SKKN phát huy tính tích cực, chủ động của học sinh qua hệ thống bài tập về dãy điện hóa của kim loại

I) ĐẶT VẤN ĐỀ Trong chương trình hoá học phổ thông, thời lượng dành cho tiết luyện tập hay ôn tập hạn chế Chính vậy, học sinh học môn hóa học thường gặp nhiều khó khăn việc giải tập Nhiều em ngại học lý thuyết nên gặp tập yêu cầu phải vận dụng không giải được, từ học sinh không tích cực học tập dẫn đến kết ngày thấp Kiến thức môn Hóa học lớp 12 thực quan trọng học sinh phải sử dụng để hoàn thành kiểm tra, thi tốt nghiệp, thi Đại học, Cao đẳng Nội dung kiến thức chương “Đại cương kim loại” sách giáo khoa lớp 12 nâng cao đưa lượng kiến thức định giúp học sinh hiểu biết kim loại, đặc biệt củng cố kiến thức “dãy điện hoá kim loại” mà học sinh làm quen lớp Tuy nhiên, số nội dung đưa vào nên học sinh gặp khó khăn việc tiếp nhận kiến thức giải tập liên quan Nhằm giúp học sinh chủ động , tích cực việc tiếp nhận kiến thức vận dụng để giải nhanh tập, thích ứng với phương pháp thi trắc nghiệm khách quan, đồng thời giúp thân giáo viên hiểu sâu sắc hơn, có cách nhìn khái quát hơn, từ việc truyền đạt kiến thức cho học sinh tự nhiên, dễ hiểu chọn đề tài: Phát huy tính tích cực, chủ động học sinh qua hệ thống tập dãy điện hóa kim loại II) GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ I.1 CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VẤN ĐỀ I 1.1 Khái niệm cặp oxi hoá khử kim loại Dạng oxi hoá dạng khử nguyên tố kim loại tạo nên cặp oxi hoá khử Thí dụ: Fe2+/Fe ; Cu2+/Cu ; Ag+/Ag Tổng quát: Mn+/M I.1.2 Pin điện hoá a) Khái niệm pin điện hoá, suất điện động điện cực - Pin điện hoá thiết bị chuyển lượng phản ứng hoá học thành dòng điện Cấu tạo pin điện hoá gồm : điện cực kim loại nhúng vào dung dịch muối tương ứng, dung dịch nối với cầu muối (đựng dung dịch NH4NO3 KNO3) - Suất điện động pin điện hoá hiệu điện lớn điện cực, tức hiệu điện cực dương với điện cực âm ( E pin= E(+) –E(-)) Suất điện động pin điện hoá số dương phụ thuộc vào chất kim loại làm điện cực, nồng độ dung dịch nhiệt độ Suất điện động chuẩn suất điện động pin điện hoá nồng độ ion kim loại 1M, 250C Kí hiệu E0pin - Thế điện cực điện xuất cho kim loại nhúng vào dung dịch muối b) Cơ chế phát sinh dòng điện pin điện hoá Thí dụ: Pin Zn- Cu - Ở Zn, nguyên tử Zn để lại electron bề mặt điện cực tan vào dd dạng ion Zn2+ Ở xảy oxi hóa nguyên tử Zn thành Zn2+: Zn → Zn2+ + 2e - Lá Zn trở thành nguồn electron nên đóng vai trò cực âm Các electron theo dây dẫn đến điện cực Cu, xảy khử ion Cu2+ dung dịch thành Cu bám bề mặt Cu : Cu2+ + 2e → Cu - Trong cầu muối, cation NH4+ ( K+) di chuyển sang cốc đựng dung dịch CuSO4, anion NO3- di chuyển sang cốc đựng dung dịch ZnSO4 làm cân điện tích, nên dung dịch trung hoà điện Ở mạch ( dây dẫn) , dòng e từ cực Zn sang cực Cu, nghĩa theo quy ước điện học, dòng điện từ cực Cu sang cực Zn Vì cực Zn gọi anot, cưc Cu catot Trong pin điện hoá, anot cực âm, catot cực dương - Các phản ứng xảy điện cực viết tổng hợp lại sau: Zn + Cu2+ → Zn2+ + Cu I.1.3 Thế điện cực chuẩn kim loại a) Điện cực hiđro chuẩn - Suất điện động chuẩn pin điện hoá đo vôn kế, đo giá trị tuyệt đối điện cực điện cực chuẩn Để giải khó khăn này, người ta đưa điện cực so sánh chấp nhận cách quy ước điện cực không nhiệt độ Đó điện cực hiđro chuẩn E02H+/H2 = 0,00V - Cấu tạo điện cực hiđro chuẩn gồm Pt phủ muội Pt, nhúng dung dịch axit có nồng độ ion H + 1M, bề mặt điện cực hấp phụ khí hiđro, thổi liên tục vào dung dịch áp suất 1atm b) Thế điện cực chuẩn kim loại Thế điện cực chuẩn kim loại điện kim loại nhúng dung dịch chứa ion kim loại có nồng độ 1M, 250C Trị số điện cực chuẩn kim loại cần đo chấp nhận suất điện động pin tạo điện cực hiđro chuẩn điện cực chuẩn kim loại cần đo Trong pin điện hoá trên, kim loại đóng vai trò cực âm, điện cực chuẩn kim loại có giá trị âm, kim loại đóng vai trò cực dương điện cực chuẩn kim loại có giá trị dương I.1.4 Dãy điện cực chuẩn kim loại Là dãy xếp kim loại theo thứ tự tăng dần điện cực chuẩn Thí dụ : K+/K Na+/Na Mg2+/Mg Al3+/Al Zn2+/Zn Fe2+/Fe Pb2+/Pb 2H+/H2 Cu2+/Cu Ag+/Ag Au3+/Au -2,93 -2,71 -2,37 -1,66 -0,76 -0,44 -0,13 0,00 + 0,34 +0,80 +1,50 I.1.5 Ý nghĩa dãy điện cực chuẩn kim loại a) So sánh tính oxi hoá khử Trong dung môi nước, điện cực chuẩn kim loại lớn tính oxi hoá cation kim loại mạnh tính khử kim loại yếu ngược lại b) Xác định chiều phản ứng oxi hoá khử - Kim loại cặp oxi hoá khử điện cực chuẩn nhỏ khử cation kim loại cặp oxi hoá khử có điện cực chuẩn lớn - Kim loại cặp oxi hóa khử điện cực chuẩn âm khử ion hiđro dung dịch axit Các phản ứng viết theo quy tắc α c) Xác định suất điện động chuẩn pin điện hoá E0pin = E0(+) - E0(-) d) Xác định điện cực chuẩn cặp oxi hoá- khử II.2 – THỰC TRẠNG CỦA VẤN ĐỀ II.2.1 THUẬN LỢI: Khi tiến hành giảng dạy kiến thức dãy điện hóa kim loại , thấy sách giáo khoa cung cấp lượng kiến thức để học sinh hiểu rõ khái niệm Học sinh biết xác định chiều phản ứng cặp oxi hóa khử Khi hướng dẫn, nhiều học sinh biết giải tập áp dụng quy tắc α với cặp chất Bên cạnh đó, nhiều học sinh thực thích thú nghiên cứu để biết quy luật thứ tự xảy phản ứng hóa học, điều nhấn mạnh học nội dung Đồng thời học sinh thay phản ứng dạng phân tử thành dạng ion đơn giản để giải toán cách nhanh chóng gây cho học sinh hứng thú định Mặt khác đối tượng học sinh nghiên cứu học sinh có trình độ đồng đều, tốt nên việc hướng dẫn giáo viên dễ dàng nhận ủng hộ học sinh Đó thuận lợi tiến hành giảng dạy nội dung kiến thức II.2.2 KHÓ KHĂN Với thời lượng học lý thuyết lớp tiết thời gian luyện tập, thực hành tiết nhiều học sinh chưa vận dụng để giải nhiều tập dãy điện hóa kim loại giải toán áp dụng định luật bảo toàn electron Nội dung kiến thức không dừng chương mà sử dụng học sinh nghiên cứu nhóm kim loại khác Vì thế, học sinh không nắm vận dụng kiến thức chương gặp khó khăn học tiếp nhóm kim loại khác Mặc khác, đề thi học sinh giỏi cấp, đề thi tốt nghiệp, thi tuyển sinh đại học, cao đẳng có kiến thức liên quan đến dãy điện hóa kim loại , nhiều phức tạp Qua thực tế giảng dạy, thấy học sinh vận dụng kiến thức chưa tốt, chưa tích cực học tập, lúng túng xác định phản ứng xảy ra, không xác định thứ tự xảy phản ứng, nhiều em chưa chủ động xác định phản ứng phát sinh thêm trình làm bài, giải dài dòng, chia nhiều trường hợp không cần thiết Để giúp học sinh nắm kiến thức, thường xuyên củng cố cần có hệ thống dạng tập để học sinh vận dụng thời điểm cụ thể Vì thế, tiến hành nghiên cứu, phân loại dạng tập hướng dẫn học sinh thông qua số thí dụ cụ thể II.3.CÁC BIỆN PHÁP ĐÃ TIẾN HÀNH ĐỂ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ: XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP NHẰM PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC, CHỦ ĐỘNG CỦA HỌC SINH Dạng 1: Viết phương trình hoá học xảy cặp oxi hoá- khử Mục đích: Giúp học sinh củng cố kiến thức dãy điện hoá kim loại, vận dụng ý nghĩa dãy điện hoá để viết thứ tự xảy phản ứng hoá học, sản phẩm phản ứng, biện luận trường hợp xảy phản ứng hoá học Thí dụ 1: Cho kim loại Mg, Fe, Cu, Ag dung dịch MgSO 4, CuSO4, Fe(NO3)3, AgNO3 Viết phương trình hoá học dạng ion rút gọn xảy cho kim loại vào dung dịch muối Biết giá trị điện cực chuẩn tăng dần theo thứ tự: Mg2+/Mg Fe2+/Fe Cu2+/Cu Fe3+/Fe2+ Ag+/Ag Hướng dẫn: -Theo thứ tự trên, kim loại Mg mạnh nên khử ion Cu 2+, Fe3+, Ag-+; Fe khử ion Cu2+, Fe3+, Ag+; Cu khử ion Fe3+, Ag+ Các phản ứng viết theo quy tắc anpha - Lưu ý: Ta cần ý đến cặp oxi hoá khử ẩn sau đề cặp Fe 2+/Fe cặp Mg2+/ Mg; cặp Fe3+/ Fe2+ cặp Ag+/Ag Mg + Cu2+ → Mg2+ + Cu Mg + 2Fe3+ → Mg2+ + 2Fe2+, dư Mg: Mg + Fe2+ → Mg2+ + Fe Mg + 2Ag+ → Mg2+ + 2Ag Fe + Fe + Cu2+ → Fe2+ + Cu 2Fe3+ → 3Fe2+ Fe + 2Ag+ → Fe2+ + 2Ag , dư Ag+ : Ag+ + Fe2+ → Ag + Fe3+ Cu + 2Fe3+ → Cu2+ + 2Fe2+ Cu + 2Ag+ → Cu2+ + 2Ag Thí dụ 2: Một pin điện gồm điện cực sợi dây bạc nhúng vào dung dịch AgNO3 điện cực sợi dây Pt nhúng vào dung dịch muối chứa Fe 2+ Fe3+ Viết phương trình phản ứng xảy pin hoạt động tự phát Hướng dẫn: - So sánh điện cực chuẩn cặp: E0( Ag+/Ag ) = + 0,80 (V) ; E0(Fe3+/Fe2+) = +0,77 (V) - Cực dương xảy trình khử: Ag+ + 1e → Ag Cực âm xảy trình oxi hoá: Fe2+ → Fe3+ + 1e Phương trình phản ứng xảy pin hoạt động tự phát: → Ag + Fe3+ Ag+ + Fe2+ Thí dụ 3: Biết oxi hóa - khử tiêu chuẩn: Eo Cu2+/Cu+ = + 0,16 V; Eo Fe3+/Fe2+ = + 0,77 V; Eo Cu+/Cu = + 0,52 V E0 Fe2+/Fe Eo Ag+/Ag = + 0, 80V; Eo Zn2+/Zn = - 0,76 V = - 0,44 V; Hãy cho biết tượng xảy trường hợp sau, viết phương trình hóa học: a) Cho dung dịch Fe(NO3)2 vào dung dịch AgNO3 b) Cho bột sắt vào dung dịch Fe2(SO4)3 c) Cho bột đồng vào dung dịch CuSO4 d) Cho bột kẽm vào dung dịch Fe2(SO4)3 Hướng dẫn: So sánh điện cực chuẩn cặp oxi hóa khử liên quan, kết luận độ mạnh tính oxi hóa, tính khử viết phương trình theo quy tắc α Nêu tượng xảy Giải: a) Eo Ag+/Ag = + 0, 80V > Eo Fe3+/Fe2+ = +0,77 V, nên: Tính oxi hoá: Ag+ mạnh Fe3+ ; Tính khử: Fe2+ mạnh Ag Do phản ứng tự phát xảy cặp là: Ag+ + Fe2+ → Fe3+ + Ag Hiện tượng: Xuất kết tủa màu trắng bạc, dung dịch chuyển dần sang màu vàng b) Eo Fe3+/Fe2+ = +0,77 V Eo Fe2+/Fe > = - 0,44 V, nên: Tính oxi hoá: Fe3+ mạnh Fe2+ ; Tính khử: Fe mạnh Fe2+ Do phản ứng tự phát xảy cặp là: Fe3+ + Fe → Fe2+ Như Fe tan dung dịch Fe2(SO4)3 tạo thành muối FeSO4, làm nhạt màu vàng ( đỏ nâu) ion Fe 3+ cuối làm màu (hoặc tạo màu xanh nhạt) dung dịch c) Eo Cu+/Cu = + 0,52 V Eo Cu2+/Cu+ = + 0,16 > Tính oxi hoá: Cu+ mạnh Cu2+ ; Tính khử: Cu+ mạnh Cu Do phản ứng tự phát xảy cặp là: Cu+ + Cu+ → Cu2+ + Cu Phản ứng nghịch (Cu2+ phản ứng với Cu tạo thành ion Cu+) không xảy Do bỏ bột đồng vào dung dịch CuSO4 không xảy phản ứng quan sát không thấy tượng d) Eo Fe3+/Fe2+ = +0,77 V > Eo Fe2+/Fe nên: Tính oxi hóa: Fe3+ > Fe2+ > Zn2+ Do đó: Fe3+ + Zn → = - 0,44 V > Eo Zn2+/Zn = - 0,76 V, ; Tính khử: Zn > Fe > Fe2+ Zn2+ + Fe2+ Sau đó, Zn dư có phản ứng: Zn + Fe2+ → Zn2+ + Fe Hiện tượng: Màu vàng nâu nhạt dần, có kim loại màu trắng xám bám vào miếng Zn ( màu xám) Thí dụ 4: Có phản ứng hoá học xảy cho a mol Zn vào dung dịch chứa b mol AgNO3 c mol Cu(NO3)2 ? Hướng dẫn: - So sánh tính oxi hoá : Ag+ mạnh Cu2+ - Zn chất khử tác dụng với chất oxi hoá mạnh trước: Giải Nếu a ≤ b/2, xảy phản ứng: Zn + 2Ag+ → Zn2+ + 2Ag (1) Nếu b/2 < a < b/2 + c : xảy xong phản ứng (1) xảy phản ứng (2), dung dịch ion Cu2+ : Zn + Cu2+ → Zn2+ + Cu (2) Nếu a ≥ b/2 + c : xảy xong phản ứng (1) (2) , dung dịch hết ion Ag + Cu2+ Dạng 2: Giải toán theo phương pháp tăng giảm khối lượng Mục đích: Giúp học sinh có phương pháp biện luận để tìm nhanh phản ứng hoá học xảy ra, từ tìm kết cách nhanh chóng Thí dụ 1: Cho 1,12 g bột sắt 0,24g bột Mg vào bình đựng sẵn 250ml dung dịch CuSO4 khuấy kỹ phản ứng kết thúc Sau phản ứng, khối lượng kim loại có bình 1,88g Tính nồng độ mol/l dung dịch CuSO trước phản ứng Hướng dẫn: - Tính số mol Fe, Mg - So sánh tính khử Fe Mg, cho biết phản ứng xảy trước - Vận dụng phương pháp tăng giảm khối lượng để biết Mg phản ứng hết hay chưa Từ suy số mol CuSO4 phản ứng, tính nồng độ mol/l dd CuSO4 Giải: Số mol Fe Mg là: n Fe = 1,12 0,24 = 0,02(mol ); n Mg = = 0,01( mol ) 56 24 Các phương trình phản ứng xảy ra: Mg + CuSO4 → MgSO4 + Cu (1) Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu (2) Nếu Mg phản ứng hết khối lượng kim loại tăng so với khối lượng ban đầu là: (64 – 24) × 0,01 = 0,4(g) Mà theo đề bài, khối lượng kim loại tăng: 1,88- (1,12 + 0,24) = 0,52 (g) Vậy phản ứng (1) xảy xong xảy phản ứng (2) Gọi số mol Fe phản ứng (2) x , ta có khối lượng kim loại tăng (2) là: 0,52-0,4 = ( 64-56) x ⇒ x = 0,015 (mol) Vậy số mol CuSO4 là: 0,01 + 0,015 = 0,025 (mol) 0,025 Nồng độ mol/l dd CuSO4 trước phản ứng là: CM = 0,25 = 0,1(mol / l ) Thí dụ 2: Nhúng Mg vào 200ml dung dịch Fe(NO3)3 1M, sau thời gian, lấy kim loại cân lại, thấy khối lượng kim loại: a) Giảm 1,2g b) Không thay đổi c) Tăng 0,8g Tính khối lượng Mg tan vào dung dịch trường hợp Hướng dẫn: - Khi cho Mg vào dung dịch Fe(NO3)3 có phản ứng xảy ra? - Khối lương kim loại giảm, không thay đổi hay tăng tương ứng với trường hợp phản ứng xảy ra? Giải: Các phản ứng xảy ra: Mg + 2Fe(NO3)3 → Mg(NO3)2 + 2Fe(NO3)2 (1) Mg + Fe(NO3)2 → Mg(NO3)2 + Fe (2) Số mol Fe(NO3)3 là: 0,2x = 0,2 (mol) a) Khối lượng kim loại giảm: - TH 1: Chỉ xảy phản ứng (1), khối lượng kim loại giảm khối lượng Mg tan ra: mMg = 1,2 (g) - TH 2: Fe(NO3)3 phản ứng hết theo pt (1), số mol Mg tan pt (1) là:0,2:2 = 0,1(mol) → mMg = 0,1.24 = 2,4 (g) Vậy khối lượng kim loại tăng lên phản ứng (2) là: 2,4 – 1,2 = 1,2 (g) Gọi số mol Mg phản ứng pt (2) x (mol) x < 0,2 , ta có (56-24) x = 1,2 → x = 0,0375 (mol) < 0,2 ( mol) ( thoả mãn) Khối lượng Mg tan là: ( 0,1 + 0,0375 ) 24 = 3,3 (g) b) Khối lượng kim loại không thay đổi: 10 Đối với trường hợp này, ta thấy khối lượng Mg tan phải khối lượng Fe bám vào, phản ứng (1) xảy hoàn toàn Gọi số mol Mg phản ứng (2) y ( mol), ta có: (56 – 24) y = 2,4 → y = 0,075 ( mol) Khối lượng Mg tan vào dung dịch là: 2,4 + 0,075 24 = 4,2 (g) c) Khối lượng kim loại tăng: Lập luận tương tự trường hợp b ta thấy phải xảy phản ứng (2) Gọi z số mol Mg phản ứng pt (2), ta có: ( 56-24) z -2,4 = 0,8 → z = 0,1 ( mol) Vậy khối lượng Mg tan vào dung dịch là: 0,2 24 = 4,8 (g) Thí dụ 3: Hoà tan hết m gam Fe 400 ml dung dịch HNO 1M Sau phản ứng xảy hoàn toàn thu dung dịch chứa 26,44 g chất tan khí NO ( sản phẩm khử nhất), Giá trị m là: A 7,84 g B 6,12 g C 5,60 g D 12,24 g Hướng dẫn giải: Số mol HNO3 là: 0,4 = 0,4 (mol) Nếu Fe tan hết dd HNO3 theo pt: Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O (1) Theo (1) : m Fe ( NO ) = 0,1(mol ) khối lượng muối thu là: 3 0,1 242 = 24,2 ( g ) < 26,44 (g) ( trái với giả thiết cho), phải có thêm phản ứng để làm tăng khối lượng muối, hay nói cách khác phải hoà tan thêm lượng sắt : 26,44 –24,2 = 2,24 (g) theo pt phản ứng: Fe + 2Fe(NO3)3 → 3Fe(NO3)2 (2) Do giá trị m là: 0,1 56 + 2,24 = 7,84 (g) Đáp án a Thí dụ 4: Tiến hành thí nghiệm sau: -Thí nghiệm 1: Cho m gam bột Fe (dư) vào V1 lít dung dịch Cu(NO3)2 1M -Thí nghiệm 2: Cho m gam bột Fe (dư) vào V2 lít dung dịch AgNO3 0,1M Sau phản ứng xảy hoàn toàn, khối lượng chất rắn thu thí nghiệm Giá trị V1 so với V2 là: 11 a V1 = V2 b V1 = 10V2 c V1 = 5V2 d V1 = 2V2 Hướng dẫn: - Viết pthh xảy ra, ý thí nghiệm Fe dư tạo muối Fe2+ - Khối lượng chất rắn thu thí nghiệm nhau, độ tăng khối lượng bột sắt thí nghiệm nhau, ta lập phương trình liên hệ V1 V2 Giải: - Phương trình : Fe + Cu2+ → Cu + Fe2+ Fe + 2Ag+ → Fe2+ + 2Ag - Ta có : nCu2+ = 1.V1 ( mol) ; nAg+ = 0,1V2 (mol) - Khối lượng kim loại tăng thí nghiệm nhau, ta có: (64 – 56).V1 = (2.108 - 56) 0,1V2 → V1 = 2V2 Đáp án d Dạng 3: Biện luận phản ứng xảy Thí dụ 1: Cho 5,6g bột Fe vào 200 ml AgNO3 , sau thấy lượng Fe phản ứng hết thấy khối lượng dung dịch giảm 21,4gam Nồng độ mol/l dung dịch AgNO A 1,15M B 1,25M C 1,35M D 1,0M Hướng dẫn: Trước hết, cần hiểu khối lượng dung dịch giảm khối lượng chất rắn tăng lên mà chất rắn kim loại - GV yêu cầu HS viết pthh: Fe + 2AgNO3 → Fe(NO3)2 + 2Ag Giả sử Fe phản ứng hết theo phương trình ta có: mkl tăng = 0,2 108 – 5,6 = 16 (g) < 21,4 (g) ( theo đề bài) Vậy phải xảy tiếp phản ứng để lượng kim loại giảm tiếp khối lượng HS phát phản ứng: Fe(NO3)2 + AgNO3 → Fe(NO3)3 + Ag Khối lượng Ag thu phản ứng (2) lượng kim loại tăng lên tiếp 21,4 – 16 = 5,4 (g) Vậy tổng số mol AgNO3 phản ứng là: 0,2 + 5,4: 108 = 0,25 (mol) 12 Nồng độ mol/l dung dịch AgNO3 là: 0,25 : 0,2 = 1,25(M) Thí dụ 2: Cho 52 gam Zn 5,4 gam Al vào 1,6 lít dung dịch CuSO4 Sau phản ứng xảy hoàn toàn thu 70,7 gam kim loại Tính nồng độ mol/l dung dịch CuSO4 Hướng dẫn: Số mol chất: nZn = 52/65 = 0,8 (mol) ; nAl = 5,4/27 = 0,2 (mol) Vì Al có tính khử mạnh Zn nên xảy phản ứng: 2Al + 3CuSO4 → Al2(SO4)3 + 3Cu (1) Giả sử Al phản ứng hết khối lượng kim loại tăng là: 0,3.64 – 5,4 = 13,8 ( g) Theo đề bài, khối lượng kim loại tăng: 70,7 – 52 – 5,4 = 13,3 (g) GV để HS chủ động phát trường hợp xảy ra: Trường hợp 1: Al chưa phản ứng hết, Zn chưa phản ứng Gọi số mol Al phản ứng x ( x >0) , ta có: 3x × 64 − 27 x = 13,3  x ≈ 0,193 (mol) 0,193 × Vậy nồng độ dung dịch CuSO4 là: ×1, ≈ 0,181(mol / l ) Trường hợp 2: Al phản ứng hết, Zn phản ứng phần ( phản ứng thứ làm khối lượng kim loại giảm) Zn + CuSO4 → ZnSO4 + Cu Gọi số mol Zn phản ứng y ( y > 0) Khối lượng kim loại giảm phản ứng (2) là: 65y – 64y = 13,8 – 13,3 → y = 0,5 Vậy nồng độ dung dịch CuSO4 là: 0,3 + 0,5 = 0,5(mol / l ) 1, Thí dụ 3: Cho 1,62 gam nhôm vào 100 ml dd chứa CuSO 0,6 mol/l Fe2(SO4)3 x mol/l Kết thúc phản ứng thu 4,96 gam chất rắn gồm kim loại Giá trị x là: A 0,2 B 0,25 C 0,15 D 0,1 Hướng dẫn: 13 GV yêu cầu HS phân tích đề bài, ý đề cho sau phản ứng kết thúc thu chất rắn gồm kim loại Đó kim loại nào? GV yêu cầu HS viết cặp oxi hóa khử liên quan, từ viết phản ứng xảy Kết luận kim loại: Cu Fe ( Al phản ứng hết) Giải: Số mol chất: nAl = 1,62 : 27 = 0,06 (mol); nCu2+ = 0,06 (mol) ; nFe3+ = 0,2x (mol) Các phản ứng xảy ra: 0, x Mol 2Al Mol 0,2x + 0,04 2Al Mol ( 0,06 -0,04- → Al3+ + 3Fe2+ 3Fe3+ Al + 3Cu2+ → 2Al3+ + 3Cu 0,06 + 0,06 → 2Al3+ 3Fe2+ 0, x ) + 3Fe 0, x (0,06 -0,04) Khối lượng kim loại là: 0,06 64 + 0, x (0,06 -0,04).56 = 4,96 Giải phương trình, ta có: x = 0,1 Dạng 3: Bài toán áp dụng định luật bảo toàn electron Mục đích: Giúp học sinh tìm chất tham gia phản ứng hết, từ biện luận theo phương pháp bảo toàn electron, tìm nhanh kết toán Thí dụ 1: Cho hỗn hợp gồm 7,2 g Mg 19,5 g Zn vào 200ml dung dịch chứa Cu(NO3)2 1M Fe(NO3)2 1,5 M Sau phản ứng xảy hoàn toàn thu dung dịch m gam chất rắn Giá trị m là: a 42,6 g b 29,6 g c 32,0 g d 36,1 g Hướng dẫn: Đối với tập ta viết phương trình biện luận trường hợp xảy phức tạp dài, không phù hợp với phương pháp thi trắc nghiệm 14 khách quan Do đó, ta biện luận xem chất khử hay chất oxi hoá hết, sau dựa vào dãy đện hoá kim loại để biết chất phản ứng trước, chất phản ứng sau tìm kết Giải: Số mol chất ion là: nMg = 7,2 : 24 = 0,3 (mol) ; nZn = 19,5 : 65 = 0,3 (mol) nCu2+ = 0,2 ( mol) ; nFe2+ = 0,3 (mol) Các trình oxi hoá khử xảy ra: Mg → Mg2+ + 2e Zn → Zn2+ + 2e Cu2+ + 2e → Cu Fe2+ + 2e → Fe Nếu hỗn hợp kim loại phản ứng hết tổng số mol e nhường : 0,3.2 + 0,3.2 = 1,2 ( mol) Nếu hỗn hợp muối phản ứng hết tổng số mol e nhận vào là: 0,2.2 + 0,3.2 = 1,0 ( mol) Mà hệ phản ứng oxi hoá khử, số mol e nhường = số mol e nhận Vậy hỗn hợp muối phản ứng hết, hỗn hợp kim loại dư Do Mg có tính khử mạnh Zn nên Mg phản ứng trước hết, số mol e Zn nhường phản ứng là: 1,0 – 0,3.2 = 0,4 (mol) Vậy số mol Zn dư là: 0,3 - 0,4/2 = 0,1 (mol) Vậy giá trị m là: m = m Cu + mFe + mZn dư = 36,1 (g) Chon đáp án d Thí dụ 2: Cho 0,03 mol Al 0,05 mol Fe tác dụng với 100ml dung dịch A chứa Cu(NO3)2 AgNO3 Sau phản ứng thu dung dịch A’ 8,12 g chất rắn B gồm kim loại Cho chất B tác dụng với dd HCl dư 0,672 lít H Các thể tích đo đktc, phản ứng xảy hoàn toàn Tính nồng độ mol/l Cu(NO 3)2 AgNO3 dung dịch A Hướng dẫn: - Chất rắn B gồm kim loại, kim loại nào? ( HS phải so sánh tính khử, tính oxi hoá chất rút chất rắn có Cu, Ag Fe dư) 15 - Dung dịch HCl trường hợp chất oxi hoá - Có thể coi hệ chất gồm: Chất khử Al Fe Chất oxi hoá Cu2+, Ag+ , H+ Sau áp dụng định luật bảo toàn electron để lập phương trình đại số Giải: Gọi số mol AgNO3, Cu(NO3)2 dung dịch a, b mol ( a,b > 0) Số mol khí H2 là: 0,672 : 22,4 = 0,03 ( mol) → nFe dư = 0,03 ( mol) Các trình oxi hoá : Các trình khử: → Al3+ + 3e Số mol e nhường : 0,03.3 Fe → Fe2+ + 2e Số mol e nhường : 0,05.2 Al → Ag Số mol e nhận: a.1 Cu2+ + 2e → Cu Số mol e nhận: b.2 Ag+ + 1e 2H+ + 2e → H2 Số mol e nhận: 0,03.2 Áp dụng định luật bảo toàn electron , ta có: a + 2b + 0,06 = 0,09 + 0,1 ⇔ a + 2b = 0,13 (1) Khối lượng chất rắn B là: 108a + 64b + 0,03.56 = 8,12 (2) Giải hệ phương trình gồm (1) (2) ta có: a = 0,03 ; b= 0,05 Vậy nồng độ mol/l dung dịch AgNO3, Cu(NO3)2 là: CM (AgNO3) = 0,03: 0,1 = 0,3 M CM(Cu(NO3)2) = 0,05 : 0,1 = 0,5M Thí dụ 3: Cho hỗn hợp gồm 2,7 gam Al 5,6 gam Fe vào 550 ml dung dịch AgNO3 1M Sau phản ứng xảy hoàn toàn, thu m gam chất rắn Giá trị m là: ( biết thứ tự dãy điện hoá Fe3+/Fe2+ đứng trước Ag+/Ag) A 59,4 B 64,8 C 32,4 D 54,0 Hướng dẫn: Vì đề cho lượng chất, thứ tự dãy điện hoá nên giải theo phương pháp bảo toàn electron so sánh số e nhường nhận để xem chất hết Giải: - Số mol chất: nAl = 0,1 (mol); nFe = 0,1 (mol); nAg+ = 0,55 (mol) - Các trình xảy ra: Al → Al3+ + 3e mol 0,1 0,3 16 Fe → Fe2+ + 2e mol 0,1 0,2 Tổng số mol e nhường: 0,5 (mol) Ag+ + 1e → Ag mol 0,55 0,55 Số mol e nhận 0,55 > 0,5 Vậy xảy phản ứng: Fe2+ → Fe3+ + 1e mol 0,05 0,05 Vậy kim loại tan hết, ion Ag+ bị khử hết, giá trị m là: m = 0,55 108 = 59,4 (g) Đáp án A * Các tập học sinh tự giải: 1) Cho E Ag + / Ag = +0,8V ; E Cr 3+ / Cr = −0,74V ; E Mg + / Mg = −2,34V Tính E0pin tạo cặp oxi hoá khử viết phương trình phản ứng xảy pin hoạt động tự phát 2) Cho 20,7 g Pb 2,7 g Al vào 800ml dung dịch AgNO Sau phản ứng xảy hoàn toàn thu chất rắn có khối lượng 53,55g Tính nồng độ mol/l dung dịch AgNO3 3) Cho 6,596 g hỗn hợp Mg Zn tác dụng với dung dịch H 2SO4 loãng, dư thu 2,3296 lít khí H2 đktc Mặt khác, 13,192 g hỗn hợp tác dụng với 100ml dung dịch CuSO4 thu 13,352 g chất rắn Y Tính nồng độ mol/l dung dịch CuSO4 4) Cho hỗn hợp gồm 25,6 g Cu 23,2 g Fe 3O4 tác dụng với 400ml dung dịch HCl 2M phản ứng hoàn toàn thu dung dịch A chất rắn B Cho dung dịch A phản ứng với dung dịch AgNO3 dư tách kết tủa D Tính khối lượng kết tủa D 5) Cho 7,02 g hỗn hợp bột kim loại gồm Al, Fe, Cu vào bình A chứa dung dịch HCl dư, lại chất rắn B Lượng khí thoát dẫn qua ống chứa CuO dư nung nóng, thấy làm giảm khối lượng ống 2,72 g Thêm vào bình A lượng 17 dư muối NaNO3, đun nóng nhẹ, thu 0,896 lít (đktc) chất khí không màu, hoá nâu không khí Tính % khối lượng kim loại hỗn hợp ban đầu 6) Cho hỗn hợp Fe, Cu vào dung dịch AgNO3 dư đến phản ứng hoàn toàn Cho dung dịch thu tác dụng với NaOH dư Số phản ứng xảy là: A B C D 7) Cho hh gồm Mg Fe có khối lượng 8,64 gam Được chia thành hai phần nhau: + Phần hoàn tan hoàn toàn vào dung dịch HNO loãng, dư thoát 555 ml hh khí NO N2O đo 27,3oC 2atm có tỉ khối H2 18,889 + Phần đem hòa tan vào 400 ml dung dịch chứa AgNO Cu(NO3)2 Sau phản ứng thu chất rắn gồm kim loại có khối lượng 7,68 gam Hòa tan chất rắn dung dịch HCl dư thấy khối lượng chất rắn giảm 21,88% Tính nồng độ dung dịch AgNO3 Cu(NO3)2? III.4 HIỆU QUẢ CỦA ĐỀ TÀI Sau áp dụng đề tài vào giảng dạy cho học sinh lớp 12A (áp dụng với tập cụ thể tiết) thấy học sinh chủ động biết vận dụng dãy điện hoá kim loại vào giải tập, từ tập đơn giản viết phương trình hoá học phản ứng xảy ra, HS ý phát cặp oxi hoá khử xuất từ cặp oxi hoá khử ban đầu Từ học sinh thấy số mol chất thay đổi xảy trường hợp khác Từ tập lí thuyết, học sinh vận dụng để giải tập tính toán mà không bị sai, không bị thiếu trường hợp Bên cạnh đó, học sinh vận dụng số phương pháp, định luật hoá học, giúp giải tập nhanh gọn hơn, thích ứng dần với phương pháp thi trắc nghiệm Khi tìm quy luật dãy điện hoá kim loại, học sinh thấy thích thú làm tập liên quan đến dãy điện hoá kim loại hiệu học tập nâng lên 18 Kết khảo sát học sinh: Lớp Tổng 12A1 ( áp dụng đề tài) 31 12A2 ( không áp dụng đề tài) 32 số HS Kết khảo sát Giỏi 10 ( 32,26%) ( 15,63%) Khá 16 ( 51,61%) 16 ( 50,00%) TB ( 16,13%) ( 21,88%) Yếu (0%) (12,5%) Kém (0%) (0%) So sánh kết khảo sát lớp ( Trình độ nhận thức tương đương nhau) thấy: Khi áp dụng đề tài mang lại hiệu rõ rệt Học sinh có tích cực, chủ động tiếp nhận kiến thức, giải tập hiệu cao so với đối tượng không áp dụng III KẾT LUẬN 19 Qua thời gian nghiên cứu áp dụng đề tài , thấy học sinh chủ động giải tập dãy điện hoá kim loại, có số nội dung đưa vào chương trình phổ thông Hệ thống tập góp phần làm cho học sinh hiểu rõ chất dãy điện hoá kim loại Bài tập dãy điện hoá kim loại đa dạng phong phú Trong phạm vi đề tài, đề cập đến dạng tập ngắn, học sinh hay bị mắc lỗi không phát hết trường hợp xảy Trong thời gian thực đề tài áp dụng giảng dạy, thu số kết sau: 1) Về phía học sinh: - Củng cố kiến thức dãy điện hoá kim loại - Biết vận dụng kiến thức dãy điện hoá kim loại, vận dụng định luật hoá học để chủ động giải tập dãy điện hoá kim loại - Đa số học sinh tích cực, có hứng thú với môn học, nắm kiến thức cách có hệ thống 2) Về phía giáo viên: - Sử dụng tập tiết luyện tập, ôn tập , ôn thi đại học - Khi nghiên cứu đề tài, thân phải đọc nhiều tài liệu, tham khảo ý kiến đồng nghiệp, tìm cách giải tập theo hướng ngắn gọn, dễ hiểu, đồng thời phân loại tập giúp thân nắm kiến thức cách có hệ thống Từ đó, giúp nâng cao trình độ chuyên môn, tạo say mê nghề nghiệp - Rèn luyện cho giáo viên có kỹ năng, phương pháp giải tập ngắn gọn, dễ hiểu, thuyết phục học sinh Tuy nhiên đề tài hạn chế chưa tổng hợp nhiều dạng tập khác dãy điện hoá kim loại Do đó, nội dung phương pháp chưa bao quát hết nên sau áp dụng, học sinh gặp phải dạng khác lúng túng giải tập Rất mong đóng góp ý kiến đồng nghiệp để thời gian tới hoàn thiện đề tài nhằm đạt hiệu cao 20 -HẾT - Tài liệu tham khảo: 1) Sách giáo khoa Hoá học 12 nâng cao, Hoá học 12 ( NXB Giáo dục) 2) Sách tập Hoá học 12 nâng cao, Hoá học 12 ( NXB Giáo dục) 3) Đề thi tuyển sinh Đại học, Cao đẳng môn Hoá học khối A, B năm 2007, 2008, 2009, 2010, 2011, 2012, 2013 4) Tuyển tập Đề thi Đại học, Cao đẳng môn Hoá học năm từ 2001 đến 2006 Mục lục 21 Nội dung Trang I Đặt vấn đề II Giải vấn đề II.1 Cơ sở lí luận vấn đề II.2 Thực trạng vấn đề II.3 Các biện pháp tiến hành để giải vấn đề II.4 Hiệu đề tài 18 III Kết luận 20 22 [...]... kiến thức cơ bản về dãy điện hoá của kim loại - Biết vận dụng kiến thức về dãy điện hoá của kim loại, vận dụng các định luật hoá học để chủ động giải quyết bài tập về dãy điện hoá của kim loại - Đa số học sinh tích cực, có hứng thú với môn học, nắm được kiến thức một cách có hệ thống 2) Về phía giáo viên: - Sử dụng các bài tập trong các tiết luyện tập, ôn tập , ôn thi đại học - Khi nghiên cứu đề tài, bản... rõ rệt Học sinh đã có sự tích cực, chủ động trong tiếp nhận kiến thức, giải quyết bài tập và hiệu quả cao hơn so với đối tượng không được áp dụng III KẾT LUẬN 19 Qua thời gian nghiên cứu và áp dụng đề tài , tôi thấy học sinh đã chủ động trong giải quyết các bài tập về dãy điện hoá của kim loại, mặc dù có một số nội dung mới đưa vào chương trình phổ thông Hệ thống bài tập đã góp phần làm cho học sinh. .. chất dãy điện hoá của kim loại Bài tập về dãy điện hoá của kim loại cũng rất đa dạng và phong phú Trong phạm vi của đề tài, tôi chỉ đề cập đến dạng bài tập ngắn, nhưng học sinh hay bị mắc lỗi khi không phát hiện hết các trường hợp có thể xảy ra Trong thời gian thực hiện đề tài và áp dụng trong giảng dạy, tôi đã thu được một số kết quả sau: 1) Về phía học sinh: - Củng cố được kiến thức cơ bản về dãy điện. .. vận dụng được một số phương pháp, định luật trong hoá học, giúp giải quyết bài tập nhanh gọn hơn, thích ứng dần với phương pháp thi trắc nghiệm Khi tìm được quy luật về dãy điện hoá của kim loại, học sinh đã thấy thích thú hơn khi làm các bài tập liên quan đến dãy điện hoá của kim loại và hiệu quả học tập cũng được nâng lên 18 Kết quả khảo sát học sinh: Lớp Tổng 12A1 ( áp dụng đề tài) 31 12A2 ( không... 3 kim loại có khối lượng 7,68 gam Hòa tan chất rắn này trong dung dịch HCl dư thấy khối lượng chất rắn đã giảm đi 21,88% Tính nồng độ của dung dịch AgNO3 và Cu(NO3)2? III.4 HIỆU QUẢ CỦA ĐỀ TÀI Sau khi áp dụng đề tài vào giảng dạy cho học sinh lớp 12A 1 (áp dụng với từng bài tập cụ thể đối với mỗi tiết) tôi thấy học sinh đã chủ động biết vận dụng dãy điện hoá của kim loại vào giải các bài tập, từ bài. .. bài tập theo hướng ngắn gọn, dễ hiểu, đồng thời phân loại các bài tập giúp bản thân nắm kiến thức một cách có hệ thống Từ đó, giúp tôi nâng cao được trình độ chuyên môn, tạo sự say mê trong nghề nghiệp - Rèn luyện cho giáo viên có kỹ năng, phương pháp giải bài tập ngắn gọn, dễ hiểu, thuyết phục được học sinh Tuy nhiên đề tài của tôi còn hạn chế là chưa tổng hợp được nhiều dạng bài tập khác về dãy điện. .. bài tập đơn giản là viết phương trình hoá học các phản ứng xảy ra, HS đã chú ý phát hiện những cặp oxi hoá khử còn mới xuất hiện từ các cặp oxi hoá khử ban đầu Từ đó học sinh thấy được khi số mol các chất thay đổi thì có thể xảy ra các trường hợp khác nhau Từ bài tập lí thuyết, học sinh đã vận dụng để giải quyết các bài tập tính toán mà không bị sai, không bị thiếu trường hợp Bên cạnh đó, học sinh. .. Kết thúc phản ứng thu được 4,96 gam chất rắn gồm 2 kim loại Giá trị của x là: A 0,2 B 0,25 C 0,15 D 0,1 Hướng dẫn: 13 GV yêu cầu HS phân tích đề bài, chú ý đề cho sau khi phản ứng kết thúc thu được chất rắn gồm 2 kim loại Đó là kim loại nào? GV yêu cầu HS viết các cặp oxi hóa khử liên quan, từ đó viết được các phản ứng có thể xảy ra Kết luận về 2 kim loại: Cu và Fe ( Al phản ứng hết) Giải: Số mol các... được 70,7 gam kim loại Tính nồng độ mol/l của dung dịch CuSO4 Hướng dẫn: Số mol các chất: nZn = 52/65 = 0,8 (mol) ; nAl = 5,4/27 = 0,2 (mol) Vì Al có tính khử mạnh hơn Zn nên xảy ra phản ứng: 2Al + 3CuSO4 → Al2(SO4)3 + 3Cu (1) Giả sử Al phản ứng hết thì khối lượng kim loại tăng là: 0,3.64 – 5,4 = 13,8 ( g) Theo đề bài, khối lượng kim loại tăng: 70,7 – 52 – 5,4 = 13,3 (g) GV để HS chủ động phát hiện ra... NXB Giáo dục) 2) Sách bài tập Hoá học 12 nâng cao, Hoá học 12 cơ bản ( NXB Giáo dục) 3) Đề thi tuyển sinh Đại học, Cao đẳng môn Hoá học các khối A, B năm 2007, 2008, 2009, 2010, 2011, 2012, 2013 4) Tuyển tập Đề thi Đại học, Cao đẳng môn Hoá học các năm từ 2001 đến 2006 Mục lục 21 Nội dung Trang I Đặt vấn đề 1 II Giải quyết vấn đề 2 II.1 Cơ sở lí luận của vấn đề 2 II.2 Thực trạng của vấn đề 4 II.3 Các ... DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP NHẰM PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC, CHỦ ĐỘNG CỦA HỌC SINH Dạng 1: Viết phương trình hoá học xảy cặp oxi hoá- khử Mục đích: Giúp học sinh củng cố kiến thức dãy điện hoá kim loại, ... kiến thức dãy điện hoá kim loại, vận dụng định luật hoá học để chủ động giải tập dãy điện hoá kim loại - Đa số học sinh tích cực, có hứng thú với môn học, nắm kiến thức cách có hệ thống 2) Về phía... động giải tập dãy điện hoá kim loại, có số nội dung đưa vào chương trình phổ thông Hệ thống tập góp phần làm cho học sinh hiểu rõ chất dãy điện hoá kim loại Bài tập dãy điện hoá kim loại đa dạng