 + NO + 14H2O (5) Fe2O3 + 6HNO3 2Fe(NO3)3 + 3H2O (6) Fe + 4HNO3 Fe(NO3)3 + NO + 2H2O (7) +3 - Xét trình cho e: Fe Fe + 3e +5 - Quá trình nhận e: N + 3e N+2 0,3 0,1 O2 + 4e 2O-2 - Theo định luật bảo tồn electron ta có: + 0,3 = => a = 10,08g Bài 3: (Trích đề học sinh giỏi lớp 9- Vĩnh Yên Năm học 2012-2013) Hồ tan 3,6 (g) kim loại M hố trị n khơng đổi 200(g) dung dịch HNO3 a % vừa đủ thu dung dịch A (chỉ chứa chất tan) 4,48 (l) hỗn hợp khí NO NO2 (đktc) có tỷ khối so với H2 21 a Xác định kim loại M 13 skkn b Tìm nồng độ dd HNO3 dùng Cơ cạn dung dịch A thu gam muối khan Giải: a) nhỗn hợp khí = = 0,2 (mol) hh = 21.2 = 42 (g/mol) nNO + nNO = 0,2 30.nNO +46.nNO = 42 nNO + nNO nNO = 0,05 (mol) => nNO = 0,15 (mol) Xét trình: - Quá trình nhường e: M0 M+n + ne n - Quá trình nhận e: N+5 + 3e N+2 3.0,05 0,05 N+5 + 1e N+4 0,15 0,15 Áp dụng định luật bảo toàn electron: n = 0,05 + 0,15 => = 12 n = => M = 12 (loại) n= => M = 24 (Mg) n = => M = 36 (loại) Vậy M Mg b) Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố: nN(HNO ) = nN(Mg(NO ) ) + nN(NO) + nN(NO ) nHNO = 2.nMg(NO ) + nNO + nNO 14 skkn = 2.nMg + nNO + nNO = + 0,05 + 0,15 = 0,5 (mol) mHNO = 0,5.63 = 31,5 (g) a= 100% = 15,75% mMg(NO ) = 0,15 48 = 22,2 (g) Chú ý: Khi cho kim loại tác dụng với dung dịch HNO3 dung dịch phản ứng không chứa muối amoni: nNO (,muối) = số mol e nhường (hoặc nhận) tính nHNO = nN(axit)) = nN(muối) + nN(NO) + nN(NO ) = nN(NO muối) + nN(NO) + n (NO ) = số mol e nhường (hoặc nhận) + nN(NO) + n (NO ) = 3.0,05 + 0,15 + 0,05 + 0,15 = 0,5 mol Khối lượng muối khan = mMg(NO ) = mMg + mNO (muối) = 3,6 + 62.0,3 = 22,2 gam Bài 4: (Trích đề kiểm tra học sinh giỏi năm 2013 -2014 Phịng GD & ĐT Vĩnh n) Hồ tan hoàn toàn 15,3âm hỗn hợp A gồm (Na, Ca, CaO, Na2O) vào H2O dư thu dung dịch X 3,36 lít khí (đktc) Để trung hồ dung dich X cần vừa đủ 300ml dung dịch HCl 2M Cho CO2 vào dung dịch X thu 11gam kết tủa Xác định thể tích CO2 (đktc) dùng Giải: nH = = 0,1 (mol); nHCl = 0,3.2 = 0,6 (mol) Quy đổi hỗn hợp A thành: Na x mol Ca y mol O z mol => Dung dịch X gồm: NaOH x mol Ca (OH)2 y mol Theo bảo toàn nguyên tố ta có: 15 skkn 23x + 40y + 16z = 15,3 (a) nNaOH = nNa = x mol nCa(OH) = nCa = y mol Xét tồn q trình: - Quá trình nhường electron: Na0 Na+1 + 1e x x +2 Ca Ca + 2e y 2y - Quá trình nhận electron: O0 + 2e O-2 z 2z +1 2H + 2e H2 2.0,15 0,15 Áp dụng định luật bảo toàn electron: x + 2y = 2z + 2.0,15 (b) nHCl = nH = nOH = nNaOH + 2nCa(OH) = x + 2y = 0,6 (c) Từ (a), (b), (c) => 23x + 40y + 16z = 15,3 x + 2y - 2z = 0,3 x + 2y = 0,6 Phương trình hố học: Ca(OH)2 + CO2 2NaOH + CO2 Na2CO3 + CO2 CaCO3 + CO2 + H2O n = => x= 0,3 y = 0,15 z = 0,15 CaCO3 + H2O Na2CO3 + H2O 2NaHCO3 Ca(HCO3)2 (1) (2) (3) (4) = 0,11 (mol) Trường hợp 1: Ca(OH)2 dư n = nCO = 0,11 mol =>V = 2,464 (lít) Trường hợp 2: Ca(OH)2 khơng dư: xảy phương trình (1) (2) (3) (4) nCO (4) = 0,15 – 0,11 = 0,04(mol) 16 skkn nCO = 0,15 + 0,15 + 0,15 + 0,04 = 0,49 (mol) => V = 10,976 (lít) Bài 5: ( Trích đề khảo sát chất lượng giáo viên Vĩnh Yên năm học 2011-2012) Cho 14,4 (g) hỗn hợp Fe, Mg, Cu (số mol kim loại nhau) tác dụng hết với dung dịch HNO3 thu dung dịch X 2,688 (l) (đktc) hỗn hợp gồm khí N2, NO, N2O, NO2 Trong khí N2 NO2 có số mol Cô cạn cẩn thận dung dịch X thu 58,8(g) muối khan Tìm số mol HNO3 phản ứng? Giải: Ta có: nFe = nMg = nCu = = 0,1 (mol) Giả sử khơng có muối amoni X, ta có q trình: Fe0 Fe+3 + 3e Mg0 Mg+2 + 2e Cu0 Cu+2 + 2e 2N+5 + 10e N2 N+5 + 3e N+2 N+5 + 4e N+1 N+5 + 1e N+4 mmuối = mkim loại + mNO = 14,4 + 7.0,1.62 = 57.8 (g) < 58,8 (g) => Trong X có muối amoni (NH4NO3); mNH NO = 58,8 – 57,8 = (g) => nNH NO = 0,0125 (mol) Thêm trình N+5 + 8e N-3 Đặt nN = a mol, nNO = b mol, nN O = c (mol) => nNO = a mol Theo định luật bảo tồn electron ta có: 0,7 = 10a + 3b + 8c + a + 0,0125.8 => 11a + 3b + 8c = 0,6 (*) Theo ra: nhỗn hợp khí = 2a + b + c = 0,12 (**) Mặt khác: Theo bảo toàn nguyên tố: nHNO = nNO + 2.nN + nNO + 2.nN O + nNO + 2.nNH NO = 0,7 + 2a + b + 2c + a + 2.0,0125 = 0,725 + 2(a + c) + ( a + b) Từ (*) (**) ta có: 11a + 3b + 8c = 0,6 a + c = 0,048 17 skkn => 2a + b + c = 0,12 a + b = 0,072 nHNO = 0,725 + 0,048 + 0,0 72 = 0,893 (mol) Bài 6: ( Trích đề khảo sát chất lượng giáo viên Vĩnh Yên năm học 2012-2013) Cho 19,2 gam kim loại M tác dụng hoàn toàn với dung dịch H2SO4 đặc, nóng, dư, thu tồn khí SO2 hấp thụ hồn tồn vào lít dung dịch NaOH 0,7M Sản phẩm thu đem cô cạn 41,8 gam chất rắn Xác định kim loại M Giải: nNaOH = 0,7 (mol) Giả sử SO2 phản ứng vừa đủ với NaOH để tạo thành Na2SO3 PTHH: SO2 + 2NaOH Na2SO3 + H2O Khối lượng muối Na2SO3 = 0,35 126 = 44,1 gam > 41,8 gam Chứng tỏ NaOH dư Gọi số mol SO2 x mol, nNaOH dư = 0,7 – 2x ( mol), nNa SO = x (mol) mchất rắn = 126x + 40(0,7 – 2x) = 41,8 => x = 0,3 (mol) Gọi kim loại M có hố trị n M0 M+n + ne n S+6 + 2e S+4 2.0,3 0,3 Theo định luật bảo toàn eletron: n = 0,3 => M = 32.n Chọn n = 2, M = 64 Đó kim loại đồng (Cu) Bài 7: Hồ tan hoàn toàn 30,4 g rắn X gồm Cu, CuS, Cu2S S HNO3 dư, 20,16 lít khí NO (đktc) dung dịch Y Thêm Ba(OH2) dư vào dung dịch Y thu m g kết tủa Tìm giá trị m Giải: nNO = = 0,9 mol Quy đổi hỗn hợp X thành Cu x mol 64x + 32y = 30,4 (1) S y mol 18 skkn Sơ đồ hoá toán Cu + dư X Khí (20,16 lít, đktc) S Dung dịch Y Cu +2 + Ba (OH)2 dư Ba Xét toàn trình: Cu0 Cu+2 + 2e x 2x S0 S+6 + 6e y 6y N+5 + 3e N+2 0,9 0,9 Theo định luật bảo toàn electron: 2x + 6y = 0,93 (2) Từ (1) (2) 64x + 32y = 30,4 x = 0,3 => => 2x + 6y = 2,7 y = 0,35 Theo bảo toàn nguyên tố: nCu(OH) = nCu = 0,3 mol n = nCu = 0,35 mol => m = 98.0,3 + 233.0,35 => m = 110,95 (g) 3.4 Các tập tự giải Bài 1:(Trích đề thi học sinh giỏi lớp 9- Sở GD&ĐT Vĩnh Phúc năm học 2010 – 2011) Hỗn hợp X gồm Fe kim loại R có hố trị khơng đổi Hoà tan hết 3,3 gam X dung dịch HCl dư 2,9568 lít khí 27,30C, 1atm Mặt klhacs hoà tan hết 3,3 gam dung dịch HNO3 1M lấy dư 10% 896 ml hỗn 19 skkn hợp khí Y gồm N2O NO (đktc) có tỉ khối so với hỗn hợp ( NO + C 2H6) 1,35 dung dịch Z chứa muối Tìm R phần trăm khối lượng chất X Cho Z phản ứng với 400 ml dung dịch NaOH thấy xuất 4,77 gam kết tủa Tính CM NaOH biết Fe(OH)3 kết tủa hồn tồn Đáp số: R Nhơm ( Al); %m Al = 49,1% ; %m Fe = 50,9% 2.CM = 0,46 CM = 0,86 Bài 2: (Trích đề học sinh giỏi lớp 10 Sở GD ĐT Vĩnh Phúc năm học 2005 – 2006) Hoà tan 2,88 gam hỗn hợp Fe, Mg dung dịch HNO3 loãng, dư thu 0,9856 lít hỗn hợp NO, N2 (ở 27,30 C, atm) có tỉ khối so với H2 14,75 a) Viết phương trình phản ứng xảy b) Tính phần trăm khối lượng kim loại hỗn hợp Đáp số: %m Fe = 58,33% %mMg = 41,67% Bài 3:(Trích đề học sinh giỏi lớp 10 Sở GD& ĐT Vĩnh Phúc năm học 2005 – 2006) Hoà tan hết 4,431 gam hỗn hợp Al Mg dung dịch HNO3 loãng thu dung dịch A 1,568 lít (đktc) hỗn hợp khí (đều khơng màu) có khối lượng 2,59 gam, có khí bị oxi hố thành màu nâu khơng khí a) Tính phần trăm khối lượng kim loại hỗn hợp b) Tính số mol HNO3 phản ứng c) Khi cạn dung dịch A thu gam muối khan Đáp số: % mAl = 12,8 % % m Mg = 87,2% nHNO =0,49 mol Khối lượng muối khan = 28,301gam Bài 4:(Trích đề học sinh giỏi lớp 12 Sở GD& ĐT Vĩnh Phúc năm học 2011 – 2012) Hoà tan hết 22,064 gam hỗn hợp Al, zn thể tích vừa đủ 500ml dung dịch HNO3 loãng dung dịch A 3,136 lít (đktc) hỗn hợp khí khơng màu có khối lượng 5,18 gam có khí hố nâu khơng khí a) Tính phần trăm khối lượng hỗn hợp b) Cô cạn dung dịch A thu gam muối khan Đáp số: % m Al =5,145% 20 skkn ... mơn hố học có nhiều phương pháp giải tập hoá học giáo viên hướng dẫn học sinh sử dụng bồi dưỡng học sinh giỏi như: sử dụng đinh luật bảo toàn nguyên tố, bảo toàn khối lượng, bảo toàn electron, ... sử dụng Chính chúng tơi mạnh dạn đề xuất chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi THCS: ? ?Hướng dẫn học sinh giỏi áp dụng định luật bảo toàn electron giải tốn hố học? ?? Mục đích đề tài Phân dạng tốn hố học. .. 2.nCl2 Số mol electron nhường là : 1.nNa Theo định luật bảo toàn electron? ?: nCl2 = nNa 1.4 Chú ý - Chủ yếu áp dụng cho toán oxi hoá khử chất vơ - Có thể áp dụng định luật bảo tồn electron cho