Đối với học sinh THPT khi làm bài tập thông thường thì việc thực hiện các bước là điều cần thiết nhằm củng cố kĩ năng viết và cân bằng phương trình hình thành kĩ năng giải bài tập . Song với việc đổi mới hình thức kiểm tra thì có thể sử dụng một số định luật hóa học có thể giúp học sinh thực hiện nhanh yêu cầu mà không phải viết phương trình hóa học và tiết kiệm rất nhiều thời gian đặc biệt là đối với dạng bài tập trắc nghiệm . Tuy nhiên việc sử dụng phương pháp nào cũng cần rèn luyện kĩ năng hóa học nên không nên lạm dụng bất kì một phương pháp nào Bảo toàn nguyên tố có thể hiểu là số nguyên tử của một nguyên tố trong phản ứng trước và sau phản ứng bằng nhau cho nên khi biểu diễn chỉ cần dùng sơ đồ rồi căn cứ vào sơ đồ để tính các đại lượng liên quan hoặc từ công thức hóa học biểu diễn giá trị tương đương, trong một số trường hợp cần kết hợp một số phương pháp khác để quá trình giải bài tập nhanh hơn Với phương pháp này chỉ có thể sử dụng trong một số trường hợp . Tuy nhiên trong nội dung này tôi không trình bày phương pháp truyền thống (Phần này các bạn tự làm để so sánh) mà chỉ trình bày nội dung của phương pháp .Rất mong sẽ làm vui lòng các bạn Câu 1: Hỗn hợp X gồm Ba và Cu .Khi nung X với O2 dư thì khối lượng tăng lên 4,8g .Khi cho chất rắn thu được tác dụng với H2 dư thì khối lượng chất rắn giảm 3,2g .Khối lượng X là: A. 20,1g B. 33,8g C. 26,5g * D. 16,2g Hướng dẫn giải: Trường hợp 1: Khối lượng tăng là khối lượng oxi mO = 4,8 nO = 0,3 Trường hợp 2: Khối lượng giảm là khối lượng oxi trong CuO mO = 3,2 nO = 0,2 Từ công thức BaO và CuO nCu = 0,2 và nBa = 0,1 mX = 0,2.64 + 0,1.137 = 26,5g Câu 2: Nung 28g Fe trong bình kín chứa O2 dư thu được chất rắn nặng 39,2g gồm 2 oxit Fe2O3 và Fe3O4 .Phần trăm số mol Fe biến thành Fe2O3 và Fe3O4 là : A. 30% và 70% B. 50% và 50% C. 40% và 60% * D. 60% và 40% Hướng dẫn giải:Khối lượng oxi : mO = 39,2 – 28 = 11,2 nO = 0,7 và nFe = 0,5 Dùng sơ đồ : Fe Fe2O3 và Fe Fe3O4 Gọi số mol của Fe2O3 là x và Fe3O4 là y ta có: 2x x 3y y Lập phương trình cho số mol Fe và O: 2x + 3y = 0,5 và 3x + 4y = 0,7 Giải ra : x = y = 0,1 Tính % số mol Fe Fe2O3 là 0,4 và Fe Fe3O4 là 0,6 Câu 3: Cho hỗn hợp X gồm SO2 và O2 theo tỷ lệ số mol 1:1 đi qua V2O5 xúc tác, đun nóng thu được hỗn hợp Y có khối lượng 19,2g .Hoà tan Y vào nước sau đó thêm Ba(NO3)2 dư thu được 37,28g kết tủa .Hiệu suất phản ứng SO2 + O2 là: A. 40% B. 75% C. 80% * D. 60% Hướng dẫn giải: Tham gia phản ứng : = = n = 0,16 Ban đầu : 64x + 32x = 19,2 x = 0,2 H = 0,16: 0,2 = 0,8 = 80% Câu 4: Cho m gam FeS2 tác dụng hoàn toàn với O2 thu được 32 gam khí SO2 . Giá trị của m là: A. 25B. 30 * C. 35D. 40 Hướng dẫn giải: = 0,5 Ta dùng sơ đồ : FeS2 2 SO2 0,25 0,5 m = 120.0,25 = 30g Câu 5: Đốt cháy m gam Na bằng lượng vừa đủ 5,6 lít O2( đktc) ta thu được 21,8 gam hỗn hợp X gồm Na2O2 và Na2O . Cho X vào dung dịch H2SO4 loãng , vừa đủ thấy thoát ra V lít khí ( đktc) và thu được dung dịch Y . a) Khi cô cạn Y thu được muối khan có khối lượng là A. 42,6 gam. B. 85,2 gam. C. 56,8gam. D.71,0gam. b) Giá trị của V là A. 1,12. B.2.24. C.3.36. D.4,48. Hướng dẫn giải:a) mO = 0,25.32 = 8g mNa = 21,8 – 8 = 13,8 nNa = 0,6 = 0,3 = 0,3.142 = 42,6g b) Bảo toàn e : 0,6.1 = 0,25.4 - 4a 4a = 0,4 a = 0,1 V = 2,24 lit Câu 6: Cho 18,4 gam hỗn hợp gồm Fe và một kim loại A hoá trị hai tác dụng với H2SO4 loãng, dư thì được 2,24 lít khí (đktc) và một chất rắn không tan. Hoà tan hoàn toàn phần chất rắn không tan bằng H2SO4 đặc, đun nóng thì được 12,8 gam khí SO2. A là kim loại nào trong số các kim kim loại sau đây : A. ZnB. Cu * C. HgD. Ag Hướng dẫn giải: = 0,1 nFe = 0,1 mChất rắn = 18,4 – 0,1.56 = 12,8g Với = 0,2 = nA (Vì kim loại có hóa trị II) MA = 12,8: 0,2 = 64 A là Cu Câu 7: Nung 24g hỗn hợp Fe2O3 và CuO trong ống sứ có thổi luồng H2 dư đến khi phản ứng hoàn toàn .Cho hỗn hợp khí tạo thành đi qua bình chứa H2SO4 đặc,dư thì khối lượng bình tăng 7,2g .Khối lượng Fe và khối lượng Cu thu được là: A. 5,6g Fe và 3,2g Cu B. 11,2g Fe và 6,4g Cu* C. 5,6g Fe và 6,4g Cu D. 11,2g Fe và 3,2g Cu Hướng dẫn giải: Khối lượng tăng là mO = (7,2 : 18).16 = 6,4g mKim loại = 24 – 6,4 = 17,6 Gọi số mol Fe2O3 là x và CuO là y 2x.56 +64y = 17,6 va 3x.16 + 16y = 6,4 Giải ra kết quả: x = y = 0,1 mFe = 0,2.56 = 11,2g và mCu = 0,1.64 = 6,4g Câu 8: Cho 3,04g hỗn hợp Fe2O3 và FeO tác dụng với CO dư đến khi phản ứng hoàn toàn .Chất khí thu được cho qua dung dịch Ca(OH)2 dư thu được 5g kết tủa .Khối lượng Fe2O3 và FeO có trong hỗn hợp là: A. 0,8g và 1,14g B. 1,6g và 1,14g* C. 1,6g và 0,72g D. 0,8 và 0,72g Hướng dẫn giải: Ta có: n = = nO(trong oxit) = 0,05 Gọi số mol Fe2O3 là x và FeO là y 160x + 72y = 3,04 và 3x + y = 0,05 Giải ra : x = 0,01 và y = 0,02 m tương ứng Câu 9 : Khử 39,2g hỗn hợp A gồm Fe2O3 và FeO bằng CO thu được hỗn hợp B gồm FeO và Fe. Để hoà tan B cần vừa đủ 2,5 lit dung dịch H2SO4 0,2M thu được 4,48 lit khí (đktc) Khối lượng Fe2O3 và FeO lần lượt là: A. 32g và 7,2g* B. 16g và 23,2g C. 18g và 21,2g D. 20g và 19,2g Hướng dẫn giải: Muối thu dược là FeSO4 nFe = nS = 2,5.0,2 = 0,5 Gọi số mol Fe2O3 là x và FeO là y 2x + y = 0,5 và 160x + 72y = 39,2 Giải ra kết quả x = 0,2 và y = 0,1 = 32g và mFeO = 7,2g Câu 10 : Đốt cháy 9,8g bột Fe trong không khí thu được hỗn hợp chất rắn X gồm 3 oxit của Fe.Để hoà tan X cần vừa hết 500ml dung dịch HNO3 1,6M thu được V lit NO(sản phẩm duy nhất).Giá trị V là: A. 6,16 lit * B. 10,08 lit C. 11,76 lit D. 6,72 lit Hướng dẫn giải: Sơ đồ phản ứng : Fe X Fe(NO3)3 + NO Bảo toàn nguyên tố cho Fe: = nFe = 0,175 Bảo toàn nguyên tố cho N: nNO = - 3 = 0,5.1,6 – 3.0,175 = 0,275 → V= 0,275.22,4 Câu 11:Lấy a mol NaOH hấp thụ hoàn toàn 2,64g CO2 thu được đúng 200ml dung dịch X.Trong dung dịch X không còn NaOH và nồng độ của ion CO là 0,2M .Giá trị của a là: A. 0,06 B. 0,08 C. 0,1 * D. 0,12
Đổi mới phương pháp giải bài tập bằng bảo toàn nguyên tố GIẢI BÀI TẬP BẰNG PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN NGUYÊN TỐ Từ Xuân Nhị – THPT Hướng hóa –Quảng trị Đối với học sinh THPT khi làm bài tập thông thường thì việc thực hiện các bước là điều cần thiết nhằm củng cố kĩ năng viết và cân bằng phương trình hình thành kĩ năng giải bài tập . Song với việc đổi mới hình thức kiểm tra thì có thể sử dụng một số định luật hóa học có thể giúp học sinh thực hiện nhanh yêu cầu mà không phải viết phương trình hóa học và tiết kiệm rất nhiều thời gian đặc biệt là đối với dạng bài tập trắc nghiệm . Tuy nhiên việc sử dụng phương pháp nào cũng cần rèn luyện kĩ năng hóa học nên không nên lạm dụng bất kì một phương pháp nào Bảo toàn nguyên tố có thể hiểu là số nguyên tử của một nguyên tố trong phản ứng trước và sau phản ứng bằng nhau cho nên khi biểu diễn chỉ cần dùng sơ đồ rồi căn cứ vào sơ đồ để tính các đại lượng liên quan hoặc từ công thức hóa học biểu diễn giá trị tương đương, trong một số trường hợp cần kết hợp một số phương pháp khác để quá trình giải bài tập nhanh hơn Với phương pháp này chỉ có thể sử dụng trong một số trường hợp . Tuy nhiên trong nội dung này tôi không trình bày phương pháp truyền thống (Phần này các bạn tự làm để so sánh) mà chỉ trình bày nội dung của phương pháp .Rất mong sẽ làm vui lòng các bạn Câu 1: Hỗn hợp X gồm Ba và Cu .Khi nung X với O 2 dư thì khối lượng tăng lên 4,8g .Khi cho chất rắn thu được tác dụng với H 2 dư thì khối lượng chất rắn giảm 3,2g .Khối lượng X là: A. 20,1g B. 33,8g C. 26,5g * D. 16,2g Hướng dẫn giải: Trường hợp 1: Khối lượng tăng là khối lượng oxi → m O = 4,8 → n O = 0,3 Trường hợp 2: Khối lượng giảm là khối lượng oxi trong CuO → m O = 3,2 → n O = 0,2 Từ công thức BaO và CuO → n Cu = 0,2 và n Ba = 0,1 → m X = 0,2.64 + 0,1.137 = 26,5g Câu 2: Nung 28g Fe trong bình kín chứa O 2 dư thu được chất rắn nặng 39,2g gồm 2 oxit Fe 2 O 3 và Fe 3 O 4 .Phần trăm số mol Fe biến thành Fe 2 O 3 và Fe 3 O 4 là : A. 30% và 70% B. 50% và 50% C. 40% và 60% * D. 60% và 40% Hướng dẫn giải:Khối lượng oxi : m O = 39,2 – 28 = 11,2 → n O = 0,7 và n Fe = 0,5 Dùng sơ đồ : Fe → Fe 2 O 3 và Fe → Fe 3 O 4 Gọi số mol của Fe 2 O 3 là x và Fe 3 O 4 là y ta có: 2x ← x 3y ← y Lập phương trình cho số mol Fe và O: 2x + 3y = 0,5 và 3x + 4y = 0,7 Giải ra : x = y = 0,1 Tính % số mol Fe → Fe 2 O 3 là 0,4 và Fe → Fe 3 O 4 là 0,6 Câu 3: Cho hỗn hợp X gồm SO 2 và O 2 theo tỷ lệ số mol 1:1 đi qua V 2 O 5 xúc tác, đun nóng thu được hỗn hợp Y có khối lượng 19,2g .Hoà tan Y vào nước sau đó thêm Ba(NO 3 ) 2 dư thu được 37,28g kết tủa .Hiệu suất phản ứng SO 2 + O 2 là: A. 40% B. 75% C. 80% * D. 60% Hướng dẫn giải: Tham gia phản ứng : 2 SO n = 3 SO n = n ↓ = 0,16 Ban đầu : 64x + 32x = 19,2 → x = 0,2 → H = 0,16: 0,2 = 0,8 = 80% Câu 4: Cho m gam FeS 2 tác dụng hoàn toàn với O 2 thu được 32 gam khí SO 2 . Giá trị của m là: A. 25 B. 30 * C. 35 D. 40 Hướng dẫn giải: 2 SO n = 0,5 Ta dùng sơ đồ : FeS 2 → 2 SO 2 0,25 ← 0,5 → m = 120.0,25 = 30g Câu 5: Đốt cháy m gam Na bằng lượng vừa đủ 5,6 lít O 2 ( đktc) ta thu được 21,8 gam hỗn hợp X gồm Na 2 O 2 và Na 2 O . Cho X vào dung dịch H 2 SO 4 loãng , vừa đủ thấy thoát ra V lít khí ( đktc) và thu được dung dịch Y . a) Khi cô cạn Y thu được muối khan có khối lượng là A. 42,6 gam. B. 85,2 gam. C. 56,8gam. D.71,0gam. Từ Xuân Nhị – THPT Hướng hóa –Quảng trị - Telex: 0913485120 Đổi mới phương pháp giải bài tập bằng bảo toàn nguyên tố b) Giá trị của V là A. 1,12. B.2.24. C.3.36. D.4,48. Hướng dẫn giải:a) m O = 0,25.32 = 8g → m Na = 21,8 – 8 = 13,8 → n Na = 0,6 → 42 SONa n = 0,3 → 42 SONa m = 0,3.142 = 42,6g b) Bảo toàn e : 0,6.1 = 0,25.4 - 4a → 4a = 0,4 → a = 0,1 → V = 2,24 lit Câu 6: Cho 18,4 gam hỗn hợp gồm Fe và một kim loại A hoá trị hai tác dụng với H 2 SO 4 loãng, dư thì được 2,24 lít khí (đktc) và một chất rắn không tan. Hoà tan hoàn toàn phần chất rắn không tan bằng H 2 SO 4 đặc, đun nóng thì được 12,8 gam khí SO 2 . A là kim loại nào trong số các kim kim loại sau đây : A. Zn B. Cu * C. Hg D. Ag Hướng dẫn giải: 2 H n = 0,1 → n Fe = 0,1 → m Chất rắn = 18,4 – 0,1.56 = 12,8g Với 2 SO n = 0,2 = n A (Vì kim loại có hóa trị II) → M A = 12,8: 0,2 = 64 → A là Cu Câu 7: Nung 24g hỗn hợp Fe 2 O 3 và CuO trong ống sứ có thổi luồng H 2 dư đến khi phản ứng hoàn toàn .Cho hỗn hợp khí tạo thành đi qua bình chứa H 2 SO 4 đặc,dư thì khối lượng bình tăng 7,2g .Khối lượng Fe và khối lượng Cu thu được là: A. 5,6g Fe và 3,2g Cu B. 11,2g Fe và 6,4g Cu* C. 5,6g Fe và 6,4g Cu D. 11,2g Fe và 3,2g Cu Hướng dẫn giải: Khối lượng tăng là OH m 2 → m O = (7,2 : 18).16 = 6,4g → m Kim loại = 24 – 6,4 = 17,6 Gọi số mol Fe 2 O 3 là x và CuO là y → 2x.56 +64y = 17,6 va 3x.16 + 16y = 6,4 Giải ra kết quả: x = y = 0,1 → m Fe = 0,2.56 = 11,2g và m Cu = 0,1.64 = 6,4g Câu 8: Cho 3,04g hỗn hợp Fe 2 O 3 và FeO tác dụng với CO dư đến khi phản ứng hoàn toàn .Chất khí thu được cho qua dung dịch Ca(OH) 2 dư thu được 5g kết tủa .Khối lượng Fe 2 O 3 và FeO có trong hỗn hợp là: A. 0,8g và 1,14g B. 1,6g và 1,14g* C. 1,6g và 0,72g D. 0,8 và 0,72g Hướng dẫn giải: Ta có: n ↓ = 2 CO n = n O(trong oxit) = 0,05 Gọi số mol Fe 2 O 3 là x và FeO là y → 160x + 72y = 3,04 và 3x + y = 0,05 → Giải ra : x = 0,01 và y = 0,02 → m tương ứng Câu 9 : Khử 39,2g hỗn hợp A gồm Fe 2 O 3 và FeO bằng CO thu được hỗn hợp B gồm FeO và Fe. Để hoà tan B cần vừa đủ 2,5 lit dung dịch H 2 SO 4 0,2M thu được 4,48 lit khí (đktc) Khối lượng Fe 2 O 3 và FeO lần lượt là: A. 32g và 7,2g* B. 16g và 23,2g C. 18g và 21,2g D. 20g và 19,2g Hướng dẫn giải: Muối thu dược là FeSO 4 → n Fe = n S = 2,5.0,2 = 0,5 Gọi số mol Fe 2 O 3 là x và FeO là y → 2x + y = 0,5 và 160x + 72y = 39,2 → Giải ra kết quả x = 0,2 và y = 0,1 → 32 OFe m = 32g và m FeO = 7,2g Câu 10 : Đốt cháy 9,8g bột Fe trong không khí thu được hỗn hợp chất rắn X gồm 3 oxit của Fe.Để hoà tan X cần vừa hết 500ml dung dịch HNO 3 1,6M thu được V lit NO(sản phẩm duy nhất).Giá trị V là: A. 6,16 lit * B. 10,08 lit C. 11,76 lit D. 6,72 lit Hướng dẫn giải: Sơ đồ phản ứng : Fe 0 2 ,O t+ → X 3 HNO+ → Fe(NO 3 ) 3 + NO Bảo toàn nguyên tố cho Fe: 3 3 ( )Fe NO n = n Fe = 0,175 Bảo toàn nguyên tố cho N: n NO = 3 HNO n - 3 3 3 ( )Fe NO n = 0,5.1,6 – 3.0,175 = 0,275 → V= 0,275.22,4 Câu 11:Lấy a mol NaOH hấp thụ hoàn toàn 2,64g CO 2 thu được đúng 200ml dung dịch X.Trong dung dịch X không còn NaOH và nồng độ của ion CO 2 3 − là 0,2M .Giá trị của a là: A. 0,06 B. 0,08 C. 0,1 * D. 0,12 Từ Xuân Nhị – THPT Hướng hóa –Quảng trị - Telex: 0913485120 Đổi mới phương pháp giải bài tập bằng bảo toàn nguyên tố Hướng dẫn giải: Sơ đồ phản ứng : CO 2 + NaOH → Na 2 CO 3 + NaHCO 3 Bảo toàn nguyên tố cho C : 3 NaHCO n = 2,64 0,2.0,2 0,02 44 − = Bảo toàn nguyên tố cho Na: a = 2 2 3 Na CO n + 3 NaHCO n = 0,1 Câu 12: Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp gồm x mol FeS 2 và y mol Cu 2 S vào dung dịch HNO 3 vừa đủ thu được dung dịch X(chỉ chứa 2 muối sunfat) và khí duy nhất là NO.Tỷ số x:y là: A. 6:5 B. 2:1 * C. 1:2 D. 5:6 Hướng dẫn giải: X chỉ chứa 2 muối sunfat và khí NO duy nhất → S chuyển hết thành 2 4 SO − ta có sơ đồ : 2FeS 2 → Fe 2 (SO 4 ) 3 và Cu 2 S → CuSO 4 x 0,5x y 2y Ap dụng bảo toàn cho S thì 2x + y = 3.0,5x + 2y → 0,5x = y hay x : y = 2:1 Câu 13: X là một ancol no,mạch hở.Đốt cháy hoàn toàn 0,05mol X cần 5,6g oxi,thu được hơi nước và 6,6g CO 2 .Công thức cúa X là: A. C 2 H 4 (OH) 2 B. C 3 H 7 OH C. C 3 H 6 (OH) 2 D. C 3 H 5 (OH) 3 * Hướng dẫn giải : 2 O n = 0,175 ; 2 CO n = 0,15 Vì X là ancol no,mạch hở → 2 H O n = n X + 2 CO n = 0,2 mol Câu 14: Đốt cháy hoàn toàn 0,1mol môt anđehit đơn chức X cần dùng vừa đủ 12,32 lit O 2 (đktc) thu được 17,6g CO 2 .X là anđehit nào sau : A. HC ≡ C – CH 2 – CHO B. CH 3 – CH 2 CH 2 – CHO * C. CH 2 =CH – CH 2 – CHO D. CH 2 =C=CH – CHO Hướng dẫn giải : 2 O n = 0,55 ; 2 CO n = 0,4 vì anđehit đơn chức nên n O(X) = n X = 0,1 Bảo toàn nguyên tố cho O thì số mol : 2 H O n = 2 ( )O H O n =n X + 2 2 2 2 O CO n n− = 0,1+2.0,55-2.0,4 = 0,4 2 CO n = 2 H O n = 0,4 → anđehit no,đơn chức Trong một số trường hợp kết hợp bảo toàn nguyên tố và bảo toàn điện tích (Z) có thể giúp học sinh cân bằng một số phản ứng oxihóa – khử phức tạp rất tiện lợi tiết kiệm thời gian xác định số oxi hóa và quá trình trao đổi e khá tiện lợi và trong một số trường hợp phức tạp không cần phải xác định số oxi hóa của các nguyên tố Ví dụ 1: Cân bằng phản ứng sau: FeS 2 + O 2 → Fe 2 O 3 + SO 2 Đối với bài này rất nhiều học sinh khó khăn trong việc xác định số oxi hóa của S nên ta dùng sơ đồ: Bảo toàn nguyên tố: FeS 2 → Fe 3+ + 2S 4+ → Bảo toàn Z cho 2 vế ta có số e trao đổi là 11e FeS 2 → Fe 3+ + 2S 4+ + 11e và O 2 + 4e → 2O 2- → Xác định hệ số cần cân bằng Ví dụ 2: Cân bằng phản ứng sau: FeS + HNO 3 → Fe(NO 3 ) 3 + H 2 SO 4 + NO + Ở đây học sinh chỉ cần dùng sơ đồ: FeS → Fe 3+ + S 6+ + 9e ( bảo toàn Z) và N 5+ + 3e → N 2+ → Xác định hệ số cân bằng Bằng cách tương tự có thể vận dụng cho các trường hợp khác tùy theo yêu cầu Từ Xuân Nhị – THPT Hướng hóa –Quảng trị - Telex: 0913485120