KẾT hợp SÁNG tạo các PHƯƠNG PHÁP để GIẢI một số bài tập vô cơ NHẰM PHÁT TRIỂN tư DUY học SINH

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC TRƯỜNG THPT BÌNH SƠN CHUYÊN ĐỀ “KẾT HỢP SÁNG TẠO CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỂ GIẢI MỘT SỐ BÀI TẬP VÔ CƠ NHẰM PHÁT TRIỂN TƯ DUY HỌC SINH” Người viết: Tô Quốc Kim Tổ: Hoá - Sinh 1 Năm học 2013-2014 CHUYÊN ĐỀ: KẾT HỢP SÁNG TẠO CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỂ GIẢI MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP HÓA HỌC VÔ CƠ NHẰM PHÁT TRIỂN TƯ DUY CHO SINH. A. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI. Trong nhà trường phổ thông bài tập hóa học có nghĩa quan trọng trong dạy học, ngoài củng cố kiến thức và kỹ năng. BTHH còn giúp phát triển tư duy cho học sinh. Những kiến thức hóa học học sinh có thể quên nhưng tư duy học sinh có được sẽ theo các em suốt cuộc đời để giải quyết tốt hơn các vấn đề trong cuộc sống. Trong quá trình giảng dạy ở trường THPT Bình Sơn, tôi nhận thấy các em học sinh còn gặp nhiều khó khăn khi giải các bài toán hóa học đặc biệt những bài toán khó. Các em còn lúng túng, tư duy máy móc, dập khuân, chưa xác định được phương pháp phù hợp với các bài toán trắc nghiệm. Mặt khác yêu cầu của đề thi trắc nghiệm cần phải nhanh. Vì vậy, để giúp các em hs có được tư duy tốt hơn, giải quyết nhanh các bài toán khó. Để đạt kết quả cao trong kỳ thi đại học. Tôi đã nghiên cứu đề tài: “Kết hợp sáng tạo các phương pháp để giải một số dạng bài tập hóa học vô cơ nhằm phát triển tư duy học sinh” 2 B. NỘI DUNG. I- XÉT MỘT SỐ BÀI TOÁN QUEN THUỘC Bài toán 1: Xét sự khử hoàn toàn MxOy bằng CO hoặc H2: Mx O y + yCO yH2 0 t  →xM + yCO2 yH2O nO(oxit) = nCO(pø ) = nCO2 ( t ¹o thµnh) (hoÆc =nH2 (pø ) = nH2O )  ↓= mO(bÞ t ¸ ch khái oxit) m §iÒu cÇn biÕt nhÊt lµ:  cr ¾n moxit = mM + mO M < Al Bài toán 2: Hòa tan hết cùng một lượng Al bởi hỗn hợp (HCl, H2SO4 loãng, HBr) hoặc bởi hỗn hợp (NaOH, KOH, Ba(OH)2 ) Điều quan trọng nhất là nH2 thoát ra bằng nhau:  Al + 3H+ → Al3+ + 1,5H2  − −  Al + OH + H2O → AlO2 + 1,5H2 Bài toán 3: Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp oxit kim loại MxOy bằng dung dịch H2SO4 : Điều cần nhất là: 1 mol O thay bằng 1 mol SO42- ( tức nO = nSO2− : vì cùng hóa trị) 4 mmuèi = moxit + mSO2− − mO 4 Bài toán 4: Hòa tan m (g) hỗn hợp Na, Al vào H2O dư được V1 lít khí. Nếu cũng cho m (g) hỗn hợp đó vào dung dịch NaOH dư thì được V2 lít khí (Biết V2 > V1) Điều cần nhất là: Vì V2 > V1 nên Al chưa tan hết ở thí nghiệm 1 Bài toán 5: + HNO3d + O2 Fe → r{ ¾n X  → NO {  { (duy nhÊt); biÕt m1,v ⇒ t × m m ? m(g) m1 (g) VlÝt(®ktc) Điều quan trọng nhất : 3 Dùng định luật bảo toàn khối lượng tìm mO2 (pư) = m1 – m Nhận dạng được TT đầu và TT cuối của (Fe, O2, HNO3 là Fe3+, O2- và N2+)→ĐLBT e Khi biết 2 trong 3 giá tri (m, m1, v) ⇒ đại lượng thứ 3 * TỪ NHỮNG BÀI TOÁN QUEN THUỘC TRÊN TA CÓ NHẬN XÉT: Để học và có tư duy nhanh, chính xác, gọn nhẹ cần: 1. Nắm vững hệ thống lí thuyết để vận dụng vào việc giải nhanh các bài toán. 2. Nắm vững những vấn đề cốt lõi của từng dạng bài toán gốc để vận dụng linh hoạt vào các bài tương tự. 3. Thường xuyên luyện tập, ghi nhớ để hình thành kĩ năng, rút kinh nghiệm sau mỗi bài toán. 4. Nắm vững các vấn đề quan trọng của các phương pháp giải nhanh. 5. Có kĩ năng nhận xét tổng quát, đúng bản chất; phân tích bài toán. II- RÈN KỸ NĂNG NHẬN XÉT TỔNG QUÁT: 1. Xét quá trình được mô tả bởi sơ đồ: (1)+HCld Fe  → m1(g) r ¾n khan  −Cho biÕt m1,m2 (2) c« c¹n Fe x O y →  + CaOHd CO2  → m2 (g) CaCO3  − X§CT : Fe x Oy ? + COd (H=100%) *Cách tư duy thông thường:  gäi nFexOy = a   Vi Õ t c ¸ c ptp   Tõ quan hÖ tØ lÖ mol t × m x : y ⇒ CT Fe O  x y   - Dài, mất nhiều thời gian →Không phù hợp trong trắc nghiệm *Cách tư duy theo phương pháp trắc nghiệm nCaCO3 = nCO2 = nO)oxit)    ⇒ x : y = nFe : nO ⇒ Fe x O y n = n = n FeCl2 Fe(oxit)   r ¾n  4 2. Vận dụng: Khử hoàn toàn m(g) hỗn hợp X (FeO, Fe2O3, FexOy) bằng CO nóng, dư được chất rắn X và khí Y. Hòa tan hết X bằng HCl dư rồi cô cạn được 7,62g chất rắn khan. Toàn bộ Y hấp thụ vào dung dịch Ca(OH)2 dư thấy có 8g kết tủa. Giá trị của m là: A. 5,20 (g) B. 6,20(g) C. 4,64(g) D. 5,26(g) Sơ đồ: FeO + HCld Fe  → FeCl2 (7,62g) = 0,06mol  + COd Fe O  →  2 3 (H=100%)  + Ca(OH)2 d → CaCO3 (8g) = 0,08mol CO2  Fe O 14 2x 43y m(g)=? Theo sơ đồ dễ thấy nO( X) = nCO2 = nCaCO3 = 0,08    ⇒ mx = mFe + mO = 56.0,06 1 4 44 2+ 16.0,08 4 4 43 n = n = n = 0,06 Fe FeCl2  4,64g  Fe( X) ( §¸p ¸nC ) III- TẬP PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH. Bài toán 1: Dùng CO dư để khử hoàn toàn m(g) FexOy, dẫn toàn bộ khí sinh ra qua dung dịch Ba(OH)2 dư được 0,15mol kết tủa. Mặt khác hòa tan toàn bộ m(g)Fe xOy bằng HCl dư rồi cô cạn được 16,95g muối khan. Giá trị của m và công thức của Fe xOy là. A. 8,7; Fe2O3 B. 8,7; Fe3O4 C. 15,6; Fe3O4 D. 14,5; FeO * Tư duy bài toán theo sơ đồ + Ba(OH)2 d + COd   → CO2  → BaCO3 : 0,15mol ( §¸p ¸nB ) H=100% Fe x O y  →  +HCld 123 → Fe x Cl2y : 16,95g   m(g) * Phương pháp phân tích: Thông thường sản phẩm của FexOy với HCl là FeCl2y/x, nhưng ở đây lại là FexCl2y(!) vì: (!)- khi tác dụng với HCl, Fe trong oxit không thay đổi hóa trị (!!)- Hóa trị của O là II trong khi Cl là I nên 1 mol O →2 mol Cl Ta thấy Ta thấy: nCO2 = nBaCO3 = nO(oxit ) = 0,15 ⇒ nCl− (muèi) = 2.0,15 = 0,3  mmuèi = mFe + mCl− ⇒ mFe = 16,95 − 0,3. 35,5 = 6,3(0,1125mol Fe) moxit = mFe + mO = 6,3 + 0,15.16 = 8,7 = m ⇒ 5  x : y = nFe : nO = 0,1125 : 0,15 = 3 : 4 (Fe3 O4 ) ⇒ Đáp án B Bài toán 2: Hòa tan hết 10g hỗn hợp X (MgCO3, CaCO3, Na2CO3, K2CO3) bằng dung dịch HCl dư thu được 2,24 lít khí (Đktc) và dung dịch Y. Cô cạn Y được m(g) muối khan. Giá trị của m là: A. 12 B. 11,1 C. 11,8 D. 14,2 *Phương pháp tư duy thông thường: Viết 4 pt pư, đặt ẩn, lập pt rồi ghép ẩn mới tìm được kết quả (phương pháp này mất nhiều thời gian, nếu không biết ghép ẩn sẽ rối !) * Phương pháp tư duy trắc nghiệm: + Phương pháp 1: Gọi CTC của X: M2(CO3)n M2 (CO3 )n + 2nHCl → 2MCln + nCO2 + nH2O 0,2mol 14 2 43 14 2 43 10g ? 0,1mol 1 2 3 → 0,1mol 123 7,3g 4,4g 1,8g §LBTKL ⇒ mmuèi = 10 + 7,3 − (4,4 + 1,8) = 11,1 g Đáp án B + Phương pháp 2: Khi chuyển từ muối CO32-→Cl- thì cứ 1 mol CO32- → 2 mol Cl- (theo quy tắc hóa trị) nCO2− = nCO2 = 0,1 ⇒ nCl− = 0,2 3 ⇒ mmuèi clorua = mmuèi cacbonat − mCO2− − mCl− = 11,1g 14243 { 3 { 10g 0,2.35,5 0,1.60 IV- TẬP PHƯƠNG PHÁP DIỄN DỊCH VÀ QUY NẠP 1/ MỤC ĐÍCH: -Từ một hay 1 số bài toán gốc để luận ra hàng loạt các bài toán nhỏ - Từ hàng loạt bài toán nhỏ quy về một dạng toán với phương pháp giải cơ bản không thay đổi Xét bài toán gốc: Bài toán : Cho a(g) hỗn hợp các kim loại hoạt động tác dụng hết với dung dịch HCl thu được dung dịch X chứa b(g) muối và c mol khí. Biểu thức liên hệ giữa b với a và c là: 6 A. b = a + 71c B. b = a + 35,5c C. b = a + 34,5c D. b = 2a – c + 71 Bài giải Theo §LBTNT : HCl → 1 − H2 + Cl { 2 2c(mol) { c(mol) Theo §LBTKL : mmuèi = mKL + mCl- ⇒ b = a + 71c { { { b(g) a( g) 2c.35,5 ( §¸p ¸n A) 2/ NHẬN XÉT (PHƯƠNG PHÁP DIỄN DỊCH) . Đây là bài toán gốc, từ đó biến dạng ra hàng trăm bài tưởng là khác nhau bằng cách: - Bài toán có 3 đại lượng (KL, H2, muối) đề bài sẽ cho hai đại lượng và hỏi đại lượng còn lại - Thay thế hỗn hợp nhiều KL bằng các KL cụ thể khác nhau (số lượng không nhiều lắm) sẽ mắc bẫy là lập hpt. - Thay thế HCl bằng axit khác (như H2SO4 loãng, HBr, HI) thậm chí bằng hỗn hợp axit (tác dụng vừa đủ với số mol cụ thể của mỗi axit. Khi đó: mmuối = mkl + mcác gốc axit và Hn X → n H2 + Xn− 2 - Thay thế hỗn hợp KL hoạt động nói chung thành KLK, kiềm thổ; thay thế axit bằng H2O (dĩ nhiên khi đó muối sẽ được thay thế bằng bazơ, ta có: mBazơ (rắn khan) = mKL+ mOH- và H2O → ½ H2 + OH- Không hỏi trực tiếp 1 trong 3 đại lượng trên mà hỏi gián tiếp thông qua nền kiến thức khác. Chẳng hạn sau khi hỗn hợp KLK, KT tác dụng với H2O thì lấy dd trung hòa bởi axit, yêu cầu tính lượng axit hay pH… - Cho thêm 1 dữ kiện khác đi kèm với 2 dữ kiện cơ bản để chuyển về 1 dạng toán khác. Chẳng hạn cho hỗn hợp 2 KL nhóm IA hoặc IIA thuộc 2 chu kì kế tiếp… yêu cầu xác định 2 kim loại… 3/ MỘT SỐ BÀI TOÁN BIẾN DẠNG: Ví dụ 1: (TSCĐ – Khối A – 2007): 7 Hòa tan 3,22g hỗn hợp X (Fe, Mg, Zn) bằng một lượng vừa đủ dd H2SO4 loãng, thu được 1,344lít H2 (đktc) và dd chứa m(g) muối. Giá trị của m là: A. 9,52 B. 7,25 C. 8,98 D. 10, 27 Bài giải: mmuèi = mKL + mSO2−   4   ⇒ mmuèi = 3,22 + 0,06.96 = 8,98(g) 2−  H SO → H + SO 4 2 4    2 0,06 0,06 Đáp án C Ví dụ 2: Hòa tan 10g hỗn hợp (Al; M > H) vào 100ml dd (H2SO4 aM; HCl 3aM) được 5,6 lít H2 (đktc), dd X và 1,7g kim loại chưa tan hết. Cô cạn X được m(g) muối khan. Giá trị của m là: A. 26,20 B. 26,67 C. 28,55 D. 30,24 Bài giải: Đáp án C KLd nª n axit hÕt ; mKL(p ) = 10 −1,7 = 8,3  + 2− + − H2SO 4 → 2H + SO 4 ; HCl → H + Cl Ta cã  0,2a 0,1a 0,3a 0,3a 0,3a 0,1a 2H+ → H ⇒ 0,3a + 0,2a = 0,5 ⇒ a = 1 2  0,25  0,5 ⇒ mmuèi = mKL(p ) + mSO2− + mCl− = 8,3 + 0,1.96 + 0,3.35,5 = 28,55(g) 4 Ví dụ 3: (TSĐH - CĐ – Khối A – 2007): Cho m(g) Mg, Al vào 250ml dd X chứa (HCl 0,1M; H2SO40,5M), được 5,32 lít H2 (đktc) và dd Y (coi V = const). Dung dịch Y có pH là: A. 1 B. 2 C. 6 D. 7 Bài giải: ∑n + = 0,1 . 0,25 + 0,5 . 0,25 . 2 = 0,5 H (b®) Ta cã  2H+ → H ⇒ n + = 0,025 ⇒ H+  = 0,1 = 10 −1 = 10 −pH ⇒ pH = 1 2 H d    0, 475 0,2375 Ví dụ 4: Cho một mẫu hợp kim Na – Ba tác dụng với H2O dư được dd X và 3,36lít H2(đktc). Thể tích dd H2SO4 2M cần dùng để trung hòa dung dịch X là: A. 60ml B. 30ml C. 75ml D. 150ml Bài giải: 1  H O → H2 + OH− 2  0,3 2 0,15  Ta cã H SO → 2H+ + SO2−  2 4 4   ⇒ nH2SO4 = 0,15 H+ + OH− → H2O ⇒ nH+ = nOH− = 0,3  0,15 ⇒ v ddH2SO4 = = 0,075 lit = 75ml => C 2 8 Ví dụ 5: Cho m(g) hỗn hợp (K, Na, Ba) vào H2O được 500ml dd X có pH = 13 và V lít khí (đktc). Cô cạn dd sau phản ứng được 9,25g chất rắn khan. Giá trị của V và m lần lượt là: A. 2,24; 10 B. 1,12; 10 C. 0,56; 8,3 D. 2,24; 8,3 Bài giải:  − pH = 13 ⇒  OH   = 0,1 → nOH = 0,1.0,5 = 0,05mol  H O → 1 H + OH− ⇒ v = 0,025.22, 4 = 0,56 lit 2  2 2 m = m + m ⇒ m = 8,3 (g) => C {r ¾n {KL {OH ? 0,05.17  9,15 − − V- KẾT HỢP SÁNG TẠO CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢI MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP VÔ CƠ. 1) KẾT HỢP PP BẢO TOÀN KHỐI LƯỢNG VÀ BẢO TOÀN E, VÀ QUY ĐỔI BÀI TOÁN 1: Nội dung tổng quát: + O2 M m(g) (1) m1(g) MxOy M + HNO3 (H2SO4 dac) (2) M+n NaOb ( SO2, ...) : V(l) (dktc) Sản phẩm khử: NxOy (hoặc Sx), (n là số oxi hóa cao nhất của M) (M là kim loại Fe hoặc Cu và dung dịch HNO3 (H2SO4 đặc nóng) lấy vừa đủ hoặc dư) - Gọi: nM = x mol ; ne (2) nhận = y mol → ∑ ne nhường = x.n mol - Theo đlbt khối lượng từ (1) → nO = (m1-m)/16 (mol) - ∑ ne nhận = ne (oxi) + ne (2) = 2.(m1-m)/16 + y - Theo đlbt mol electron: ∑ ne nhường = ∑ ne nhận → x.n = (m1-m)/8 + y - Nhân cả hai vế với M ta được: (M.x).n = M(m1- m)/8 + M.y → M .m1 + M . y M M 8 m ( n + ) = . m + M . y => m = (*) => 1 M n 8 n+ 8 9 - Thay M = 56 (Fe) ; n = 3 vào (*) ta được: m = 0,7.m1 + 5,6.y (1) - Thay M = 64 (Cu) ; n = 2 vào (*) ta được: m = 0,8.m1 + 6,4.y (2) (Khi biết 2 trong 3 đại lượng m, m1, y ta sẽ tính được đại lượng còn lại) 2) * Điều quan trọng nhất : +Dùng định luật bảo toàn khối lượng tìm mO2 (pư) = m1 – m + Nhận dạng được TT đầu và TT cuối của M, O2, HNO3 là Mn+, O2- và NxOy (hoặc Sx) → ĐLBT e => Khi biết 2 trong 3 giá tri (m,m1,v) ⇒ đại lượng thứ 3 Từ bài toán gốc có thể giải được nhiều bài toán cụ thể. Ví dụ 1: Cho 11,36 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4 phản ứng hết với dung dịch HNO3 loãng (dư), thu được 1,344 lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc) và dung dịch X. Cô cạn dung dịch X thu được m gam muối khan. Giá trị của m là A. 38,72. B. 35,50. C. 49,09. D. 34,36. Hướng dẫn giải Hỗn hợp gồm Fe , FeO , Fe2O3 , Fe3O4 được tạo thành từ hai nguyên tố O , Fe . Gỉa sử coi hỗn hợp trên là hỗn hợp của hai nguyên tố O , Fe . Ta quan sát sự biến đổi số oxi hóa Fe – 3e → Fe+3 x 3x O + 2e → O-2 y 2y N+5 + 3e → N+2 0,18 0,06 Theo định luật bảo toàn e : 3x – 2y = 0,18 Tổng khối lượng hỗn hợp là : 56x + 16y = 11,36 Giải hệ → x = 0,16 mol , y = 0,15 mol Viết phản ứng của Fe với HNO3 Fe + HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + H2O 0,16 0,16 mol → khối lượng muối là : 0,16.242 = 38,72 gam Vi dụ 2: Nung nóng a gam bột Fe với oxi thu được b gam hỗn hợp rắn A gồm 3 oxit sắt và Fe. Cho b gam A này tác dụng với lượng dư dung dịch HNO 3 thì được V lít hỗn hợp khí X (đktc) gồm NO và NO2. Tỉ khối của X so với khí hidro bằng bằng 19. Biểu thức liên hệ giữa a, b và V là A. 2V + 1,4b = a. B. V + 1,4b = 2a. C. V + 0,7b = a. D. 2V + 0,7b = 3a. Hướng dẫn giải 10 46 − 38 n 1 NO -Sử dụng sơ đồ chéo ⇒ n = 38 − 30 = 1 NO 2 -Các quá trình cho và nhận electron: Fe - 3e → Fe3+ a 3a → 56 56 O 2 + 4e → 2O 2- ; +5 +2 +5 N + 3e → N; b-a b-a → 32 8 +4 N + 1e → N 3V V ¬ 44,8 44,8 V V ¬ 44,8 44,8 -Tổng số mol e cho = tổng số mol e nhận 3a b-a V = + ⇒ V+1,4b = 2a => Đáp án B 56 8 11,2 BÀI TOÁN BIẾN DẠNG 1: Trong bài toán 6 trên, thay O2 bằng Cl2. Bản chất vẫn không thay đổi. Ví dụ 3: Hòa tan hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm Fe , FeCl2 , FeCl3 trong H2SO4 đặc nóng thoát ra 4,48 lít khí SO2 duy nhất ở đktc và dung dịch Y . Thêm NH3 dư vào Y thu được 32,1 gam kết tủa . Tính m Hướng dẫn giải Quy đổi hỗn hợp Fe , FeCl2 , FeCl3 thành Fe , Cl Fe3+ Fe +Cl2 FeCl3 FeCl2 Fe + H2SO4 Cl +NH3 - Fe(OH)3 + SO2 Sơ đồ cho nhận e : Fe – 3e → Fe+3 Cl- + e → Cl-1 S+6 + 2e → S+4 Gọi x , y là số mol của Fe , Cl n SO2 = 0,2 mol → 3x = y + 0,4 Fe → Fe+3 → Fe(OH)3 → Kết tủa là Fe(OH)3 có n = 0,3 → x = 0,3 → y = 0,5 Do đó m = 0,3.56 + 0,5.35,5 = 34,55 BÀI TOÁN BIẾN DẠNG 2. Trường hợp tạo thành sắt (II) Ví dụ 4: Cho 61,2 gam hỗn hợp X gồm Cu và Fe 3O4 tác dụng với dung dịch HNO3 loãng, đun nóng và khuấy đều. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 3,36 lít khí NO 11 (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc), dung dịch Y và còn lại 2,4 gam kim loại. Cô cạn dung dịch Y, thu được m gam muối khan. Giá trị của m là A. 151,5. B. 97,5. C. 137,1. D. 108,9. Hướng dẫn giải Sơ đồ: Cu :x(mol) +[O] : z(mol) Fe3O4 Fe2+ Cu2+ + HNO3 Cu Fe :y(mol) NO: 0,15(mol) + Cu(du) n NO = 0,15 mol ; kim loại dư là Cu → Chỉ tạo thành muối sắt II Quy đổi hỗn hợp thành 3 nguyên tố Cu , Fe , O Sơ đồ cho nhận e : Cu – 2e → Cu2+ Fe – 2e → Fe2+ O + 2e → O-2 N+5 + 3e → N+2 x 2x y 2y z 2z 0,45 0,15 Bảo toàn mol e → 2x + 2y = 2z + 0,45 Khối lượng : 61,2 = 64x + 56y + 16z + 2,4 (Cu dư ) Vì Fe3O4 → n Fe : n O = y : z = 3 : 4 Giai hệ ta có : x = 0,375 ; y = 0,45 ; z = 0,6 Muối khan : Cu(NO3)2 = 0,375.188 = 70,5 ; Fe(NO3)2 = 0,45.180 = 81 → Tổng khối lượng : 151,5 gam . Đáp án A Ví dụ 5: Để 2,52 gam bột sắt trong không khí, sau một thời gian thu được 2,84 gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4. để hòa tan hết X cần 500 ml dung dịch HNO3 aM thấy sinh ra 0,56 lít NO là sản phẩm khử duy nhất và dung dịch Y. Tính a. Hướng dẫn giải Fe FeO Fe2O3 Fe3O4 Fe +O2 :0,01(mol) 2,84(g) 0,045(mol) Fe3+ :y(mol)3nFe < 4nO2+3nNO +HNO3:0,5a(mol) 0,045.3< 4.0,01+ 3.0,025 (Fe2+):x(mol) NO: 0,025(mol) Ta có: nFe = 0,045 và mO = 0,32 → nO = 0,02 với nNO = 0,025 Vì 0,045.3 = 0,135 > 0,02.2 + 0,025.3 = 0,115 =>dung dịch Y gồm 2 muối Fe(NO3)2 và Fe(NO3)3 gọi n Fe = x và n Fe = y Ta có: x + y = 0,045 và 3x + 2y = 0,02.2 + 0,025.3 = 0,115 giải ra : x= 0,025 và y = 0,02 → naxit = 0,115 + 0,025 = 0,14 → a = 0,28 M. 2+ 3+ BÀI TOÁN BIẾN DẠNG 4: Bài toán có 2 kim loại tham gia. 12 Ví dụ 6. Nung x mol Fe và 0, 15 mol Cu trong không khí một thời gian thu được 63,2 gam hỗn hợp chất rắn X. Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp chất rắn trên bằng H2SO4 đặc, nóng, dư thu được dung dịch Y và 6, 72 lít khí SO2(đktc). Giá trị của x mol là: A. 0,7 mol B. 0,3 mol C. 0,45 mol D. 0,8 mol Hướng dẫn giải Ta có sơ đồ sau: 0 +[O]:y(mol) Fe:x(mol) 0 Cu: 0,15(mol) hh(X) (O2-) +6 Fe3+ + H2SO4 du Cu2+ SO2: 0,3(mol) Xem hỗn hợp chất rắn là hỗn hợp của x mol Fe, 0, 15 mol Cu và y mol O. Ta có: mHH=56x + 64.0,15 +16y=63,2 56x+16y=53,6 (1) Mặt khác quá trình cho và nhận electron như sau +3 0 +2 0 Fe− 3e → Fe Cu − 2e → Cu x → 3x 0,15 → 0,3 0 −2 O + 2e → O y → 2y +6 +4 S + 2e → S ...0,6 ¬ 0,3 Áp dụng ĐLBT E ta được: n e = 3x + 0,3 = 0,6 + 2y, => 3x − 2y = 0,3 (2) Giải hệ (1) và (2) => x=0,7 mol, y=0, 9 mol. A đúng BÀI TOÁN BIẾN DẠNG 5: Thay đổi cách hỏi. Câu 1: Nung 2,23 gam hỗn hợp X gồm các kim loại Fe, Al, Zn, Mg trong oxi, sau một thời gian thu được 2,71 gam hỗn hợp Y. Hòa tan hoàn toàn Y vào dung dịch HNO 3 (dư), thu được 0,672 lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc). Số mol HNO3 đã phản ứng là A. 0,12 . B. 0,14. C. 0,16. D. 0,18. Bài giải: -Nhận xét: Khi gặp trường hợp này hs thấy xuất hiện nhiều kim loại, nếu các em không tìm ra bản chất của các quá trình trên thì sẽ khó khăn cho câu trả lời. Chúng ta xét bài toán tổng quát theo sơ đồ. M +O M2On M HNO3 Mn+ , NO3H2O NO Từ sơ đồ trên nhận thấy: Không phụ thuộc vào bao nhiêu kim loại, HNO3 tham gia vào hai quá trình. 13 2HNO3 + O2- → 2ΝΟ 3 − + Η 2 Ο 4ΗΝΟ 3 + 3 e → 3 ΝΟ 3 − + ΝΟ + 2Η 2 Ο = > nHNO3 = 2nO + 3nNO + nNO = 2nO + 4nNO = 2nO + (6x-2y)nNxOy TQ: nHNO3(pư) = 2nO + ne (nhận tạo ra sp khử NxOy hoặc NH4NO3)+ xnNxOy = nNO3- tạo muối + xnNxOy *Từ đó suy ra trong trường hợp H2SO4đặc. M +O M2On H2SO4 M H2SO4 + O2- → Mn+ ,SO42H2O SO2 SO42- + Η 2Ο 2H2SO4 + 2 e → SO42- + SO2 + 2Η 2 Ο Ta có n(H2SO4) = n SO42- + nSO2 = n O2- + 2nSO2. => Sau khi có những nhận xét tổng quát trên HS có thể dễ dàng giải quyết các bài tập tương tự khác. Cách 1. Ta có: n HNO = 2.n O (oxit) + 4n NO = 3 => D đúng Cách 2. (2,71-2,23).2 0,672 + 4. = 0,18 mol . 16 22,4 (2, 71 − 2, 23).2 + 3.0,03 = 0,15 mol 16 = 0,15 + nNO = 0,15 + 0.03 = 0,18 mol nHNO3 (tao muoi ) = nM ( cho ) = nO2 thu + nHNO3 (thu ) = nHNO3 ( pu ) = nHNO3 (tm ) + nHNO3 (oxi hoa ) => D đúng. BÀI TOÁN 2: KẾT HỢP PHƯƠNG PHÁP QUY ĐỔI VỚI PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN E, PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN NGUYÊN TỐ ( QUA SƠ ĐỒ ĐẦU - CUỐI) BÀI TOÁN TỔNG QUÁT. Bài toán: Cho a (mol) kim loại M tác dụng với b (mol) S ở nhiệt độ cao ( trong điều kiện không có không khí) sau phản ứng được hỗn hợp rắn X. Lấy X cho tác dụng với dung dịch HNO3 dư thu được dd A và V(lít) (đktc) khí NxOy. Lấy dung dịch A cho tác dụng với dung dịch Ba(OH)2 dư thu được kết tủa Y, lọc tách kết tủa. Nung đến khối lượng không đổi m gam chất rắn Z. Tìm mối liên hệ giữa các đại lượng (a, b, V, m) Hướng dẫn giải Ta có sơ đồ sau: 14 M: a (mol) t0 S: b (mol) M2Sn MxSy hh(X) m1(g) M S dd Y + HNO3 dö SO42Mn+ NO3 H+ + Ba(OH)2 A m2(g) BaSO4 M(OH)n NxOy :V(l) PP: điều quan trọng là dựa vào sơ đồ, bảo toàn nguyên tố: M2On:a/2(mol) => (2M+16n)a/2 + 233b= m2 (I) BaSO4: b(mol) - Quan sát trạng thái số OXH đầu-> Cuối: (M0, S0, N5+) → (Mn+ , S6+, N+2y/x xOy) Áp dụng bảo toàn (e) => n.nM +6nS = (5x-2y)nNxOy => n.a +6b =(5x-2y). V 22,4 (II) Kết hợp với bảo toàn khối lượng: M.a+32.b = m1 (III) Nhìn chung đề bài sẽ cho 2 trong 3 đại lượng (m1, m2, V) => đại lượng còn lại. Ví dụ 1.Cho 20,80 gam hỗn hợp X gồm Fe, FeS, FeS 2, S tác dụng với dung dịch HNO 3 đặc nóng dư thu được V lít khí NO 2 (là sản phẩm khử duy nhất, đo ở đktc) và dung dịch A. Cho A tác dụng với dung dịch Ba(OH)2 dư thu được 91,30 gam kết tủa. Tính V và số mol HNO 3 cần dùng để oxi hóa hoàn toàn hỗn hợp X ? Hướng dẫn: Coi hỗn hợp gồm Fe và S ta có sơ đồ:  3+ Fe(OH )3 Fe Fe  xmol   xmol HNO3 d Ba ( OH ) 2 +  →xmol + →  S SO4 2− BaSO 4    ymol ymol ymol 56 x + 32 y = 20,8  x = 0, 2mol  → 107 x + 233 y = 91,3  y = 0,3mol Theo bài ra ta có hệ:  Áp dụng định luật bảo toàn eletron ta có: Fe → Fe+3 + 3e 0,2mol 3.0,2mol S → S+6 + 6e 0,3mol 6.0,3mol +5 N + 1e → N+4 a.1mol a mol Áp dụng định luật bảo toàn e ta có: a = 0,6 + 1,8 = 2,4 mol → V = 53,76 lít Theo (3) và (4): nHNO = nH = 6.nFe + 4nS = 2, 4mol 3 + 15 Ví dụ 2: Hòa tan hết 30,4 gam hh X gồm Cu, CuS, Cu2S và S bằng dd HNO3 dư thu được 20,16 lít khí NO duy nhất ở đktc và dd Y. Thêm Ba(OH)2 dư và Y được m gam kết tủa. Tính m? Giải + Qui đổi hh đã cho thành hh Cu và S ta có sơ đồ: Cu 2+ : x mol + Ba (OH)2 Cu(OH) 2 : x mol Cu : x mol + HNO3 30, 4 gam  → 0,9 mol NO +  2→  SO4 : y mol S : y mol BaSO 4 : y mol + Theo ĐLBT e và giả thiết ta có hệ: 64x + 32y = 30,4 và 2x + 6y = 0,9.3  x = 0,3 mol và y = 0,35 mol  m = 0,3.98 + 0,35.233 = 110,95 gam. BÀI TOÁN BIẾN DẠNG: Ví dụ 3: Đốt cháy hoàn toàn 6,48 gam hỗn hợp chất rắn X gồm: Cu; CuS; FeS; FeS 2; FeCu2S2; S thì cần 2,52 lít O2 và thấy thoát ra 1,568 lít SO2. Mặt khác cho 6,48 gam X tác dụng với dung dịch HNO3 đặc nóng dư thu được V lít NO2 (là sản phẩm khử duy nhất) và dung dịch A. Cho dung dịch A tác dụng với dung dịch Ba(OH)2 dư thu được m gam kết tủa. Biết thể tích các khí đều đo ở điều kiện tiêu chuẩn. Tính V và m. Hướng dẫn giải Xem hỗn hợp X gồm x mol Cu, y mol Fe và z mol S. -Khối lượng hỗn hợp X: 64x + 56y + 32z = 6,48 (I). -Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp X Cu → Cu2++2e , Fe → Fe3++3e , S → SO2 +4e x x 2x y y 3y z z 4z O +2e → O 20,225 0,45 -Bảo toàn electron ta có: 2x + 3y + 4z = 0,45 (II). Ta có z = Số mol S = số mol SO2 = 1,568:22,4 = 0,07. Thay z = 0,07 vào (I) được phương trình: 64x + 56y = 4,24 (*) vào (II) được phương trình 2x + 3y = 0,17 (**). Giải hệ 2 PT (*) & (**) tìm được x = 0,04; y = 0,03. -Hỗn hợp X tác dụng với dung dịch HNO3 đặc nóng dư tạo khí NO2 duy nhất và dung dịch A. Cu → Cu2++2e , Fe → Fe3++3e , S → SO42- +6e x x 2x y y 3y z z 6z NO3- +1e → NO2 a a mol -Bảo toàn electron ta có: số mol NO2 = a = 2x+ 3y + 6z = 0,59. Từ đó tính được V = V(NO2) = 0,59x22,4 = 13,216 lít. Dung dịch A + dung dịch Ba(OH)2 dư thu được kết tủa gồm: Cu(OH)2; Fe(OH)3; BaSO4 Số mol Cu(OH)2 = số mol Cu = x = 0,04. Số mol Fe(OH)3 = số mol Fe = y = 0,03. Số mol BaSO4 = số mol S = z = 0,07. m = m↓ = (0,04x98 + 0,03x107 + 0,07x233) = 23,44 gam. 16 Ví dụ 4: Cho 18,4 gam hỗn hợp X gồm Cu2S, CuS, FeS2 và FeS tác dụng hết với HNO 3 (đặc nóng dư) thu được V lít khí chỉ có NO2 (ở đktc, sản phẩm khử duy nhất) và dung dịch Y. Cho toàn bộ Y vào một lượng dư dung dịch BaCl 2, thu được 46,6 gam kết tủa, còn khi cho toàn bộ Y tác dụng với dung dịch NH3 dư thu được 10,7 gam kết tủa. Giá trị của V là A. 38,08 B. 11,2 C. 24,64 D. 16,8 Hướng dẫn giải Cu2+ ; Fe3+ ; H + →Y  18,4 gam X gồm Cu2S, CuS, FeS2 và FeS  2− − SO 4 ; NO3 HNO3 dd NH → Fe(OH)3: Ba2+ + SO42– → BaSO4: nS = n BaSO = 0,2 mol; Fe3+  3 4 nFe = n Fe(OH)3 = 0,1 mol. Khi đó nCu = 18, 4 − 0, 2.32 − 0,1.56 64 = 0,1 mol. Bảo toàn e: 3.nFe + 2.nCu + 6.nS = 1. n NO ⇒ n NO = 1,7 mol. 2 2 Vậy V = 1,7.22,4 = 38,08 lít. TRONG TRƯƠNG HỢP THAY BẰNG H2SO4 ĐẶC. Bài toán theo sơ đồ sau: S : y (mol) Fe : x (mol) hh m1 FeS2 FeS Fe S + H2SO4dac,t o Fe3+ SO2: V/22,4(mol) - Điều quan trọng bài toán trên là xác định đúng trạng thái số oxh đầu và cuối=> Dùng pp bảo toàn e. Quá trình oxi hóa Quá trình khử +3 Fe → Fe + 3e S+6 + 2e → S+4O2 x → 3x (mol) 2z ← z (mol) S → S+4O2 + 4e y→ y 4y(mol) => ne(Nhận) = 2z => ne(cho) = 3x + 4y Theo phương pháp bảo toàn (e) => 3x + 4y =2z (*) => n Σ SO2 = y + z = V/22,4 * Tư duy: Từ (*) => 2nΣ SO2 = 2y+2z = 6y +3z Từ đó ta có cách suy luộn nhanh: 3nFe + 6nS = 2nΣ SO2 Điều đó có nghĩa là nếu ta cho S → S+6 ta suy ra nhanh lượng SO2 theo biểu thức trên. Ví dụ :Hòa tan 2,08 gam (FeS, S, FeS2, Fe) vào dung dịch H2SO4 thu được 2,688 lít SO2 (sản phẩm khử duy nhất) và dung dịch X. Cho X tác dụng với dung dịch NaOH dư, lấy kết tủa nung trong không khí đến khối lượng không đổi được m gam chất rắn. Giá trị của m là A. 8,2g B. 9g C. 1,6g D. 10,7g 17 Hướng dẫn giải Tư duy theo sơ đồ: Quy đổi về (Fe: x(mol) , S: y(mol)) S : y (mol) Fe : x (mol) hh 2,08(g) FeS2 FeS Fe S + H2SO4dac,to Fe3+ +NaOH Fe(OH)3 x(mol) t0 Fe2O3 x/2(mol) SO2: 0,12(mol) Cách 1: Quá trình oxi hóa Quá trình khử +3 Fe → Fe + 3e S+6 + 2e → S+4O2 x → 3x (mol) 2z ← z (mol) S → S+4O2 + 4e y→ y 4y(mol) => ne(Nhận) = 2z => ne(cho) = 3x + 4y Theo phương pháp bảo toàn (e) => 3x + 4y = 2z (*) => n ΣSO2 = y + z = 0,12. Từ (*) => 3x+6y = 2.0,12 = 0,24 Khối lượng (Fe, S): 56x + 32y = 2,08 => x= 0,02; y= 0,03 -Bảo toàn nguyên tố Fe: nFe2O3 = 0,02/2. 160 = 1,6 (gam) Cách 2: Bằng cách suy luận nhanh: 3nFe + 6nS = 2nΣSO2 => 3x + 6y = 2.0,12 (I) Bảo toàn khối lượng: 56x + 32y = 2,08 (II) => x = 0,02 = nFe = 2nFe2O3 => mFe2O3 = 0,01.160 = 1,6(g) 3. KẾT HỢP BẢO TOÀN ĐIỆN TÍCH VỚI BẢO TOÀN NGUYÊN TỐ ĐỂ GIẢI BÀI TOÁN MUỐI CO32- TÁC DỤNG VỚI H + Bài toán : Cho từ từ dung dịch HCl, HBr, NaHSO4, … vào dung dịch (M2CO3, MHCO3,…). Sau pư thu được sản phẩm thoả mãn một tính chất nào đó ví dụ như: 1/ Dung dịch A thu được không có khí 2/ Dung dịch A thu được + BaCl2 -> Kết tủa 3 / Dung dịch A tác dụng được với kiềm. 4/Dung dịch A thu được và khí. Cho A + ddBa(OH)2 hoặc Ca (OH)2 → ↓ - Yêu cầu: Biết 2/3 đại lượng -> Tính được đại lượng còn lại (V khí, C M muối, CM axít, m kết tủa) Phương pháp thông thường. - Nhận định đúng về bản chất của phương trình phản ứng khi cho từ từ CO 32- từ từ vào H + 18 Cho từ từ H + vào CO32-: H+ + CO32- → HCO3- (1) HCO3- + H+ → CO2 + H2O (2) 1/ Dung dịch A thu được không có khí -> Chỉ có (1) 2/ Dung dịch A thu được + BaCl2 -> Kết tủa. Chỉ có (1) 3/ Dung dịch A tác dụng được với kiềm -> Có cả (1,2) 4/ Dung dịch A thu được và khí. Cho A + ddBa(OH)2 hoặc Ca (OH)2 → ↓ Có cả (1,2) Chúng ta phải dựa vào tính chất theo đề bài để kiểm soát mức độ của phản ứng. -PHƯƠNG PHÁP TƯ DUY MỚI : Kết hợp bảo toàn điện tích với bảo toàn nguyên tố. Ví dụ: Bài toán có sơ đồ sau: HCO3-: x(mol) z(mol)H+ CO32- : y(mol) HCO3-: t (mol) + Ba(OH)2du BaCO3 CO2: z(mol) Ta có nếu dd sau phản ứng với H+ tác dụng với dd Ba(OH)2 dư tạo kết tủa thì chứng tỏ HO3dư  Theo bảo toàn điện tích ta có: n HCO3- bñ + n nH+ 2 CO 23 = n HCO3- (sau) Bảo toàn nguyên tố C: n HCO3- bñ + nCO32- = n HCO3- + (sau) nCO2 x + 2y - z = t x+y=t+z Kết hợp lại: Ví dụ 1: Cho 35 gam hỗn hợp X gồm Na2CO3 và K2CO3. Thêm từ từ , khuấy đều 0,8 lit HCl 0,5 M vào dung dịch X trên thấy có 2,24 lit khí CO2 thoát ra ở đktc và dung dịch Y. Thêm Ca(OH)2 dư vào dung dịch Y được kết tủa A. Tính khối lượng mỗi chất trong X và khối lượng kết tủa A ? Hướng dẫn giải Cách 1:Bài này nếu học sinh dùng phương trình phân tử để làm thì sẽ gặp khó khăn khi xét phản ứng của Ca(OH)2 với dung dịch Y tạo ra kết. Nên đối với bài này ta nên sử dụng phương trình ion. Gọi số mol của Na2CO3 là x, K2CO3 là x. Khi thêm từ từ dd HCl vào dd X lần lượt xảy ra phản ứng : 19 CO 32 − + H+ → HCO 3− x+y x+y x+y 2− − Khi toàn thể CO 3 biến thành HCO 3 − HCO 3 + H+ → CO2 + H2O 0,1 0,1 0,1 nCO 2 = 2,24/ 22,4 = 0,1 mol. Dung dịch sau phản ứng tác dụng Ca(OH)2 cho kết tủa. Vậy HCO 3− dư, H+ hết. HCO 3 + Ca(OH)2 → CaCO3 ↓ + OH- + H2O = x + y + 0,1 = 0,5 . 0,8 = 0,4 ∑ nH hay x + y = 0,3 (1) và 106x + 138y = 35 (2). Giải hệ có x = 0,2 mol Na2CO3, y = 0,1 mol K 2CO3. Do đó khối lượng 2 muối là : − + mNa 2 CO 3 = 0,2 . 106 = 21,2 (g) mK 2 CO 3 = 0,1 . 138 = 13,8 (g) khối lượng kết tủa : − nCaCO 3 = nHCO 3 dư = a + b - 0,1 = 0,2 mol mCaCO 3 = 0,2 . 100 = 20 (g) Cách 2: 0,4(mol)H+ HCO3 : t (mol) HCO3-: x(mol) CO32- : y(mol) CaCO3 CO2: 0,2(mol) Theo đề bài ta có: 106x+ 138y = 35 Theo định luật bảo toàn nguyên tố : => x+ y = + Ca(OH)2du n HCO - du 3 n HCO3- + nCO32- = n HCO3- du + nCO2 n + 0,2 => HCO3 du = x+y-0,2 n HCO3- + n 2 CO 23 nH+ Áp dụng ĐLBT điện tích ta có :  x+ 2y – 0,4 = x+y – 0,2 => y = 0,2 , từ (I) => x = 0,1 Do đó khối lượng 2 muối là : = n HCO3- mNa 2 CO 3 = 0,2 . 106 = 21,2 (g) mK 2 CO 3 = 0,1 . 138 = 13,8 (g) khối lượng kết tủa : − nCaCO 3 = nHCO 3 dư = x+ y - 0,1 = 0,2 mol mCaCO 3 = 0,2 . 100 = 20 (g) 20 BÀI TOÁN BIẾN DẠNG: Ví dụ 2: Hấp thụ hết 3,36 lít CO2(đkc) vào dung dịch chứa x mol KOH và y mol K 2CO3 thu được 100 ml dung dịch X. Lấy 100 ml X cho từ từ vào 700 ml dung dịch HCl 0,5M thu được 3,36 lít khí(đkc). Mặt khác, 100ml X tác dụng với dung dịch Ca(OH) 2 dư thu được 25 gam kết tủa. Giá trị của x là: A. 0,1 B. 0,25 C. 0,05 D. 0,15 GIẢI THEO CÁCH MỚI: Ta có sơ đồ: + H+ : 0,35(mol) - CO2 + 0,15 OH : x(mol) CO3 2- : y(mol) CO2: 0,15(mol) HCO3- :z(mol) ddX 100ml +dd Ca(OH)2 CaCO3 :0,25(mol) Bảo BTNT (C): 0,15 + y = 0,25 = n↓=> y =0,1 Mặt khác theo bảo toàn C: 0,15 + 0,1 = 0,15 + z => z =0,1 Theo BTĐT: x+ 2y – 0,35 = z => x = 0,45 – 0,2 = 0,25 ; => y = 0,1; x= 0,25 => Đáp án B đúng. Ví dụ 3: Hấp thụ hoàn toàn 2,24 lít CO 2 (đktc) vào 100 ml dung dịch gồm K 2CO3 0,2M và KOH x mol/lít , sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được dung dịch Y. Cho toàn bộ Y tác dụng với dung dịch BaCl2 (dư), thu được 11,82 gam kết tủa. Giá trị của x là: A. 1,0 B . 1,4 C. 1,2 D. 1,6 GIẢI: Tư duy theo bảo toàn điện tích và bảo toàn nguyên tố Ta có sơ đồ: CO2 + 0,1 CO32(1) OH-: OH-: 0,1x(mol) dd Y CO32- : 0,02 (mol) BaCl2du HCO3- (2) CO32- BaCO3 0,06(mol) Bảo toàn NT (C) => 0,1 + 0,02> 0,06 = n BaCO3 => dd Y tạo ra (2) có HCO3- = 0,1+0,02-0,06=0,06 (mol) - 2− − − (Nhận thấy nCO2 + nCO 3 ban đầu = nHCO 3 + nBaCO3 → nHCO 3 = 0,06 mol ) - BTĐT => 0,1x + 0,02.2 = 0,06.2 + 0,06 => x = 1,4 4. BÀI TOÁN: QUÁ TRÌNH CHẤT KHỬ + (H+ + NO3-) MỘT SỐ LƯU Ý VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI * CÁCH GIẢI THƯỜNG GẶP: - Ion NO3- trong môi trường H+ có tính oxi hoá mạnh như HNO3 21 Cu, Fe2+…. Không phản ứng với (HCl, H2SO4 loãng, NaHSO4) cũng không phản ứng - được với muối NaNO3, KNO3 nhưng phản ứng với hỗn hợp 2 loại chất đó như phản ứng với HNO3 3Cu + 8H+ + 2NO3- → 3Cu2+ + 2NO + 4H2O 3Fe2+ + 4 H+ + NO3- → 3Fe2+ + NO + 2 H2O Lưu ý: Cu, Fe2+ phản ứng với hỗn hợp (NaHSO4 và NaNO3) nhưng không phản ứng với hỗn hợp (NaHCO3 và NaNO3) và NaHCO3 là muối của axít yếu có tính kiềm Tổng quát: Kim loaïi (M) M(NO3)n Hoaëc HNO3 + Baûn chaát laø pt ion: Moâi tröôøng H+( HCl, H2SO4, NaHSO4) Hoaëc Fe2+ * Phöông trình ion ruùt goïn 3M + 4nH++ nNO3- 3Mn+ + 2nH2O+ nNO (NO2,...) 3Fe2+ + 4H++ NO3- 3Fe3+ + 2H2O+ NO G/s Hệ số Số mol a x b (NO2,...) c y z Dựa vào phương trình ion để xác định chất hết chất dư qua tỷ lệ các tỉ lệ {x/a; y/b; z/c} Từ đó tính số mol của chất chất chưa biêt theo yêu cầu đề bài: HCl HNO 3 − + NO 3  − Muôi NO 3 H 2SO 4 + * CÁCH TƯ DUY MỚI BÀI TOÁN KIM LOẠI + H  Bằng phương pháp bảo toàn e Viết phương trình nửa phản ứng theo sản phẩm khử: NH4NO3 , N2 , N2O, NO , NO2 * Quá trình khử: 4H+ + NO3- + 3e→ NO + 2H2O TQ: (6x-2y) H+ + x NO3- + (5x-2y) e → NxOy + (3x-y) H2O (1) • Quá trình oxi hóa: M → Mk+ + ke (2) Từ (1) xác định chất hết {H+ hay NO3-} => ne(nhận)Max Từ (2) ne(cho) Max = knM Bảo toàn e => knM(pư) = 3/4n(H+)pư = 3n(NO3-)pư = 3nNO = ne(pư) (ne(pư) là số mol e nhỏ nhất ở một trong hai quá trình) 22 => Trong trường hợp cần tính n(OH-) phản ứng với dung dịch sau phản ứng ta có Số mol OH- pứ với dung dịch sau pứ : n OH = n H + n e ( pu ) − + du Ví dụ 1: Hòa tan 9,6 gam Cu vào 180 ml dung dịch hỗn hợp HNO3 1M và H2SO4 0,5M, kết thúc phản ứng thu được V lít (ở đktc) khí không màu duy nhất thoát ra, hóa nâu ngoài không khí. Giá trị của V là: A. 1,344 lít B. 4,032 lít C. 2,016 lít D. 1,008 lít Hướng dẫn: Cách 1: Dùng pt ion rút gọn. nCu = 0,15 mol ; nNO3– = 0,18 mol ; Σ nH+ = 0,36 mol 3Cu + 8H+ + 2NO3– → 3Cu2+ + 2NO + 4H2O ; Do 0,36→ 0,09 → VNO = 0,09.22,4 = 2,016 lít → đáp án C → H+ hết ; Cu dư Cách 2: Sử dụng phương pháp bảo toàn e Viết nửa phản ứng 4H+ + NO3+ 3e → NO + 2H2O bđ 0,36 0,18 => H + hết: pư 0,36 0,09 0,27 Số mol e (Cu) tách = 2nCu = 2.0,15 = 0,3 > ne(nhận)Max = 0,27 => H+hết, Cu dư => nNO = ¼.nH+ = 0,09 (mol)→ VNO = 0,09.22,4 = 2,016 lít → đáp án C Qua ví dụ trên có thể mở rộng xây dựng bài toán ở mức độ khó hơn nhưng có cùng bản chất Ví dụ 2: Cho hỗn hợp gồm 1,12 gam Fe và 1,92 gam Cu vào 400 ml dung dịch chứa hỗn hợp gồm H2SO4 0,5M và NaNO3 0,2M. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được dung dịch X và khí NO (sản phẩm khử duy nhất). Cho V ml dung dịch NaOH 1M vào dung dịch X thì lượng kết tủa thu được là lớn nhất. Giá trị tối thiểu của V là: A. 360 ml B. 240 ml C. 400 ml D. 120 ml Hướng dẫn giải: Cách 1: Sử dụng phương trình ion rút gọn n Fe = 0, 02 ; n Cu = 0, 03 ; n H+ = 0, 4 ; n NO− = 0, 08 3 Fe + 4H + + NO3− → Fe3+ + NO + 2H 2 O 0, 02 0, 08 0, 02 0, 02 3Cu + 8H + + 2NO3− → 3Cu2+ + 2NO + 4H 2 O 0, 03 0, 08 0, 04 0, 03 Theo pt(1,2) => Cu, Fe hết, H+, NO3- dư=> 23 V .1 = 3.0, 02 + 2.0.03 + (0, 4 −2.0, 08) ⇒V = 360 1000 Cách 2: Sử dụng pp bảo toàn electron: nFe = 0,02 mol ; nCu = 0,03 mol; → Σ ne cho (Max) = 0,02.3 + 0,03.2 = 0,12 mol nH+ = 0,4 mol ; nNO3– = 0,08 mol Quá trình nhận NO3– + 4H+ + 3e → NO + 2H2O 0,08 0,4 0,08→ 0,32 → 0,24 = ne (nhận)Max Quá trình cho Σ ne cho (Max) = 3nFe+2nCu= 0,02.3 + 0,03.2 = 0,12 mol => Số mol epư = 0,12 + => Cu,Fe hết; H dư Theo bảo toàn điện tích: n OH − = n H du+ + n e ( pu ) = nH+dư + 3nFe3+ +2nCu2+ = 0,24 + 0,02.3 + 0,03.2 = 0,36 → V = 0,36 lít hay 360 ml → đáp án A Ví dụ 3: Cho 0,87 gam hh gồm Fe, Cu và Al vào bình đựng 300 ml dd H 2SO4 0,1M. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 0,32 gam chất rắn và có 448 ml khí (đktc) thoát ra. Thêm tiếp vào bình 0,425 gam NaNO 3, khi các phản ứng kết thúc thì thể tích khí NO (đktc, sản phẩm khử duy nhất) tạo thành và khối lượng muối trong dd là A. 0,224 lít và 3,750 gam. B. 0,112 lít và 3,750 gam. C. 0,112 lít và 3,865 gam. D. 0,224 lít và 3,865 gam. Hướng dẫn giải: Sử dụng phương pháp bảo toàn (e) + Trước tiên dựa vào pư với H2SO4(l) tính được trong bình có: nFe2+ = 0,005 và nH+ còn lại = 0,02; nCu = 0,005; SO42- =0,03 (mol) + Thêm NaNO3: 0,005(mol) Quá trình nhận Quá trình cho – + NO3 + 4H + 3e → NO + 2H2O Σ ne cho (Max) = 1.nFe2+ + 2.nCu= 0,005 0,2 0,005.1+ 0,005.2 = 0,015 0,005 -- 0,2 → 0,015 = ne (nhận)Max => Số mol epư = 0,015 – + 2+ 2+  NO3 , 4H , Fe , Cu đều hết.  Muối m muối = mkl + m SO42- + m Na+ = 0,87 + 0,03.96 + 0,005.23 = 3,865gam. MỘT SỐ BÀI TOÁN BIẾN DẠNG: 24 Ví dụ 4 : Cho m gam bột Fe vào 800 ml dung dịch hỗn hợp gồm Cu(NO 3)2 0,2M và H2SO4 0,25M. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 0,6m gam hỗn hợp bột kim loại và V lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc). Giá trị của m và V lần lượt là A. 17,8 và 4,48. B. 17,8 và 2,24. C. 10,8 và 4,48. D. 10,8 và 2,24. Hướng dẫn giải: Cách 1: Theo phương pháp áp dụng phương trình ion đầy đủ Ta có: n Cu(NO3)2 = 0,16 → n Cu2+ = 0,16 , n NO3- = 0,32 mol ; n H2SO4 = 0,2 → n H+ = 0,4 Vì thu được hỗn hợp kim loại nên → Chỉ có muối Fe2+ tạo thành 3Fe + 2NO3- + 8H+ → 3Fe2+ + 2NO + 4H2O 0,15 Fe 0,4 0,1 + Cu2+ → Fe2+ + Cu 0,16 0,16 (1) (2) 0,16 → Khối lượng đồng trong 0,6m gam hỗn hợp sau phản ứng là : 64.0,16 mol Bảo toàn sắt : m = 0,15.56 pư(1) + 0,16.56 pư(2) + (0,6m – 0,16.64 ) dư → m = 17,8 Mặt khác V NO = 0,1.22,4 = 2,24 → Chọn đáp án B Cách 2: Sử dụng phương pháp bảo toàn e: Ta có: NO3– + 4H+ + 3e → NO + 2H2O 0,32 0,4 0,1 0,4 → 0,3 = ne (nhận)Max Vì tạo hỗn hợp kim loại (Cu, Fe) => tạo muối Fe2+, H+ hết Theo pp bảo toàn (e): 2nCu2+ + 3/4nH+ = 2nFe(pư) => nFe(pư) =(2.0,16+0,4.3/4)/2 = 0,31 (mol) Bảo toàn khối lượng: m -0,31.56+0,16.64 = 0,6m => m =17,8 (g) Nhận xét: Từ những ví dụ đã xét ở trên tôi đã đưa ra 2 cách giải, phương pháp chung là sử dụng phương trình ion rút gọn. Tuy nhiên đối với bài toán có sự tham gia của hỗn hợp nhiều chất áp dụng sáng tạo pp bảo toàn e luôn cho chúng ta kết quả nhanh hơn. Ví dụ 5: Cho 5 gam bột Mg vào dung dịch hỗn hợp KNO3 và H2SO4, đun nhẹ, trong điều kiện thích hợp, đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được dung dịch A chứa m gam muối; 25 1, 792 lít hỗn hợp khí B (đktc) gồm hai khí không màu, trong đó có một khí hóa nâu ngoài không khí và còn lại 0, 44 gam chất rắn không tan. Biết tỉ khối hơi của B đối với H 2 là 11, 5. Giá trị của m là A. 27,96. B. 29,72. C. 31,08. D. 36,04. Hướng dẫn giải: - Phương pháp phương trình ion rút gọn. M H = 2 < M khí = 23 < MNO = 30 2 1,792  x+y=  NO x (mol) 22, 4   x = 0,06  Hỗn hợp: H y (mol) ⇒  30x + 2y ⇔  2  y = 0,02  = 23  x + y 5 − 0,44 n Mg phaûn öùng = = 0,19 (mol) 24 3Mg + 8H+ + 2NO3− → 3Mg2+ + 2NO↑ + 4H2O ⇒ 0,09 ← 0,24 ← 0,06 ← 0,09 ← 0,06 4Mg + 10H+ + NO3− → 4Mg2+ + NH +4 + 3H2O ( 0,19–0,09–0,02) = 0,08 → 0,2 → 0,02 → 0,08 → 0,02 Mg + 2H+du → Mg2+ + H2↑ 0,02 ← 0,04 → 0,02 → 0,02 n H = 0,48 (mol); n NO = 0,08 (mol). H2SO4 → 2H+ + SO24 − ; KNO3 → K+ + NO3− 0,48 → 0,24 0,08 ← 0,08 mmuối= m Mg + m K + m NH + mSO = 0,19.24 + 0,08.39 + 0,02.18 + 0,24.96 = 31,08 (g). − 3 + 2+ + + 4 2− 4 Cách 2: Phân tử lượng B = 2*11,5 = 23 ==> B có H2 => NO3- hết Mg dư => H2SO4 hết số mol Mg phản ứng = mol Mg2+ = (5-0,44)/24 = 0,19  NO(0, 06)  H 2 (0, 02) B gồm NO và H2 =>  Bảo toàn (e): ne(cho)= 2nMg = 0,38 ne(nhận) = 3nNO + 2nH2 = 0,06.3 + 0,02.2 = 0,22(mol) < 0,38 => Tạo muối NH4+: x(mol) Bảo toàn mol e => 0,38 = 0,18 + 0,04 + 8x => x = 0,02 nK+ = nNO3- = 0,06 + x = 0,08 Số mol SO42− = 0,5 mol H+ = 0,5*(0,24 + 0,04 + 10x ) = 0,24  Mg 2+ ( 0,19 )  2−  SO4 ( 0, 24 ) ⇒ M = 31, 08 => Trong dd A có các ion :  +  NH 4 ( 0, 02 )  +  K ( 0, 08 ) Khối lượng muối = 39*0,08 + 24*0,19 + 18*0,02 + 96*0,24 = 31,08 => câu C 26 5. TƯ DUY BÀI TOÁN HÓA HỌC THEO NHIỀU CÁCH. Ví dụ 1 : Hỗn hợp X gồm Na, Ba, Na 2O và BaO. Hòa tan hoàn toàn 21,9 gam X vào nước, thu được 1,12 lít khí H2 (đktc) và dung dịch Y, trong đó có 20,52 gam Ba(OH)2. Hấp thụ hoàn toàn 6,72 lít khí CO2 (đktc) vào Y, thu được m gam kết tủa. Giá trị của m là A. 23,64. B. 15,76. C. 21,92. D. 39,40. Hướng dẫn giải. Cách 1. Dạng bài tập áp dụng đlbt số nguyên tử hiđro và đlbtkl Số mol Ba(OH)2 = 20,52 : 171 = 0,12 mol, Số mol H2 = 0,05 mol, số mol CO2 = 0,3 mol. Mối liên hệ: Số mol H trước và sau phản ứng bằng nhau. Gọi số mol NaOH tạo thành là x mol. Sơ đồ phản ứng: (Na, Ba, Na2O, BaO) + H2O → Ba(OH)2 + NaOH + H2↑ 21,9 gam 0,12 mol x mol 0,05 mol - Tìm số mol NaOH: Áp dụng đlbt số nguyên tử hiđro và đlbtkl. Số mol nguyên tử H = 2.0,12 + x + 2.0,05 = 0,34 + x ⇒ số mol H2O = nH : 2 = (0,17 + 0,5x). Áp dụng đlbtkl: 21,9 + 18(0,17 + 0,5x) = 20,52 + 40x + 2.0,05 ⇒ x = 0,14 mol (NaOH). - Tìm số mol BaCO3. Số mol OH− = 2.0,12 + 0,14 = 0,38 mol, số mol CO2 = 0,3 mol, Dự đoán sản phẩm: n NaOH : n CO = 0,38 : 0,3 , ⇒ 1 < 1,27 < 2 , tạo hai muối HCO3− và CO32−. Các phương trình phản ứng: Gọi số mol CO32− và HCO3− tạo thành lần lượt là a và b. CO2 + 2OH− → CO32− + H2O (1) (mol) a 2a a − CO2 + OH → HCO3− (2) (mol) b b b Ta có: 2a + b = 0,38 ⇒ a = 0,08 mol, b = 0,22 mol. a + b = 0,3 , 2+ 2− Ba + CO3 → BaCO3↓ (mol) 0,12 0,08 0,08.197 = 15,76 gam. Cách 2: Gọi x là số mol NaOH trong dung dịch Y 2 Qui đổi về Na2O và BaO : 29,12 + 1,12 20,52 x × 16 = × 153 + : 2 × 62 22,4 171 40 x=0,14; số mol Ba(OH)2=20,52:171=0,12; số mol CO2=0,3 Số mol OH– = 0,38 => Số mol CO32- = 0,08 m=0,08×197=15,76 (g) Cách 3 : Qui đổi hỗn hợp X về 3 nguyên tử : Na(x mol), Ba(y mol); O(z mol) 27 23x+137y+16z=21,9 => x+2y-2z=1,12:22,4*2=0,1 y=20,52:171=0,12 x=0,14;z=0,12 Số mol OH-=0,12*2+0,14=0,38 1[...]... hai kim loại có cùng số mol Biết tỉ khối hơi của B đối với H 2 là 8 Khối lượng muối tạo thành trong dung dịch A là A 23,80 B 39,16 C 19,32 D 21,44 PHẦN C: KẾT LUẬN Qua q trình nghiên cứu chun đề này, tơi thấy việc kết hợp sáng tạo các phương pháp để giải các bài tập hóa học có ý nghĩa quan trọng, góp phần nâng cao hứng thú học tập bộ mơn và phát triển tư duy học sinh Cũng như giúp các giáo viên khơng... sáng tạo tiếp cận với những vấn đề mới để nâng cao chất lượng dạy học bộ mơn Trong q trình nghiên cứu, vì thời gian có hạn, nên tơi chỉ nghiên cứu một phần trong các phương pháp giải bài tập hố học vơ cơ Số lượng bài tập vận dụng chưa được nhiều, việc phân tích làm rõ các vấn đề chưa được sâu, khơng tránh khỏi những thiếu sót Tơi rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến q báu của các thầy cơ giáo và các. .. ra ở đktc và dung dịch Y Thêm Ca(OH)2 dư vào dung dịch Y được kết tủa A Tính khối lượng mỗi chất trong X và khối lượng kết tủa A ? Hướng dẫn giải Cách 1 :Bài này nếu học sinh dùng phương trình phân tử để làm thì sẽ gặp khó khăn khi xét phản ứng của Ca(OH)2 với dung dịch Y tạo ra kết Nên đối với bài này ta nên sử dụng phương trình ion Gọi số mol của Na2CO3 là x, K2CO3 là x Khi thêm từ từ dd HCl vào dd... dẫn giải Cách 1 Dạng bài tập áp dụng đlbt số ngun tử hiđro và đlbtkl Số mol Ba(OH)2 = 20,52 : 171 = 0,12 mol, Số mol H2 = 0,05 mol, số mol CO2 = 0,3 mol Mối liên hệ: Số mol H trước và sau phản ứng bằng nhau Gọi số mol NaOH tạo thành là x mol Sơ đồ phản ứng: (Na, Ba, Na2O, BaO) + H2O → Ba(OH)2 + NaOH + H2↑ 21,9 gam 0,12 mol x mol 0,05 mol - Tìm số mol NaOH: Áp dụng đlbt số ngun tử hiđro và đlbtkl Số. .. 3 => D đúng Cách 2 (2,71-2,23).2 0,672 + 4 = 0,18 mol 16 22,4 (2, 71 − 2, 23).2 + 3.0,03 = 0,15 mol 16 = 0,15 + nNO = 0,15 + 0.03 = 0,18 mol nHNO3 (tao muoi ) = nM ( cho ) = nO2 thu + nHNO3 (thu ) = nHNO3 ( pu ) = nHNO3 (tm ) + nHNO3 (oxi hoa ) => D đúng BÀI TỐN 2: KẾT HỢP PHƯƠNG PHÁP QUY ĐỔI VỚI PHƯƠNG PHÁP BẢO TỒN E, PHƯƠNG PHÁP BẢO TỒN NGUN TỐ ( QUA SƠ ĐỒ ĐẦU - CUỐI) BÀI TỐN TỔNG QT Bài tốn: Cho... − 2y = 0,3 (2) Giải hệ (1) và (2) => x=0,7 mol, y=0, 9 mol A đúng BÀI TỐN BIẾN DẠNG 5: Thay đổi cách hỏi Câu 1: Nung 2,23 gam hỗn hợp X gồm các kim loại Fe, Al, Zn, Mg trong oxi, sau một thời gian thu được 2,71 gam hỗn hợp Y Hòa tan hồn tồn Y vào dung dịch HNO 3 (dư), thu được 0,672 lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc) Số mol HNO3 đã phản ứng là A 0,12 B 0,14 C 0,16 D 0,18 Bài giải: -Nhận xét:... -> Chỉ có (1) 2/ Dung dịch A thu được + BaCl2 -> Kết tủa Chỉ có (1) 3/ Dung dịch A tác dụng được với kiềm -> Có cả (1,2) 4/ Dung dịch A thu được và khí Cho A + ddBa(OH)2 hoặc Ca (OH)2 → ↓ Có cả (1,2) Chúng ta phải dựa vào tính chất theo đề bài để kiểm sốt mức độ của phản ứng -PHƯƠNG PHÁP TƯ DUY MỚI : Kết hợp bảo tồn điện tích với bảo tồn ngun tố Ví dụ: Bài tốn có sơ đồ sau: HCO3-: x(mol) z(mol)H+ CO32-... Hệ số Số mol a x b (NO2, ) c y z Dựa vào phương trình ion để xác định chất hết chất dư qua tỷ lệ các tỉ lệ {x/a; y/b; z/c} Từ đó tính số mol của chất chất chưa biêt theo u cầu đề bài: HCl HNO 3 − + NO 3  − Mi NO 3 H 2SO 4 + * CÁCH TƯ DUY MỚI BÀI TỐN KIM LOẠI + H  Bằng phương pháp bảo tồn e Viết phương trình nửa phản ứng theo sản phẩm khử: NH4NO3 , N2 , N2O, NO , NO2 * Q trình khử: 4H+ + NO3-... B Cách 2: Sử dụng phương pháp bảo tồn e: Ta có: NO3– + 4H+ + 3e → NO + 2H2O 0,32 0,4 0,1 0,4 → 0,3 = ne (nhận)Max Vì tạo hỗn hợp kim loại (Cu, Fe) => tạo muối Fe2+, H+ hết Theo pp bảo tồn (e): 2nCu2+ + 3/4nH+ = 2nFe(pư) => nFe(pư) =(2.0,16+0,4.3/4)/2 = 0,31 (mol) Bảo tồn khối lượng: m -0,31.56+0,16.64 = 0,6m => m =17,8 (g) Nhận xét: Từ những ví dụ đã xét ở trên tơi đã đưa ra 2 cách giải, phương pháp. .. dụng phương trình ion rút gọn Tuy nhiên đối với bài tốn có sự tham gia của hỗn hợp nhiều chất áp dụng sáng tạo pp bảo tồn e ln cho chúng ta kết quả nhanh hơn Ví dụ 5: Cho 5 gam bột Mg vào dung dịch hỗn hợp KNO3 và H2SO4, đun nhẹ, trong điều kiện thích hợp, đến khi phản ứng xảy ra hồn tồn thu được dung dịch A chứa m gam muối; 25 1, 792 lít hỗn hợp khí B (đktc) gồm hai khí khơng màu, trong đó có một khí ...Năm học 2013-2014 CHUN ĐỀ: KẾT HỢP SÁNG TẠO CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỂ GIẢI MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP HĨA HỌC VƠ CƠ NHẰM PHÁT TRIỂN TƯ DUY CHO SINH A LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Trong nhà trường phổ thơng tập hóa học. .. vậy, để giúp em hs có tư tốt hơn, giải nhanh tốn khó Để đạt kết cao kỳ thi đại học Tơi nghiên cứu đề tài: Kết hợp sáng tạo phương pháp để giải số dạng tập hóa học vơ nhằm phát triển tư học sinh ... ¾n {KL {OH ? 0,05.17  9,15 − − V- KẾT HỢP SÁNG TẠO CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢI MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP VƠ CƠ 1) KẾT HỢP PP BẢO TỒN KHỐI LƯỢNG VÀ BẢO TỒN E, VÀ QUY ĐỔI BÀI TỐN 1: Nội dung tổng qt: + O2 M