SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM MỐI QUAN HỆ GIỮA SỐ MOL SẢN PHẨM KHỬ VỚI SỐ MOL GỐC AXÍT TRONG MUỐI CỦA KIM LOẠI ĐƯỢC TẠO RA -TRONG PHẢN ỨNG GIỮA KIM LOẠI VỚI THPT VĨNH THẠN... I-LÍ DO VÀ MỤC ĐÍC
Trang 1SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
MỐI QUAN HỆ GIỮA SỐ MOL SẢN PHẨM KHỬ VỚI SỐ MOL GỐC AXÍT TRONG MUỐI CỦA KIM LOẠI ĐƯỢC TẠO RA -TRONG PHẢN ỨNG GIỮA KIM LOẠI VỚI
THPT VĨNH THẠN
Trang 2I-LÍ DO VÀ MỤC ĐÍCH CHỌN ĐỀ TÀI
Khi giảng dạy bộ môn Hóa học ,yêu cầu chính của người thầy đối với học trò là :ngoài việc biết ,hiểu kiến thức ,học sinh còn phải biết vận dụng kiến thức , để giải thích các hiện tượng ,tính toán lượng chất thông qua việc thiết lập các phương trình hóa học và từ đó hình thành được các kỉ năng giải được các bài tập có liên quan .Trong đó , phản ứng oxihóa-khử là loại phản ứng rất đa dạng và phong phú ;từ việc viết được sơ đồ phản ứng chính xác ,đòi hỏi học sinh phải nắm vững kiến thức đã học ;bên cạnh đó ,học sinh cần phải cân bằng được phương trình ,xác định chính xác
hệ số của các chất , sau đó mới có thể giải được chính xác các bài tập có liên quan .Trong số các loại phản ứng oxihóa-khử thường gặp ,thì phản ứng giữa kim loại với axit ,thường làm cho học sinh có nhiều lúng túng khi cân bằng ; đó là chưa nói đến nhiều trường hợp không cân bằng được hoặc cân bằng sai , nhất là học sinh ở miền núi ,kiến thức cơ bản ở lớp dưới phần nhiều không được chắc chắn ,nhiều em còn thiếu tự tin , mặc dù lên cấp 3 đã được trang bị đầy đủ các phương pháp Trước thực trạng trên ,người thầy cần giúp học sinh nắm chắc kiến thức thông qua việc hiểu rõ
thêm vần đề ,bằng cách trang bị thêm cho học sinh phương pháp phân tích thêm các
yếu tố có liên quan giứa các chất trong một phương trình hóa học Xuất phát từ
yêu cầu trên ,tác giả đã hình thành nên sáng kiến kinh nghiệm này !
II-PHẠM VI
1-Đối tượng :
-Với học sinh yếu ,trung bình : sáng kiến này có thể giúp cho các em chọn được các
hệ số thích hợp cho các chất trong phương trình ,từ đó đi đến việc hoàn thành
phương trình một cách chính xác và nhanh chóng Thực tế cho thấy việc áp dụng sáng kiến này ,đã mang lại hiệu quả rất rõ rệt
-Với học sinh khá ,giỏi :không cần viết phương trình hóa học cũng có thể nhẩm và tìm ra kết quả nhanh cho nhiều bài tập trắc nghiệm và có sự định hướng nhanh , chính xác khi giải các bài tập tự luận có liên quan
2-Giới hạn của đề tài :
-Chỉ giúp giải quyết các bài tập có liên quan đến phản ứng giữa kim loại với axit hoặc kim loại với nước
Trang 3III-NỘI DUNG –GIẢI PHÁP
1-Cơ sở của phương pháp:
Trước hết ,ta xét các phản ứng tổng quát giữa kim loại M (hóa trị n) với các axít thường gặp :
2M + 2nH Cl ® 2MCln + nH 2
2M + nH2SO4 ® M2 (SO4)n + nH2
2M + 2nH2SO4 ® M2 (SO4)n + nSO2 -+ 2nH2O
6M + 4nH2SO4 ® 3M2 (SO4)n +nS¯ + 4nH2O
8M + 5nH2SO4® 4M2 (SO4)n + nH2S+ 4nH2O
M + 2nHNO3 ® M(NO3)n + nNO2 + n H2O
3M + 4nHNO3 ® 3M(NO3)n + nNO + 2n H2O
8M + 10nHNO3 ® 8M(NO3)n + nN2O + 5n H2O
8M + 10nHN+5O3 ® 8M(NO3)n + nN-3 H4NO3 + 3n H2O
Từ mỗi phương trình hóa học tổng quát trên , ta luôn có hai quá trình đồng thời xảy
ra
-Quá trình oxihoá kim loại thành ion:
M n
M + ne
-Quá trình khử chất oxihóa (N+5,S+6 , ) thành sản phẩm khử:
Ra +(a-b)e b
R
¾ ¾ ® (a,b là số oxihóa đầu và cuối của R;Rcó thể là N,S, ) Theo ĐLBT electron ,số electron do kim loại nhường luôn bằng số electron do chất oxihóa nhận ,ta có:
(a-b) M n
M + ne
® +
n Ra +(a-b)e b
R
¾ ¾ ® -Nhận xét :để tạo ra (a-b) mol n
M +,đồng thời kim loại đã trao cho chất oxihóa
n(a-b) mol electron ® tương đương với (a-b)
x mol muối Mx(X)n cũng đồng thời được tạo
ra (với x là hóa trị của gốc axit X )
như vậy ,khi tạo ra n mol sản phẩm khử , kim loại đã nhường n(a-b) mol electron và tạo ra muối Mx(X)n có số mol gốc x
X - là n.(a-b)
x
2- Nhận xét : từ cơ sở trên ta nhận thấy:
Trang 4mol do chất oxihóa để tạo 1 mol sản phẩm khử
x
-Û mol do chất oxihóa để tạo 1 mol sản phẩm khử
số mol gốc axit(trong muối của kim loại)
số mol sản phẩm khử
(*)
Để đơn giản ,ta cú thể qui ước : goi số mol electron do chất oxihúa nhận để tạo ra
1 mol sản phẩm khử là số oxihúa giảm
từ (*) ị oxihóa ả
hóa trị của gốc =
số mol gốc axit(trong muối của kim loại)
số mol sản phẩm khử
3-Áp dụng :
Nếu sử dụng phương phỏp thăng bằng electron ,phương phỏp ion-electron ,phương phỏp tăng giảm số oxihúa , ta cũng cú thể dễ dàng cõn bằng được cỏc phương trỡnh này Tuy nhiờn ,dựa vào mối quan hệ trờn ,xin mạnh dạn đề xuất một phương phỏp nữa , cũng cõn bằng được cỏc phương trỡnh trờn ,nhưng lại tốn ớt thời gian,cụng sức hơn :
a-Giỳp cõn bằng nhanh phương trỡnh phản ứng:
-Khi tạo ra mỗi mol sản phẩm khử ,xỏc định xem số oxihúa giảm bao nhiờu ,lấy
con số này đem chia cho húa trị của gốc Kết quả sẽ cho ta biết tỉ lệ giữa số mol gốc axit với số mol sản phẩm khử
Vớ dụ ở phản ứng
M + HN+5O3 đ M(NO3)n + N-3 H4NO3 + H2O
-3
N vậy số oxihúa giảm là 8
mà gốc NO -3 lại cú húa trị 1
Từ đú :8
8
-3
NO trong muối của kim loại gấp 8 lần số phõn tử N-3H4NO3
Từ đú tiến hành cõn bằng phương trỡnh theo trỡnh tự sau :
+5
-3
N O trong muối của kim loại là 8n và số phõn tử N-3 H4
+5
NO3 là n (do kim loại húa húa trị n nờn số Nguyờn tử kim loại là 8 )
ị số Nguyờn tử N+5 bị khử là n và số Nguyờn tử N+5 làm mụi trường là 9n
Trang 5Þ tổng số Nguyên tử N+5đã phản ứng là 10nÞ số phân tử HNO3 trong phương trình là 10n
Từ đó ta có thể tiếp tục cân bằng cho số Nguyên tử H
b-Áp dụng để giải 1 một số bài tập trắc nghiệm
Qúa trình cân bằng theo phương pháp trên giúp học sinh nhận ra được qui luật sau :
n gèc axit(trong muèi cña kim lo¹i)=
sè oxihãa gi¶m n
s¶n phÈm khö
hãa trÞ cña gèc
oxihãa ¶
sè mol èc axit trong muèi cña kim lo i
hãa trÞ cña gèc
Có nghĩa là :SỐ MOL GỐC AXIT =SỐ MOL ELECTRON DO CHẤT
OXIHOÁ NHẬN ĐỂ TẠO SẢN PHẨM KHỬ,CHIA CHO HÓA TRỊ CỦA GỐC
Như vậy chỉ cần biết được số mol sản phẩm khử , viết được quá trình nhận
electron để tạosản phẩm khử ,biết được hóa trị của gốc axit , là ta có thể xác định
được số mol gốc axit và ngược lại ;thông qua hóa trị kim loại ,ta cũng nhẩm ra
được số mol của kim loại đó, cũng có nghĩa là biết được khối lượng kim loại bị hòa tan, cũng như khối lượng muối khan tạo thành và kể cả số mol axit đã tham gia phản ứng
Ví dụ1: Tính tổng khối lượng muối thu được sau phản ứng trong mỗi trường hợp sau:
Trường hợp 1 :-Hòa tan hết 13,8 gam hỗn hợp kim loại Al ,Fe trong dung dịch
HCl,thu được dung dịch A có chứa m gam muối và 0,35 mol khí H2.Cô khan dung dịch A thu
Trường hợp 2 :-Hòa tan hoàn toàn 12,1 gam hỗn hợp kim loại trong axít sunfuric
đặc, nóng (dư), sau phản ứng thu được 0,25 mol khí SO2
Giải : Trường hợp 1:
2
2H +2e ¾ ¾ ® H vậy có số oxihoa giảm 2
mmuối =m kim loại bị hòa tan+mgốc axit
=13,8 +m Cl
-=13,8 +n.35,5
=13,8+
2
.35, 5 1
2
H n
Trang 6=13,8+ .0, 35.35, 5
1
2
= 20,0125 (g) Trường hợp 2:
Ta có :quá trình tạo ra sản phẩm khử : 2S +2e+6 S4
+
¾ ¾ ® vậy có số oxihoa giảm 2
mmuối =m kim loại bị hòa tan+mgốc axit
=12,1 +m SO 2
-=12,1 +n.96
=12,1+
2
.96 2
2
SO n
=12,1+1.0, 25.96 = 36,1 (g)
Ví dụ 2 :
Hòa tan hoàn toàn 2,7 gam Al trong dung dịch HNO3 loãng, thu được dung dịch A (không có khí thoát ra ).Nếu cho NaOH dư vào dung dịch A đun nóng ,sẽ thu được tối đa bao nhiêu mol khí X?
A.0,025 B.0,5 C 0,0375 D 0,075
Giải :
Trước hết ,cần nhận định :Dung dịch A chứa muối Al NO( 3 3) ,sản phẩm khử
NH4NO3 Khi cho NaOH vào A sinh ra khí NH3 có số mol bằng số mol NH4NO3
(8Al + 30HN+5O3 ® 8Al(NO3)3 + 3 N H NO -3 4 3 + 9 H2O
NH4NO3 + NaOH® NH3 +NaNO3+H2O )
Từ đó ,Ta có thể nhẩm như sau :
Như vậy số mol NH 3 =số mol NH 4 NO 3
3
( ( ) ) 3 0,1.3
0,0375( )
è oxihãa gi¶m 8 8
Al
sè molNO trongAl NO n
mol s
hãa trÞ cñaNO
-= = =
Đáp án :chọn C
Ví dụ 3
H2SO4, có 0,062 mol khí NO và 0,047 mol SO2 thoát ra Đem cô cạn dung dịch sau phản ứng thì thu được 22,164 gam hỗn hợp các muối khan Trị số của x và y
Trang 7A x = 0,08; y = 0,03 B x = 0,12; y = 0,02 C x = 0,07; y = 0,07 D x =
0,09; y = 0,01
Giải Thực chất là đã xảy ra quá trình oxihóa-khử ,trong đó kim loại là chất khử bị
oxihóa;axít bị khử
-Quá trình oxihóa kim loại :
Fe ¾ ¾ ® Fe3++ 3e
x 3x
Ag ¾ ¾ ® Ag+ + 1e
y y
-Quá trình khử :
+
0,186 0,062 mol
2
4 4 2 2 2 2 0,094 0,047 mol
+ + ® +
Áp dụng định luật BTKL ,ta có 3x+y=0,186+0,094 (1)
Mặc khác, khối lượng muối =khối lượng kim loại bị hòa tan + khối lượng gốc
axít trong muối
-3 +m 42
SO
-Û 22,164=56x+108y +n.62+n/ .96
3
+5 oxihãa ¶ sè mol e do N nhËn 0,186
-NO =3 1 1 0,186( )
NO
4
2-+6 oxihãa ¶ sè mol e do S nhËn
mol hãa trÞ cña gèc
Từ (1),(2) giải ra được x=0,09;y=0,01 (chọn D)
Trang 8IV-LỜI KẾT
-Đây chẳng qua cũng chỉ là 1 sáng kiến nhỏ,cũng có thể xem như một tiện ích ,được
kế thừa dựa trên nền tảng của các phương pháp bảo toàn electron và bảo toàn điện tích , nên cũng có mặt ưu và nhược điểm của nó ; không khỏi tránh phần thiếu sót .Vậy rất mong các quý thầy ,cô và các bạn đồng nghiệp hãy chân thành nhận xét , góp ý ,để cho sáng kiến được ngày càng hoàn thiện hơn Xin chân thành cảm ơn !
-Hết -