sáng kiến kinh nghiệm rèn luyện tư duy cho học sinh qua các bài tập định luật bảo toàn

Sở giáo dục v đo tạo lo cai Trờng THPT số 2 Bảo Thắng Sáng kiến kinh nghiệm Rèn luyện t duy học sinh qua các bài tập áp dụng định luật bảo toàn GV: Phạm Thị Thu May Tổ: Hoá - Sinh - Thể dục Năm học: 2010-2011 1 2 I. Phần chung 1 - Tên đề ti: Rèn luyện t duy học sinh qua các bài tập áp dụng định luật bảo toàn 2 - Lý do chọn đề ti : Bài tập là một trong những phơng pháp quan trọng nhất để nâng cao chất lợng dạy học bộ môn, mặt khác giải bài tâp là một phơng pháp học tâp tích cực có hiệu quả giúp học sinh phát triển t duy. Để đáp ứng đợc yêu cầu về đổi mới phơng pháp kiểm tra, đánh giá kết quả học tập theo hình thức trắc nghiệm khách quan, giúp các em học sinh phát triển t duy sáng tạo , hiểu bản chất vấn đề, giải quyết các bài tập trong thời gian sớm nhất. Với những kinh nghiệm đợc đúc rút ra trong quá trình giảng dạy của mình, tôi viết đề tài này để các đồng nghiệp và các em học sinh tham khảo để phần nào giúp các em học sinh đáp ứng đợc yêu cầu đặt ra. II . Nhiệm vụ - yêu cầu của đề ti 1. Nhiệm vụ Giúp học sinh phát triển t duy thông qua hệ thống các bài tập áp dụng định luật bảo toàn 2. Yêu cầu - Giúp học sinh nhận dạng bài toán. - Giúp học sinh nắm đợc cách giải bài tập hóa học liên quan một cách thành thạo. III. Phạm vi giới hạn của đề ti 1. Đối tợng nghiên cứu Học sinh trờng PTTH Số 2 Bảo Thắng. 2. Phơng pháp nghiên cứu - Nghiên cứu SGK - Nghiên cứu tài liệu - Trao đổi kinh nghiệm, học hỏi các đồng nghiệp 3. Thời gian nghiên cứu Trong suốt quá trình giảng dạy ở trờng THPT từ tháng 1/2003 đến tháng 2/2011 3 IV. Nội dung v đánh giá 1. Dn ý chính Phần 1. Lí thuyết Phần 2. Ví dụ vận dụng Phần 3. Các bài tập áp dụng (tự giải) 2. Nội dung đề ti 4 Phần 1: Lí thuyết Định luật bảo ton khối lợng do Lomnoxov (phát biểu năm 1748) và sau đó A.L Lavoisier (phát biểu năm 1777) phát minh ra: Khối lợng các chất tham gia phản ứng luôn bằng khối lợng sản phẩm phản ứng.Đến năm 1799 J.L Proust phát biểu định luật thành phần không đổi: Một hợp chất dù đợc điều chế bằng phơng pháp no cũng đều có thnh phần định tính v định lợng không đổi. Hai định luật này rất quan trọng trong hoá học, nó quán xuyến tất cả các loại phản ứng hoá học, dựa vào các bản chất của phản ứng, ta suy ra đợc nhiều qui luật bảo toàn đặc trng cho các loại phản ứng; 1. Định luật bảo toàn đối với tất cả các loại phản ứng. 2. Sự bảo toàn số nguyên tử của các chất tham gia phản ứng Ví dụ: a) Trong tất cả các phản ứng đốt cháy các chất hữu cơ tạo thành CO 2 và H 2 O thì số mol nguyên tử [O] trong CO 2 và trong H 2 O luôn bằng số mol nguyên tử [O] trong O 2 tham gia phản ứng và số mol nguyên tử [O] trong chất bị đốt. b) Trong phản ứng hợp hiđro vào các chất hữu cơ không no nh ankin, anken, ankađien, v.v Số mol các chất giảm đi chính là số mol H 2 đã tham gia phản ứng mặc dù phản ứng đó xảy ra hoàn toàn hay không. c) Sự bảo toàn điện tích đợc biểu thị bằng sự trung hoà điện: Qui luật này đợc áp dụng cho tất cả các phản ứng xảy ra trong dung dịch chất điện li. Tổng điện tích dơng trong dung dịch luôn bằng tổng số điện tích âm. d) Sự bảo toàn proton: Trong các phản ứng giữa các axit với các bazơ số mol proton của nớc và các axit cho luôn bằng số mol proton đợc nớc và các bazơ nhận. Qui luật này thờng đợc biểu thị bằng phơng trình bảo toàn proton. Dựa vào phơng trình này và định luật tác dụng khối lợng cùng với biểu thức hằng số axit- bazơ ta giải đợc các bài toán phức tạp của các phản ứng axit bazơ. e) Sự bảo toàn electron: Trong các phản ứng oxi hoá- khử, tổng số mol electron do các chất oxi hoá nhận luôn bằng tổng số mol electron do các chất khử nhờng. Phần 2: Ví dụ vận dụng 1. Phơng pháp bảo ton nguyên tố VD1. Hỗn hợp chất rắn (X) gồm 0,1 mol FeO, 0,2 mol Fe 2 O 3 và 0,1 mol Fe 3 O 4 . Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp (X) trong dung dịch HCl d, thu đợc dung dịch (Y). Cho dung dịch NaOH d vào dung dịch (Y) thu đợc dung dịch (T) và kết tủa (Z). Lọc lấy kết tủa (Z), rửa sạch cẩn thận rồi nung trong không khí đến khối lợng không đổi thu đợc chất rắn (E) có khối lợng là A. 40 g. B. 80 g. C. 64 g. D. 32 g. Hớng dẫn giải: ơ Phân tích : Thông thờng khi làm bài tập này, các em học sinh thờng viết đầy đủ các phơng trình hoá học (có 8 phơng trình), sau đó tính số mol của Fe 2 O 3 đợc tạo thành. Tuy nhiên, nếu các em nhanh ý phát hiện ở đây tổng số mol nguyên tử Fe đợc bảo toàn thì việc giải bài toán trở nên đơn giản hơn nhiều. ơ Bi giải : Sơ đồ phản ứng : 22 HCl NaOH nung nóng trong không khí 2 3 23 33 3 4 FeO FeCl Fe(OH) Fe O Fe O FeCl Fe(OH) Fe O Chất rắn (E) là Fe 2 O 3 . Theo phơng pháp bảo toàn nguyên tố, ta có : n Fe trong hỗn hợp (X) = n Fe trong (E) . n Fe trong (E) = 0,1 + 2ì0,2 + 3ì0,1 = 0,8 (mol). Hay 23 Fe O 0,8 n0 2 == ,4 (mol). Vậy m (E) = 0,4ì160 = 64 (g). Đáp án C đúng. VD2. Tiến hành crăckinh 21,6 g C 5 H 12 thu đợc hỗn hợp khí (X) gồm C 2 H 4 , C 3 H 8 , CH 4 , C 4 H 8 , C 2 H 6 , C 3 H 6 , H 2 , C 5 H 10 và một ít C 5 H 12 cha phản ứng. Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp (X) rồi cho toàn bộ sản phẩm cháy vào bình (A) đựng nớc vôi trong d. Khối lợng của bình (A) tăng A. 21,6 g. B. 98,4 g. C. 49,2 g. D. 65,6 g. Hớng dẫn giải: 5 CH 12 5 n 3,0 72 6,21 == (mol). Đốt cháy hỗn hợp (X) thu đợc lợng sản phẩm hoàn toàn giống khi đốt cháy 21,6 g C 5 H 12 ban đầu. C 5 H 12 + 8O 2 5CO 2 + 6H 2 O 0,3 5ì0,3 6ì0,3 (mol) m bình tăng = 22 CO và H O bị hấ p thụ m = m sản phẩm sinh ra khi đốt cháy 21,6 g 12 5 CH = (1,5ì44 + 1,8ì18) = 98,4 (g). Đáp án B đúng. Vd3. Cho hỗn hợp A khối lợng 53,4 gam gồm phoi bào Fe và Cu. đốt nóng A trong không khí thu đợc hỗn hợp rắn A 1 khối lợng 72,6 gam gồm Cu(II) oxit và 3 oxit của Fe ( FeO, Fe 3 O 4 , Fe 2 O 3 ).Để hoà tan A 1 cần ít nhất bao nhiêu ml dung dịch hỗn hợp 2 axit HCl 2M và H 2 SO 4 1M.Sau khi hoà tan, đem cô cạn cẩn thận dung dịch thu đợc bao nhiêu gam muối khan? Hớng dẫn giải: [] )(2,1 16 4,532,76 moln O = = [] OHHO 2 2 + + )(4,22,1.2 moln H == + )(6,0 2.12 4,2 2 litV axit = + = 2. Phơng pháp bảo ton electron VD1. Cho hỗn hợp A khối lợng 17,43 gam gồm Fe và kim loại M (hoá trị không đổi n) với số mol bằng nhau tác dụng hết vừa đủ là 410 ml dung dịch HNO 3 loãng đun nóng, thu đợc dung dịch A 1 và 7,168 lít hỗn hợp khí B gồm NO và N 2 O có tổng khối lợng là 10,44 gam. Cô cạn cẩn thận A 1 thì thu đợc m 1 gam muối khan. a) Xác định kim loại M. b) Tính m 1 và nồng độ mol dung dịch HNO 3 . Hớng dẫn giải: Đặt: )(: )(: )(: )(: 2 molbON molaNO molxFe molxM Ta có: 6 + + +++ +++ + + 322 323 3 85810 334 3 NOOHONeHNO NOOHNOeHNO neMM eFeFe n Theo đầu bài =+ =+ 44,104430 32,0 ba ba = = 06,0 26,0 b a áp dụng định luật bảo toàn e - và bt klg ta có: =+=+ =+ 26,18.06,03.26,03 43,1756 xnx xMx = = 27 3 M n Vậy: Kim loại là Al MCmolban gamm Maxit imu 4 41,0 64,1 )(64,1104 )(55,9562).06,0.826,0.3(43,17 ô ===+= = + += VD2 Đun nóng 28 gam vụn sắt trong không khí. Sau một thời gian thu đợc hỗn hợp rắn A khối lợng a gam gồm Fe và 3 oxit của nó. Hoà tan hết lợng A trong lợng d dung dịch HNO 3 đun nóng, thu đợc dung dịch A 1 và 2,24 lít khí NO duy nhất (đktc). a) Tính a. b) Cô bớt dung dịch A 1 rồi làm lạnh đến 0 0 C thu đợc 63 gam tinh thể hiđrat với hiệu suất kết tinh là 90%. Hãy xác định công thức ptử của tinh thể hiđrat. Hớng dẫn giải: Ta có: )(1,0 4,22 24,2 )(5.0 56 28 moln moln NO Fe == == áp dụng định luật bảo toàn khối lợng và bảo toàn e - ta có: 3.1,04. 32 28 5,0.3 + = a a=37,6 (gam) Đặt công thức phân tử của tinh thể hiđrat là Fe(NO 3 ) 3 .nH 2 O ta có: -Số mol Fe(NO 3 ) 3 trong dung dịch A 1 là: 0,2 (mol) -Số mol tinh thể hiđrat là: 0,2.0,8=0,18 (mol) 7 -Khối lợng mol phân tử của tinh thể ngậm nớc=63/0,18=350(g/mol) -Khối lợng mol của Fe(NO 3 ) 3 là: 242 (g/mol) -Số mol H 2 O kết tinh là: n= 6 18 242350 = Vậy, công thức pttt hiđrat: Fe(NO 3 ) 3 .6H 2 O VD3 Cho hỗn hợp A khối lợng 16,64 gam gồm oxit sắt từ và oxit sắt (III) vào một ống sứ tròn đợc nung nóng. Cho một dòng khí CO đi chậm qua ống sứ đó để CO phản ứng hết, khí CO 2 đi chậm qua ống sứ đợc hấp thụ vào bình đựng lợng d dung dịch Ba(OH) 2 , tạo thành m 1 gam kết tủa trắng. Chất rắn A 1 thu đợc trong ống sứ sau phản ứng có khối lợng 14,64 gam gồm Fe, FeO và Fe 3 O 4 đợc hoà tan hết trong dung dịch HNO 3 đun nóng, sau phản ứng thu đợc dung dịch A 2 và 2,016 lít khí duy nhất NO (đktc). Xác định thành phần % khối lợng của mỗi oxit trong A và tính m 1 . Hớng dẫn giải: Đặt: )(: )(: )(: 43 32 molaCO molxOFe molyOFe áp dụng định luật bảo toàn khối lợng ta có: 16,64+28a=14,64+44a a=0,125(mol) CO 2 CaCO 3 0,125 0,125: mol m CaCO 3 =0,125.197=24,625 (gam) *Chất khử: CO Fe 3 O 4 *Chất oxi hoá: HNO 3 *áp dụng định luật bảo toàn e - , ta có: x+0,125.2= 27,03. 4,22 016,2 = x=0,02(mol) y=0,75 (mol) = = %12,72% %88,27% 32 43 OFe OFe VD4. Cho 2,64 gam một sun fua kim loại tác dụng hoàn toàn với dung dịch H 2 SO 4 đun nóng, thu đợc dung dịch A 1 , 3,36 lít hỗn hợp khí B gồm NO 2 và NO có tỉ khối so với H 2 bằng 19,8. Thêm vào A 1 lợng d dung dịch BaCl 2 thấy tạo thành m 1 gam kết tủa trắng thực tế không tan trong dung dịch axit d. Xác định công thức phân tử của sunfua kim loại và tính m 1 . Hớng dẫn giải: 8 OHNOHeNO OHNOHeNO emnmHmSOMOmHSM n m 23 223 2 422 243 221 )62(824 +++ +++ +++++ + + ++ Đặt: )(: )(: 2 molbNO molaNO = + =+ 2.8,19 15,0 3046 5 ba ba = = 06,0 09,0 b a áp dụng định luật bảo toàn e - , ta có: 27,0 62 64,2 322 mnnM + = + mnM 333,13778,9 + = 2 nghiệm Hoặc: hoặc: 1 1 23 n m M = = = 3 2 56 n m M = = = Vậy : Sunfua kim loại là: Na 2 S hay FeS Gọi số mol SO 4 2- là t (mol) -Nếu M 2 S m là Na 2 S. Vận dụng định luật bảo toàn e - ta có: 8t=0,09+0,03.0,06=0,0918 t=0,011475(mol) m 1 =2,673675 (g) -Nếu M 2 S m là FeS. Vận dụng định luật bảo toàn e - ta có: 9t=0,09+0,03.0,06=0,0918 t=0,0102 (mol) m 1 =2,3766 (g) VD5 Cho Fe phản ứng vừa hết với H 2 SO 4 , thu đợc khí A và 8,28 gam muối. Biết số mol Fe bằng 37,5% số mol H 2 SO 4 . Tính khối lợng Fe đã phản ứng? Hớng dẫn giải Cách 1 Khí A là SO 1:1: 42 SOHFe nn 2 Pt : 2Fe + 6H 2 SO 4 Fe 2 (SO 4 ) 3 + 3SO 2 +6H 2 O mol: x 3x 0,5x Fe + Fe 2 (SO 4 ) 3 3FeSO 4 mol : y y 3y =+ =+ 28,83.152400).5,0( 3.375,0)( yyx xyx 9 = = )(005,0 )(04,0 moly molx )(52,256).005,004,0( gamm Fe =+= Cách 2 Khí A là SO 1:1: 42 SOHFe nn 2 Ta có: 2H 2 SO 4 +2e SO 2 +SO 4 2- +2H 2 O x mol 0,5x mol 0,375x.56+0,5x.96=8,28 x=0,12 m Fe =0,12.0,375.56=2,52 gam VD6 Hoà tan 46,4 gam M x O y trong H 2 SO 4 đặc, nóng thu đợc dung dịch chứa 120 gam muối và 2,24 lít khí SO 2 (đktc). Xác định công thức của oxit kim loại? Hớng dẫn giải OHynxSOynxSOxMSOHynxOM nyx 224242 )(2)2()()(22 + + + mol:a (nx-y).a 2 a x 2 ).2( aynx (nx-y).a = =+ ++=+ 4,22 24,2 .22 4,4616 )(1864. 4,22 24,2 120)(984,46 aynax ayMax ynxaynxa = = = = =+ = 6,33 8,0 8,1 2,02 4,4616 1 Max ay nax aynax ayMax aynax n=3, M=56, 4 3 = y x M x O y là : Fe 3 O 4 3. Phơng pháp bảo ton khối lợng VD1. Cho m gam hỗn hợp ba kim loại Fe, Cu và Al vào một bình kín có chứa 1 mol oxi. Nung nóng bình một thời gian cho đến khi thể tích oxi giảm đi 3,5% thì thu đợc 2,12 g chất rắn. Tính m. Hớng dẫn giải ơ Phân tích : Có rất nhiều em học sinh khi giải bài tập này đã viết đầy đủ 3 phơng trình hoá học rồi đặt ẩn và giải. Thực tế là ta không biết đợc có bao nhiêu % mỗi kim loại đã phản ứng với oxi nên việc giải hệ phơng trình là không thể thực hiện đợc. Dễ dàng nhận thấy tổng khối lợng của hỗn hợp sau phản ứng bằng khối lợng kim loại ban đầu cộng với khối lợng oxi đã phản ứng. Cho nên chỉ việc tính khối lợng oxi đã phản ứng là bao nhiêu, sau đó lấy khối lợng 10 [...]... xác định công thức phân tử của sản phẩm này B i 13 Cho 2 bình A và B cùng dung tích và cùng nhiệt độ 00C Bình A chứa 1 mol O2 và bình B chứa 1 mol Cl2 mỗi bình đều chứa 1,08 gam kim loại M có hoá trị n duy nhất Nung bình ở nhiệt độ thích hợp cho đến khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn Làm lạnh hỗn hợp về 00C thấy tỉ lệ áp suất trong các bình bằng 7:4 cho rằng thể tích chất rắn là không đáng kể Xác định. .. hoàn toàn thu đ ợc 4,5 g n ớc Hỏi đem cô cạn dung dịch thì sẽ thu đ ợc bao nhiêu gam muối khan ? Phần (2) cho tác dụng với khí clo Lấy toàn bộ khí HCl thu đ ợc hấp thụ vào 200 ml dung dịch NaOH 20% (D = 1,2 g/ml) Xác định nồng độ % của các chất trong dung dịch sau phản ứng (biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn) ( Đáp án : Khối l ợng muối khan thu đ ợc l 53,9 g C%NaCl = 11,3%, C%NaOH d = 10,84% B i 4 Cho. .. 3,81 g D 5,81 g (Trích thi tuy n sinh v o i h c kh i A n m 2007) H ớng dẫn giải Fe2O3 + 3H2SO4 Fe2(SO4)3 + 3H2O MgO + H2SO4 MgSO4 + H2O ZnO + H2SO4 ZnSO4 + H2O Ta thấy : nn ớc sinh ra = n H 2 SO 4 phản ứng = 0,05 mol Theo định luật bảo toàn khối l ợng, ta có : 2,81 + 0,05 98 = mhỗn hợp muối sunfat khan + 18 0,05 mhỗn hợp muối sunfat khan = 6,81 g Đáp án A đúng VD4 Cho 2,48 g hỗn hợp hai ancol no, đơn... (g) Theo định luật bảo toàn khối l ợng, ta có : m(Y) = m(X) + mNa m H 2 = 2,48 + 1,38 0,06 = 3,80 (g) Đáp án A đúng 4 Ph ơng pháp bảo to n điện tích VD1 Có hai dung dịch (A) và (B) Mỗi dung dịch chỉ chứa hai loại cation và hai loại anion trong số các ion sau : K+ (0,15 mol), Mg2+ (0,1 mol), NH 4 (0,25 mol), H+ (0,2 2 mol), Cl (0,1 mol), SO2 (0,075 mol), NO3 (0,25 mol) và CO3 (0,15 mol) Cho 4 biết... cho rằng thể tích chất rắn là không đáng kể Xác định kim loại m đã dùng B i 14 Cho hỗn hợp khí X gồm 1 anken và H2 có tỉ khói so với H2 là 9 Dẫn hỗn hợp X đi qua ống sứ đựng Ni nung nóng cho đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu đ ợc hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với H2 bằng 15 Xác định công thức phân tử của anken? B i tập trắc nghiệm B i 1 Dung dịch (X) chứa 0,1 mol ion Ba2+, 0,2 mol ion Mg2+, 0,4 mol... theo định luật bảo toàn điện tích, ta có : a = b + 2c + 2d (**) Lấy (**) nhân với 5 ta đ ợc ph ơng trình : 5a = 5b + 10c + 10d (***) Lấy (*) trừ đi (***) ta đ ợc : (2x 5a) = 5b 2x = 5(a + b) x= 5 (a + b) Đáp án A đúng 2 13 Phần 3: Các b i tập áp dụng (tự giải) B i tập tự luận B i 1 Cho 2,4 gam Mg vào 200ml dung dịch FeCl3 0,4M Tính nồng độ mol/ lít của chất có trong dung dịch? B i 2 Cho m gam hỗn hợp... Khi cho dung dịch Ba(OH)2 vào dung dịch muối (X) có thể xảy ra các phản ứng : 2 CO3 + H2O HCO3 + OH (1) 2 CO3 + Ba2+ BaCO3 (2) SO2 + Ba2+ 4 BaSO4 (3) Để thu đ ợc l ợng kết tủa cực đại thì l ợng ion Ba2+ phải đủ để kết tủa hết các 2 ion CO3 và ion SO2 4 n 2 CO3 + nSO2 = (b + c + d) mol ; n Ba 2 = 0,2x mol 4 Theo (2) và (3), ta có : 0,2x = (b + c + d) 2x = 10b + 10c + 10d (*) Mặt khác, theo định luật bảo. .. dịch (B) chứa 4 ion còn lại Tuy nhiên, chỉ có tr ờng hợp (1) thoả mãn định luật bảo toàn điện tích : Dung dịch (A) : Tổng điện tích d ơng = 0,20 + 0,1 2 = 0,4 Tổng điện tích âm = 0,075 2 + 0,25 = 0,4 12 Dung dịch (B) : Tổng điện tích d ơng = 0,25 + 0,15 = 0,4 Tổng điện tích âm = 0,15 2 + 0,1 = 0,4 2 VD2 Dung dịch muối (X) chứa các ion : Na+ (a mol), HCO3 (b mol), CO3 (c mol), SO2 (d mol) Để thu đ... (D), biết các khí đều đ ợc đo ở đktc ( Đáp án : [H2SO4] = 0,05M ; m(A) = 182,2 g ; m(D) = 160,2 g B i 5 Đốt m gam Fe trong không khí một thời gian thu đ ợc 12 g hỗn hợp chất rắn gồm Fe, Fe2O3, FeO và Fe3O4 Cho hỗn hợp này tác dụng với dung dịch HNO3 d thu đ ợc 2,24 lít NO là sản phẩm khử duy nhất (đktc) Tính m (Trích đề thi tuyển sinh v o tr ờng ĐHQG H Nội 1998) ( Đáp án : m = 10,08 g B i 6 Cho a gam... Đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol một axit cacboxylic đơn chức cần vừa đủ V lít khí oxi (đktc) Sau phản ứng thu đ ợc 0,3 mol CO2 và 0,2 mol n ớc Giá trị của V là A 11,2 B 4,48 C 6,72 D 8,96 17 (Trích đề thi tuyển sinh v o Đại học khối B năm 2007) ( Đáp án : C B i 10 Đốt cháy hoàn toàn 4,04 g hỗn hợp (Y) gồm ba kim loại Al, Fe và Cu trong oxi thu đ ợc 5,96 g hỗn hợp ba oxit (E) Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp (E) . Trờng THPT số 2 Bảo Thắng Sáng kiến kinh nghiệm Rèn luyện t duy học sinh qua các bài tập áp dụng định luật bảo toàn GV: Phạm Thị Thu May Tổ: Hoá - Sinh - Thể dục . t duy thông qua hệ thống các bài tập áp dụng định luật bảo toàn 2. Yêu cầu - Giúp học sinh nhận dạng bài toán. - Giúp học sinh nắm đợc cách giải bài tập hóa học liên quan một cách thành. Năm học: 2010-2011 1 2 I. Phần chung 1 - Tên đề ti: Rèn luyện t duy học sinh qua các bài tập áp dụng định luật bảo toàn 2 - Lý do chọn đề ti : Bài tập là một trong