MỞ ĐẦU Để trả lời được các câu hỏi lý thuyết hoặc giải các bài tập hóa học, cân bằng phản ứng oxihóa – khử là một trong những kỹ năng không thể thiếu.. Mặc dù trước khi dạy về phản ứng o
Trang 1A MỞ ĐẦU
Để trả lời được các câu hỏi lý thuyết hoặc giải các bài tập hóa học, cân bằng phản ứng oxihóa – khử là một trong những kỹ năng không thể thiếu Mặc dù trước khi dạy
về phản ứng oxihóa – khử, chắn chắn thầy cô giáo nào cũng nói đến tầm quan trọng của việc cân bằng phản ứng oxihóa – khử; trong các câu hỏi và bài tập liên quan đến phản ứng oxihóa – khử, thầy cô giáo nào cũng cho học sinh luyện tập nhanh về kỹ năng cân bằng phản ứng oxihóa – khử Tuy nhiên thực trạng hiện nay của học sinh là:
- Một bộ phận không nhỏ học sinh không biết cân bằng và rất sợ phải cân bằng phản ứng oxihóa – khử
- Bộ phận còn lại biết được cách và đã cân bằng được phản ứng oxihóa – khử, tuy nhiên cân bằng rất chậm so với yêu cầu hiện nay là đánh giá theo hình thức trắc nghiệm khách quan
Vì vậy, sau nhiều năm trăn trở trong lĩnh vực này, hôm nay tôi giới thiệu với quý thầy cô cùng các em học sinh đề tài “cân bằng nhanh phản ứng oxihóa – khử của H2SO4 đặc, nóng và của HNO3” Đề tài này được xây dựng trên cơ sở phương pháp thăng bằng electron mà học sinh được học ở sách giáo khoa lớp 10
Đề tài “cân bằng nhanh phản ứng oxihóa – khử của H2SO4 đặc, nóng và của HNO3” tôi đưa ra ở đây chỉ đi sâu vào loại phản ứng oxihóa – khử thường gặp trong chương trình phổ thông đó là phản ứng của H2SO4 đặc, nóng; của HNO3 với đơn chất kim loại, oxit kim loại, hiđroxit kim loại hoặc đơn chất phi kim
Trang 2B PHƯƠNG PHÁP CÂN BẰNG NHANH PHẢN ỨNG OXIHÓA - KHỬ
I CẦN NHỚ:
1 Với H 2 SO 4 đặc, nóng:
Khi H2SO4 đặc nóng tham gia phản ứng oxihóa – khử, nguyên tử
6 S
trong H2SO4
có thể bị khử thành S4
(SO2), S0 (S), S2
(H2S)
SO2:
6 S
+ 2 e →
4 S
S:
6 S
+ 6 e →
0
S H2S:
6 S
+ 8 e →
2 S
H 2 S: +8 e
(Nếu quên học sinh có thể tính lại)
2 Với HNO 3 :
Khi HNO3 tham gia phản ứng oxihóa – khử, nguyên tử
5 N
trong HNO3 có thể bị khử thành
4 N
(NO2),
2 N
(NO),
1 N
(N2O),
0
N(N2),
3 N
(NH4NO3)
NO2:
5 N
+ 1 e →
4 N
NO:
5 N
+ 3 e →
2 N
5 N
+ 8 e → 2
1 N
5 N
+ 10 e → 2
0
N NH4NO3:
5 N
+ 8 e →
3 N
Trang 3Học sinh chỉ cần nhớ: NO 2 : +1 e
NO: +3 e
N 2 O: +8 e
N 2 : +10 e
NH 4 NO 3 : +8 e
(Nếu quên học sinh có thể tính lại)
3 Với đơn chất kim loại:
Khi tham gia phản ứng oxihóa – khử với HNO3 hoặc H2SO4 đặc nóng, đơn chất kim loại bị oxihóa từ 0 lên số oxihóa dương n:
0
R →
n R
+ n e
n là hóa trị của kim loại trong phản ứng (chú ý các kim loại có nhiều hóa trị như
Fe, Cu, )
Học sinh chỉ cần nhớ: Đơn chất kim loại hóa trị n: -n e
4 Với đơn chất phi kim:
Khi tham gia phản ứng oxihóa – khử với HNO3 hoặc H2SO4 đặc nóng, đơn chất phi kim bị oxihóa từ 0 lên số oxihóa dương +n:
0
R →
n R
+ n e
Học sinh chỉ cần nhớ: Đơn chất phi kim bị oxihóa lên số oxihóa +n: -n e
5 Với oxit kim loại hoặc hiđroxit kim loại:
Khi tham gia phản ứng oxihóa – khử với HNO3 hoặc H2SO4 đặc nóng, kim loại trong oxit, kim loại trong hiđroxit bị oxihóa từ hóa trị x lên hóa trị y:
x R
→
y R
+ (y –x) e
Học sinh chỉ cần nhớ: -( y – x) e
(Số electron nhường bằng hóa trị sau trừ hóa trị trước)
(Chú ý: Khi Fe 3 O 4 bị oxihóa thành
3 Fe
thì 1 phân tử Fe 3 O 4 nhường 1 e)
Trang 4II BA BƯỚC CÂN BẰNG NHANH PHẢN ỨNG OXIHÓA – KHỬ CỦA
H 2 SO 4 đặc, nóng VÀ HNO 3 :
( Minh họa bằng phản ứng: Fe + HNO3 → Fe(NO3)3 + N2O + H2O )
1 Bước 1: Ghi số electron mà kim loại hoặc phi kim nhường (bằng hóa trị n của
kim loại nếu như kim loại ở dạng đơn chất; bằng hiệu của 2 hóa trị nếu kim loại trong oxit, trong hiđroxit ), số electron mà
5 N
nhận (1, 3, 8, 10, 8) hoặc
6 S
nhận ( 2, 6, 8)
để tạo ra 1 phân tử sản phẩm khử tương ứng
3 8
Fe + HNO3 → Fe(NO3)3 + N2O + H2O
2 Bước 2: Tìm bội số chung nhỏ nhất (BCNN) của 2 số electron trên Tìm hệ số
cho các chất bằng cách lấy BCNN chia cho các số electron tương ứng
24
3 8
8 Fe + HNO3 → 8 Fe(NO3)3 + 3 N2O + H2O
(3 và 8 có BCNN là 24; lấy 24 chia 3 được 8 – hệ số của Fe và Fe(NO3)3; lấy 24 chia 8 được 3 – hệ số của N2O)
3 Bước 3: Cân bằng N (S) sau đó đến H và kiểm tra lại O
24
3 8
8 Fe + 30 HNO3 → 8 Fe(NO3)3 + 3 N2O + 15 H2O
III MỘT SỐ VÍ DỤ MINH HỌA:
Ví dụ 1. Fe + H2SO4 đ,n → Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O
Bước 1:
3 2
Fe + H2SO4 đ,n → Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O
Bước 2:
Trang 56
3 2
2 Fe + H2SO4 đ,n → 1 Fe2(SO4)3 + 3 SO2 + H2O
3 2
Bước 3:
6
3 2
2 Fe + 6 H2SO4 đ,n → Fe2(SO4)3 + 3 SO2 + 6 H2O
3 2
Ví dụ 2 FeO + HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + H2O
Bước 1:
(3-2) 3
FeO + HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + H2O
Bước 2:
3
1 3
3 FeO + HNO3 → 3 Fe(NO3)3 + 1 NO + H2O
Bước 3:
3
1 3
3 FeO + 10 HNO3 → 3 Fe(NO3)3 + 1 NO + 5 H2O
Ví dụ 3 : R + HNO3 → R(NO3)n + NO + H2O
Bước 1:
n 3
R + HNO3 → R(NO3)n + NO + H2O
Bước 2:
Trang 63n
n 3
3 R + HNO3 → 3 R(NO3)n + n NO + H2O
Bước 3:
3n
n 3
3 R + 4n HNO3 → 3 R(NO3)n + n NO + 2n H2O
Trang 7C KẾT LUẬN
Qua thực tế so sánh ở các lớp mà tôi dạy, những em được học “Cân bằng nhanh phản ứng oxihóa – khử của H2SO4 đặc nóng và của HNO3” đã có sự khác biệt rõ ràng
về kỹ năng cân bằng phản ứng oxihóa – khử của H2SO4 đặc nóng và của HNO3 so với các em ở các lớp chưa được học Với đề tài này các em học sinh rất hứng thú áp dụng
và nhiều em kể cả một số em học sinh lâu nay rất sợ phải cân bằng phản ứng oxihóa – khử cũng có thể hoàn thành việc cân bằng loại phản ứng oxihóa – khử trên trong
vòng 10 hoặc 15 giây
Trước khi giới thiệu đề tài và sau khi giới thiệu đề tài này trong 1 tiết, tôi cho các
em làm bài kiểm tra ngắn và thu được kết quả như sau:
TRƯỚC KHI ĐƯỢC HỌC ĐỀ TÀI
Đề kiểm tra:
Cân bằng các phản ứng sau:
a Al + HNO3 → Al(NO3)3 + N2 + H2O
b Fe(OH)2 + H2SO4 đ,n → Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O
c S + HNO3 → H2SO4 + NO2 + H2O
Kết quả:
Lớp Sau 30 giây
(%)
Sau 45 giây (%)
Sau 90 giây (%)
Sau 3 phút (%)
12A8
(Hệ B)
Trang 8SAU KHI ĐƯỢC HỌC ĐỀ TÀI
Đề kiểm tra:
Cân bằng các phản ứng sau:
a Al + H2SO4 đ, n → Al2(SO4)3 + SO2+ H2O
b Fe3O4 + HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + H2O
c P + HNO3 → H3PO4 + NO2 + H2O
Kết quả:
Lớp Sau 30 giây
(%)
Sau 45 giây (%)
Sau 90 giây (%)
Sau 3 phút (%)
12A8
(Hệ B)
Các con số 1, 3, 8, 10, 8 (với HNO3); 2, 6, 8 (với H2SO4 đặc nóng); n (với kim loại hoặc phi kim dạng đơn chất); (y – x) (kim loại hoặc phi kim bị oxihóa từ hóa trị x lên hóa trị y) là rất cần thiết với học sinh Nó không chỉ sử dụng để cân bằng nhanh phản ứng oxihóa – khử mà còn được sử dụng để giải nhanh bài tập trắc nghiệm bằng phương pháp bảo toàn mol electron
Ví dụ 1: Cho m gam Al phản ứng với dung dịch HNO3 dư thu được các sản phẩm khử gồm: 0,01 mol N2O; 0,02 mol N2 và 0,01 mol NH4NO3 Xác định m
Giải
Áp dung phương pháp bảo toàn mol electron ta có:
3.nAl = 8 nN2O + 10.nN2 + 8.nNH4NO3
3.nAl = 8 0,01 + 10.0,02 + 8.0,01
nAl = 0,12 mol
mAl = 0,12.27 = 3,24 g )
Ví dụ 2: Cho 11 g hỗn hợp Al, Fe phản ứng với dung dịch HNO3 dư thu được 2 sản phẩm khử gồm: 0,075 mol N2O; 0,030 mol N2 và dung dịch X, cô cạn dung dịch X thu được bao nhiêu gam muối khan?
Giải
Trang 9n NO3-/muối của 2 kim loại = n e = 8.0,075 + 10.0,030 = 0,900 mol
m Al(NO3)3 + m Fe(NO3)3 = m Al + m Fe + m NO3-/muối của 2 kim loại
= 11 + 0,900.62 = 66,8 g
Do thời gian còn hạn chế, “Cân bằng nhanh phản ứng oxihóa – khử của H2SO4 đặc nóng và của HNO3” tôi đưa ra ở đây chỉ đi sâu vào loại phản ứng oxihóa – khử thường gặp nhất đó là phản ứng của H2SO4 đặc, nóng; HNO3 với đơn chất kim loại, oxit kim, hiđroxit kim loại hoặc đơn chất phi kim
Với các chất khử phức tạp như FeS, FeS2, học sinh có thể tính số electron mà 1 phân tử này nhường khi tham gia phản ứng với H2SO4 đ,n; với HNO3 sau đó thì có thể
áp dụng đề tài này để cân bằng nhanh
Ví dụ: FeS2 + HNO3 → Fe(NO3)3 + H2SO4 + NO + H2O
Bước 1:
15 3
FeS2 + HNO3 → Fe(NO3)3 + H2SO4 + NO + H2O
Bước 2:
15
15 3
1 FeS2 + HNO3 → 1 Fe(NO3)3 + 2 H2SO4 + 5 NO + H2O
Bước 3:
15
15 3
1 FeS2 + 8 HNO3 → 1 Fe(NO3)3 + 2 H2SO4 + 5 NO + 2 H2O
Bước đầu áp dụng đề tài đã có một số thành công nhất định Tuy nhiên chắc chắn
sẽ không tránh khỏi những hạn chế và thiếu sót, rất mong được sự đóng góp ý kiến của quý thầy cô để để tài này được hoàn thiện hơn