SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN KHỐI LƯỢNG CHO HỌC SINH GIỎI MÔN HÓA HỌC THCS

PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HUYỆN GIAO THỦY TRƯỜNG: THCS GIAO THỦY BÁO CÁO SÁNG KIẾN SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP BẢO TỒN KHỐI LƯỢNG CHO HỌC SINH GIỎI MƠN HĨA HỌC THCS Tác giả: Tơ Mạnh Hùng Trình độ chun mơn: Cử nhân sư phạm Hóa học Chức vụ: Phó hiệu trưởng Nơi cơng tác: Trường THCS Giao Thủy, huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định Nam Định, ngày 26 tháng năm 2015 Tên sáng kiến: sử dụng phương pháp bảo tồn khối lượng cho HSG mơn Hóa học THCS Lĩnh vực áp dụng sáng kiến: Giáo dục Thời gian áp dụng sáng kiến: Từ ngày 25 tháng năm 2010 đến ngày 25 tháng năm 2015 Tác giả: Họ tên: Tô Mạnh Hùng Năm sinh: 1977 Nơi thường trú: Khu 4B - Thị trần Ngơ Đồng - GiaoThuỷ - Nam Định Trình độ chun mơn: Cử nhân sư phạm Hóa học Chức vụ cơng tác: Phó hiệu trưởng Nơi làm việc: Trường THCS GiaoThuỷ Điện thoại: 0918895219 Tỉ lệ đóng góp tạo sáng kiến: 96% Đồng tác giả: Khơng có Đơn vị áp dụng sáng kiến: Tên đơn vị : Trường THCS GiaoThuỷ Địa chỉ: Trường THCS Giao Thủy - Huyện GiaoThuỷ- Tỉnh Nam Định Điện thoại: 03503730398 I ĐIỀU KIỆN, HOÀN CẢNH TẠO RA SÁNG KIẾN “Giáo dục hệ trẻ, đào tạo nhân lực, bồi dưỡng nhân tài” nghiệp lớn lao mà Đảng Bác Hồ mong chờ ngành giáo dục Song song với việc giảng dạy đại trà công tác bồi dưỡng HSG đào tạo người có óc sáng tạo, có tư sắc bén phục vụ đất nước Qua nhiều năm làm công tác bồi dưỡng HSG giảng dạy đại trà, thân tơi tìm tòi, học hỏi thực số phương pháp giải tập tốn Hóa Học cho học sinh giỏi mơn Hóa Học THCS Một phương pháp l: Sử dụng phơng pháp Phơng pháp bảo toàn khối lợng cho học sinh giỏi môn Hóa Học THCS II Mô tả giải pháp Mô tả giải pháp trước tạo sáng kiến Trong trình giải tập em gặp nhiều tập với nhìn nhận cách giải tập dài khó khăn: Nung khơng hoan tồn 316 gam KMnO4 thời gian thu hỗn hợp chất rắn A V lít khí Oxi đktc Tìm V biết A có khối lượng 29,2 gam Dung dịch A chứa muối Clorua kim loại hóa trị II Dung dịch B chứa 12 gam NaOH (dư) Trộn ddA với ddB, phản ứng kết thúc thu kết tủa D ddE Khối lượng D chất tan E có khối lượng 32,6 gam Tìm khối lượng chất tan ddA? Nung 36,75 gam KClO3 thu 27,15 gam hỗn hợp chất rắn A Tính hiệu suất phản ứng phân hủy KClO3 Nung 13,4 gam hỗn hợp muối cacbonat kim loại hóa trị II, thu 6,8 gam chất rắn khí X Lượng X sinh cho hấp thụ vào 75 ml dd xút 1M, khối lượng muối khan thu sau phản ứng là: A 5,8 gam B 6,5 gam (Trích đề thi TSĐHCĐ năm 2007) C 4,2 gam D 6,3 gam Hịa tan hồn tồn 2,81 gam hỗn hợp gồm Fe 2O3, MgO, ZnO 500ml ddH2SO4 0,1M (vừa đủ) Sau phản ứng, hỗn hợp muối Sunfat khan thu cạn dung dịch có khối lượng là: A 6,81 gam B 4,81 gam C 3,81 gam D 5,81 gam (Trích đề thi TSĐHCĐ năm 2007) Rõ ràng em học sinh sử dụng PTHH mà giải dài thời gian Với HSG mà áp dụng PTHH để giải tập nên hạn chế sử dụng, giáo viên bồi dường HSG hóa THCS nên trang bị cho em phương pháp phù hợp để giúp học sinh giải tập cách đơn giản dễ dàng đáp ứng đòi hỏi giải tập nhanh xác Mơ tả giải pháp sau có sáng kiến Sư dơng phơng pháp Phơng pháp bảo toàn khối lợng cho học sinh giái m«n Hãa Häc THCS A Cơ sở lý thuyết đặc điểm phương pháp: Tổng khối lượng chất tham gia phản ứng tổng khối lượng chất tạo thành sau phản ứng B Phân loại dạng tập phương pháp giải: Dạng 1: Sử dụng định luật bảo tồn khối lượng cho phương trình hóa học VD1: Dung dịch A chứa CaCl2 dung dịch B chứa Na2CO3 Trộn dung dịch A với dung dịch B kết tủa D ddE Tổng khối lượng D chất tan dung dịch E 32,3 gam Tìm tổng khối lượng chất tan có dung dịch A dung dịch B - Nếu sử dụng phương trình hóa học để tính khối lượng CaCl Na2CO3 dung dịch A B ta phải chia làm hai trường hợp sử dụng phương pháp ghép ẩn để giải + Trường hợp 1: CaCl2 hết Na2CO3 dư: CaCl2 + Na2CO3 → CaCO3 + 2NaCl y y y 2y Gọi số mol Na2CO3 x; số mol CaCl2 y ⇒ số mol Na2CO3 dư x - y Khối lượng CaCl2 = 111y Khối lượng Na2CO3 106x ⇒ Tổng khối lượng muối ddA ddB = 106x + 111y Mặt khác khối lượng chất sau phản ứng khối lượng CaCO 3, NaCl, Na2CO3 dư = 100y + 2y.58,5 + (x – y) 106 = 111y + 106x = 32,3 Vậy tổng khối lượng muối ddA ddB 32,3 gam + Trường hợp 2: CaCl2 dư, Na2CO3 hết Gọi số mol Na2CO3 x, số mol CaCl2 y, số mol CaCl2 dư = y – x CaCl2 + Na2CO3 → CaCO3 + 2NaCl x x x 2x Khối lượng chất sau phản ứng gồm CaCO 3, NaCl CaCl2 dư = 100x + 2x 58,5 + (y – x) 111 = 32,3 hay 106x + 111y = 32,3 Mặt khác khối lượng chất tan A B = 106x + 111y ⇒ Tổng khối lượng muối A B = 32,3 gam Rõ ràng với toán sử dụng PTHH ghép ẩn, học sinh phải chia trường hợp, tính tốn dễ nhầm lẫn ghép ẩn nhiều thời gian trình bày kĩ Chưa kể kĩ cân PTHH yếu dễ gây nhầm lẫn tính tốn - Song sử dụng định luật bảo tồn khối lượng ta có: Khối lượng CaCl2 + khối lượng Na2CO3 = khối lượng kết tủa D chất tan ddE Vậy khối lượng CaCl2 + khối lượng Na2CO3 = 32,3 gam Rõ ràng kết tìm trùng với cách giải theo PTHH cho đáp sơ nhanh nhiều VD2: Nung khơng hồn toàn 316 gam KMnO thời gian thu hỗn hợp chất rắn A V lít khí Oxi đktc Tìm V biết A có khối lượng 29,2 gam Để tìm V ta phải biết số mol O Do ta phải viết phương trình hóa học để tính: 2KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2 x 0,5x 0,5x 0,5x Vì nung KMnO4 khơng hồn tồn nên khơng thể tính số mol O theo 31,6 gam KMnO4, ta phải sử dụng phương pháp ghép ẩn Gọi số mol KMnO tham gia phản ứng x, số mol KMnO4 có 31,6 gam = 31,6/158 = 0,2mol Sau phản ứng A gồm có K2MnO4, MnO2, KMnO4 dư Khối lượng K2MnO4 = 0,5x.197 Khối lượng MnO2 = 87.0,5x Khối lượng KMnO4 dư = 158 (0,2 – x) Khối lượng A = 197.0,5x + 87.0,5x + 158 (0,2 – x) = 29,2 16x = 2,4 x = 0,15 Thể tích oxi đktc = 0,5.0,15.22,4 = 1,68 lít Ở ví dụ ta sử dụng phương pháp bảo tồn khối lượng sau: Khối lượng KMnO4 = khối lượng A + khối lượng oxi ⇒ Khối lượng oxi = 31,6 – 29,2 = 2,4 Số mol oxi = 2,4/32 = 0,075 Thể tích khí O2 = 0,075.22,4 = 1,68 lít đktc Kết có trùng với cách giải theo PTHH ghép ẩn song thời gian giải tập rút ngắn, học sinh dễ vận dụng VD3: Dung dịch A chứa muối Clorua kim loại hóa trị II Dung dịch B chứa 12 gam NaOH (dư) Trộn ddA với ddB, phản ứng kết thúc thu kết tủa D ddE Khối lượng D chất tan E có khối lượng 32,6 gam Tìm khối lượng chất tan ddA? Gọi muối Clorua kim loại hóa trị II XCl2 Phương trình hóa học : XCl2 + 2NaOH → X(OH)2 + 2NaCl a 2a a 2a - Nếu ta sử dụng phương pháp bảo tồn ngun tố để tìm khối lượng X khối lượng Cl khơng có sở để tìm khối lượng XCl2 - Nếu ta sử dụng phương pháp ghép ẩn, ta có: Gọi số mol XCl2 a ⇒ Khối lượng XCl2 = a (X + 71) Khối lượng NaOH dư = 12 – 2a.40 Khối lượng X(OH)2 kết tủa = a(X + 17.2) Khối lượng NaCl = 2a.58,5 Theo ta có: 12 – 80a + a(X + 34) + 117a = 32,6 aX + 71a = 20,6 Vậy khối lượng muối XCl2 = a(X + 71) = 20,6 - Nhưng ta sử dụng phương pháp bảo tồn khối lượng ta có lời giải ngắn gọn, đáp số xác, cụ thể: Tổng khối lượng chất tham gia = tổng khối lượng chất tạo thành: Khối lượng XCl2 + khối lượng NaOH = khối lượng D + khối lượng chất tan E Hay khối lượng XCl2 + 12 = 32,6 Khối lượng XCl2 = 20,6 gam VD4: Nung 36,75 gam KClO3 thu 27,15 gam hỗn hợp chất rắn A Tính hiệu suất phản ứng phân hủy KClO3 - Với tập sử dụng PTHH ghép ẩn ta hướng dẫn học sinh sau 2KClO3 → 2KCl + 3O2 (K) a a 1,5a Gọi số mol KClO3 bị phân hủy a, số mol KClO3 = 36, 75 hỗn hợp chất rắn A gồm a mol KCl ( 0,3 – a ) mol KClO3 dư ⇒ 27,15 = a.74,5 + (0,3 – a) 122,5 122,5 = 0,3 mol, a = 0,2 ⇒ Hiệu suất phản ứng phân hủy = 0, = 66, 67% 0,3 - Song ta sử dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có Khối lượng KClO3 = khối lượng A + khối lượng oxi  Khối lượng oxi = 36,75 – 27,15 = 9,6 gam, số mol oxi tạo = 9,6/32 = 0,3mol 2KClO3 → 2KCl + 3O2 0,2 0,3 Số mol KClO3 lúc đầu = 36,75/122,5 = 0,3 mol Vậy hiệu suất phản ứng 0,2/0,3 = 66,67% VD5: Cho 11,9 gam hỗn hợp gồm kim loại A hóa trị n muối ACln vào V lít dd HCl 1M (vừa đủ) thu dung dịch X ,cô cạn dung dịch X 19 gam muối Tìm V Để tìm V, phải biết số mol HCl phản ứng - Nếu ta viết phương trình hóa học ghép ẩn tính ta có: 2A + 2nHCl → 2ACln + nH2 x nx x (1) 0,5xn ACln ACln (2) Số mol ACln (2) =(11,9 – Ax)/ (A + 35,5n) Gọi số mol A x mol ⇒ khối lượng ACln 11,9 – Ax, số mol ACln (2) = (11,9 – Ax)/ (A + 35,5n) Từ 1,2 ⇒ [ x + (11,9 − Ax) / (A + 35,5n) ] (A + 35,5n) = 19 nx = 0, Số mol HCl = nx = 0,2 mol V = 0,2/1 = 0,2 lít - Song sử dụng định luật bảo tồn khối lượng ta có kết nhanh khơng phải vất vả tính tốn: 11,9 + khối lượng HCl = 19 + khối lượng H2 Nhìn vào phương trình hóa học (1) ta thấy số mol HCl gấp lần số mol H tạo thành, gọi số mol H tạo thành a mol số mol HCl tham gia phản ứng 2a ⇒ 11,9 + 2a.36,5 = 19 + a.2 a = 0,1 Vậy số mol HCl = 2.0,1 = 0,2 mol ⇒ V = 0,2.1 = 0,2 lít Qua ví dụ ta thấy sử dụng phương pháp bảo toàn khối lượng cho việc giải số tập hóa học giúp: Cơng việc giải tập nhanh tránh nhầm lẫn cân PTHH, ghép ẩn Trong trình tính tốn ý viết phương trình hóa học cân pthh sau ghép ẩn ví dụ áp dụng phương pháp bảo toàn khối lượng để giải tập * Bài tập tự luận: Hỗn hợp A gồm KClO3 KCl Nung hoàn toàn 200 gam A thu 190,4 gam chất rắn Tìm % khối lượng KClO3 A Đáp số: 12,25% Hướng dẫn: Nung A có pthh: KClO3 → 2KCl + 3O2 Dựa vào phương pháp bảo toàn khối lượng cho pthh, tìm khối lượng oxi, số mol oxi, khối lượng KClO3 Cho 10,6 gam muối bonnat kim loại kiềm vào ddHCl vừa đủ thu 2,24 lít khí đktc Tìm khối lượng muối Clorua thu Đáp số: 11,7 gam Hướng dẫn: M2CO3 + 2HCl → 2MCl + CO2 + H2O Từ pthh tìm số mol axit, nước thơng qua số mol CO áp dụng phương pháp bảo tồn khối lượng để tìm lượng muối Đốt cháy hồn tồn 2,8 gam hiđrơcacbon.cần 6,72 lít oxi đktc, dẫn toàn sản phẩm vào dd NaOH dư khối lượng dd NaOH tăng gam Đáp số: 12,4 gam Hướng dẫn: Khối lượng sản phẩm gồm CO H2O = khối lượng chất tham gia Dẫn sản phẩm vào dd NaOH dư, CO2 có phản ứng, nước ngưng tụ Nhiệt phân hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm CaCO K2CO3 thu 5,8 gam chất rắn 1,12 lít khí đktc Tìm % khối lượng CaCO3 X Chỉ có pthh xảy CaCO3 chất rắn thu CaO K2CO3, khối lượng chất rắn biết, khối lượng CO biết, áp dụng phương pháp bảo tồn khối lượng tìm m = gam, sau tính % khối lượng CaCO3 = 62,5% Dung dịch A chứa 0,2 mol CuSO4, dung dịch B chứa 0,2 mol NaOH Trộn ddA với ddB, sau thí nghiệm làm bay nước thu tổng khối lượng chất khan bao nhiêu? Sau phản ứng thu kết tủa Cu(OH)2 , muối CuSO4 muối Na2SO4 Theo phương pháp bảo toàn khối lượng tổng khối lượng chất sau phản ứng 40gam Nung x gam KMnO4 thời gian thu 146 gam chất rắn 4,48 lít khí đktc Tìm x hiệu suất phản ứng Bài có phản ứng hóa học, ta sử dụng phương pháp bảo tồn khối lượng tìm x = 152,4 gam Để tìm hiệu suất phản ứng ta tìm số mol KMnO bị phân hủy thơng qua pthh, từ tìm hiệu suất = 41,5% Hỗn hợp chất rắn A gồm NaHCO 3, Na2CO3 Nung hoàn toàn m gam A thu 162 gam chất rắn B 6,72 lít khí CO2 đktc a Tìm m b Hịa tan m gam A vào nước sau thêm 40 gam NaOH vào, sau khuấy cạn để nước bay hết, tìm khối lượng chất rắn khan thu a Khi nung A có NaHCO3 bị nhiệt phân hủy: 2NaHCO2 → Na2CO3 + CO2 + H2O Từ số mol CO2 ta tính số mol H2O từ vận dụng phương pháp bảo tồn khối lượng tìm m = 180,6 gam b Khi hịa tan A vào nước, sau cho xút vào có pthh Tuy nhiên ta sử dụng phương pháp bảo toàn khối lượng cho tập cách dễ hiểu theo lập luận sau: Để biết khối lượng muối clorua có ddB ta phải biết khối lượng kim loại (28gam), khối lượng axit khối lượng H2 Theo pthh số mol axit gấp lần số mol H2 0,3.2 = 0,6 mol Khối lượng Hiđrô = 0,3.2 = 0,6 gam Khối lượng axit HCl = 0,6.36,5 = 21,9 gam Theo định lượng bảo toàn khối lượng: Tổng khối lượng kim loại + khối lượng axit = khối lượng muối + khối lượng H2 Hay 28 + 21,9 = khối lượng muối + 0,6 Vậy khối lượng muối Clorua = 49,3 gam Phương pháp bảo toàn khối lượng áp dụng phản ứng xảy khơng hồn tồn VD sau: VD3: Hỗn hợp X gồm CuO, Fe2O3, ZnO, MgO Cho 32 gam X vào dd HCl 0,5M, sau thời gian làm bay nước axit dư thu hỗn hợp chất rắn Y khan có khối lượng 37,5 gam Tính thể tích dd HCl tham gia phản ứng CuO + 2HCl → CuCl2 + H2O Fe2O3 + HCl → 2FeCl3 + 3H2O ZnO + 2HCl → ZnCl2 + H2O MgO + 2HCl → MgCl2 + H2O Để tìm số mol axit phản ứng ta phải dựa vào định luật bảo toàn khối lượng, nghĩa phải biết khối lượng X Y nước, lượng nước chưa biết, biết số mol nước nửa số mol axit Nếu gọi số mol nước x, số mol axit 2x, ta có: Khối lượng X + khối lượng HCl = khối lượng Y + khối lượng nước ⇒ 32 + 2x.36,5 = 37,5 +18x 55x = 5,5 x = 0,1 Thể tích dd HCl tham gia phản ứng = 0,1.2/0,5 = 0,4 lít Trong nhiều tập ta phải sử dụng phương pháp ghép ẩn kết hợp với phương pháp bảo toàn khối lượng cho nhiều tập trên: VD4: Hỗn hợp chất rắn A gồm Na 2CO3, CaCO3, MgCO3 Cho 62 gam A vào dd HCl dư thu ddB V lít khí đktc Cơ cạn ddB 73 gam chất khan D Tìm V? Phương trình hóa học xảy ra: Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + CO2 + H2O CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2 + H2O MgCO3 + 2HCl → MgCl2 + CO2 + H2O Để áp dụng phương pháp bảo toàn khối lượng cho tập ta phải biết lượng axit, lượng CO2, lượng H2O Nếu gọi số mol CO2 x số mol nước x, số mol axit tham gia phản ứng 2x Theo định luật bảo toàn khối lượng: Khối lượng A + khối lượng axit = khối lượng D + khối lượng CO + khối lượng nước Hay 62 + 2x.36,5 = 73 + 44x + 18x x =1 Vậy V = 22,4.1 = 22,4 lít Rõ ràng phương pháp bảo tồn khối lượng có lời giải ngắn gọn khơng phương pháp bảo toàn nguyên tố Nhưng số tập có nhiều phản ứng xảy ta khơng biểu diễn số mol chất với dễ dẫn đến nhầm lẫn, ví dụ: VD5: Hỗn hợp chất rắn A gồm Na 2CO3, KHCO3 MgCO3 cho 20 gam A vào dd H2SO4 vừa đủ thu 4,48 lít khí đktc, tìm tổng khối lượng muối thu được? Có phương trình hóa học: Na2CO3 + H2SO4 → Na2SO4 + CO2 + H2O (1) 2KHCO3 + H2SO4 → K2SO4 + 2CO2 + 2H2O (2) MgCO3 + H2SO4 → MgSO4 + CO2 + H2O (3) Nếu không để ý kỹ ta cho số mol axit số mol H 2O số mol CO2 = 4,48/22,4 = 0,2 ⇒ 20 + 0,2.98 = khối lượng muối Sunfat + 0,2.44 + 0,2.18 Khối lượng muối Sunfat = 27,2 gam Đáp số khơng theo pthh (1,3) số mol axit = số mol CO = số mol H2O Nhưng theo pthh (2) số mol H2SO4 nửa số mol CO2 nửa số mol H2O * Bài tập tự luận: Hòa tan hoàn toàn 6,8 gam hỗn hợp X gồm Fe, Mg, Zn lượng vừa đủ dd HCl loãng thu 2,016 lít H đktc Tìm khối lượng muối Clorua thu Đáp số: 13,19 gam Hướng dẫn: Tìm số mol H2; dựa vào pthh số mol axit = lần số mol H 2, dựa vào phương pháp bảo tồn khối lượng cho pthh để tính khối lượng muối Hỗn hợp A gồm Mg, Fe kim loại M chưa rõ hóa trị Cho 30,8 gam A tan hết dd HCl dư thu 10,08 lít H2 đktc.Tìm khối lượng muối Clorua tạo thành Tìm số mol Hiđrơ → số mol axit gấp lần số mol Hiđrơ, từ áp dụng phương pháp bảo tồn khối lượng để tìm khối lượng muối tạo thành = 62,75 gam Cho nước qua than nóng đỏ thu 17,92 lít hỗn hợp khí X đktc gồm H2, CO, CO2 có khối lượng 12,6 gam Cho X tác dụng vừa hết với 34,8 gam oxit kim loại hòa tan lượng kim loại vừa tạo thành dd HCl dư thu 6,72 lít khí đktc a, Tìm số mol H2, CO X b, Xác định cơng thức hóa học oxit kim loại Viết phương trình hóa học: H2O + C → CO + H2 2H2O + C → CO2 + 2H2 Sau sử dụng phương pháp ghép ẩn để tìm số mol CO =0,1molvà H =0,5mol b/Gọi CTHH oxit kim loại AxOy yH2 + AxOy → xA + yH2O yCO + AxOy → xA + yCO2 Từ pthh ta thấy số mol H2 = số mol H2O, số mol CO = số mol CO2 Dựa vào định luật bảo toàn khối lượng tìm khối lượng A, sau viết pthh A với axit để tìm A sắt: 2A + 2nHCl → 2ACln + nH2 Sau gọi tìm số mol sắt ,của O oxit sắt, suy tie lệ x:y=3:4 CTHH oxit Fe3O4 Hỗn hợp chất rắn X gồm MgO, Fe2O3, CuO Cho luồng khí H2 qua m gam X nung nóng thu 28gam hỗn hợp chất rắn Y 1,8 gam nước Tìm m= 29,6 gam Số mol Hiđrô tham gia phản ứng = số mol nước tạo thành Dựa vào định luật bảo toàn khối lượng tìm m = 29,6 gam Lưu ý: MgO khơng bị H2 khử phương pháp bảo tồn khối lượng áp dụng cho tập Cho 20 gam hỗn hợp kim loại gồm Al, Fe, Zn tác dụng vừa hết với V lít dd H2SO4 1M thu 29,6 gam hỗn hợp muối Sunfat Tìm V Từ pthh ta thấy số mol axit = số mol H Vì số mol axit 1.V số mol Hiđrơ tạo thành 1.V Sau áp dụng phương pháp bảo tồn khối lượng ta tìm V = 0,1 lít Hỗn hợp X gồm Al, Fe kim loại chưa rõ hóa trị Hịa tan hồn tồn 16,2 gam X dd HCl dư thu 25,075 gam hỗn hợp muối Clorua a lít khí H2 đktc Tìm a Nhìn vào pthh thấy số mol H2 số mol axit HCl tham gia phản ứng, số mol Hiđrơ tạo thành a/22,4 số mol axit tham gia phản ứng 2a/22,4 Từ vận dụng phương pháp bảo tồn khối lượng để tìm a = 2,8 lít Hịa tan hồn tồn 42 gam hỗn hợp MgO, Fe 2O3, CuO 600 gam dd H2SO4 (vừa đủ) nồng độ C% thu 56,4 gam hỗn hợp muối Sunfat Tìm C% Nhìn vào pthh ta thấy số mol axit số mol nước Vì gọi số mol axit x, số mol nước x, khối lượng axit 98x, khối lượng nước 18x Vận dụng phương pháp bảo tồn khối lượng tìm x, từ tìm khối lượng axit → C% = 2,94% Hỗn hợp chất rắn A gồm Mg(OH) 2, Fe(OH)3, Cu(OH)2 trung hòa 26,8 gam A cần a gam dd HCl 1M, khối lượng riêng d = 1,05g/ml thu 30,5 gam hỗn hợp muối clorua Tìm a Nhìn vào pthh ta thấy số mol axit tham gia phản ứng số mol nước tạo thành, ta gọi số mol axit x số mol nước x, áp dụng phương pháp bảo tồn khối lượng tìm x = 0,2, từ tính thể tích dd axit, tính a nhờ công thức khối lượng riêng, a = 210 gam Hỗn hợp chất rắn A gồm CuSO 4, MgSO4, Fe2(SO4)3 Hòa tan 9,5 gam A vào nước ddB, đổ x gam ddBaCl 10% (vừa đủ) vào ddB kết tủa D ddE Cô cạn ddE gam hỗn hợp muối khan Tìm x Viết phương trình hóa học ta thấy pthh số mol BaCl số mol BaSO4 ,vì gọi số mol BaCl2 a mol số mol BaSO4 a mol Từ vận dụng phương pháp bảo tồn khối lượng cho phương trình hóa học tìm a = 0,1, sau tính khối lượng BaCl2, tìm x = 208g 10 Hỗn hợp chất rắn A gồm MgCl 2, CaCl2, BaCl2 Hòa tan x gam A vào nước ddB Cho lượng dd Na2CO3 vừa đủ vào ddB, phản ứng kết thúc, lọc bỏ kết tủa ddD, cô cạn ddD thu 18,9 gam tinh thể NaCl.2H 2O, khối lượng kết tủa cân nặng 40 gam Tìm x Từ pthh ta thấy số mol NaCl gấp lần số mol Na 2CO3 Vì ta tìm số mol NaCl có 18,9 gam NaCl.2H2O sau tìm số mol Na2CO3 vận dụng phương pháp bảo tồn khối lượng để tìm x = 41,1 gam 11 Hỗn hợp chất rắn X gồm Al2O3, Fe2O3, CuO, Ag2O Dẫn luồng khí CO qua 62 gam X nung nóng sau thời gian thu hỗn hợp chất rắn Y khí A Dẫn A qua dd nước vơi dư thu 10 gam kết tủa Tìm khối lượng chất rắn Y Theo pthh số mol CO tham gia phản ứng số mol CO tạo thành, số mol CO2 số mol kết tủa áp dụng phương pháp bảo tồn khối lượng tìm khối lượng Y = 60,4 gam 12 Cho luồng khí CO qua ống sứ đựng 10 gam hỗn hợp CuO, Fe 3O3, ZnO nung nóng Sau thí nghiệm thu hỗn hợp chất rắn có khối lượng 7,2 gam khí A Dẫn A qua dd nước vôi dư thu gam kết tủa? Sử dụng phương pháp bảo toàn khối lượng để tìm lượng CO ra, lượng kết tủa tạo thành 17,5 gam 13 Hịa tan hồn tồn 11,9 gam hỗn hợp gồm muối cacbonat kim loại hóa trị (I) muối cacbonat kim loại hóa trị (II) dd HCl dư, sau phản ứng thu 2,24 lít khí đktc Cơ cạn dd sau phản ứng thu gam muối khan Viết pthh, từ pthh ta thấy số mol axit gấp lần số mol CO gấp lần số mol nước Vì số mol CO2 0,1thì số mol nước 0,1, số mol axit 0,2 Từ tính khối lượng axit, CO2 , nước vận dụng phương pháp bảo toàn khối lượng để tìm khối lượng hỗn hợp muối clorua = 13 gam 14 Hịa tan hồn tồn 8,43 gam hỗn hợp Fe 2O3, MgO, CuO 1500 ml dd H2SO4 0,3M (vừa đủ) Tính khối lượng muối Sunfat khan thu cô cạn dung dịch sau phản ứng Theo pthh số mol axit số mol nước, từ vận dụng phương pháp bảo tồn khối lượng cho pthh tính tổng khối lượng muối Sunfat = 44,43 gam 15 Cho 13,71 gam hỗn hợp kim loại Cu, Zn, Al vào dd HCl dư thu 11,76 lít khí đktc Cơ cạn chất sau thí nghiệm thu gam chất rắn khan Chỉ có kim loại Al, Zn tan dd HCl, theo pthh số mol axit = lần số mol H2 Vận dụng phương pháp bảo toàn khối lượng ta tìm khối lượng chất khan rắn sau phản ứng = 50,985 gam 16 Hịa tan hồn tồn 6,68 gam hỗn hợp muối cacbonat kim loại hóa trị I, II, III dd HCl dư thu ddA 1,792 lít khí bay đktc Tìm khối lượng muối Clorua có A Từ pthh ta thấy số mol axit gấp lần số mol CO gấp lần số mol nước, từ tính khối lượng CO2, nước, axit Sau vận dụng phương pháp bảo tồn khối lượng để tìm khối lượng muối Clorua sau phản ứng = 7,56 gam 17 Cho hỗn hợp A gồm nhôm, kẽm, Magiê Đem đốt cháy hoàn toàn 42,9 gam A Oxi dư thu 66,9 gam hỗn hợp oxit B Hòa tan hết B dd HCl dư thu ddD, cô cạn ddD gam muối khan Dựa vào phương pháp bảo tồn khối lượng tìm khối lượng oxi = 24 gam → số mol Oxi nguyên tủ = 1,5 mol, hòa tan oxit bazơ vào dd HCl ta thấy mol O oxit kim loại cần mol H HCl Từ tìm số mol axit = mol, mà số mol nước tạo thành nửa số mol axit = 1,5 mol Vận dụng phương pháp bảo toàn khối lượng cho pthh oxit kim loại với axit ta tìm khối lượng muối = 149,4 gam 18 Cho a gam Fe dư tác dụng với 22,4 lít Oxi đktc thu hỗn hợp A gồm Fe, FeO, Fe2O3 Cho hỗn hợp A vào 200 gam dd HCl (vừa đủ) thu 349 gam ddX có khí Cho khí qua bột CuO dư nung nóng thu gam nước Tìm a Trước hết ta tính khối lượng H2 cho A vào dd HCl gam Khi cho a gam sắt tác dụng với oxi Theo định luật bảo tồn khối lượng ta có: a + khối lượng oxi = khối lượng A → khối lượng A = a + 32 Cho A vào dd HCl áp dụng phương pháp bảo tồn khối lượng ta có: a + 32 + 200 = 349 + a = 118 19 Hỗn hợp X gồm FeO, Fe3O4, Fe2O3, CuO Hoà tan hoàn toàn 12 gam X lượng vừa đủ dd H2SO4 loãng thu 46 gam hỗn hợp muối Sunfat Nếu dẫn khí CO dư qua 12 gam X nung nóng, phản ứng xong, dẫn khí qua nước vơi dư thu gam kết tủa Khi cho X vào dd H2SO4, nhìn vào pthh ta thấy số mol axit = số mol nước: FeO + H2SO4 → FeSO4 + H2O Fe3O4 + 4H2SO4 → FeSO4 + Fe2(SO4)3 + 4H2O Fe2O3 + 3H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3H2O CuO + H2SO4 → CuSO4 + H2O Vì vậy, dựa vào phương pháp bảo tồn khối lượng ta tìm lượng nước axit pthh Biết lượng nước tạo thành suy lượng O có X, suy số mol CO tạo thành dẫn CO qua X, từ tìm lượng kết tủa Gọi số mol H2SO4 a số mol nước tạo thành a, theo phương pháp bảo toàn khối lượng áp dụng cho pthh có: 12 + 98a = 46 + 18a → a = 0,425 mol Vậy khối lượng kết tủa 42,5 gam (Chú ý: mol CO lấy mol O X tạo mol CO2) 20 Hỗn hợp X gồm Fe, FeO Fe2O3, Fe3O4 Cho luồng CO qua ống sứ đựng m gam hỗn hợp X nung nóng Sau kết thúc thí nghiệm thu 60 gam chất rắn A ống sứ 11,2 lít khí B (đktc), dẫn B qua nước vôi dư thu 25 gam kết tủa Tính m? 25 gam kết tủa ứng với 0,25 mol CO2, sử dụng pp bảo toàn khối lượng cho pthh, tìm m = 64 gam Bài tập trắc nghiệm: Hòa tan 5,68 gam hỗn hợp muối CaCO3, MgCO3, BaCO3 vào dd HCl dư thu 1,344 lít khí đktc dd X khối lượng muối Clorua ddX là: A 6,34 gam B 6,24 gam C 5,75 gam D 4,23 gam Để tìm khối lượng muối clorua ddX ta vận dụng phương pháp bảo toàn khối lượng, theo pthh số mol axit lần số mol CO lần số mol nước Từ tính khối lượng muối clorua = 6,34 gam Chọn đáp án A Cho 3,365 gam hỗn hợp Ba(OH)2, Mg(OH)2, Zn(OH)2 vào 200 gam dd H2SO4 1,715% vừa đủ thu 2,33 gam kết tủa ddA, khối lượng muối ddA A 5,1 gam B 3,105 gam C 3,205 gam D 2,31 gam là: Từ pthh ta thấy số mol nước = lần số mol axit sử dụng phương pháp bảo tồn khối lượng ta tìm tổng lượng muối Sunfat Khối lượng muối Sunfat có ddA = tổng lượng muối Sunfat – lượng kết tủa = 3,205 gam, chọn đáp án C Cho 18 gam hỗn hợp kim loại Mg, Ca, Cu vào dd HCl dư thu 7,84 lít khí H2 đktc chất rắn không tan X Nung X khơng khí, phản ứng kết thúc thu gam chất rắn Khối lượng muối clorua thu là: A 23,98 B 21,45 C 12,37 D 36,45 Chất không tan Cu từ ta tìm khối lượng Mg Ca sau vận dụng phương pháp bảo tồn khối lượng ta tìm khối lượng muối clorua Mg Ca = 36,45 gam Hỗn hợp A gồm: BaCl2, MgCl2, CaCl2 Hòa tan 31 gam A vào nước ddB Đổ 2000ml dd Na2CO3 nồng độ a M (vừa đủ) vào ddB thu 20 gam kết tủa Giá trị a là: A B 0,5 C D 1,5 Từ pthh ta thấy số mol Na2CO3 nửa số mol NaCl, số mol Na2CO3 2a số mol NaCl 4a Sử dụng phương pháp bảo tồn khối lượng tìm a = 0,5 Hỗn hợp chất rắn A gồm KClO3, KMnO4, KCl Nung 50 gam A thời gian 4,48 lít khí đktc chất rắn B B có khối lượng tính gam là: A 43,6 B 42,6 C 49,2 D 45,6 Sử dụng phương pháp bảo tồn khối lượng để tính khối lượng B =43,6 gam Đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol Hidrocacbon A 4,48 lít Oxi (ở đktc) thu 4,4 gam CO2 3,6 gam nước Phân tử khối A là: A 28 B 26 C 30 D 16 Theo phương pháp bảo tồn khối lượng tìm khối lượng 0,1 mol A = khối lượng CO2 + khối lượng nước - khối lương oxi = 1,6 gam → mol A có khối lượng 16 gam Vậy phân tử khối A = 16 đ.v.C Nung 13,4 gam hỗn hợp muối cacbonat kim loại hóa trị II, thu 6,8 gam chất rắn khí X Lượng X sinh cho hấp thụ vào 75 ml dd xút 1M, khối lượng muối khan thu sau phản ứng là: A 5,8 gam B 6,5 gam (Trích đề thi TSĐHCĐ năm 2007) Đáp số: D C 4,2 gam D 6,3 gam Trước hết vận dụng phương pháp bảo toàn khối lượng cho phản ứng nung muối cacbonat, tìm khối lượng CO2 = 6,6 gam, số mol CO2 = 0,15 mol Số mol xút = 0,075 mol Vì 0,15: 0,075 = : → CO2 dư , xảy phản ứng: CO2 + NaOH → NaHCO3 Khối lượng NaHCO3 = 84.0,075 = 6,3 gam Hịa tan hồn tồn 2,81 gam hỗn hợp gồm Fe 2O3, MgO, ZnO 500ml ddH2SO4 0,1M (vừa đủ) Sau phản ứng, hỗn hợp muối Sunfat khan thu cạn dung dịch có khối lượng là: A 6,81 gam B 4,81 gam C 3,81 gam D 5,81 gam (Trích đề thi TSĐHCĐ năm 2007) Áp dụng phương pháp bảo toàn khối lượng cho pthh khối lượng muối = khối lượng oxit + khối lượng axit – khối lượng nước (Lưu ý số mol nước tạo thành = số mol axit) Khối lượng muối Sunfat = 6,81 gam Đun nóng hỗn hợp khí gồm 0,06 mol C 2H2 0,04 mol H2 với xúc tác Ni, sau thời gian thu hỗn hợp khí Y Dẫn tồn hỗn hợp Y lội từ từ qua bình đựng dung dịch brom (dư) cịn lại 0,448 lít hỗn hợp khí Z (ở đktc) có tỉ khối so với O2 0,5 Khối lượng bình dung dịch brom tăng A.1,04 gam B 1,32 gam C 1,64 gam D 1,20 gam (Trích đề thi TSĐHCĐ năm 2008) Trước hết tìm khối lượng Z = 0,32 gam, khối lượng hh khí ban đầu gồm 0,06 mol C2H2 0,04 mol H2 = 1,64 gam Theo pp BTKL có khối lượng bình dung dịch brom tăng = 1,64 - 0,32 = 1,32 gam 10 Cho 3,68 gam hỗn hợp gồm Al Zn tác dụng với lượng vừa đủ dung dịch H2SO4 10%, thu 2,24 lít khí H (ở đktc) Khối lượng dung dịch thu sau phản ứng A 101,48 gam B 101,68 gam C 97,80 gam D 88,20 gam (Trích đề thi TSĐHCĐ năm 2009) Dựa vào số mol H2 tìm số mol axit = 0,1 mol, từ tìm khối lượng axit, khối lượng dd axit, vận dụng pp bảo tồn khối lượng tìm khối lượng dd sau phản ứng = Khối lượng kim loại + khối lng dd axit lng H2 =101,48 g Đây phơng pháp giúp em tiếp cận với đề thi trắc nghiệm cấp THPT sau III Hiệu sáng kiến đem lại: chủ yếu mặt xã hội - Đã có nhiều hệ thầy cô trước hệ giáo viên trẻ hướng dẫn học sinh sử dụng phương pháp đặc biệt thời điểm với hình thức thi trắc nghiệm kì thi tốt nghiệp THPT thi tuyển sinh vào ĐH&CĐ, phương pháp phần đáp ứng tốc độ giải nhanh cho bình quân phút 25 giây cho câu hỏi - Đối với học sinh THCS tiếp cận giải tập phương pháp bảo toàn khối lượng giúp em rút ngắn thời gian làm tập Sau bảng thống kê thời gian làm 10 em học sinh cho tập vận dụng phương pháp bảo toàn nguyên tố vào việc giải tập: Thời gian trung bình làm sử dụng pp ghép ẩn Bài tập Thời gian trung bình làm sử dụng pp bảo toàn khối lượng Cho luồng khí CO (dư) qua 9,1 gam phút hỗn hợp gồm CuO Al2O3 nung nóng đến 14 giây ( Sử phản ứng hoàn toàn, thu 8,3 gam chất dụng pp ghép phút rắn Khối lượng CuO có hỗn hợp ban ẩn 20 giây đầu A 0,8 gam B 8,3 gam gam D 4,0 gam C 2,0 (Trích đề thi TSĐHCĐ khối A năm 2009) Chỉ có CuO bị khử, sử dụng pp bảo tồn khối lượng tìm khối lượng oxi CuO = 0,8 gam, số mol oxi CuO = 0,05 mol, khối lượng CuO = gam Nung 13,4 gam hỗn hợp muối cacbonat kim loại hóa trị II, thu 6,8 gam chất rắn khí X Lượng X sinh cho hấp thụ vào 75 ml dd xút 1M, khối lượng muối khan thu sau phản ứng là: A 5,8 gam B 6,5 gam C 4,2 gam D 6,3 gam (Trích đề thi TSĐHCĐ năm 2007) Đáp số: D Trước hết vận dụng phương pháp bảo 10 phút 12 giây phút 30 giây toàn khối lượng cho phản ứng nung muối cacbonat, tìm khối lượng CO = 6,6 gam, số mol CO2 = 0,15 mol Số mol xút = 0,075 mol Vì 0,15: 0,075 = 2:1 → CO2 dư , xảy phản ứng: CO2 + NaOH → NaHCO3 Khối lượng NaHCO3 = 84.0,075 = 6,3 gam Hịa tan hồn tồn 2,81 gam hỗn hợp gồm Fe2O3, MgO, ZnO 500ml ddH2SO4 15 phút phút 0,1M (vừa đủ) Sau phản ứng, hỗn hợp muối 36 giây 45 giây Sunfat khan thu cô cạn dung dịch có khối lượng là: A 6,81 gam B C D 4,81 gam 3,81 gam 5,81 gam (Trích đề thi TSĐHCĐ năm 2007) Áp dụng phương pháp bảo toàn khối lượng cho pthh khối lượng muối = khối lượng oxit + khối lượng axit – khối lượng nước (Lưu ý số mol nước tạo thành = số mol axit) Khối lượng muối Sunfat = 6,81 gam Cho 3,68 gam hỗn hợp gồm Al Zn tác dụng với lượng vừa đủ dung dịch H2SO4 10%, thu 2,24 lít khí H2 (ở đktc) 10 phút phút Khối lượng dung dịch thu sau phản ứng 25 giây 15 giây A 101,48 gam B 101,68 gam C 97,80 gam D 88,20 gam (Trích đề thi TSĐHCĐ năm 2009) Dựa vào số mol H2 tìm số mol axit = 0,1 mol, từ tìm khối lượng axit, khối lượng dd axit, vận dụng pp bảo tồn khối lượng tìm khối lượng dd sau phản ứng = Khối lượng kim loại + khối lượng dd axit – khối lượng H2 =101,48 g - Mức độ sai sót khi: Sử dụng pp ghép ẩn 73% Sử dụng pp bảo tồn khối lượng 97% Tơi viết sáng kiến khơng tránh khỏi thiếu sót định, kính mong bạn đọc thơng cảm góp ý giúp tôi, xin chân thành cảm ơn! IV Cam kết không chép vi phạm quyền Tôi cam kết sáng kiến làm, không chép, không vi phạm quyền CƠ QUAN ĐƠN VỊ TÁC GIẢ SÁNG KIẾN ÁP DỤNG SÁNG KIẾN Trường THCS Giao Thủy xác nhận: Sáng kiến kinh nghiệm “Sử dụng phương pháp bảo toàn khối lượng cho HSG mơn Hóa học THCS” tác giả: Tơ Mạnh Hùng xếp loại xuất sắc cấp trường đủ điều kiện dự thi cấp huyện Tơ Mạnh Hùng PHỊNG GD&ĐT HUYỆN GIAO THỦY Phòng Giáo dục Đào tạo huyện Giao Thủy xác nhận: Sáng kiến kinh nghiệm: sử dụng phương pháp bảo tồn khối lượng cho HSG mơn Hóa học THCS tác giả: Tô Mạnh Hùng xếp loại xuất sắc cấp huyện đủ điều kiện dự thi cấp tỉnh./ TRƯỞNG PHÒNG Mai Tiến Dũng ... tịi, học hỏi thực số phương pháp giải tập toán Hóa Học cho học sinh giỏi mơn Hóa Học THCS Một phương pháp là: Sư dơng ph¬ng pháp Phơng pháp bảo toàn khối lợng cho học sinh giái m«n Hãa Häc THCS. .. sỏng kin Sử dụng phơng pháp Phơng pháp bảo toàn khối lợng cho học sinh giỏi môn Hóa Häc THCS A Cơ sở lý thuyết đặc điểm phương pháp: Tổng khối lượng chất tham gia phản ứng tổng khối lượng chất... = gam Khối lượng CO2 = 0,25.44 = 11 gam Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng cho pthh: Khối lượng oxit kim loại + khối lượng CO = khối lượng kim loại + khối lượng CO2 Hay: 16 + = khối lượng