skkn.

Kinh nghiệm dạy học sinh sử dụng các định luật bảo toàn để giải bài toán Hoá học A. Đặt vấn đề I. Lời mở đầu: Hoá học là khoa học nghiên cứu thành phần, cấu trúc, tính chất của các chất và quá trình chuyển hoá chất này thành chất khác. Việc dạy học hoá học có vai trò quan trọng trong sự hình thành và phát triển t duy khoa học cũng nh kỹ năng thực hành của học sinh. Để nâng cao hiệu quả dạy học ngời giáo viên không thể không sử dụng bài tập hoá học, bài tập hoá học vừa là nội dung, phơng pháp, vừa là phơng tiện để dạy tốt, học tốt môn Hoá học. Trong hệ thống bài tập hoá học, bài toán hoá học có vai trò rất quan trọng trong việc rèn luyện kỹ năng, củng cố kiến thức và phát triển t duy của học sinh. Có nhiều phơng pháp để giải các bài toán hoá học, nh- ng nếu có thể sử dụng đợc các định luật bảo toàn sẽ làm cho lời giải ngắn gọn hơn, rút ngắn đợc thời gian làm bài, phù hợp với kiểu bài tập trắc nghiệm khách quan. Trong sáng kiến kinh nghiệm này tôi muốn trao đổi về "Kinh nghiệm dạy học sinh sử dụng các định luật bảo toàn để giải bài toán hoá học". II. Thực trạng: ở lớp 8, lớp 9 học sinh đã đợc trang bị phơng pháp giải toán hoá học cơ bản, đó là: Phơng pháp tính theo công thức hoá học và phơng pháp tính theo phơng trình hoá học. Trong quá trình học tập một số học sinh đã sử dụng Định luật bảo toàn khối lợng, Định luật bảo toàn nguyên tố, Định luật bảo toàn điện tích và Định luật bảo toàn electron để giải các bài toán hoá học. Các định luật bảo toàn trên có ý nghĩa và vai trò rất quan trọng trong hoá học nói riêng và trong khoa học nói chung. Tuy nhiên nhìn chung các em thờng tỏ ra lúng túng và áp dụng sai các định luật bảo toàn do cha nắm vững nội dung và cơ sở của định luật cũng nh các điểm lu ý khi áp dụng. Từ thực trạng trên và qua quá trình học chuyên đề bồi dỡng thờng xuyên, qua học hỏi đồng nghiệp và qua quá trình tự học, tự bồi dỡng tôi đã sử dụng các định luật bảo toàn để hớng dẫn học sinh giải các bài toán hoá học. B. Giải quyết vấn đề I. Nắm vững nội dung và cơ sở cũng nh phạm vi áp dụng các định luật bảo toàn: * Trớc hết tôi yêu cầu học sinh phải nắm vững kiến thức lý thuyết về các phản ứng hoá học, về tính chất của các chất ứng với từng nội dung trong các bài học. Nắm vững phơng pháp tính theo công thức hoá học và phơng trình hoá học - là ph- ơng pháp cơ bản nhất và quan trọng nhất trong việc hình thành kỹ năng giải toán hoá học của học sinh. Tiếp đó tôi trang bị cho học sinh một hệ thống nội dung các định luật bảo toàn, các thí dụ minh hoạ định luật và các thí dụ áp dụng. Ngời thực hiện: Đỗ Bá Đại - Tổ: Hoá - Lý Trờng THPT Trần Phú Nga Sơn Trang: 1 Kinh nghiệm dạy học sinh sử dụng các định luật bảo toàn để giải bài toán Hoá học 1. Định luật bảo toàn nguyên tố: a. Nội dung định luật: - Nội dung: "Tổng số mol nguyên tử của một nguyên tố trớc phản ứng hoá học bằng tổng số mol nguyên tử nguyên tố đó sau phản ứng hoá học". - Tổng quát: "Tổng số mol nguyên tử của một nguyên tố trớc thí nghiệm bằng tổng số mol nguyên tử nguyên tố đó sau thí nghiệm", nghĩa là nguyên tố hoá học đ- ợc bảo toàn. b. Cơ sở định luật: - Vì phản ứng hoá học chỉ làm thay đổi trật tự và cách thức liên kết giữa các nguyên tử mà không làm mất đi nguyên tố hoá học nên nguyên tố hoá học đợc bảo toàn. c. Các điểm lu ý khi áp dụng: - Định luật bảo toàn nguyên tố có thể áp dụng khi giải toán hoá học vô cơ cũng nh khi giải toán hoá học hữu cơ. - Cần xác định đúng thành phần nguyên tố trớc và sau phản ứng hoá học. d. Thí dụ minh hoạ định luật: Cho khí CO đi qua 0,2 mol Fe 2 O 3 nóng đỏ một thời gian thu đợc hỗn hợp chất rắn A (gồm a mol Fe 2 O 3 , b mol Fe 3 O 4 , c mol FeO và d mol Fe) và hỗn hợp khí B (gồm CO và CO 2 ). Xác định mối liên hệ giữa a, b, c, d. H ớng dẫn: áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố ta có: Tổng số mol Fe sau phản ứng bằng tổng số mol Fe trớc phản ứng hay 2a + 3b + c + d = 0,2 . 2 = 0,4 . e. Các thí dụ áp dụng: Thí dụ 1: (Trích đề thi TSĐH khối A năm 2007) Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp gồm 0,12mol FeS 2 và a mol Cu 2 S vào dung dịch HNO 3 (vừa đủ), thu đợc dung dịch X (chỉ chứa hai muối sunfat) và khí duy nhất NO. Giá trị của a là (cho Fe = 56 , Cu = 64 , S = 32) : A. 0,075 B. 0,12 C. 0,06 D. 0,04 H ớng dẫn: Yêu cầu học sinh phải viết đợc công thức của sản phẩm, hiểu đợc bản chất của phản ứng là phản ứng oxi hoá - khử: Các nguyên tố Fe, Cu, S sẽ bị HNO 3 oxi hoá lên số oxi hoá cao nhất. Vậy công thức của hai muối sunfat là Fe 2 (SO 4 ) 3 và CuSO 4 . Ta có sơ đồ hợp thức: 2FeS 2 Fe 2 (SO 4 ) 3 0,12 (mol) 0,06 (mol) Cu 2 S 2CuS a (mol) 2a (mol) + Tổng số mol S trớc phản ứng: 0,12 . 2 + a = (0,24 + a) mol + Tổng số mol S sau phản ứng: 0,06 . 3 + 2a = (0,18 + 2a) mol áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố ta có: Ngời thực hiện: Đỗ Bá Đại - Tổ: Hoá - Lý Trờng THPT Trần Phú Nga Sơn Trang: 2 Kinh nghiệm dạy học sinh sử dụng các định luật bảo toàn để giải bài toán Hoá học 0,24 + a = 0,18 + 2a a = 0,06 (mol) Đáp án C. Thí dụ 2: Cho khí CO đi qua ống sứ đựng 8(g) Fe 2 O 3 nung nóng, một thời gian sau thu đợc hỗn hợp chất rắn X (gồm Fe , FeO và Fe 3 O 4 ) và hỗn hợp khí B. Hoà tan X trong dung dịch H 2 SO 4 đặc nóng, d thu đợc dung dịch Y và khí SO 2 . Lợng muối khan thu đợc khi cô cạn dung dịch Y là (cho Fe = 56, S = 32, O = 16). A. 16 (g) B. 20 (g) C. 18 (g) D. 24 (g) H ớng dẫn: Muối khan thu đợc là Fe 2 (SO 4 ) 3 . áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố ta có: Số mol Fe trong Fe 2 O 3 bằng số mol Fe trong Fe 2 (SO 4 ) 3 . Số mol Fe 2 (SO 4 ) 3 = số mol Fe 2 O 3 = 160 8 = 0,05 (mol). Khối lợng Fe 2 (SO 4 ) 3 = 0,05 . 400 = 20 (g). Đáp án B . Thí dụ 3: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp A (gồm FeS 2 và Ag 2 S với số mol bằng nhau) thu đợc 3,36 lít khí SO 2 (ở đktc) và chất rắn B. Cho B vào cốc đựng dung dịch axit HCl (d). Khối lợng chất rắn không tan trong axit HCl là: (cho Fe = 56, Ag = 108 , S = 32). A. 14,35 (g) B. 7,175 (g) C. 10,8 (g) D. 5,4 (g) H ớng dẫn: Lu ý rằng Ag 2 O không bền nên chất rắn B gồm Fe 2 O 3 và Ag. Vì vậy khi cho B tác dụng với dung dịch HCl thì chỉ có Fe 2 O 3 là tan, Ag không tan. Ta cần tính khối lợng của Ag. * Gọi số mol của FeS 2 và Ag 2 S đều bằng x (mol). Suy ra tổng số mol S trớc phản ứng cháy là: 2x + x = 3x (mol) * Số mol SO 2 bằng: 4,22 36,3 = 0,15 (mol) Suy ra tổng số mol S sau phản ứng cháy bằng 0,15 (mol). áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố ta có: 3x = 0,15 x = 0,05 (mol) Do số mol Ag 2 S = 0,05 (mol) Số mol Ag = 0,05 . 2 = 0,1 (mol) Khối lợng chất rắn không tan là: 0,1 . 108 = 10,8 (g) Đáp án C . Thí dụ 4: (Trích đề thi TSĐH Cần Thơ năm 2000) Este E có 3 nguyên tố C, H, O. Lấy 1,22 (g) E phản ứng vừa đủ với 200 ml dung dịch KOH 0,1M . Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu đợc phần bay hơi chỉ có nớc và phần rắn là 2,16 (g) hỗn hợp muối. Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp muối này thu đ- ợc 2,64 (g) CO 2 ; 0,54 (g) H 2 O và a (g) K 2 CO 3 . Tính a Ngời thực hiện: Đỗ Bá Đại - Tổ: Hoá - Lý Trờng THPT Trần Phú Nga Sơn Trang: 3 Kinh nghiệm dạy học sinh sử dụng các định luật bảo toàn để giải bài toán Hoá học (cho C = 12 , H = 1 , O = 16 , K = 39). H ớng dẫn: + Số mol KOH = 0,1 . 0,2 = 0,02 (mol). + Gọi số mol K 2 CO 3 = x (mol). áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố ta có: Số mol K sau phản ứng bằng số mol K trớc phản ứng hay: 2x = 0,02 x = 0,01 Do đó: a = 0,01 . 138 = 1,38 (g) . Thí dụ 5: Trong bình kín có chứa 0,02 mol C 2 H 2 và 0,03 mol H 2 với một ít bột Ni. Nung nóng bình một thời gian thu đợc hỗn hợp X gồm C 2 H 2 , C 2 H 4 , C 2 H 6 và H 2 . Số mol O 2 cần thiết để đốt cháy hoàn toàn X là: A. 0,075 mol B. 0,065 mol C. 0,055 mol D. 0,045 mol H ớng dẫn: Theo định luật bảo toàn nguyên tố, hàm lợng của C và H trong X và trong hỗn hợp đầu là nh nhau. Mà sản phẩm cháy đều là CO 2 và H 2 O. Vì vậy, số mol O 2 cần thiết để đốt cháy hết hỗn hợp X bằng đốt cháy hỗn hợp ban đầu. Các phơng trình hoá học đốt cháy hỗn hợp ban đầu: 2C 2 H 2 + 5O 2 o t 4CO 2 + 2H 2 O (1) 0,02 (mol) 0,05 (mol) 2H 2 + O 2 o t 2H 2 O (2) 0,03 (mol) 0,015 (mol) Theo (1) và (2): Số mol O 2 = 0,05 + 0,015 = 0,065 (mol). Đáp án B. 2. Định luật bảo toàn khối lợng: a. Nội dung định luật: - Nội dung: "Tổng khối lợng các chất tham gia phản ứng hoá học bằng tổng khối lợng của các chất sản phẩm". - Tổng quát: "Tổng khối lợng của các chất trớc thí nghiệm bằng tổng khối lợng của các chất sau thí nghiệm". b. Cơ sở của định luật: - Vì có sự bảo toàn nguyên tố hoá học nên dẫn đến sự bảo toàn khối lợng các chất trong một phản ứng hoá học cũng nh trong một thí nghiệm. c. Các điểm lu ý khi áp dụng: - Định luật bảo toàn khối lợng có thể áp dụng khi giải toán hoá học vô cơ cũng nh khi giải toán hoá học hữu cơ. - Cần tìm ra mối tơng quan giữa các hệ số tỉ lợng trong phơng trình hoá học. d. Thí dụ minh hoạ định luật: Cho m 1 (g) hỗn hợp A gồm 2 muối cacbonat X 2 CO 3 và YCO 3 tác dụng với dung dịch HCl d , sau phản ứng thu đợc dung dịch B và a mol CO 2 . Cô cạn dung dịch B thu đợc m 2 (g) muối khan. Xác định mối liên hệ giữa m 1 , m 2 và a Ngời thực hiện: Đỗ Bá Đại - Tổ: Hoá - Lý Trờng THPT Trần Phú Nga Sơn Trang: 4 Kinh nghiệm dạy học sinh sử dụng các định luật bảo toàn để giải bài toán Hoá học (cho H = 1 , Cl = 35,5 , O = 16 , C = 12 ). H ớng dẫn: Các phơng trình hoá học: X 2 CO 3 + 2HCl 2XCl + H 2 O + CO 2 (1) YCO 3 + 2HCl YCl 2 + H 2 O + CO 2 (2) Theo (1) và (2): + Số mol H 2 O sinh ra bằng a (mol) + Số mol HCl phản ứng bằng 2a (mol) áp dụng định luật bảo toàn khối lợng ta có: m 1 + 36,5 . 2a = m 2 + 44a + 18a Hay: m 1 + 11a = m 2 (2) e. Các thí dụ áp dụng: Thí dụ 1: Cho 2,81 (g) hỗn hợp A gồm 3 oxít tan vừa đủ trong 300 ml dung dịch H 2 SO 4 0,1M thì khối lợng hỗn hợp các muối khan thu đợc là A. 3,81 (g) B. 4,81 (g) C. 5,21 (g) D. 4,80 (g) H ớng dẫn: Sơ đồ phản ứng: Oxit + Axit Muối + Nớc (1) Theo định luật bảo toàn nguyên tố ta có: Số mol H trong H 2 SO 4 bằng số mol H trong H 2 O sinh ra. Nên suy ra: Số mol H 2 O = số mol H 2 SO 4 = 0,3 . 0,1 = 0,03 (mol). áp dụng định luật bảo toàn khối lợng cho sơ đồ (1) Ta có: 2,81 + 0,03 . 98 = a + 0,03 . 18 (1) (Với a là khối lợng muối khan). Từ (1) ta có: a = 5,21 (g) Đáp án C . Thí dụ 2: (Trích đề thi chọn học sinh giỏi lớp 12 THPT tỉnh Thanh Hoá năm học 2005-2006) Hoà tan hoàn toàn 23,2 (g) một oxit kim loại bằng dung dịch H 2 SO 4 đặc, nóng (vừa đủ) thu đợc 1,12 lít khí SO 2 (ở đktc) và 60 (g) muối. Xác định công thức phân tử của oxit. H ớng dẫn: + Gọi công thức của oxit là: M x O y + Số mol SO 2 = 4,22 12,1 = 0,05 (mol) + Gọi hoá trị cao nhất của M là n . Ta có sơ đồ phản ứng: M x O y + H 2 SO 4 M 2 (SO 4 ) n + SO 2 + H 2 O (1) Đặt số mol muối M 2 (SO 4 ) n bằng t (mol). - Tổng số mol S sau phản ứng bằng: (nt + 0,05) mol - Tổng số mol S trớc phản ứng bằng số mol H 2 SO 4 . Ngời thực hiện: Đỗ Bá Đại - Tổ: Hoá - Lý Trờng THPT Trần Phú Nga Sơn Trang: 5 Kinh nghiệm dạy học sinh sử dụng các định luật bảo toàn để giải bài toán Hoá học Theo định luật bảo toàn nguyên tố ta có: Số mol H 2 SO 4 : nt + 0,05 (mol) Số mol H 2 O sinh ra bằng số mol H 2 SO 4 phản ứng: nt + 0,05 (mol) áp dụng định luật bảo toàn khối lợng cho phản ứng (1). Ta có: 23,2 + 98 (nt + 0,05) = 60 + 64 . 0,05 + 18 (nt + 0,05). nt = 0,45 (I) Mặt khác, khối lợng muối bằng: (2M + 96 n)t = 60 2Mt + 96 nt = 60 (II) Thay (I) vào (II) ta đợc: Mt = 8,4 (III) Từ (I) và (III) suy ra: M = 3 56 n (IV) Chỉ có n = 3 , M = 56 (Fe) là phù hợp thay n = 3 vào (I) t = 0,15 số mol Fe = 2t = 0,3 (mol). Lại có: Khối lợng Fe trong oxit: 56 . 2 . t = 56 . 2 . 0,15 Khối lợng O trong oxit: 23,2 - 16,8 = 6,4 (g) Số mol O = 16 4,6 = 0,4 (mol) Nên : O mol Số Fe mol Số y x = = 4 3 4,0 3,0 = Công thức của oxit là: Fe 3 O 4 Thí dụ 3: Hoà tan hết m (g) hỗn hợp A gồm FeO , Fe 2 O 3 và Fe 3 O 4 bằng dung dịch HNO 3 đặc, nóng thu đợc 4,48 lít khí NO 2 (ở đktc). Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu đợc 145,2 (g) muối khan. Giá trị của m là:(cho Fe=56, N=14, O=16, H=1) A. 46,4 B. 35,7 C. 15,8 D. 77,7 H ớng dẫn: Muối thu đợc là Fe(NO 3 ) 3 - Số mol Fe(NO 3 ) 3 = 242 2,145 = 0,6 (mol) - Số mol NO 2 = 4,22 48,4 = 0,2 (mol) Sơ đồ phản ứng: A + HNO 3 = Fe(NO 3 ) 3 + NO 2 + H 2 O (1) áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố ta có: - Tổng số mol N trớc phản ứng bằng tổng số mol N sau phản ứng Số mol HNO 3 phản ứng: 0,6 . 3 + 0,2 = 2 (mol) - Số mol H 2 O sinh ra = 2 1 số mol HNO 3 phản ứng = 1 (mol) áp dụng định luật bảo toàn khối lợng cho sơ đồ (1) Ngời thực hiện: Đỗ Bá Đại - Tổ: Hoá - Lý Trờng THPT Trần Phú Nga Sơn Trang: 6 Kinh nghiệm dạy học sinh sử dụng các định luật bảo toàn để giải bài toán Hoá học Ta có: m + 63 . 2 = 145,2 + 0,2 . 46 + 18 . 1 m = 46,4 (g) Đáp án A . Thí dụ 4: (Tính đề thi TSĐH, CĐ khối A năm 2007). Cho 15,6 (g) hỗn hợp 2 ancol (rợu) đơn chức, kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng tác dụng hết với 9,2 (g) Na, thu đợc 24,5 (g) chất rắn. Hai ancol đó là: (cho Na = 23 , C = 12 , H = 1, O = 16). A. CH 3 OH và C 2 H 5 OH B. C 2 H 5 OH và C 3 H 7 OH C. C 3 H 5 OH và C 4 H 7 OH C. C 3 H 7 OH và C 4 H 9 OH H ớng dẫn: Gọi công thức chung của 2 ancol là OHR Phơng trình hoá học: 2 OHR + 2Na 2 ONaR + H 2 (1) - Gọi số mol H 2 sinh ra là x mol . Khối lợng H 2 = 2x (g) áp dụng định luật bảo toàn khối lợng ta có: 15,6 + 9,2 = 24,5 + 2x x = 0,15 (mol). Theo (1), tổng số mol 2 ancol = 2x = 0,3 (mol). R + 17 = 3,0 6,15 = 52 R = 35 1 ancol phải có gốc hiđrocacbon < 35 . Do đó 2ancol phải thuộc loại no, mạch hở (vì ancol mạch vòng hoặc ancol không no có ít nhất 3 nguyên tử C). Vậy 2 ancol đồng đẳng kế tiếp đó là: C 2 H 5 OH và C 3 H 7 OH Đáp án B . Thí dụ 5: Nhiệt phân 8,8 (g) C 3 H 8 , xảy ra 2 phản ứng: C 3 H 8 CH 4 + C 2 H 4 (1) ; C 3 H 8 C 3 H 6 + H 2 (2) Ta thu đợc hỗn hợp khí Y (chứa 5 chất). Cho hỗn hợp Y qua nớc brom chỉ thu đ- ợc hỗn hợp khí Z có tỉ khối đối với H 2 bằng 7,3. Độ tăng khối lợng bình đựng nớc brom là: (Cho C = 12 , H = 1). A. 5,88 (g) B. 6,72 (g) C. 6,17 (g) D. 6,48 (g) H ớng dẫn: Ta có 5 chất trong Y gồm: C 3 H 8 , CH 4 , H 2 , C 3 H 6 , C 2 H 4 . Khi cho Y qua nớc brom thì 2 anken C 3 H 6 và C 2 H 4 phản ứng đợc với brom, hỗn hợp khí Z gồm C 3 H 8 , CH 4 , H 2 . - Phân tử khối trong bình của Z = 7,3 . 2 = 14,6 . - Theo các phơng trình (1) và (2) Số mol CH 4 bằng số mol C 3 H 8 ở phản ứng (1) Số mol H 2 bằng số mol C 3 H 8 ở phản ứng (2) Ngời thực hiện: Đỗ Bá Đại - Tổ: Hoá - Lý Trờng THPT Trần Phú Nga Sơn Trang: 7 Kinh nghiệm dạy học sinh sử dụng các định luật bảo toàn để giải bài toán Hoá học Số mol hỗn hợp Z bằng số mol C 3 H 8 ban đầu bằng 44 8,8 = 0,2 (mol). Khối lợng hỗn hợp Z = 0,2 . 14,6 = 2,92 (g). áp dụng định luật bảo toàn khối lợng ta có: Độ tăng khối lợng bình đựng nớc brom là: m = 8,8 - 2,92 = 5,88 (g) Đáp án A. 3. Định luật bảo toàn điện tích: a. Nội dung định luật: - Tổng quát: "Trong một hệ cô lập điện tích đợc bảo toàn". - Ta chỉ xét đối với một dung dịch, khi đó định luật bảo toàn có thể phát biểu nh sau: "Trong một dung dịch, tổng lợng điện dơng bằng tổng lợng điện âm". b. Thí dụ minh hoạ định luật: - Dung dịch A chứa các ion: Na + (a mol) ; Mg 2+ (b mol) , Al 3+ (c mol) ; Cl - (d mol) và SO 4 2- (e mol). Xác định mối liên hệ giữa a, b, c, d, e. Hớng dẫn: áp dụng định luật bảo toàn điện tích ta có: a + 2b + 3c = d + 2e c. Thí dụ áp dụng: Thí dụ 1: Dung dịch Y chứa Ca 2+ (0,1 mol) ; Mg 2+ (0,3mol) ; Cl - (0,4mol) và HCO 3 - y (mol). Khi cô cạn dung dịch Y ta thu đợc muối khan CO khối lợng là: (Cho: Ca = 40 ; Mg = 24 ; Cl = 35,5 ; H = 1 ; C = 12 ; O = 16) A. 37,4 (g) B. 49,8 (g) C. 25,4 (g) D. 30,5 (g) H ớng dẫn: áp dụng định luật bảo toàn điện tích ta có: 0,3 . 2 + 0,1 . 2 = 0,4 + y y = 0,4 (mol) (I) Khi cô cạn dung dịch Y, xảy ra phản ứng: 2HCO 3 - CO 3 2- + CO 2 + H 2 O (1) Theo (1) số mol CO 3 2- = 2 1 y = 2 4,0 = 0,2 (mol). Khối lợng muối khan thu đợc bằng tổng khối lợng các ion: Ca 2+ , Mg 2+ , Cl - , CO 3 2- Hay: Khối lợng muối khan =0,1.40 + 0,3. 24 + 0,4. 35,5 + 0,2. 60 = 37,4 (g) Đáp án A . Thí dụ 2: Một dung dịch X có chứa 0,01mol Ba 2+ ; 0,01mol NO 3 - ; a mol OH - và b mol Na + . Để trung hoà dung dịch X cần dùng 400 ml dung dịch HCl 0,1M. Khối lợng chất rắn thu đợc khi cô cạn dung dịch X là: (Cho Ba = 137 , Na = 23, N = 14 , H = 1 , O = 16). A. 3,36 (g) B. 3,76 (g) C. 1,68 (g) D. 13,5 (g) H ớng dẫn: Ngời thực hiện: Đỗ Bá Đại - Tổ: Hoá - Lý Trờng THPT Trần Phú Nga Sơn Trang: 8 Kinh nghiệm dạy học sinh sử dụng các định luật bảo toàn để giải bài toán Hoá học Số mol HCl = 0,4 . 0,1 = 0,04 (mol) Số mol H + = 0,04 (mol). Phơng trình hoá học của phản ứng trung hoà: H + + OH - H 2 O (1) Theo (1), số mol OH - = số mol H + = 0,04 (mol) Hay: a = 0,04 (mol) áp dụng định luật bảo toàn điện tích đối với dung dịch X ta có: 0,01 . 2 + b . 1 = 0,01. 1 + 0,04. 1 b = 0,03 (mol) Khối lợng chất rắn thu đợc bằng tổng khối lợng các ion Ba 2+ ,Na + ,NO 3 - , OH - . Nên có giá trị là: m = 0,01. 137 + 0,01.62 + 0,04 . 17 + 0,03 . 23 = 3,36 (g) Đáp án A 4. Định luật bảo toàn electron : a. Nội dung định luật: - Nội dung: "Trong phản ứng oxi hoá - khử, tổng số mol electron mà chất khử nhờng phải bằng tổng số mol electron mà chất oxi hoá nhận". - Tổng quát: "Trong một quá trình hoá học, tổng số mol electron mà hệ các chất khử nhờng phải bằng tổng số mol electron mà hệ các chất oxi hoá nhận". b. Cơ sở của định luật: - Định luật bảo toàn electron là một trờng hợp riêng của định luật bảo toàn điện tích. c. Các điểm lu ý khi áp dụng: - áp dụng khi giải các bài toán hoá học vô cơ về phản ứng oxi hoá - khử. - Nắm vững tính chất của các chất, kiến thức về phản ứng oxi hoá - khử để từ đó: + Xác định đợc chất oxi hoá và chất khử: Dựa vào số oxi hoá của nguyên tố ở trạng thái đầu và trạng thái cuối cùng mà không cần quan tâm tới các số oxi hoá trung gian theo nguyên tắc: Chất khử: Số oxi hoá của nguyên tố tăng. Chất oxi hoá: Số oxi hoá của nguyên tố giảm. + Viết đợc công thức của các sản phẩm oxi hoá, sản phẩm khử để viết đợc các quá trình oxi hoá, quá trình khử. Từ đó viết đợc các biểu thức tổng số mol electron nhờng, tổng số mol electron nhận. Ví dụ: Khi cho FeO phản ứng với axit HNO 3 thoát ra khí NO (sản phẩm khử duy nhất). Ta có thể viết các quá trình oxi hoá và quá trình khử nh sau: * Quá trình oxi hoá : Fe +2 Fe +3 + e Hoặc viết: FeO + 2H + Fe 3+ + H 2 O + e * Quá trình khử: N +5 + 3e N +2 Ngời thực hiện: Đỗ Bá Đại - Tổ: Hoá - Lý Trờng THPT Trần Phú Nga Sơn Trang: 9 Kinh nghiệm dạy học sinh sử dụng các định luật bảo toàn để giải bài toán Hoá học Hoặc viết: NO 3 - + 3e + 4H + NO + 2H 2 O - áp dụng định luật bảo toàn electron: Tổng số mol electron nhờng bằng tổng số mol electron nhận. d. Thí dụ minh hoạ định luật: - Cho hỗn hợp A gồm a (mol) Mg và b (mol) Al tác dụng vừa đủ với dung dịch B chứa c (mol) AgNO 3 và d (mol) Cu(NO 3 ) 2 .Tìm mối liên hệ giữa a, b, c, d H ớng dẫn: + Quá trình oxi hoá: Mg Mg 2+ + 2e (1) a (mol) 2a (mol) Al Al 3+ + 3e (2) b (mol) 3b(mol) Theo (1) và (2) : Tổng số mol electron nhờng = 2a + 3b (I) + Quá trình khử: Ag + + e Ag (3) c (mol) c (mol) Cu 2+ + 2e Cu (4) d (mol) 2d (mol) Theo (3) và (4) : Tổng số mol electron nhận = c + 2d (II) áp dụng định luật bảo toàn electron ta đợc: 2a + 3b = c + 2d . e. Các thí dụ áp dụng: Thí dụ 1: Cho một luồng khí CO đi qua ống sứ đựng m(g) Fe 2 O 3 ở nhiệt độ cao một thời gian thu đợc 13,44(g) hỗn hợp X gồm 4 chất rắn khác nhau. Đem hoà tan hỗn hợp này vào dung dịch HNO 3 d thấy tạo thành 0,896 (l) NO (sản phẩm khử duy nhất). Giá trị của m là (cho Fe = 56, C = 12, O = 16, N = 14, H = 1). A. 14,4 B. 14,2 C. 14,6 D. 14,8 H ớng dẫn: Gọi số mol CO phản ứng bằng x (mol) Số mol NO = 4,22 896,0 = 0,04 (mol) Sơ đồ phản ứng: 3 3 2 OFe + + 2 CO + o t X (Fe 2 O 3 d, Fe 3 O 4 , FeO , Fe) + 4 2 CO + (1) X + 5 3 HNO + 3 Fe + (NO 3 ) 3 + 2 NO + + H 2 O (2) - Từ quá trình (1) và (2) ta thấy: + Số oxi hoá của Fe, O, H ở trạng thái đầu và trạng thái cuối là nh nhau. Nên xem nh Fe +3 , O -2 và H +1 không tham gia nhờng và nhận electron. + Số oxi hoá của C tăng từ +2 lên +4 . Vậy C +2 là chất khử. + Số oxi hoá của N giảm từ +5 xuống +2. Vậy N +5 là chất oxi hoá. - Ta có các quá trình oxi hoá, quá trình khử: Ngời thực hiện: Đỗ Bá Đại - Tổ: Hoá - Lý Trờng THPT Trần Phú Nga Sơn Trang: 10