Vận dụng công thức nhanh để giải toán hoá học

Chuyên đề: sử dụng công thức tính nhanh đẻ giảI toán hóa học A: đặt vấn đề: Trong những năm học gần đây việc kiểm tra đánh giá kết quả học tập học sinh đã chuyển hoàn toàn sang từ phơng pháp tự luận sang phơng pháp trắc nghiệm. Với cách giải theo hình thức trắc nghiệm đỏi học sinh trong một thời gian nhất định phải có gắng hoàn thành các bài tập theo yêu cầu đã cho. đó là một vấn đề không dễ cho tất cả các học sinh trong nhà trờng chúng ta và các học sinh khác. là giáo viên giang dạy môn hóa học, là ngời hớng dẩn trực tiếp các em, định hớng phơng pháp giải bài tập làm sao cho có hiệu quả tiết kiệm đợc thời gian, nhằm giúp các em đặt đợc những kết quả cao trong các kì thi tốt nghiệp và đại học vì vây tôi không ngừng tự học, tự sáng tao và liên tục học các đồng nghiệp để trong quá trình dạy học tôi hớng dẩn các em là những bài tập mà cách giải là tối u nhất. Một trong những cách giải bài tập hóa học nhanh là sử dụng đợc những công thức kinh nghiệm để đa ra những kết chính xác có hiệu quả . vì lý do trên mà tôi chon đề tài (sử dụng công thức tính nhanh đẻ giải toán hóa học ) để nghiên cứu. B: giảI quyết vấn đề: I. cơ sở : Phơng pháp dụng công thức trong tính toán hóa học trong tính toán là một phơng an tối u cho kết quả nhanh, nhng đẻ làm đợc điêu đó ngời học phải vận dụng các định luật cơ bản , các quy tắc toán học đẻ từ đó rút ra đợc một biểu thức dạng tổng quát nhất . II. nội dung: DNG 1: : KIM LOạI TáC DụNG VớI AXIT HCl, H 2 SO 4 l : Kim loi (R) tỏc dng vi HCl, H 2 SO 4 to mui v gii phúng H 2 2 71. clorua KL H m m n = + pửự muoỏi 2 96. sunfat KL H m m n = + pửự muoỏi Chứng minh: Kim loi + HCl Mui clorua + H 2 2HCl 2Cl - + H 2 Kim loi + H 2 SO 4 loóng Mui sunfat + H 2 H 2 SO 4 2 4 SO + H 2 VD1: cho 14,5 gam hỗn hợp Mg, Zn vào dung dịch HCl d sau phản ứng thu đợc 0,6 gam khí thoát ra. tính khối l- ợng muối thu đợc( trích bài tap 5/sgk 12 co bản) Giải m( muối) =14,5 + 71.0,6/2= VD2. (Trớch C 2007). Hũa tan ho n to n 3,22 gam h n hp X gm Fe, Mg v Zn b ng mt lng va dung dch H 2 SO 4 loóng, thu c 1,344 lớt hiro ( ktc) v dung d ch cha m gam mui. Giỏ tr ca m l (Cho H = 1; O = 16; Mg = 24; S = 32; Fe = 56; Zn = 65) A. 10,27. B. 9,52. C. 8,98. D. 7,25. H ng d n gi i : p dng h thc (1),ta cú: 1,344 3,22 .96 8,98 22,4 m gam= + = => chn C H 2 SO 4 c; HNO 3 Với H 2 SO 4 : R + H 2 SO 4 R 2 (SO 4 ) n + sn phm kh x S (S, SO 2 , H 2 S) + H 2 O Cỏch tỡm khi lng mui: Chỳ ý: R + axit Mui + sn phm kh m mui = m KL + m anion nSO 4 2 to mui = . n X (a l s electron m S +6 nhn to sn phm kh X) spk spk i .n 96 H 2 96 m = m + ( ). = m + (3.n +n +4n ). KL KL S SO S 2 2 pửự pửự muoỏi nH 2 SO 4 phn ng = 2nSO 2 + 4nS + 5nH 2 S Víi HNO 3 R + HNO 3 → R(NO 3 ) n + sản phẩm khử x N t (NO, NO 2 , N 2 , N 2 O, ) + H 2 O Cách tìm khối lượng muối: Kim loại + HNO 3 → Muối + sản phẩm khử + H 2 O m muối = m KL + m anion = m kim loại + 62.( 222 1083 NONNONO nnnn +++ ) nNO 3 – tạo muối = Σ a.n X (a là số electron mà N +5 nhận để tạo ra sản phẩm khử X) nHNO 3 phản ứng = 2nNO 2 + 4nNO + 10nN 2 O + 12nN 2 Ví dụ 1: Hoà tan 10gam rắn X gồm Al, Mg, Zn bằng HNO 3 vừa đủ được dung dịch chứa m gam muối và 5,6 lít NO (đkc) là sản phẩm khử duy nhất. Tìm m. Giải 5,6 10 62.3. 56,5 22,4 muoi m gam= + = Ví dụ 2: Hòa tan hoàn toàn 100 gam hỗn hợp X gồm Fe, Cu , Ag trong dung dịch HNO 3 (dư). Kết thúc phản ứng thu được 13,44 lít hỗn hợp khí Y gồm NO 2 , NO, N 2 O theo tỉ lệ số mol tương ứng là 3 : 2 : 1 và dung dịch Z (không chứa muối NH 4 NO 3 ). Cô cạn dung dịch Z thu được m gam muối khan. Giá trị của m và số mol HNO 3 đã phản ứng lần lượt là: A. 205,4 gam và 2,5 mol B. 199,2 gam và 2,4 mol C. 205,4 gam và 2,4 mol D. 199,2 gam và 2,5 mol Hướng dẫn: nY = 0,6 mol → nNO 2 = 0,3 mol ; nNO = 0,2 mol ; nN 2 O = 0,1 mol - n NO 3 tạo muối = n NO 2 + 3.n NO + 8.n N 2 O = 0,3 + 3.0,2 + 8.0,1 = 1,7 mol → m Z = m Kl + m NO 3 – tạo muối = 100 + 1,7.62 = 205,4 gam (1) - nHNO 3 phản ứng = 2.n NO 2 + 4.n NO + 10.n N 2 O = 2.0,3 + 4.0,2 + 10.0,1 = 2,4 mol (2) - Từ (1) ; (2) → đáp án C D¹NG 2: OXIT T¸C DôNG VíI AXIT ( hc l, H 2 SO 4 l) Chú ý : Ta có thể xem phản ứng như sau: [O]+ 2[H]→ H 2 O ⇒ 2 / / 1 2 = = O oxit O H O H n n n 2 2 2 4 4 2 Ox 2 . Ox . it HCl Muoi Cl H O it H SO Muoi SO H O − − + → + + → + VD1: . ( Trích đề ĐH – 2008). Để hoà tan hoàn toàn 2,32 gam hỗn hợp gồm FeO, Fe 3 O 4 và Fe 2 O 3 (trong đó số mol FeO bằng số mol Fe 2 O 3 ), cần dùng vừa đủ V lít dung dịch HCl 1M. Giá trị của V là A. 0,23. B. 0,18. C. 0,08. D. 0,16. Hướng dẫn giải: Áp dụng hệ thức công thức trên ta có: V = 2,32 .4.2 0,08 232 = => Chọn C VD2. ( Trích đề ĐH – 2008). Cho 2,13 gam hỗn hợp X gồm ba kim loại Mg, Cu và Al ở dạng bột tác dụng hoàn toàn với oxi thu được hỗn hợp Y gồm các oxit có khối lượng 3,33 gam. Thể tích dung dịch HCl 2M vừa đủ để phản ứng hết với Y là A. 57 ml. B. 50 ml. C. 75 ml. D. 90 ml. Hng dn gii: p dng h thc cụng thc trờn ta cú: V = 3,33 2,13 1 .2. 0,075 75 16 2 ítl ml = = => Chn C Dạng 3: sắt ; oxit săt tác dụng axit( bài toán kinh điển) Fe + O 2 hoón hụùp A (FeO, Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , Fe d) + 3 HNO Fe(NO 3 ) 3 + SPK + H 2 O Hoc: Fe + O 2 hoón hụùp A (FeO, Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , Fe d) + 2 4 H SO Fe 2 (SO 4 ) 3 + SPK + H 2 O Cụng thc tớnh nhanh: m Fe = 0,7 m hhA + 5,6 n e/trao i Suy ra khi lng mui = (m Fe /56). M mui VD1. (Cõu 12 H khi B 2007). Nung m gam bt st trong oxi, thu c 3 gam hn hp cht rn X. Hũa tan ht hn hp X trong dung dch HNO 3 (d), thoỏt ra 0,56 lớt ( ktc) NO (l sn phm kh duy nht). Giỏ tr ca m l (cho O = 16, Fe = 56 A. 2,52. B. 2,22. C. 2,62. D. 2,32. Hng dn gii : p dng h thc ,ta cú: m = 0,7.3 + 5,6.3.(0,56:22,4) = 2,52 gam VD2. ( H 2008). Cho 11,36 gam hn hp gm Fe, FeO, Fe 2 O 3 v Fe 3 O 4 phn ng ht vi dung dch HNO 3 loóng (d), thu c 1,344 lớt khớ NO (sn phm kh duy nht, ktc) v dung dch X. Cụ cn dung dch X thu c m gam mui khan. Giỏ tr ca m l A. 38,72. B. 35,50. C. 49,09. D. 34,36. Hng dn gii : p dng h thc ,ta cú: 1,344 0,7.11,36 5,6.3. 22,4 .242 38,72 56 + ữ = = ữ ữ ữ m gam VD3: m gam bt Fe trong khụng khớ sau mt thi gian thu c 19,2 gam hn hp B gm Fe, FeO, Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 . Cho B vo dd HNO 3 loóng khuy k phn ng hon ton thy B tan ht thu c dd X cha 1 mui v 2,24 lit NO (ktc). Hi m cú giỏ tr no sau õy? A. 11,2 g B. 15,12 g C. 16,8 g D. 8,4 g Hng dn gii : p dng h thc (9),ta cú: m = 0,7.19,2 + 5,6.3.(2,24:22,4) = 15,12 gam Dạng 4: oxit tác dụng với chất khử TH 1. Oxit + CO : PTHH TQ: R x O y + yCO xR + yCO 2 (1) R l nhng kim loi sau Al. Phn ng (1) cú th vit gn nh sau: [O] oxit + CO CO 2 Suy ra : m R = m oxit m [O]oxit TH 2. Oxit + H 2 : PTHH TQ: R x O y + yH 2 xR + yH 2 O (2) R l nhng kim loi sau Al. Chỳ ý : Phn ng (2) cú th vit gn nh sau: [O] oxit + H 2 H 2 O Suy ra : m R = m oxit m [O]oxit TH 3. Oxit + Al (phn ng nhit nhụm) : PTHH TQ: 3R x O y + 2yAl 3xR + yAl 2 O 3 (3) Chỳ ý : Phn ng (3) cú th vit gn nh sau: 3[O] oxit + 2Al Al 2 O 3 Suy ra : m R = m oxit m [O]oxit VẬY cả 3 trường hợp có CT chung: 2 2 2 [O]/oxit CO H CO H O R oxit [O]/oxit n = n = n = n = n m = m - m (17) BÀI TẬP ÁP DỤNG Bài 1. Để khử hoàn toàn 17,6g hỗn hợp Fe, FeO, Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 cần vừa đủ 2,24 lít CO(đktc). Khối lượng Fe thu được sau phản ứng là: A. 15g. B. 16g. C. 18g. D. 15,3g. Áp dụng hệ thức (17),ta có: m = 17,6 – 0,1.16 = 16 gam ⇒ Đáp án B. Bài 2. ( Trích đề ĐH – 2008). Cho V lít hỗn hợp khí (ở đktc) gồm CO và H 2 phản ứng với một lượng dư hỗn hợp rắn gồm CuO và Fe 3 O 4 nung nóng. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, khối lượng hỗn hợp rắn giảm 0,32 gam. Giá trị của V là A. 0,448. B. 0,112. C. 0,224. D. 0,560. Hướng dẫn giải : Áp dụng hệ thức (17),ta có: V = 0,32 .22,4 0,448 16 = => Chọn A Bài 3. ( Trích đề CĐ – 2008). Dẫn từ từ V lít khí CO (ở đktc) đi qua một ống sứ đựng lượng dư hỗn hợp rắn gồm CuO, Fe2O3 (ở nhiệt độ cao). Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được khí X. Dẫn toàn bộ khí X ở trên vào lượng dư dung dịch Ca(OH)2 thì tạo thành 4 gam kết tủa. Giá trị của V là A.1,12 B.0,896 C.0,448 D.0,224 Hướng dẫn giải : Áp dụng hệ thức (17),ta có V = 4 .22,4 0,896 100 Ýtl= => Chọn B D¹ng 5: oxit axit ( CO 2 , SO 2 ) t¸c dông víi dung dÞch kiÒm 1) Tính lượng kết tủa xuất hiện khi hấp thụ hết lượng CO 2 vào dung dịch Ca(OH) 2 hoặc Ba(OH) 2 Công thức 2 CO OH n n n − ↓ = − Ví dụ: Hấp thụ hết 7,84 lít CO 2 (đkc) vào 300ml dung dịch Ba(OH) 2 1M. Tính khối lượng kết tủa thu được. Giải 2 2 ( ) 0,35 0,6 0,35 0,25 0,3 CO Ba OH n mol n mol n mol ↓ =   ⇒ = − =  =   m ↓ = 197.0,25 = 49,25gam Lưu ý: Ở đây 2 0,25 0,35 CO n mol n mol ↓ = < = , nên kết tủa trên phù hợp. Ta cần phải kiểm tra lại vì nếu Ba(OH) 2 dùng dư thì khi đó 2 CO n n ↓ = mà không phụ thuộc vào OH n − . Tóm lại, khi sử dụng công thức trên, cần nhớ điều kiện ràng buộc giữa n ↓ và 2 CO n là 2 CO n n ↓ ≤ . 2) Tính lượng kết tủa xuất hiện khi hấp thụ hết một lượng CO 2 vào dung dịch chứa hỗn hợp gồm NaOH và Ca(OH) 2 hoặc Ba(OH) 2 Công thức: Tính 2 2 3 CO CO OH n n n − − = − rồi so sánh với 2 Ca n + hoặc 2 Ba n + để xem chất nào phản ứng hết. Ví dụ: Hấp thụ hết 6,72 lít CO 2 (đkc) vào 300ml dung dịch hỗn hợp gồm NaOH 0,1M và Ba(OH) 2 0,6M. Tính khối lượng kết tủa thu được. 2 2 3 2 ( ) 0,3 0,03 0,39 0,3 0,09 0,18 CO NaOH CO Ba OH n mol n mol n mol n mol − =   = ⇒ = − =   =  Mà 2 0,18 Ba n mol + = nên n ↓ = 0,09mol. Vậy m ↓ = 0,09.197 = 17,73gam. Lưu ý: Tương tự như công thức ở trên, trong truờng hợp này cũng có điều kiện ràng buộc giữa 2 3 CO n − và 2 CO n là 2 2 3 CO CO n n − ≤ . 3) Tính thể tích CO 2 cần hấp thụ hết vào một dung dịch Ca(OH) 2 hoặc Ba(OH) 2 để thu được một lượng kết tủa theo yêu cầu Dạng này có hai kết quả. Công thức 2 2 CO CO OH n n n n n − ↓ ↓ =   = −   Ví dụ: Hấp thụ hết V lít CO 2 (đkc) vào 300ml dung dịch Ba(OH) 2 1M được 19,7g kết tủa. Tìm V Giải 2 2 0,1 2,24 0,6 0,1 0,5 11,2 CO CO OH n n mol V l n n n mol V l − ↓ ↓ = = ⇒ =   = − = − = ⇒ =   D¹NG 6: BµI TO¸N lìng tÝnh 1) Tính thể tích dung dịch NaOH cần cho vào dung dịch Al 3+ để xuất hiện một lượng kết tủa theo yêu cầu. Dạng này phải có hai kết quả Công thức: 3 3. 4. OH OH Al n n n n n − − + ↓ ↓ =   = −   Ví dụ1: Cần cho bao nhiêu lít dung dịch NaOH 1M vào dung dịch chứa 0,5 mol AlCl 3 để được 31,2 gam kết tủa. Giải 3 3. 3.0,4 1,2 4. 2 0,4 1,6 1,6 OH OH Al n n V l n n n mol V l − − + ↓ ↓ = = ⇒ =   = − = − = ⇒ =   Ví dụ2: Cần cho một thể tích dung dịch NaOH 1M lớn nhất là bao nhiêu vào dung dịch chứa đồng thời 0,6mol AlCl 3 và 0,2mol HCl để xuất hiện 39gam kết tủa. Giải Lưu ý rằng trường hợp này cần thêm một lượng NaOH để trung hoà HCl. Mặt khác, để tính thể tích dung dịch NaOH lớn nhất nên chỉ cần xét giá trị - 3+ - 3+ OH (max) Al HCl OH (can) Al n =4.n -n n =n +(4.n -n ) 0,2 (2,4 0,5) 2,1 V=2,1lit mol ↓ ↓ ⇒ = + − = ⇒ 2) Tính thể tich dung dịch HCl cần cho vào dung dịch (NaAlO 2 ) để xuất hiện một lượng kết tủa theo yêu cầu Dạng này phải có hai kết quả Công thức 4 [ ( ) ] 4. 3. H Al OH H n n n n n + + ↓ ↓ =   = −   Ví dụ 1: Cần cho bao nhiêu lít dung dịch HCl 1M vào dung dịch chứa 0,7mol Na[Al(OH) 4 ] để thu được 39 gam kết tủa? Giải 4 [ ( ) ] 0,5 0,5 4. 3. 1,3 1,3 H H Al OH n n mol V lit n n n mol V lit + + − ↓ ↓ = = ⇒ =   = − = ⇒ =   Ví dụ 2: Thể tích dung dịch HCl 1M cực đại cần vào dung dịch chứa đồng thời 0,1mol NaOH và 0,3mol Na[Al(OH) 4 ] là bao nhiêu để xuất hiện 15,6gam kết tủa? Giải Tương tự như ví dụ , ta có: 4 [ ( ) ] ( ) (4. 3. ) 0,7 0,7 NaOH Al OH H can n n n n mol V lit + ↓ = + − = ⇒ = C: KÕT LUËN Trong khuôn khổ có hạn, tôi chỉ nêu một số công thức đặc trưng thường gặp trong các bài tập tuyển sinh đại học. Học sinh có thể vận dụng thêm các định luật (bảo toàn khối lượng, bảo toàn e ) để tự trang bị thêm các công thức riêng cho mình. Trên đây là toàn bộ phần báo cáo chuyên đề của tôi, với thời gian và điều kiện có hạn chắc chắn đề tài còn có nhiều hạn chế rất mong nhận được ý kiến đóng góp chân thành từ quý đồng nghiệp để đề tài hoàn thiện hơn. Xin chân thành cảm ơn! Kỳ Anh, ngày 26 tháng 3 năm 2011 . cách giải bài tập hóa học nhanh là sử dụng đợc những công thức kinh nghiệm để đa ra những kết chính xác có hiệu quả . vì lý do trên mà tôi chon đề tài (sử dụng công thức tính nhanh đẻ giải toán. Chuyên đề: sử dụng công thức tính nhanh đẻ giảI toán hóa học A: đặt vấn đề: Trong những năm học gần đây việc kiểm tra đánh giá kết quả học tập học sinh đã chuyển hoàn toàn sang. đẻ giải toán hóa học ) để nghiên cứu. B: giảI quyết vấn đề: I. cơ sở : Phơng pháp dụng công thức trong tính toán hóa học trong tính toán là một phơng an tối u cho kết quả nhanh, nhng đẻ làm