Rèn luyện khả năng tư duy hóa học cho học sinh THPT thông qua một số dạng bài tập xác định công thức của oxit sắt

Song thực tế cho thấy nhiều học sinh rất sợ giải bài tập hóa học hoặc còn lúng túng, tư duy chậm trong việc xác định các dạng toán và phương pháp giải thích hợp.. Đặc biệt, khi học sinh

Trang 1

PHẦN I: MỞ ĐẦU 1.1/ Lí do chọn đề tài

Hóa học là một bộ môn khoa học thực nghiệm cả về định tính lẫn định lượng Trong đó, bài tập hóa học có vai trò khắc sâu các phần lý thuyết đã học, rèn luyện kĩ năng vận dụng kiến thức cho học sinh Đồng thời, thông qua bài tập giúp các em củng cố, hệ thống hóa kiến thức một cách thuận lợi nhất, phát triển năng lực nhận thức, rèn luyện trí thông minh, sáng tạo, khả năng trực quan nhanh nhạy, nâng cao hứng thú học tập bộ môn Việc học tốt môn hóa học sẽ giúp các em hiểu rõ hơn về các biến đổi vật chất trong đời sống hàng ngày

Trong quá trình dạy môn Hóa học ở trường THPT cũng như từ thực tiễn đổi mới phương pháp thi từ tự luận sang trắc nghiệm hiện nay thì việc tìm hiểu, vận dụng nhiều phương pháp giải toán hoá học mới và nhanh là việc làm rất cần thiết đối với giáo viên và học sinh

Từ việc tham khảo các đề thi Đại học, Cao đẳng nhiều năm gần đây cá nhân tôi nhận thấy vấn đề kiến thức trong đề thi là rất rộng, yêu cầu học sinh phải giải quyết thật nhanh và chính xác cho phù hợp với thời gian, số lượng câu hỏi trong

đề Song thực tế cho thấy nhiều học sinh rất sợ giải bài tập hóa học hoặc còn lúng túng, tư duy chậm trong việc xác định các dạng toán và phương pháp giải thích hợp Đặc biệt, khi học sinh gặp các bài tập xác định công thức của oxit sắt thì đa số các em đều bở ngỡ, không biết nên chọn phương pháp nào để làm Do

đó, việc phân tích bản chất của phản ứng, định hướng phương pháp giải thích

hợp cho các em là việc làm rất cần thiết và quan trọng Vì vậy, “Rèn luyện khả năng tư duy Hóa học cho học sinh THPT thông qua một số dạng bài tập xác định công thức của oxit sắt” là một vấn đề tôi tâm đắc, quyết định lựa chọn làm

đề tài nghiên cứu của mình

1.2/ Mục đích nghiên cứu

Hướng dẫn học sinh phân dạng và đưa ra phương pháp giải bài tập về xác định công thức của oxit sắt nhằm:

- Giúp học sinh hiểu được bản chất của phản ứng xảy ra khi cho oxit sắt phản ứng với các chất như: Axit không có tính oxi hóa mạnh (HCl; H2SO4 loãng), axit

có tính oxi hóa mạnh (HNO3; H2SO4 đặc, nóng), các chất khử (Al; CO; H2)…

- Phân tích được ưu, nhược điểm của các phương pháp và chọn được phương pháp thích hợp nhất cho mỗi bài toán cụ thể

Từ đó, phát huy được tính tích cực, rèn luyện khả năng tư duy sáng tạo, khả năng giải nhanh các bài toán hóa học trắc nghiệm khách quan, tạo được hứng thú trong trong việc giải bài tập hóa học cũng như trong học tập nói chung cho các em

1.3/ Đối tượng nghiên cứu

Đề tài này đưa ra phương pháp giải bài tập xác định công thức của oxit sắt sao cho phù hợp với đối tượng học và thực tiễn đổi mới phương pháp dạy học hiện nay Bản thân tôi đã áp dụng đề tài này đối với học sinh lớp 12B4, 12B5 ở trường THPT Quảng Xương 2 trong năm học 2015 - 2016

Trang 2

1.4/ Phương pháp nghiên cứu

Để hoàn thành được đề tài nghiên cứu này bản thân tôi đã sử dụng một số phương pháp nghiên cứu:

- Phương pháp nghiên cứu xây dựng cơ sở lý thuyết

- Phương pháp nêu vấn đề, phân tích, tổng hợp

- Phương pháp điều tra khảo sát thực tế, so sánh và đúc rút kinh nghiệm

PHẦN II: NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

A CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

I/ SẮT

1.1/ Vị trí của sắt trong bảng tuần hoàn

- Thuộc ô thứ 26, chu kì 4, nhóm VIIIB

1.2/ Tính chất hóa học của sắt

- Là kim loại có tính khử trung bình, có thể bị oxi hóa thành Fe2+ và Fe3+

VD:

+ Tác dụng với O2: 3Fe + 2O2→ Fe3O4 ̣(FeO + Fe2O3)

+ Tác dụng với axit không có tính oxi hóa mạnh như: HCl; H2SO4 loãng:

PT ion rút gọn: Fe + 2H+ → Fe2+ + H2

+ Tác dụng với axit có tính oxi hóa mạnh như: HNO3; H2SO4 đặc, nóng:

Thông thường: Fe + 4HNO3loãng  Fe(NO3)3 + NO + 2H2O

Fe + 6HNO3đ,n  Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O

2Fe + 6H2SO4đ,n  Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O

* Lưu ý: Fe bị thụ động hóa trong HNO3; H2SO4 đặc, nguội.

II/ CÁC OXIT CỦA SẮT

2.1/ Sắt (II) oxit: FeO

- Là oxit bazơ: FeO + 2H+ → Fe2+ + H2O

- Thể hiện tính khử: Tác dụng với các chất oxi hóa mạnh như: HNO3; H2SO4

đặc, nóng

VD: 3FeO + 10HNO3loãng  3Fe(NO3)3 + NO + 5H2O

2FeO + 4H2SO4đ,n  Fe2(SO4)3 + SO2 + 4H2O

- Thể hiện tính oxi hóa: Tác dụng với các chất khử như: Al; CO; H2 ở nhiệt độ cao:

VD: 3FeO + 2Al  3Fe + Al2O3

FeO + CO  Fe + CO2

FeO + H2  Fe + H2O

2.2/ Sắt (III) oxit: Fe 2 O 3

- Là oxit bazơ: Fe2O3 + 6H+ → 2Fe3+ + 3H2O

* Lưu ý: Fe2O3 khi tác dụng với HNO3; H2SO4 đặc, nóng chỉ tạo muối sắt (III) + H2O, không tạo khí.

- Thể hiện tính oxi hóa: Tác dụng với các chất khử như: Al; CO; H2 ở nhiệt độ cao

VD: Fe2O3 + 2Al  2Fe + Al2O3

Fe2O3+ 3COdư  2Fe + 3CO2

Trang 3

Fe2O3 + 3H2dư  2Fe + 3H2O

2.3/ Sắt từ oxit: Fe 3 O 4

- Là hỗn hợp của FeO và Fe2O3, khi tác dụng với axit không có tính oxi hóa mạnh như: HCl; H2SO4 loãng tạo hỗn hợp 2 muối:

Fe3O4 + 8H+ → Fe2+ +2Fe3+ + 4H2O

- Thể hiện tính khử: Tác dụng với các chất oxi hóa mạnh như: HNO3; H2SO4

đặc, nóng

VD: 3Fe3O4 + 28HNO3loãng  9Fe(NOFe(NO3)3 + NO + 14H2O

2Fe3O4 + 10H2SO4đ,n  3Fe2(SO4)3 + SO2 + 10H2O

- Thể hiện tính oxi hóa: Tác dụng với các chất khử như: Al; CO; H2 ở nhiệt độ cao:

VD: 3Fe3O4 + 8Al  9Fe(NOFe + 4Al2O3

III/ CÁCH XÁC ĐỊNH CÔNG THỨC CỦA OXIT SẮT

- Gọi công thức oxit sắt là: FexOy với hóa trị của sắt (n) là: n = 2y/x

+ Nếu n = 2 x y=1  FexOy là: FeO

+ Nếu n = 3  xy 32  FexOy là: Fe2O3

+ Nếu n = 8/3  yx 43 FexOy là: Fe3O4

- Thông thường để tìm công thức của oxit sắt ta xác định qua phân tử khối hoặc xác định tỷ lệ

O

nFe

n y

x

IV/ CÁC PHƯƠNG PHÁP ÁP DỤNG

3.1/ Phương pháp bảo toàn khối lượng

- Nguyên tắc: Trong một phản ứng hóa học, tổng khối lượng của các chất tham gia phản ứng bằng tổng khối lượng của các sản phẩm:

 m trước PƯ =  m sau PƯ

- Trong bài toán xảy ra nhiều phản ứng, không nhất thiết phải viết PTPƯ mà chỉ cần lập sơ đồ PƯ để có quan hệ tỉ lệ mol giữa các chất

3.2/ Phương pháp bảo toàn nguyên tố

- Nguyên tắc: Trong các phản ứng hóa học thông thường, các nguyên tố luôn được bảo toàn Nghĩa là, tổng số mol nguyên tử của một nguyên tố bất kì trước

và sau PƯ luôn bằng nhau:

 n nguyên tử nguyên tố trước PƯ =  n nguyên tử nguyên tố sau PƯ

3.3/ Phương pháp bảo toàn electron

- Nguyên tắc: Khi có nhiều chất oxi hoá hoặc chất khử trong hỗn hợp phản ứng (nhiều phản ứng hoặc phản ứng qua nhiều giai đoạn) thì tổng số mol electron mà các chất khử cho phải bằng tổng số mol electrron mà các chất oxi hoá nhận:

 n e nhường =  n e nhận

- Khi áp dụng phương pháp này quan trọng nhất là phải xác định đúng trạng thái đầu và trạng thái cuối của các chất oxi hoá, chất khử, nhiều khi không cần quan tâm tới cân bằng phản ứng

Trang 4

- Phương pháp này đặc biệt hay đối với các bài toán oxi hóa – khử phức tạp, xảy

ra nhiều giai đoạn, nhiều quá trình

3.4/ Phương pháp quy đổi

- Quy đổi là một phương pháp biến đổi toán học nhằm đưa bài toán ban đầu là một hỗn hợp phức tạp về dạng đơn giản hơn, qua đó làm cho các phép tính trở nên dễ dàng, thuận tiện

- Khi áp dụng phương pháp quy đổi cần lưu ý:

+ Khi quy đổi hỗn hợp các chất thành hai hay một chất… thì phải tuân theo các định luật bảo toàn: bảo toàn nguyên tố, bảo toàn khối lượng, bảo toàn electron… + Có thể quy hỗn hợp thành bất kì cặp chất nào, thậm chí quy đổi về một chất Nên quy đổi hỗn hợp ban đầu thành các chất sao cho số ẩn (tương ứng với số chất quy đổi) bằng số phương trình đại số có thể lập ra

+ Trong quá trình tính toán theo phương pháp quy đổi có thể ra kết quả âm là do

sự bù trừ các chất trong hỗn hợp Trong trường hợp này vẫn tính toán bình thường và kết quả cuối cùng vẫn thỏa mãn

Bài tập về sắt – các hợp chất của sắt và bài tập xác định công thức của oxit sắt khi vận dụng linh hoạt các phương pháp trên tùy thuộc vào từng bài toán sẽ cho kết quả chính xác, ít phải biện luận, rút ngắn thời gian giải bài tập

B THỰC TRẠNG VẤN ĐỀ TRƯỚC KHI ÁP DỤNG

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

Qua thực tế giảng dạy ở các lớp, kể cả một số lớp 12 bản thân tôi nhận thấy học sinh thường lúng túng khi gặp bài toán xác định công thức của oxit sắt và thông thường các em áp dụng phương pháp đại số, viết PTPƯ, gọi ẩn, lập hệ phương trình để làm Cách làm như vậy rất phức tạp và dễ dẫn đến sai lầm đồng thời mất nhiều thời gian, công sức biến đổi Với kiểu thi trắc nghiệm như hiện nay thì cách làm đó không còn phù hợp với các em nữa Các em cần phải tư duy nhanh, vận dụng được các phương pháp, các định luật bảo toàn để đưa ra kết quả nhanh và chính xác nhất Khi đã áp dụng thành thạo các định luật bảo toàn vào dạng toán này thì học sinh cũng sẽ vận dụng linh hoạt các định luật đó vào các dạng bài tập hóa học khác Từ đó góp phần rèn luyện khả năng tư duy hóa học nhanh, tạo hứng thú học môn hóa học hơn cho các em

C CÁC GIẢI PHÁP ĐÃ SỬ DỤNG ĐỂ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ

Để rèn luyện thêm khả năng tư duy hóa học cho học sinh THPT, tôi có đưa ra một số dạng toán hướng dẫn học sinh xác định công thức của oxit sắt chủ yếu bằng cách áp dụng các định luật bảo toàn

* Lưu ý: Mỗi dạng bài tập có nhiều cách giải khác nhau, để học sinh không bị

lúng túng khi không biết chọn cách nào để giải thì trong đề tài này mỗi dạng tôi chỉ giới thiệu một phương pháp để học sinh dễ hiểu và dễ vận dụng khi giải bài tập.

Dạng 1: Xác định công thức của oxit sắt khi có % khối lượng các nguyên tố.

* Phương pháp:

- Gọi công thức của oxit sắt là FexOy

Trang 5

- Cần lập được tỉ lệ: :%m16

56e

%m y

Sau đó đưa về tỉ lệ nguyên, tối giản Khi đó: xy có thể bằng

4

3

; 1

1 hoặc

3

2

Ví dụ 1: Một oxit sắt có % khối lượng của sắt chiếm 72,41% Công thức của oxit sắt là: A FeO B Fe2O3 C FeO2 D Fe3O4

Hướng dẫn giải:

- Ta có: %mO = 100% - 72,41% = 27,59Fe(NO%

 xy 72,4156 :27,59Fe(NO16 1,29Fe(NO3:1,7243:4

 Công thức của oxit sắt là Fe3O4  Đáp án D.

Ví dụ 2: Một oxit sắt có % khối lượng của oxi chiếm 30% Xác định công thức của oxit sắt? A Fe2O B Fe2O3 C FeO D Fe3O4

- Ta có: %mFe = 100% - 30% = 70%  yx 5670:1630 1,25:1,8752:3

 Công thức của oxit sắt là Fe2O3  Đáp án B.

* Rút kinh nghiệm: Đây là dạng bài tập với mức độ tính toán yêu cầu không

cao Nhưng với học sinh trung bình nếu các em chưa hiểu được phương pháp

thì vẫn gặp lúng túng khi làm

Dạng 2: Oxit sắt tác dụng với dung dịch HCl hoặc H 2 SO 4 loãng:

* Phương pháp:

- Với dạng toán này đề thường cho khối lượng của oxit sắt, tính được số mol của axit Khi đó, áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố, bảo toàn khối lượng:

 nO  mO  mFe = moxit - mO  nFe 

O

Fe

n

n y

x



+ Nếu axit là HCl: O H O nHCl

2

1 n

n



+ Nếu axit là H2SO4: nO nH2O nH2SO4

Ví dụ 1: Hòa tan hoàn toàn m gam một oxit sắt cần 150 ml dung dịch H2SO4

1M Mặt khác, nếu khử hết m gam oxit sắt trên bằng CO dư nung nóng thu được 8,4 gam sắt Xác định công thức của oxit sắt?

- Bảo toàn nguyên tố oxi:

Trang 6

mol 0,15 0,15.1

n

4 2

H

O

56

8,4 Fe

1 0,15

0,15

n

y

x

O

Fe  

  Công thức của oxit sắt là FeO  Đáp án A.

Ví dụ 2: Để hòa tan 4 gam FexOy cần 52,14 ml dd HCl 10% (D =1,05g/ml) Xác định công thức phân tử FexOy?

- Tính được: mddHCl = D.V = 1,05 52,14 = 54,747 (g)

 mHCl = 5,4747 (g)  nHCl = 0,15 (mol)

- Bảo toàn nguyên tố oxi:

mol 0,075 0,15

2

1 n

2

1 n

2

H

 mFe = moxit - mO = 4 – 1,2 = 2,8 (g)  nFe = 0,05 (mol)

2 0,075

0,05

n

y

x

O

Fe  

  Công thức của oxit sắt là Fe2O3  Đáp án A.

Ví dụ 3: Hỗn hợp X gồm Fe và oxit FexOy có khối lượng 16,16 gam Hòa tan hết X trong dung dịch HCl thu được dung dịch A và 0,89Fe(NO6 lit khí (ở đktc) Cho dung dịch A tác dụng với dung dịch NaOH dư rồi đem đun sôi trong không khí được kết tủa B Nung B ở nhiệt độ cao đến khối lượng không đổi được 17,6 gam chất rắn Xác định công thức của FexOy?

A FeO B Fe2O3 C Fe3O4 D Không xác định được

- Kết tủa B là Fe(OH) 3  Chất rắn là Fe2O3

160

17,6 n

; mol 0,04 22,4

0,89Fe(NO6 n

3 2

- PTPƯ:

Fe + 2HCl → FeCl2 + H2

Mol : 0,04 0,04

- Các sơ đồ PƯ: 2Fe → Fe2O3; 2FexOy → xFe2O3

Mol: 0,04 0,02 0,11- 0,02 = 0,09Fe(NO (mol)

- Bảo toàn nguyên tố Fe  nFe(oxit) = 2 0,09Fe(NO = 0,18 (mol)

- Mặt khác: m oxit = 16,16 – 0,04 56 = 13,9Fe(NO2 (g)

 mO(oxit) = 13,9Fe(NO2 – 0,18 56 = 3,84 (g)  nO(oxit) = 0,24 (mol)

 yx nn 0,240,18 43

O

Fe  

  Công thức của oxit sắt là Fe3O4  Đáp án C.

Ví dụ 4: Hòa tan hết m gam hỗn hợp A gồm Cu và một oxit sắt FexOy bằng 320

ml dung dịch HCl 1M (vừa đủ) Dung dịch thu được sau phản ứng chỉ chứa hai muối là FeCl2 (có khối lượng 15,24 gam) và CuCl2 Công thức của oxit sắt và

giá trị m là: A FeO và 11,2 g B Fe2O3 và 12,16g

C Fe3O4 và 11,84g D Fe3O4 và 14,4 g

Trang 7

- Ta có: nHCl = 0,32 1 = 0,32 (mol); 0,12mol

127

15,24 n

2

- Bảo toàn nguyên tố Fe và O:

nFenFeCl2 0,12mol; n 0,16mol

2

1 n

nO H O HCl



 yx nn 0,160,12 43

O

Fe  

  Công thức của oxit sắt là Fe3O4

- Bảo toàn nguyên tố Cl:

0,32 2.0,12 0,04mol

2

1 n

2n 2n

n

2 2

FeCl

 m = mFe + mO + mCu = 0,12 56 + 0,16 16 + 0,04 64 = 11,84 (g)

 Đáp án C

* Rút kinh nghiệm: Nhiều học sinh khi gặp bài toán này thường gọi công thức

của oxit sắt là Fe 2 O n để làm, như vậy học sinh sẽ bị sai nếu oxit đó là Fe 3 O 4 Có những học sinh vẫn gọi là Fe x O y nhưng khi viết PƯ các em thường viết sai bằng việc cho tạo muối là FeCl y hay Fe 2 (SO 4 ) y Sau khi định hướng cho học sinh cách giải các em đa số đều vận dụng làm được và cho kết quả nhanh, chính xác.

Dạng 3 : Oxit sắt tác dụng với các chất khử như: H 2 ; CO… nung nóng.

* Phương pháp:

- Gọi công thức của oxit sắt là FexOy

- Khi cho oxit sắt tác dụng với các chất khử như H2; CO… nung nóng thì khối lượng chất rắn thu được giảm chính là khối lượng nguyên tố oxi trong oxit sắt PƯ

- Khi đó, có thể coi: CO + O → CO2; H2 + O → H2O

 nOoxit  n CO  n CO2; nOoxit  n H2









mO  mFe = moxit – mO  nFe  Tỉ lệ:

O

Fe

n

n y

x



Ví dụ 1: Khử hoàn toàn 5,8 gam một oxit sắt bằng CO ở nhiệt độ cao Dẫn sản

phẩm khí vào nước vôi trong dư thu được 10 gam kết tủa Công thức của oxit sắt

là: A FeO B Fe2O3 C Fe3O4 D Fe4O3

100

10 n

n n n

3

CO CO oxit

 mO = 0,1 16 = 1,6 (g)

 mFe = 5,8 – 1,6 = 4,2 (g)  nFe = 0,075 (mol)

 Tỉ lệ: xy nn 0,0075,1 43

O

Ví dụ 2: (CĐ – 2007): Cho 4,48 lít khí CO (đktc) từ từ đi qua ống sứ đựng 8

gam một oxit sắt FexOy đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn Khí thu được sau

Trang 8

phản ứng có tỉ khối hơi đối với H2 bằng 20 Công thức của oxit sắt và % thể tích khí CO2 trong hỗn hợp khí sau phản ứng là:

A Fe2O3; 75% B FeO; 75% C Fe2O3; 65% D Fe3O4; 75%

- Gọi a là số mol CO PƯ  28 (0,2 – a) + 44 a = 20 2 0,2  a = 0,15

0,2

0,15

%V

2

- Ta có: nO  oxit  nCO2 0,15mol

 mFe = 8 – 0,15 16 = 5,6(g)  nFe = 0,1 (mol)

 Tỉ lệ: xy nn 00,15,1 32

O

Fe  

  Công thức của oxit sắt là Fe2O3  Đáp án A.

Ví dụ 3: Dùng CO dư để khử hoàn toàn m gam bột sắt oxit (FexOy) Dẫn toàn bộ lượng khí sinh ra đi thật chậm qua 1 lít dung dịch Ba(OH)2 0,1M thì phản ứng vừa đủ và thu được 9Fe(NO,85 gam kết tủa Mặt khác, hòa tan toàn bộ sắt kim loại thu được ở trên bằng dung dịch HCl dư rồi cô cạn thì thu được 12,7 gam muối khan Công thức sắt oxit (FexOy) là:

A FeO B Fe2O3 C Fe3O4 D Fe2O3hoặc Fe3O4

- Ta có: nBaOH2 = 1 0,1 = 0,1 mol; n BaCO 3 = 9Fe(NO,85

19Fe(NO7 = 0,05 mol

- Do CO2 PƯ vừa đủ với dung dịch Ba(OH)2 nên PTHH:

CO2 + Ba(OH)2  BaCO3↓ + H2O

Mol: 0,05 0,05 0,05

2CO2 + Ba(OH)2  Ba(HCO3)2

Mol: 0,1 0,05

 n CO2 = 0,05 + 0,1 = 0,15 (mol) = nO(oxit)

- Bảo toàn nguyên tố Fe: 0,1mol

127

12,7 n

n

2

FeCl

 Tỉ lệ: xy nn 00,15,1 32

O

Fe  

  Công thức của oxit sắt là Fe2O3  Đáp án B.

Ví dụ 4: Khử hoàn toàn 2,4 gam hỗn hợp gồm CuO và một oxit sắt bằng khí

hiđro dư nung nóng Sau phản ứng thu được 1,76 gam chất rắn X Hòa tan X vào dung dịch HCl dư thấy thoát ra 0,448 lít khí (đktc) Công thức của oxit sắt là:

A FeO B Fe2O3 C Không xác định được D Fe3O4

Ta có: nH2= 0, 44822, 4 = 0,02 mol

- PTPƯ:

Fe + 2 HCl  FeCl2 + H2

Mol: 0,02 0,02

 nFe = 0,02 (mol)  mFe = 0,02 56 = 1,12 (g)

Trang 9

 mCu = 1,76 – 1,12 =0,64 (g)  nCuO = nCu = 0,01 (mol)

 mCuO = 0,01 80 = 0,8 (g)  moxit sắt = 2,4 – 0,8 = 1,6 (g)

 mO(oxit sắt) = 1,6 – 1,12 = 0,48 (g)  nO(oxit sắt) = 0,03 (mol)

 Tỉ lệ: xy nn 00,,0302 32

O

Fe  

* Rút kinh nghiệm: Khi chưa định hướng cách giải đa số các em đều viết PƯ,

cân bằng và tính toán lần theo số mol Có những em gọi công thức sai hoặc cũng có những em lúng túng trong việc cân bằng PƯ có ẩn x, y Với cách làm

như vậy các em mất nhiều thời gian và công sức để làm Nếu hướng dẫn học sinh giải theo phương pháp trên, các em hiểu được bản chất phản ứng, vận dụng nhanh khi làm các bài tương tự Thậm chí với kiểu bài tập trắc nghiệm như hiện nay, các em có thể nhìn vào các dữ kiện đề cho mà không cần viết PƯ cũng có thể bấm máy tính để đưa ra công thức cần tìm.

Dạng 4 : Oxit sắt tác dụng với nhôm nung nóng (PƯ nhiệt nhôm).

* Phương pháp:

- Al khử được oxit của các kim loại đứng sau nó ở nhiệt độ cao PƯ này gọi là

PƯ nhiệt nhôm

- PTPƯ: 2yAl + 3FexOy → yAl2O3 + 3xFe

- Nếu hỗn hợp sau PƯ cho tác dụng với dung dịch kiềm:

+ Sinh ra khí H2 thì Al còn dư  FexOy PƯ hết nếu PƯ xảy ra hoàn toàn (H = 100%) hoặc khi PƯ xảy ra không hoàn toàn (H < 100%) thì FexOy cũng dư + Không có khí thoát ra  Al hết, FexOy có thể dư và PƯ xảy ra hoàn toàn (H = 100%)

- Bài toán thường áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố, bảo toàn khối lượng và bảo toàn electron…

- Để xác định được công thức của oxit sắt cần tìm tỉ lệ:

O

Fe

n

n y

x



Ví dụ 1: Thực hiện phản ứng nhiệt nhôm hỗn hợp X gồm nhôm và một oxit sắt

(trong điều kiện không có không khí) thu được 9Fe(NO2,35 gam chất rắn Y Hòa tan Y trong dung dịch NaOH dư thấy có 8,4 lit khí H2 (ở đktc) thoát ra và còn lại phần không tan Z Cho 1/2 lượng Z vào dung dịch H2SO4 đặc, nóng, dư thấy có 13,44 lit khí SO2 thoát ra (ở đktc) Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn Khối lượng

Al2O3 trong Y và công thức oxit sắt lần lượt là:

A 40,8 g và Fe3O4 B 45,9Fe(NO g và Fe2O3 C 40,8 g và Fe2O3 D 45,9Fe(NOg và Fe3O4

22,4

13,44 n

; mol 0,375 22,4

8,4 n

2

- Y tác dụng với dung dịch NaOH dư có tạo khí  Al dư, FexOy PƯ hết (do H = 100%)  Y gồm: Fe; Al2O3 và Al dư; phần không tan Z là Fe

- Các sơ đồ PƯ: Al → 3/2H2; 2Fe → 3SO2

Trang 10

Mol: 0,25 0,375 0,4 0,6

 Z chứa 2 0,4 = 0,8 (mol) Fe

 mAl2O3 9Fe(NO2,35 0,8.56 0,25.2740,8 g  0,4mol

102

40,8 n

3

- Bảo toàn nguyên tố O: nO  Fe x O y  nO  Al2O3 3nAl2O3 3.0,41,2mol

 Tỉ lệ: xy nn 10,,28 32

O

Fe  

Ví dụ 2: Cho hỗn hợp gồm bột nhôm và một oxit sắt Thực hiện hoàn toàn phản

ứng ̣nhiệt nhôm thu được hỗn hợp rắn B có khối lượng 19Fe(NO,82 gam Chia hỗn hợp

B thành hai phần bằng nhau:

- Phần I: Cho tác dụng với lượng dư dung dịch NaOH thu được 1,68 lit khí H2 (ở đktc)

- Phần II: Cho tác dụng với lượng dư dung dịch HCl có 3,472 lit khí H2 thoát ra (ở đktc) Công thức phân tử của oxit sắt là:

A FeO B Fe2O3 C Fe3O2 D Fe3O4

- Ta có:       22,4 0,155mol

3,472 n

; mol 0,075 22,4

1,68

2

- Hỗn hợp B tác dụng với dung dịch NaOH dư có tạo khí  Al dư, FexOy PƯ hết (do H = 100%)  B gồm: Fe; Al2O3 và Al dư

- Các sơ đồ PƯ:

+ Phần I: Al → 3/2H2

Mol: 0,05 0,075

+ Phần II: Al → 3/2H2; Fe → H2

Mol: 0,05 0,075 0,08 0,08

 Trong B có: nAl = 2 0,05 = 0,1 (mol); nFe = 2 0,08 = 0,16 (mol)

 mAl2O3 19Fe(NO,82 0,1.27 0,16.568,16 g

- Bảo toàn nguyên tố O: n n 3n 3.8,16102 0,24mol

3 2 3

2 y

Fe

 Tỉ lệ: xy nn 00,,1624 32

O

Fe  

Ví dụ 3: Tiến hành phản ứng nhiệt nhôm m gam hỗn hợp gồm X gồm Al và

FexOy (trong điều kiện không có oxi) thu được hỗn hợp Y Nghiền nhỏ và trộn đều Y rồi chia làm hai phần:

- Phần I có khối lượng 14,49Fe(NO gam được hòa tan hết trong dung dịch HNO3 dư thu được dung dịch A và 3,69Fe(NO6 lit khí NO (là sản phẩm khử duy nhất ở đktc)

- Cho phần II tác dụng với lượng dư dung dịch NaOH thấy thoát ra 0,336 lit khí (ở đktc) và còn lại 2,52 gam chất rắn không tan

Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn Xác định công thức của oxit sắt là:

A FeO hoặc Fe3O4 B Fe3O4 C FeO D Fe2O3

Định dạng
Số trang	17
Dung lượng	351,5 KB