Sử dụng hiệu quả phương pháp quy đổi trong giải nhanh các bài tập hóa học

TRƯỜNG THPT THẠCH THÀNH IV Sáng kiến kinh nghiệm năm 2011 A ĐẶT VẤN ĐỀ I Lời mở đầu Trong ngày đầu khai sinh đất nước, Đảng Nhà nước ta xác định vận mệnh dân tộc phụ thuộc nhiều vào nghiệp giáo dục Sinh thời Bác Hồ nói “một dân tộc dốt có nghĩa dân tộc yếu” Người nhấn mạnh: “Vì lợi ích mười năm phải trồng Vì lợi ích trăm năm phải trồng người.” Ở thời đại ngày nay, nhân loại bước sang kỉ với phát triển khoa học công nghệ tiềm trí tuệ trở thành động lực thúc đẩy phát triển đất nước Vì ta khẳng định “Giáo dục chìa khóa mở đường cho tương lai phồn vinh đất nước”, định thành bại quốc gia trường quốc tế, định thành bại cá nhân trường đời rộng lớn Những vấn đề trọng tâm tạo ý tưởng xây dựng xã hội kỉ 21 xã hội học tập, văn minh dựa vào quyền lực tri thức Phương pháp học tập ngày thay đổi, giáo dục phải giúp học sinh phát phát triển tài sáng tạo, khả thích ứng thân Xuất phát từ yêu cầu cao thực tiễn xã hội trên, việc đổi nội dung phương pháp dạy học bậc học nói chung bậc học THPT nói riêng vấn đề cần thiết chậm trễ Hòa vào xu chung, môn hóa học đổi phương pháp dạy học phương thức kiểm tra đánh giá học sinh (hình thức thi trắc nghiệm) Với hình thức đòi hỏi thí sinh khoảng thời gian ngắn phải giải số lượng câu hỏi tập lớn Do việc tìm phương pháp giải nhanh tập hóa học giúp học sinh vận dụng có hiệu thành thạo phương pháp có ý nghĩa quan trọng Một phương pháp giải nhanh tập hỗn hợp nhiều chất “ phương pháp quy đổi” Tuy nhiên chương trình sách giáo khoa không đề cập đến phương pháp Xuất phát từ lí trên, nhận thấy việc trình bày “Sử dụng hiệu phương pháp quy đổi giải nhanh tập hóa học” giúp học sinh biết vận dụng thành thạo có hiệu giải nhanh tập trắc nghiệm cần thiết thiết thực Giáo viên: Phạm Thi Thu TRƯỜNG THPT THẠCH THÀNH IV Sáng kiến kinh nghiệm năm 2011 II Thực trạng vấn đề nghiên cứu Thực trạng Bài tập hỗn hợp chất khác toán hay gặp hóa học phổ thông Tuy nhiên cách giải truyền thống lập hệ phương trình, phức tạp đưa thêm số liệu ghép ẩn Với cách giải truyền thống đáp ứng yêu cầu hình thức thi trắc nghiệm khách quan học sinh phải giải tập khoảng thời gian ngắn Đặc biệt học sinh miền núi (học sinh trường THPT Thạch Thành 4) việc giải phương trình, hệ phương trình gặp nhiều khó khăn đặc biệt phải ghép ẩn số Trong sách giáo khoa không đề cập đến, sách tham khảo đề cập đến “Phương pháp quy đổi” số hạn chế: Trình bày sơ sài, số lượng tập đặc biệt chưa giúp học sinh vận dụng kết hợp với phương pháp giải nhanh khác phương pháp đường chéo, phương pháp trung bình Kết “Phương pháp quy đổi” tập hợp phương pháp tư sáng tạo dựa vào giả định hóa học tính toán phi thực tế giúp tính nhanh giá trị lượng chất hỗn hợp phức tạp Trong sáng kiến đưa “Sử dụng hiệu phương pháp quy đổi giải nhanh tập hóa” với nguyên tắc quy đổi, hướng quy đổi,một số sai lầm quy đổi kết hợp phương pháp quy đổi với phương pháp trung bình, đường chéo để học sinh khai thác tối đa mạnh phương pháp giải nhanh sử dụng có hiệu phương pháp quy đổi từ giúp học sinh giải nhanh tập trắc nghiệm đáp ứng yêu cầu môn hóa học B GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ PHẦN I: CÁC GIẢI PHÁP THỰC HIỆN Để giải thực trạng mạnh dạn đưa “ Sử dụng hiệu phương pháp quy đổi giải nhanh tập hóa học” vào giảng dạy môn hóa học cách đưa phương pháp quy đổi: Với nguyên tắc quy đổi, hướng quy đổi; cách thức kết hợp khéo léo phương pháp quy đổi, trung bình đường chéo Giáo viên: Phạm Thi Thu TRƯỜNG THPT THẠCH THÀNH IV Sáng kiến kinh nghiệm năm 2011 I Phương pháp quy đổi: Nguyên tắc: Quy đổi phương pháp biến đổi toán học nhằm đưa toán đầu hỗn hợp phức tạp dạng đơn giản, qua làm cho phép tính trở nên dễ dàng thuận tiện Tuy nhiên, dù tiến hành quy đổi theo hướng phải tuân thủ theo hai nguyên tắc sau: + Bảo toàn nguyên tố, tức tổng số mol nguyên tố hỗn hợp đầu hỗn hợp phải +Bảo toàn số oxi hóa, tức tổng số oxi hóa nguyên tố hai hỗn hợp Lưu ý: - Có thể quy đổi hỗn hợp đầu cặp chất nào, chí quy đổi chất Tuy nhiên ta nên chọn cặp chất đơn giản có phản ứng oxi hóa khử để đơn giản việc tính toán - Trong trình tính toán theo phương pháp quy đổi ta gặp số âm bù trừ khối lượng chất hỗn hợp Trong trường hợp ta tính toán bình thường - Trong trình tính toán nên kết hợp sử dụng phương pháp bảo toàn khối lượng bảo toàn nguyên tố bảo toàn electron, kết hợp với việc sơ đồ hóa toán để tránh viết phương trình qua rút ngắn thời gian làm Các hướng quy đổi: 2.1 Quy đổi hỗn hợp nhiều chất hỗn hợp hai chất Phương pháp: Ta chuyển hỗn hợp chất ban đầu thành hỗn hợp với số chất hơn( nguyên tố đó), thường hỗn hợp hai chất có hỗn hợp trí chất Sau dùng bảo toàn khối lượng bảo toàn electron để giải toán Ví dụ 1: Nung m gam bột sắt oxi, thu gam hỗn hợp chất rắn X Hòa tan hết hỗn hợp X dung dịch HNO3 dư, thoát 0,56 lít khí NO (ở đktc) sản phẩm khử Giá trị m A 2,52 B 2,22 C 2,62 D 2,32 ( Đề tuyển sinh ĐH môn hóa học, khối B- năm 2007) Giáo viên: Phạm Thi Thu TRƯỜNG THPT THẠCH THÀNH IV Sáng kiến kinh nghiệm năm 2011 Hướng dẫn giải Sơ đồ hóa toán Khí NO, 0,56 lít(đktc)  Fe   FeO    O2   3 → Fe +→ X  Fe O  ddHNO  4  Fe2 O3  m gam Dung dịch Fe3+ gam Trong trường hợp ta quy đổi hỗn hợp X ban đầu hỗn hợp khác đơn giản gồm hai chất( Fe Fe2O3; FeO Fe2O3; Fe2O3 Fe3O4; Fe FeO; Fe Fe3O4; FeO Fe3O4) chí chất FexOy Tuy nhiên trình bày phương án tối ưu  Fe2 O3 : y (mol )  Fe : x(mol ) Cách quy đổi 1: Quy đổi hỗn hợp X thành  Áp dụng bảo toàn khối lượng: 56x + 160y = 3,0 (1) Các trình nhường nhận electron: Fe → Fe+3 + 3e x → N+5 + 3e 3x 0,075 0,025 Áp dụng bảo toàn electron: 3x = 0,075 ⇒ x = 0,025  x = 0,025 X gồm  y = 0,01 Từ (1) (2) ⇒  N+2 (2)  Fe : 0,025(mol )   Fe2 O3 : 0,01(mol ) Áp dụng bảo toàn nguyên tố Fe ∑n Fe = n Fe + 2n Fe O = 0,045 mol ⇒ m = 56.0,045= 2,52 gam ⇒ Đáp án A  FeO : y (mol )  Fe : x(mol ) Cách quy đổi 2: Quy đổi hỗn hợp X thành  Áp dụng bảo toàn khối lượng: 56x + 72y = 3,0 (1) Các trình cho nhận electron Fe → Fe+3 + 3e x 3x Fe+2 → Fe+3 +1e y Áp dụng bảo toàn electron: 3x + y = 0,075 Giáo viên: Phạm Thi Thu N+5 + y 3e 0,075 → N+2 0,025 (2) TRƯỜNG THPT THẠCH THÀNH IV  x = 0,015  Fe : 0,015(mol ) Từ (2) và(1) ⇒  X gồm   y = 0,03  FeO : 0,03(mol ) Sáng kiến kinh nghiệm năm 2011 Áp dụng bảo toàn nguyên tố Fe ∑n Fe = n Fe + n FeO = 0,045 mol ⇒ m = 56.0,045= 2,52 gam ⇒ Đáp án A Ví dụ 2: Cho 11, 36 gam hỗn hợp Fe, FeO, Fe2O3 Fe3O4 phản ứng hết với dung dịch HNO3 loãng dư, thu 1,344 lít khí NO(sản phẩm khử đktc) dung dịch X Cô cạn dung dịch X thu m gam muối khan Giá trị m A 49,09 B 34,36 C 35,50 D 38,72 ( Đề tuyển sinh ĐH môn hóa học, khối A- năm 2008) Hướng dẫn giải Cách quy đổi 1:  Fe2 O3 : y (mol )  Fe : x(mol ) Quy đổi hỗn hợp X thành  Áp dụng bảo toàn khối lượng: 56x + 160y = 11,36 (1) Các trình nhường nhận electron: Fe → Fe+3 + 3e x N+5 + 3e 3x 0,18 Áp dụng bảo toàn electron: 3x = 0,18 ⇒ x = 0,06  x = 0,06 X gồm  y = 0,05 Từ (1) (2) ⇒  → N+2 0,06 (2)  Fe : 0,06(mol )   Fe2 O3 : 0,05( mol ) Áp dụng bảo toàn nguyên tố Fe m Fe ( NO3 )3 = ( n Fe + 2n Fe2O3 ) M Fe ( NO3 )3 = (0,06 + 0,05.2).242 = 38,72 gam ⇒ Đáp án D Cách quy đổi 2:  Fe2 O3 : y (mol )  FeO : x(mol ) Quy đổi hỗn hợp X thành  Theo bảo toàn khối lượng: 72x + 160y = 11,36 (1) Các trình nhường nhận electron: Fe+2 → Fe+3 + 1e x x Theo bảo toàn electron: x = 0,18 Giáo viên: Phạm Thi Thu N+5 + 3e 0,18 → N+2 0,06 (2) TRƯỜNG THPT THẠCH THÀNH IV  x = 0,18 Từ (1) (2) ⇒  X gồm  y = −0,01 Sáng kiến kinh nghiệm năm 2011  FeO : 0,18( mol )   Fe2 O3 : −0,01(mol ) Theo bảo toàn nguyên tố Fe: m Fe ( NO3 )3 = ( n FeO + 2n Fe2O3 ) M Fe ( NO3 )3 = (0,18 + (- 0,01).2).242 = 38,72 gam ⇒ Đáp án D Lưu ý: Trong trình tính toán theo phương pháp quy đổi ta gặp số âm bù trừ khối lượng chất hỗn hợp Trong trường hợp ta tính toán bình thường Ví dụ 3: Hòa tan hoàn toàn 11,2 gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4 HCl dư Sau phản ứng thấy tạo thành 12,7 gam FeCl2 m gam FeCl3 Giá trị m A 8,125 B 10,341 C 11,375 D 9,75 Hướng dẫn giải  Fe3 O4 : y (mol )  FeO : x(mol ) Cách quy đổi 1: Quy đổi hỗn hợp X thành  Theo bảo toàn khối lượng: 72x + 232y = 11,2 Fe3O4 → FeCl2 + FeCl3 Ta có sơ đồ: FeO → FeCl2 x (1) x y y 2y Theo ra: (y + x).127 = 12,7 ⇒ x + y = 0,1 (2)  x = 0,075  y = 0,025 Từ (1) (2) ⇒  Vậy khối lượng FeCl3 là: m = 2.0,025.162,5 = 8,125 gam Đáp án A  Fe3 O4 : x (mol )  Fe2 O3 : y (mol ) Cách quy đổi 2: Quy đổi hỗn hợp X thành  Áp dụng bảo toàn khối lượng: 232x + 160y = 11,2 Ta có sơ đồ: Fe3O4 → FeCl2 + FeCl3 x x 2x (1) Fe2O3 → FeCl3 y 2y Theo x.127 = 12,7 ⇒ x = 0,1 (2)  x = 0,1  y = −0,075 Từ (1) (2) ⇒  Vậy khối lượng FeCl3: m = (2.x + 2y).162,5 = ( 2.0,1+ 2.(-0,075)).162,5 = 8,125 gam Giáo viên: Phạm Thi Thu TRƯỜNG THPT THẠCH THÀNH IV Cách quy đổi 3: Sáng kiến kinh nghiệm năm 2011  Fe : x(mol ) Quy đổi hỗn hợp X thành  Fe O : y (mol )  Thông thường với cách quy đổi thứ học sinh thường mắc sai lầm giải sau: Áp dụng bảo toàn khối lượng: 56x + 160y = 11,2 Ta có sơ đồ: Fe → FeCl2 x (1) Fe2O3 → FeCl3 x y Theo x.127 = 12,7 ⇒ x= 0,1 2y (2) Từ (1) (2) ⇒ y = 0,035 mol ⇒ m = 2.0,035.162,5= 11,375 Đáp án C Nguyên nhân dẫn đến kết khác với lần quy đổi học sinh không ý đến ý 2H + Fe 2+ Fe 3+ nghĩa dãy điện hóa Thứ tự dãy điện hóa: … … 2+ H2 Fe Fe Vậy phản ứng 2Fe3+ + Fe → Fe2+ (*) xảy trước sau hết Fe3+ có phản ứng Fe + 2H+ → Fe2+ + H2(**) Mà toán có Fe3+ nên chưa có phản ứng (**) dẫn đến kết toán sai Vậy với cách quy đổi phải giải sau:  Fe : x(mol ) Quy đổi hỗn hợp X thành  Fe O : y (mol )  Xảy phản ứng: Fe2O3 → FeCl3 y 2y FeCl3 + Fe → FeCl2 2y x 3x Áp dụng bảo toàn khối lượng 56.x + 160.y = 11,2 (1) Theo 3x = 0,1(2)  x = 0,1 / Khối lượng FeCl3 m = (2y-2x).162,5 = 8,125g Đáp án A  y = / 120 Từ (1) (2) ⇒  Từ sai lầm ta rút nhận xét + Khi cho hỗn hợp Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4 có khí H2 thoát ra, muối thu có Fe2+ + Thứ tự phản ứng hợp chất chứa oxit sắt sắt phản ứng với dung dịch HCl H2SO4 loãng: oxit sắt + axit sau tới sắt (III) + sắt cuối sắt + axit Giáo viên: Phạm Thi Thu TRƯỜNG THPT THẠCH THÀNH IV Sáng kiến kinh nghiệm năm 2011 2.2 Quy đổi hỗn hợp nhiều chất nguyên tử tương ứng Phương pháp: Quy đổi hỗn hợp đầu hỗn hợp gồm chất nguyên tố cấu thành nên hợp chất hỗn hợp đầu Sau áp dụng bảo toàn khối lượng bảo toàn electron Ví dụ 1: Nung m gam bột sắt oxi, thu gam hỗn hợp chất rắn X Hòa tan hết hỗn hợp X dung dịch HNO3 dư, thoát 0,56 lít khí NO (ở đktc) sản phẩm khử Giá trị m A 2,52 B 2,22 C 2,62 D 2,32 (Đề tuyển sinh ĐH môn hóa học, khối B- năm 2007) Hướng dẫn giải Nhận thấy hỗn hợp X phức tạp gồm nguyên tố Fe, O quy đổi X O : y (mol )  Fe : x(mol ) thành hỗn hợp gồm nguyên tố với:  Lúc sơ đồ biến đổi sau: m gam NO: 0,025 mol dd HNO3  Fe o  Fe  → X  o  O  +[ O ] Fe3+ : xmol  2− O : ymol 3,0 gam Áp dụng bảo toàn khối lượng: 56 x + 16 y = 3,0 (1) Các trình nhận nhường electron Fe → Fe+3 + 3e x 3x O0 + 2e → O-2 y 2y N+5 + 3e → 0,075 N+2 0,025 Áp dụng bảo toàn electron 3x = 2y + 0,075 (2)  x = 0,045  y = 0,03 Từ (1) (2) ⇒  ⇒ X có số mol Fe = 0,045 mol Ta có khối lượng Fe ban đầu khối lượng Fe X nên m= 0,045 56 = 2,52 gam Ví dụ 2: Hòa tan 2,08 gam hỗn hợp X gồm Fe, FeS, S H2SO4 đặc nóng dư thu 2,688 lít SO2 (sản phẩm khử nhất) đktc dung dịch Y Cho dung dịch Y tác dụng với Giáo viên: Phạm Thi Thu TRƯỜNG THPT THẠCH THÀNH IV Sáng kiến kinh nghiệm năm 2011 NaOH dư lọc lấy kết tủa đem nung không khí đến khối lượng không đổi lượng chất rắn thu A 8,2 gam B gam C 1,6 gam D 1,07 gam Hướng dẫn giải Nhận thấy hỗn hợp X gồm nguyên tố Fe S S : y (mol )  Fe : x(mol ) Do quy đổi hỗn hợp X thành  Theo bảo toàn khối lượng ta có: 56x + 32y = 2,08(1) Quá trình nhường nhận electron sau: Feo → Fe3+ +3e x S0 → S4+ + 4e 3x y Theo bảo toàn electron ta có: S+6 + 2e → S4+ 4y 2a 3 x + y = 2a   y + a = 0,12 a (2)  x = 0,02  y = 0,03 Từ (1) (2) ⇒  Theo bảo toàn nguyên tố Fe ta có khối lượng rắn khối lượng Fe2O3: m= n Fe 160 = 1,6 gam ( Đáp án C) Ví dụ 3: Hòa tan hoàn toàn 30,4 gam chất rắn X gồm Cu, CuS, Cu2S S HNO3 dư, thoát 20,16 lít NO nhất(đktc) dung dịch Y Thêm Ba(OH)2 dư vào dung dịch Y thu m gam kết tủa Giá trị m A 81,55 gam B 104,2 gam C 110,95 gam D 115,85 gam Hướng dẫn giải Nhận thấy hỗn hợp X gồm nguyên tố Cu S nên quy đổi hỗn hợp X thành hỗn hợp gồm nguyên tố sau: S : y (mol ) Cu : x( mol ) X gồm  Lúc toán biểu diễn sơ đồ sau: dd HNO3 Giáo viên: Phạm Thi Thu NO 20,16 lít Cu 2+ , SO42− BaSO4; Cu(OH)2 m gam TRƯỜNG THPT THẠCH THÀNH IV Cu  X  S  Sáng kiến kinh nghiệm năm 2011 30,4 gam Áp dụng bảo toàn khối lượng ta có: 64x + 32y = 30,4 (1) Quá trình nhường nhận electron sau: Cu → Cu2+ + 2e S0 → S+6 +6e x y x 2x y N+5 + 3e 6y 2,7 → N2+ 0,9 Theo định luật bảo toàn electron: 2x + 6y = 2,7 (2)  x = 0,3mol  y = 0,35mol Từ (1) (2) ⇒  Áp dụng bảo toàn nguyên tố Cu S ta có: m = mCu ( OH ) + m BaSO4 = x.98 + y.233 = 110,95 gam( Đáp án C) Lưu ý: Đây cách quy đổi có tính khái quát cho lời giải nhanh, gọn dễ hiểu biểu thị chất hóa học toán 2.3 Quy đổi tác nhân oxi hóa Phương pháp:Với toán trải qua nhiều giai đoạn oxi hóa khác chất oxi hóa khác ta quy đổi vai trò chất oxi hóa cho chất oxi hóa để toán trở nên đơn giản Khi thực phép quy đổi phải đảm bảo + Số electron nhường, nhận không đổi( định luật bảo toàn electron) + Do thay đổi tác nhân oxi hóa có thay đổi sản phẩm cho phù hợp Ví dụ 1: Nung m gam bột sắt oxi, thu gam hỗn hợp chất rắn X Hòa tan hết hỗn hợp X dung dịch HNO3 dư, thoát 0,56 lít khí NO (ở đktc) sản phẩm khử Giá trị m A 2,52 B 2,22 C 2,62 D 2,32 ( Đề tuyển sinh ĐH môn hóa học, khối B- năm 2007) Hướng dẫn giải Thay vai trò HNO3 [ O ] , lúc sản phẩm cuối Fe2O3 Ta có sơ đồ sau Giáo viên: Phạm Thi Thu 10 TRƯỜNG THPT THẠCH THÀNH IV  Fe    + +  FeO  Fe X  Fe O   3 (*) (**)  Fe3O4  m gam Sáng kiến kinh nghiệm năm 2011 Fe2O3 gam Ở ta thay vai trò nhận electron N+5 O N+5 + 3e → N+2 ⇔ 0,075 O0 + 2e → O-2 0,025 Theo nguyên tắc quy đổi, số electron N+5 nhận O nhận phải nhau: ⇒ 2nO (**) = 0,075 ⇒ nO (**) = 0,0375mol Theo bảo toàn khối lượng: m Fe O = m X + mO (**) = 3,0 + 16.0,0375 = 3,6 gam Theo bảo toàn nguyên tố sắt: n Fe = 2n Fe O = 2.3,6 = 0,045 160 → m = 0,045 56 = 2,52 gam( Đáp án A) Ví dụ 2: Một phoi bào sắt có khối lượng m gam để lâu không khí bị oxi hóa thành hỗn hợp A gồm Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4 có khối lượng 12 gam.Cho A tan vào dung dịch HNO3 dư sinh 4,48 lít khí NO nhất( đktc) Giá trị m A 10,56 B.11,2 C 14 D.11,76 Hướng dẫn giải Thay vai trò HNO3 [ O ] , lúc sản phẩm cuối Fe2O3 Ta có sơ đồ sau + Fe m gam (*)  Fe   FeO    X  Fe O   3  Fe3O4  + Fe2O3 (**) 12 gam Ở ta thay vai trò nhận electron N+5 O N+5 + 3e → N+2 ⇔ 0,6 O0 + 2e → O-2 0,2 Theo nguyên tắc quy đổi, số electron N+5 nhận O nhận phải nhau: ⇒ 2nO (**) = 0,6 ⇒ nO (**) = 0,3mol Giáo viên: Phạm Thi Thu 11 TRƯỜNG THPT THẠCH THÀNH IV Sáng kiến kinh nghiệm năm 2011 Theo bảo toàn khối lượng: m Fe2O3 = m X + mO (**) = 12 + 16.0,3 = 16,8 gam Theo bảo toàn nguyên tố sắt: n Fe = 2n Fe O = 2.16,8 = 0,21mol 160 → m = 0,21 56 = 11,76 gam(Đáp án D) 3.Bài tập vận dụng Bài 1: Cho 11,36 gam hỗn hợp Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4 phản ứng hết với dung dịch HNO3(loãng dư), thu 1,344 lít khí NO(sản phẩm khử đktc) dung dịch X Cô cạn dung dịch X thu m gam muối khan Giá trị m A 49,09 B 38,72 C 35,50 D 34,36 Bài 2: Nung m gam Cu oxi thu 24,8 gam hỗn hợp chất rắn X gồm Cu, CuO Cu2O Hòa tan hoàn toàn X H2SO4 đặc nóng thoát 4,48 lít khí SO2 nhất(đktc) Giá trị m A 9,60 B 14,72 C 21,12 D 22,40 Bài 3: Cho 9,12 gam hỗn hợp gồm FeO, Fe2O3 , Fe3O4 tác dụng với dung dịch HCl (dư) Sau phản ứng xảy hoàn toàn, dung dịch Y; Cô cạn dung dịch Y thu 7,62 gam FeCl2 m gam FeCl3 Giá trị m A.9,75 B.8,75 C 7,80 D 6,50 ( Đề tuyển sinh ĐH-CĐ môn hóa học, khối B- năm 2008) Bài 4: Để hòa tan hoàn toàn 2,32 gam hỗn hợp gồm FeO, Fe3O4 Fe2O3(trong số mol FeO số mol Fe2O3) cần dùng vừa đủ V lít dung dịch HCl 1M Giá trị V A 0,16 B 0,18 C 0,08 D 0,23 ( Đề tuyển sinh ĐH-CĐ môn hóa học, khối A- năm 2008) Bài 5: Đốt cháy 6,72 gam bột Fe không khí thu m gam hỗn hợp X gồm FeO, Fe3O4, Fe2O3 Fe dư Để hòa tan X cần dùng vừa hết 255ml dung dịch chứa HNO3 2M, thu V lít khí NO2( sản phẩm khử nhất, đo đktc) Giá trị m V A 8,4 3,36 B 8,4 5,712 C 10,08 3,36 D 10,08 5,712 Bài 6: Cho 22,72 gam hỗn hợp Fe, FeO, Fe2O3 Fe3O4 phản ứng hết với dung dịch HNO3 loãng dư thu V lít khí NO(sản phẩm khử nhất, đo đktc) Cô cạn dung dịch X thu 77,44 gam muối khan Giá trị V Giáo viên: Phạm Thi Thu 12 TRƯỜNG THPT THẠCH THÀNH IV A.2,24 Sáng kiến kinh nghiệm năm 2011 B 4,48 C 2,688 D 5,6 Bài 7: Hòa tan hết m gam hỗn hợp X gồm FeO, Fe2O3 Fe3O4 HNO3 đặc nóng thu 4,48 lít khí NO2(đktc) Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu 145,2 gam muối khan Giá trị m A.35,7 B 46,4 C 15,8 D 77,7 Bài 8: Hòa tan hoàn toàn 49,6 gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4 H2SO4 đặc nóng thu dung dịch Y 8,96 lít khí SO2(đktc) a % khối lượng oxi X A 40,24% B 30,7% C 20,97% D 37,5% C 120 gam D 100 gam b Khối lượng muối dung dịch Y A.160 gam B 140 gam Bài 9: Hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4 với số mol chất 0,1 mol, hòa tan hết vào dung dịch Y gồm( HCl H2SO4 loãng) dư thu dung dịch Z Nhỏ từ từ dung dịch Cu(NO3)2 1M vào dung dịch Z ngừng thoát khí NO Thể tích dung dịch Cu(NO3)2 cần dùng thể tích khí thoát đktc A 25ml 1,12 lít B 0,5 lít 22,4 lít C 0,083 lít 3,733 lít D 50 ml 1,12 lít Bài 10: Cho 20 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4 hòa tan 300 ml dung dịch H2SO4 1M, thu 2,24 lít H2(đktc) dung dịch D Cho dung dịch D tác dụng với dung dịch Ba(OH)2 dư, lọc kết tủa đem nung không khí đến khối lượng không đổi thu m gam chất rắn Giá trị m A 93,9 gam B 85,8 gam C 99,3gam D.39,9 gam Bài 11: Hòa tan hỗn hợp X gồm 0,2 mol Fe 0,1 mol Fe2O3 vào dung dịch HCl dư, sau phản ứng thu dung dịch D V lít khí(ở đktc) Cho dung dịch D tác dụng với dung dịch NaOH dư kết tủa Lọc kết tủa, rửa đem nung nóng không khí đến khối lượng không đổi m gam chất rắn Y Giá trị m V A 16,0 gam 2,24 lít B 32,0 gam 4,48 lít C 32,0 gam 2,24 lít D 48 gam 4,48 lít Giáo viên: Phạm Thi Thu 13 TRƯỜNG THPT THẠCH THÀNH IV Sáng kiến kinh nghiệm năm 2011 Bài 12: Hòa tan hỗn hợp X gồm 0,2 mol Fe 0,1 mol Fe2O3 vào dung dịch HCl dư, sau phản ứng thu dung dịch D Cho dung dịch D tác dụng với dung dịch NaOH dư thu kết tủa Lọc kết tủa, rửa đem nung nóng không khí đến khối lượng không đổi m gam chất rắn Y Giá trị m A 16,0 gam B 30,4 gam C 32,0 gam D 48,0 gam Bài 13: Cho hỗn hợp X gồm FeO, Fe2O3, Fe3O4 với số mol Lấy a gam X cho phản ứng với CO nung nóng, sau phản ứng bình lại 16,8 gam hỗn hợp rắn Y Hòa tan hoàn toàn Y H2SO4 đặc, nóng thu 3,36 lít khí SO2 ở(đktc) Giá trị a số mol H2SO4 phản ứng A 19,20 0,87 B 19,2 0,51 C 18,56 0,87 D 18,56 0,51 Bài 14:Hòa tan hoàn toàn 30,4 gam chất rắn X gồm Cu, CuS S HNO3 dư, thoát 20,16 lít NO nhất(đktc) dung dịch Y Thêm Ba(OH)2 dư vào dung dịch Y thu m gam kết tủa Giá trị m A 81,55 gam B 104,2 gam C 110,95 gam D 115,85 gam Bài 15:Hòa tan hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm Fe, FeCl2 FeCl3 H2SO4 đặc nóng thoát 4,48 lít khí SO2 (ở đktc) dung dịch Y Thêm NH3 dư vào dung dịch Y thu 32,1 gam kết tủa Giá trị m A 16,8 B 17,75 C 25,675 D 34,55 II Kết hợp phương pháp quy đổi , trung bình đường chéo Trong phương pháp giải toán hóa học trung bình, đường chéo, quy đổi phương pháp nhanh hiệu có nhiều phát triển thời gian gần đây, phương pháp lại có mạnh ứng dụng riêng Sự kết hợp khéo léo phương pháp cho phép khai thác tối đa mạnh phương pháp mang lại hiệu đặc biệt giải toán Để kết hợp tốt phương pháp theo tôi: + Giáo viên cung cấp cho học sinh phương pháp trung bình, đường chéo, quy đổi cho học sinh vận dụng thành thạo Giáo viên: Phạm Thi Thu 14 TRƯỜNG THPT THẠCH THÀNH IV Sáng kiến kinh nghiệm năm 2011 + Dựa vào đề phân tích yếu tố khối lượng phân tử, hệ số phương trình, số electron cho nhận để sử dụng lúc phương pháp hiệu 1.Các ví dụ Ví dụ 1: Hòa tan hoàn toàn 22,4 gam kim loại M chưa biết vào dung dịch H2SO4 đặc nóng dư thu dung dịch A khí B có khả làm phai màu cánh hoa hồng Hấp thụ hoàn toàn B vào 800 ml dung dịch NaOH 1M, phản ứng hoàn toàn cô cạn dung dịch thu 48,1 gam chất rắn Kim loại M A Fe B Ca C Mg D Cu Hướng dẫn giải n NaOH = 0,8mol Điểm mấu chốt toán phải biện luận để tìm thành phần 48,1 gam chất rắn, từ xác định số mol SO2 NaOH phản ứng với SO2 NaOH + SO2 → Na2SO3 + H2O NaOH + SO2 → NaHSO3 Khi cho SO2 tác dụng NaOH sản phẩm bao gồm chất NaOH dư (M = 40); NaHSO3 (M = 104), Na2SO3(M = 126) Quy đổi: coi mol Na2SO3 mol NaX M NaX = 126 = 63 Khi hỗn hợp rắn quy đổi thành Na X khối lượng m Na X = 48,1 ; n Na X = n NaOH = 0,8mol 48,1 Ta có M = 0,8 = 60,125 có chất M < 60,125 nên hỗn hợp rắn có NaOH dư ( muối gồm Na2SO3 = NaX) Áp dụng sơ đồ đường chéo n1 NaX M = 63 60,125 – 40 = 20,125 60,125 n2 NaOH M = 40 n1 20,125 = =7 n2 2,875 63 – 60,125 = 2,875 ⇒ n NaX = 0,7 mol ⇒ n Na2 SO3 = 0,35mol → n SO2 = 0,35mol Giáo viên: Phạm Thi Thu 15 TRƯỜNG THPT THẠCH THÀNH IV Sáng kiến kinh nghiệm năm 2011 Ta có trình cho nhận electron sau: M → Mn+ + ne S+6 + 2e → S+4 0,7 Theo định luật bảo toàn electron ta có 0,7 = 0,35 m n → M = 32n M Vậy kim loại M Cu( Đáp án: D) Ví dụ 2: Crackinh C4H10 thu hỗn hợp gồm hiđrocacbon có tỉ khối so với H2 16,325 Hiệu suất phản ứng crackinh A 77,64% B 38,82% C 17,76% D 16,325% Hướng dẫn giải Phản ứng: Ankan → ankan’ + anken n ankan ' = nanken → Khối lượng phân tử anken ankan sinh ra= ½ Khối lượng ankan ban đầu Quy đổi: Coi hỗn hợp khí sau phản ứng crackinh khí X có khối lượng phân tử M = 58 = 29 Hỗn hợp sau phản ứng trở thành thành phần là( hỗn hợp ankan anken sinh ra) C4H10 dư Do ta sử dụng sơ đồ đường chéo sau n1 hỗn hợp X M = 29 58 - 32,65 = 25,35 32,65 n2 C4H10 M = 58 32,65 - 29 = 3,65 Giả sử hỗn hợp ban đầu chứa 29mol khí ( 3,65 mol C4H10 25,35 mol X) ⇒ nC4 H10 = 3,65 + 25,35 16,325 − 3,65 = 16,325 → h = 100 = 77,64% (Đáp án: A) 16,325 Ví dụ 3: Cho 37,6 gam hỗn hợp chất Fe3O4, FeO Cu2O tác dụng với dung dịch HNO3 loãng dư thu 2,24 lít khí NO đktc Khối lượng Fe3O4 hỗn hợp A 34,8 gam B 23,2 gam C 11,6 gam D 17,4 gam Hướng dẫn giải Ta có trình cho nhận electron: Giáo viên: Phạm Thi Thu 16 TRƯỜNG THPT THẠCH THÀNH IV → Fe3+ + 1e Fe2+ N +5 Sáng kiến kinh nghiệm năm 2011 + 3e → N2+ → Cu2+ + 1e Cu+ 0,3 0,1 Căn vào sơ đồ lấy mol electron cho làm mốc ta có Cứ 1mol Fe3O4(232g) cho 1mol electron Cứ mol FeO(72 g) cho 1mol electron Cứ 0,5 mol Cu2O(72g) cho mol electron Áp dụng bảo toàn electron ta có số mol electron hỗn hợp nhận 0,3 mol 37,6 376 Vậy 0,3 = g hỗn hợp cho mol electron Quy đổi: coi FeO Cu2O chất trung bình X mà 72 gam chất lại cho 1mol electron Hỗn hợp trở thành Fe3O4 X Áp dụng sơ đồ đường chéo: n1 X 320 → 0,2mol M = 72 376 n2 160 → 0,1mol Fe3O4 M = 232 Do m Fe O = 23,2 gam ( Đáp án: B) Ví dụ 4: Đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol hỗn hợp X gồm CH4, C2H4 C2H6 Sản phẩm thu dẫn qua bình đựng H2SO4 đặc bình đựng dung dịch Ca(OH)2 dư Sau thí nghiệm thấy bình có 15 gam kết tủa khối lượng bình tăng nhiều bình 2,55 gam Thành phần phần trăm thể tích khí hỗn hợp ban đầu A 50%, 30%, 20% B 30%, 40%, 30% C 50%, 25%, 25% D 50%, 15%, 35% Hướng dẫn giải 0,15.44 − 2,55 = 0,225mol Từ giả thiết nCO = 0,15mol ; n H O = 2 18 Gọi công thức trung bình hỗn hợp đầu C x H y Giáo viên: Phạm Thi Thu 17 TRƯỜNG THPT THẠCH THÀNH IV Sáng kiến kinh nghiệm năm 2011 y Phương trình phản ứng cháy: C x H y → xCO2 + H O Theo ⇒ x = 1,5; y = 4,5 Quy đổi: - Coi hỗn hợp C2H4 C2H6 hiđrocacbon có nguyên tử bon Áp dụng phương pháp đường chéo ta có C H4 C =1 → 50% 0,5 1,5 C2H4, C2H6 C=2 0,5 ﾵﾵ - Coi hỗn hợp CH4 C2H4 hiđrocacbon có nguyên tử hiđro Áp dụng sơ đồ đường chéo ta có: C H4, C2H4 H =4 1,5 ﾵﾵ 4,5 C2H6 H=6 0,5 ﾵﾵ Từ ta thấy thành phần phần trăm thể tích khí CH4, C2H4 C2H6 hỗn hợp ban đầu là: 50%, 25%, 25%(Đáp án: C) Bài tập vận dụng Bài 1: Cho 8,96 lít hỗn hợp CO2 NO2(đktc) hấp thụ vào lượng dung dịch NaOH vừa đủ tạo thành muối trung hòa Sau đem cô cạn dung dịch thu 36,6 gam muối khan Thành phần % thể tích khí CO2 NO2 hỗn hợp ban đầu A 25%, 75% B 50%, 50% C 75%, 25% D 30%, 70% Bài 2: Hòa tan hoàn toàn 14,52 gam hỗn hợp X gồm NaHCO3, KHCO3 MgCO3 dung dịch HCl dư thu 3,36 lít khí CO2(đktc) Khối lượng muối KCl tạo thành dung dịch sau phản ứng A 8,94 gam B 16,17 gam C 7,92 gam D 12,0 gam Bài 3: Hỗn hợp X có tỉ khối so với H2 21,2 gồm propan, propen propin Khi đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol X tổng khối lượng CO2 H2O thu A 18,60 gam B 18,96 gam C 20,40 gam D 16,80 gam ( Đề tuyển sinh ĐH-CĐ môn hóa học, khối A- năm 2008) Giáo viên: Phạm Thi Thu 18 TRƯỜNG THPT THẠCH THÀNH IV Sáng kiến kinh nghiệm năm 2011 Bài 4: Cho hỗn hợp X gồm etan, propilen benzen tỉ khối so với H2 24 Khi đốt cháy hoàn toàn 9,6gam hỗn hợp X sau cho toàn sản phẩm cháy hấp thụ hết vào bình đựng 500 ml dung dịch Ca(OH)2 1M có m gam kết tủa Giá trị m A 50 B 70 C 30 D 40 PHẦN II: CÁC BIỆN PHÁP TỔ CHỨC THỰC HIỆN Phương pháp quy đổi phương pháp giúp học sinh giải nhanh tập hóa học đáp ứng yêu cầu môn Vì giáo viên đưa phương pháp quy đổi vào buổi học bồi dưỡng, phụ đạo hay tiết tự chọn chương: Chương 6: oxi- lưu huỳnh( lớp 10); Chương 2: Nitơ- photpho( lớp 11); Chương 3: Cacbon- silic( lớp 11); Chương 5: hiđrocacbon no(lớp 11); Chương 6: hiđrocacbon không no(lớp 11); Chương 7: hiđrocacbon thơm (lớp 11); Chương 7: crom, sắt, đồng( lớp 12) Đặc biệt giáo viên dạy cho học sinh ôn thi đại học Cách tiến hành: Giáo viên đưa phương pháp quy đổi với cách quy đổi sáng kiến, tập phương pháp kết hợp phương pháp quy đổi với phương pháp trung bình, đường chéo lấy ví dụ hướng dẫn học sinh làm Sau cho học sinh làm tập vận dụng phần đồng thời có kiểm tra đánh giá C KẾT LUẬN I KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Bằng phương pháp nghiên cứu khoa học như: Phân tích lí thuyết, tổng hợp tài liệu, điều tra bản, tổng kết kinh nghiệm sư phạm sử dụng số phương pháp thống kê toán học việc phân tích thực nghiệm sư phạm… Trong sáng kiến trình bày cách thức “Sử dụng hiệu phương pháp quy đổi giải nhanh tập hóa học” với hướng quy đổi hay gặp cách kết hợp phương pháp quy đổi với trung bình đường chéo giúp học sinh vận dụng thành thạo phát huy tối đa mạnh phương pháp quy đổi để từ giúp học sinh giải nhanh tập hóa học đáp ứng yêu cầu * Kết thực nghiệm - Mục đích: Kiểm chứng tính hiệu đề tài giải nhanh tập Hoá học - Đối tượng thực nghiệm:Học sinh trường THPT Thạch Thành IV - Cách thức thực hiện: Tiến hành dạy phương pháp cho lớp 11B1, 11B3 hai lớp 11B2 11B4 không dạy Sau cho học sinh lớp làm kiểm tra trắc nghiệm kết sau: Lớp Sĩ số Điểm Giáo viên: Phạm Thi Thu Điểm từ Điểm từ 6,5 Điểm Ghi 19 TRƯỜNG THPT THẠCH THÀNH IV 11B1 11B3 11B2 11B4 Kết Sáng kiến kinh nghiệm năm 2011 đến 6,5 đến SL % SL % SL % SL % 50 14 15 30 25 50 50 16 10 20 30 60 50 10 20 30 60 16 15,6 62,7 15,6 51 32 5,87 9 thực nghiệm bước đầu khẳng định tính đắn, hiệu đề tài II KIẾN NGHỊ VÀ ĐỀ XUẤT “Sử dụng hiệu phương pháp quy đổi giải nhanh tập hóa học” kĩ thuật quan trọng giúp học sinh giải nhanh tập hóa học Tuy nhiên sách giáo khoa không trình bày, sách tham khảo trình bày sơ sài số lượng tập Vì trình giảng dạy tiết ôn tập, tự chọn, tiết bồi dưỡng giáo viên nên đưa vào để giúp học sinh vận dụng thành thạo phương pháp quy đổi kết hợp phương pháp quy đổi với phương pháp trung bình, đường chéo, bảo toàn electron để từ học sinh giải nhanh tập trắc nghiệm, đáp ứng yêu cầu Là giáo viên trẻ kinh nghiệm giảng dạy chưa có nhiều nên trình làm sáng kiến không tránh khỏi sai sót kính mong Hội đồng khoa học có đóng góp ý kiến để sáng kiến hoàn thiện Thạch Thành, ngày 10 tháng năm 2011 Người thực Phạm Thị Thu Giáo viên: Phạm Thi Thu 20 ... phức tạp Trong sáng kiến đưa Sử dụng hiệu phương pháp quy đổi giải nhanh tập hóa với nguyên tắc quy đổi, hướng quy đổi, một số sai lầm quy đổi kết hợp phương pháp quy đổi với phương pháp trung... CÁC GIẢI PHÁP THỰC HIỆN Để giải thực trạng mạnh dạn đưa “ Sử dụng hiệu phương pháp quy đổi giải nhanh tập hóa học vào giảng dạy môn hóa học cách đưa phương pháp quy đổi: Với nguyên tắc quy đổi, ... học sinh khai thác tối đa mạnh phương pháp giải nhanh sử dụng có hiệu phương pháp quy đổi từ giúp học sinh giải nhanh tập trắc nghiệm đáp ứng yêu cầu môn hóa học B GIẢI QUY T VẤN ĐỀ PHẦN I: CÁC