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
Trang 1Chuyên 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:
DẠNG 1: : KIM LOạI TáC DụNG VớI AXIT
HCl, H2 SO 4 l : Kim loại (R) tỏc dụng với HCl, H2SO4 tạo muối và giải phúng H2
2
71.
2
96.
Chứng minh: Kim loại + HCl →Muối clorua + H2
2HCl → 2Cl- + H2
Kim loại + H2SO4 loóng →Muối sunfat + H2
H2SO4 → 2
4
SO −
+ H2
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 đề CĐ – 2007)
Hũa tan ho n to n 3,22 gam hà à ỗn hợp X gồm Fe, Mg v Zn bà ằng một lượng vừa đủ dung dịch H2SO4 loóng, thu được 1,344 lớt hiđro (ở đktc) v dung dà ịch chứa m gam muối Giỏ trị của m l (Cho H = 1; O = 16; Mg = 24; S à
= 32; Fe = 56; Zn = 65)
H
ướ ng d ẫ n gi ả i :
Áp dụng hệ thức (1),ta cú: 3, 22 1,344.96 8,98
22, 4
H 2 SO 4 đặc; HNO 3
Với H 2 SO 4 :
R + H2SO4 → R2(SO4)n + sản phẩm khử x
S (S, SO2, H2S) + H2O
Cỏch tỡm khối lượng muối:
Chỳ ý:
R + axit → Muối + sản phẩm khử
m muối = m KL + m anion
nSO42–tạo muối = Σ nX (a là số electron mà S+6 nhận để tạo sản phẩm khử X)
spk spk
H 2
96
m = m KL + ( ) = m KL + (3.n +n S SO +4n S ).
∑
muoỏi
nH2SO4 phản ứng = 2nSO2 + 4nS + 5nH2S
Trang 2Víi HNO 3
R + HNO3→ R(NO3)n + sản phẩm khử Nxt (NO, NO 2 , N 2 , N 2 O, ) + H 2 O
Cách tìm khối lượng muối:
Kim loại + HNO3 → Muối + sản phẩm khử + H2O
m muối = m KL + m anion = mkim loại + 62.(3 nNO + nNO2 + 8 nN2O + 10 nN2 )
nNO3 tạo muối = Σ a.nX (a là số electron mà N+5 nhận để tạo ra sản phẩm khử X)
nHNO3 phản ứng = 2nNO2 + 4nNO + 10nN2O + 12nN2
Ví dụ 1: Hoà tan 10gam rắn X gồm Al, Mg, Zn bằng HNO3 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
22, 4
muoi
Ví dụ 2: Hòa tan hoàn toàn 100 gam hỗn hợp X gồm Fe, Cu , Ag trong dung dịch HNO3 (dư) Kết thúc phản ứng thu được 13,44 lít hỗn hợp khí Y gồm NO2, NO, N2O theo tỉ lệ số mol tương ứng là 3 : 2 : 1 và dung dịch Z (không chứa muối NH4NO3) Cô cạn dung dịch Z thu được m gam muối khan Giá trị của m và số mol HNO3 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 → nNO2 = 0,3 mol ; nNO = 0,2 mol ; nN2O = 0,1 mol
- n NO3tạo muối = n NO 2 + 3.nNO + 8.n N 2 O = 0,3 + 3.0,2 + 8.0,1 = 1,7 mol → mZ = mKl + m NO3– tạo muối = 100 + 1,7.62 = 205,4 gam (1)
- nHNO3phản ứng = 2.n NO 2+ 4.nNO + 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
2 2
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, Fe3O4 và Fe2O3 (trong đó số mol FeO bằng số mol Fe2O3), cần dùng vừa đủ V lít dung dịch HCl 1M Giá trị của V là
Hướng dẫn giải:
Áp dụng hệ thức công thức trên ta có: V =2,32.4.2 0,08
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
Trang 3A 57 ml B 50 ml C 75 ml D 90 ml
Hướng dẫn giải:
Áp dụng hệ thức cơng thức trên ta cĩ: V = 3,33 2,13.2.1 0,075 75
=> Chọn C
D¹ng 3: s¾t ; oxit s¨t t¸c dơng axit( bµi to¸n kinh ®iĨn)
Fe + O2 hỗn hợp A (FeO, Fe2O3, Fe3O4, Fe dư) →+HNO 3
Fe(NO3)3 + SPK + H2O Hoặc: Fe + O2 hỗn hợp A (FeO, Fe2O3, Fe3O4, Fe dư) →+ H SO 2 4
Fe2(SO4)3 + SPK + H2O
Cơng thức tính nhanh: m Fe = 0,7 mhhA + 5,6 ne/trao đổi
Suy ra khối lượng muối = (m Fe /56) M muối
VD1 (Câu 12 – đề ĐH khối B – 2007) Nung m gam bột sắt trong oxi, thu được 3 gam hỗn hợp chất rắn X Hịa tan hết hỗn hợp X trong dung dịch HNO3 (dư), thốt ra 0,56 lít (ở đktc) NO (là sản phẩm khử duy nhất) Giá trị của m là (cho O = 16, Fe = 56
Hướng dẫn giải :
Áp dụng hệ thức ,ta cĩ: m = 0,7.3 + 5,6.3.(0,56:22,4) = 2,52 gam
VD2. (Đề ĐH– 2008) Cho 11,36 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4 phản ứng hết với dung dịch HNO3
lỗng (dư), thu được 1,344 lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc) và dung dịch X Cơ cạn dung dịch X thu được m gam muối khan Giá trị của m là
Hướng dẫn giải :
Áp dụng hệ thức ,ta cĩ:
1,344 0,7.11,36 5,6.3
22, 4 242 38,72 56
VD3: Để m gam bột Fe trong khơng khí sau một thời gian thu được 19,2 gam hỗn hợp B gồm Fe, FeO, Fe2O3,
Fe3O4 Cho B vào dd HNO3 lỗng khuấy kỹ để phản ứng hồn tồn thấy B tan hết thu được dd X chứa 1 muối và 2,24 lit NO (đktc) Hỏi m cĩ giá trị nào sau đây?
Hướng dẫn giải :
Áp dụng hệ thức (9),ta cĩ: m = 0,7.19,2 + 5,6.3.(2,24:22,4) = 15,12 gam
D¹ng 4: oxit t¸c dơng víi chÊt khư
TH 1 Oxit + CO :
PTHH TQ: RxOy + yCO → xR + yCO2 (1)
R là những kim loại sau Al
Phản ứng (1) cĩ thể viết gọn như sau: [O]oxit + CO → CO2
Suy ra : mR = moxit – m[O]oxit
TH 2 Oxit + H2 :
PTHH TQ: RxOy + yH2 → xR + yH2O (2)
R là những kim loại sau Al
Chú ý : Phản ứng (2) cĩ thể viết gọn như sau: [O]oxit + H2→ H2O
Suy ra : mR = moxit – m[O]oxit
TH 3 Oxit + Al (phản ứng nhiệt nhơm) :
PTHH TQ: 3RxOy + 2yAl→ 3xR + yAl2O3 (3)
Chú ý : Phản ứng (3) cĩ thể viết gọn như sau: 3[O]oxit + 2Al→ Al2O3
Suy ra : mR = moxit – m[O]oxit
Trang 4VẬY cả 3 trường hợp có CT chung:
[O]/oxit CO H CO H O
R oxit [O]/oxit
BÀI TẬP ÁP DỤNG
Bài 1 Để khử hoàn toàn 17,6g hỗn hợp Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4 cần vừa đủ 2,24 lít CO(đktc) Khối lượng Fe thu được sau phản ứng là:
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 H2 phản ứng với một lượng dư hỗn hợp rắn gồm CuO và Fe3O4 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
Hướng dẫn giải :
Áp dụng hệ thức (17),ta có: V = 0,32.22, 4 0, 448
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 = lÝt=> 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 CO2 vào dung dịch Ca(OH)2 hoặc Ba(OH)2
Công thức n↓ =n OH− −n CO2
Ví dụ: Hấp thụ hết 7,84 lít CO2 (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
m↓ = 197.0,25 = 49,25gam
Lưu ý: Ở đây n↓ =0, 25mol n< CO2 =0,35mol, nên kết tủa trên phù hợp Ta cần phải kiểm tra lại vì nếu
Ba(OH)2 dùng dư thì khi đó n↓ =n CO2mà không phụ thuộc vào n OH− Tóm lại, khi sử dụng công thức trên, cần nhớ
điều kiện ràng buộc giữa n↓và n CO2là
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 n Ca2 + hoặc n Ba2 +để xem chất nào phản ứng hết
Ví dụ: Hấp thụ hết 6,72 lít CO2 (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 2
0,3
0,18
CO
Ba OH
−
Trang 5Mà n Ba2 + =0,18molnên 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 n CO2 − 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
↓
↓
=
Ví dụ: Hấp thụ hết V lít CO2 (đkc) vào 300ml dung dịch Ba(OH)2 1M được 19,7g kết tủa Tìm V
Giải
2 2
CO
CO OH
↓
↓
D¹NG 6: BµI TO¸N lìng tÝnh
1) Tính thể tích dung dịch NaOH cần cho vào dung dịch Al3+ để xuất hiện một lượng kết tủa theo yêu cầu
Dạng này phải có hai kết quả
Công thức:
3
3
4
OH
−
↓
↓
=
Ví dụ1: Cần cho bao nhiêu lít dung dịch NaOH 1M vào dung dịch chứa 0,5 mol AlCl3 để được 31,2 gam kết tủa
Giải
3
3 3.0, 4 1, 2
OH
−
↓
↓
Ví dụ2: Cần cho một thể tích dung dịch NaOH 1M lớn nhất là bao nhiêu vào dung dịch chứa đồng thời 0,6mol AlCl3 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+
HCl
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 (NaAlO2) để xuất hiện một lượng kết tủa theo yêu cầu
Dạng này phải có hai kết quả
Công thức
Trang 6[ ( ) ]
H
Al OH H
+ +
↓
↓
=
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
[ ( ) ]
H
H Al OH
+
↓
↓
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
[ ( ) ] ( ) NaOH (4 Al OH 3 ) 0,7 0,7
H can
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