Một số kinh nghiệm hướng dẫn học sinh lớp 11 cách giải bài tập xác định công thức của oxit kim loại

1.Mở đầu -Lý chọn đề tài Hóa học là một ngành khoa học nghiên cứu về chất và sự biến đổi giữa các chất Phản ứng hóa học là đối tượng chính của hóa học Trong phản ứng hóa học các nguyên tố được bảo toàn về số mol, khối lượng để giải nhanh một số bài tập thì học sinh không phải chỉ biết các định luật mà phải biết nhìn các dạng bài tập và phương pháp giải các dạng bài tập đó Trong chương trình hóa học phổ thông không đề cập sâu cách phân loại, phương pháp giải và phương pháp ứng dụng các định luật bảo toàn vào giải toán hóa học, để giải các đề thi thì học sinh phải nắm vững các dạng bài tập và phương pháp giải các dạng bài tập đó Trong giải bài tập hầu hết học sinh đều rất lúng túng nhận các dạng bài tập Việc phân loại các dạng bài tập và hướng dẫn học sinh vận dụng các định luật bảo toàn vào giải bài tập về xác định công thức của oxít là việc làm rất cần thiết Việc làm này rất có lợi cho học sinh thời gian ngắn để nắm được các dạng bài tập, nắm được phương pháp giải Xuất phát từ thực trạng trên, một số kinh nghiệm sau những năm công tác, mạnh dạn nêu sáng kiến về “Một số kinh nghiệm hướng dẫn học sinh lớp 11 cách giải bài tập xác định công thức của oxit kim loại” nhằm giúp các em khắc phục những sai lầm, biết giải bài tập một cách tự tin hiệu quả - Mục đích nghiên cứu Sau học phần này học sinh nắm được cách phân loại và phương pháp giải các bài tập xác định công thức của oxit kim loại Chuyên đề này cũng trình bày về các định luật, phân loại và chỉ rõ việc áp dụng các định luật vào giải toán hóa học Chuyên đề có thể áp dụng cho chương trình Hóa học cả 10,11,12 -Đối tượng nghiên cứu Là học sinh trung học phổ thông và học lớp 11 trường Trần Khát Chânhuyện Vĩnh Lộc -Phương pháp nghiên cứu Ở dùng phương pháp nghiên cứu xây dựng sở lý thuyết, tức là ôn tập đến phần oxít cho ôn tập khái niệm phân loại, tính chất tính chất vật lý, tính chất hóa học, các phương trình phản ứng minh họa, sau đó cho học sinh làm quen với dạng bài tập này 2.Nội dung 2.1 Cơ sở lí luận Ngoài việc phân tích, làm rõ bản chất của phản ứng, giáo viên phải biết sáng tạo cách phân dạng bài tập, nhằm giúp học sinh có định hướng rõ ràng về phương pháp giải Đây là yêu cầu rất quan trọng vì nó có thể biến cái phức tạp trở thành những điều đơn giản Dựa vào các dữ kiện của đề tài thường chia các bài toán thành dạng chính sau *Dạng : Xác định công thức dựa vào % hoăc tỉ lệ khối lượng *Dạng 2: Tìm công thức của oxit sắt phản ứng nhiệt luyện *Dạng 3: Tìm công thức của oxit sắt phản ứng với axít *Dạng :Tìm công thức của oxit bài tập hỗn hợp oxit và kim loại hoặc hỗn hợp oxit và hợp chất 2.2 Thực trạng của vấn đề nghiên cứu Trong một buổi học ở lớp 11 A đưa bài toán "A là oxít của kim loại M có tỉ lệ về khối lượng mM:mO=21:8 Tính thể tích dung dịch HCl 0,5M cần dùng để phản ứng hết với 11,6g A" Kết quả có khoảng 30 em lớp không biết cách giải bài toán thế nào và không làm bài ,10 em khác thì bắt tay vào làm bài không biết biến đổi đó có em tính được M lại cho kim loại chỉ có hóa trị 1,2,3 nên không tìm được công thức và rất nhiều sai lầm khác có liên quan đến bài toán Hầu hết các em đều cho bài quá khó, thường tỏ rất sợ nhận nhiệm vụ giải các bài tập này Vì thế các em rất thụ động các buổi học, không hứng thú học tập Từ những sai lầm và khó khăn trên, nghĩ cần phải nghiên cứu tổng hợp về phương pháp giải một số dạng bài toán liên quan đến tìm công thức của oxit kim loại 2.3.Các giải pháp đã sử dụng để giải quyết vấn đề Từ thực trạng để công việc đạt hiệu quả cao mạnh dạn thực một số khâu quan trọng sau giảng dạy nhằm làm rõ bản chất phản ứng của oxit Sau đó hướng dẫn phương pháp giải, từ đó giúp học sinh hình thành kỹ giải các bài toán có liên quan đến % các nguyên tố, phản ứng hóa học hoặc các định luật bảo toàn Sau là một số kinh nghiệm về phân dạng và phương pháp giải các bài toán về tìm công thức của oxit của kim loại 2.3.1.Dạng 1:Xác định công thức oxit biết % về khối lượng hoặc tỉ lệ khối lượng Cơ sở : Nếu các oxit đã biết hóa trị thì gọi công thức tương ứng với hóa trị Nếu kim loại chưa biết hóa trị mà có hóa trị nhất thì có thể gọi công thức là M2On ( n là hóa trị của kim loại ) Nếu kim loại chưa biết hóa trị mà không cho biết gì thêm thì gọi công thức là MxOy Ở ta chỉ xét trường hợp công thức MxOy *Nếu biết % về khối lượng thì M x % mM= M x + 16 y 100% (1)( tính trực tiếp theo phương trinh % về m cũng được phức tạp ) 16 y % mO= M x + 16 y 100% (2) %m M %m M 16 y M x 2y 2y Chia (1) cho (2) ta có %m = 16 y ⇒ M= %m =k ( đó là hóa x x x O O trị của kim loại M MxOy ) Hóa trị của kim loại thường có giá trị 1,2,3 2y x 8/3 M Thay hóa trị vào biểu thức tính M tìm cặp giá trị thỏa mãn ,nếu hóa trị là 1,2,3,4 không có cặp nào thỏa mãn thì lấy giá trị đặc biệt là 8/3( có Fe3O4 hoặc Pb3O4) để thư *Nếu biết tỉ lệ khối lượng thì mM M x m M 16 y 2y ta có m = 16 y ⇒ M= m =k x x O O biện luận giống ở trường hợp biết % về m a Phương pháp chung Bước 1: Tính % của chất lại (Nếu biết %) Bước :Gọi công thức của oxit , lập tỉ lệ về % hoặc tỉ lệ về khối lượng ) Bước 3: biện luận tìm công thức của oxit b.Các ví dụ Ví dụ X là oxít của kim loại M có % về khối lượng M=70%.Thể tích (lít) khí CO cần để khư hoàn toàn 8g oxit X là A.2,24 B.1,12 C.3,36 D.4,48 Phát hiện vấn đề: đề bài cho biết % về khối lượng, phải xác định được công thức của oxit tính được thể tích khí CO, H2 Bài giải : % O=100%-70%=30% Gọi công thức là MxOy %m M M x 70 70 16 y 112 y 56 y = ⇒ M= = = = %mO 16 y 30 30 x 3.x x Thay 2y/x các giá trị 1,2,3 chỉ thấy 2y/x =3 thì M=56 thỏa mãn Vậy công thức của X là Fe2O3 nFe O =0,05 mol Cách Tính theo phương trình Fe2O3 + 3CO → 2Fe + CO2 0,05 mol 0,15mol VCO = 0,15.22,4=3,36 lít → Đáp án C Cách Tính theo bảo toàn nguyên tố nO =nFe O 3=0,15 mol Vì CO khư oxit kim loại tạo CO2 (nhận nguyên tư O) nCO= nO= 0,15 mol → VCO =3,36 lit → Đáp án C Ví dụ X là oxít của kim loại M có % về khối lượng M=72,41%.Thể tích (lít) hỗn hợp CO,H2 cần để khư hoàn toàn 5,8g X là A.2,24 B.1,12 C.3,36 D.4,48 Phát hiện vấn đề : biết % về khối lượng, phải xác định được công thức của oxit tính được thể tích khí CO Bài giải : % O=100%-72,41%=27,59% Gọi công thức là MxOy %m M M x 72,41 72,41 16 y 42 y 2y = ⇒ M= = 21 = = %mO 16 y 27,59 27,59 x x x 2y 8/3 x M 21 42 63 84 56 Thay 2y/x các giá trị 1,2,3,4 không thấy giá trị nào thỏa mãn chỉ có 8/3 thì M=56 thỏa mãn Vậy công thức của X là Fe3O4 nFe O =0,025 mol Theo bảo toàn nguyên tố nO = nFe O 4=0,1 mol Vì CO,H2 khư oxit kim loại tạo CO2 ,H2O (đều nhận thêm nguyên tư O) nhh CO,H = nO= 0,1 mol → Vhh =2,24 lit → Đáp án A Ví dụ 3.Y là oxít của kim loại M có tỉ lệ về khối lượng m M:mO=21:8 Thể tích dung dịch HCl 0,5M cần dùng để phản ứng hết với 11,6g Y là A.800ml B.600ml C.8960ml D.100ml Phát hiện vấn đề : Biết tỉ lệ về khối lượng, phải xác định được công thức của oxit tính được thể tích dung dịch HCl Bài giải : Gọi công thức là MxOy m M M x 21 21 16 y 2y = ⇒ M= = =21 mO 16 y 8 x x 2y x 8/3 M 21 42 63 84 56 Thay 2y/x các giá trị 1,2,3,4 không thấy giá trị nào thỏa mãn chỉ có 8/3 thì M=56 thỏa mãn Vậy công thức của Y là Fe3O4 → nFe O =0,05 mol Cách Tính theo phương trình Fe3O4 + 8HCl → 2Fe Cl3 +FeCl2 + H2O 0,05 0,4 (mol) VHCl = 0,4/0,5=0,8 lít =800 ml Vậy đáp án đúng là A Cách 2.Tính theo bảo toàn nguyên tố 2− nO =nFe O 4 = 0,2 mol Vì bản chất của phản ứng 2H+ +O2- → H2O + 2− Nên nHCl =nH = 2nO = 0,4 mol VHCl = 0,4/0,5=0,8 lít =800 ml Vậy đáp án đúng là A c.Bài tập đề nghị Câu 1.X là oxít của kim loại M có % về khối lượng M=77,78% Thể tích (lít) hỗn hợp CO,H2 cần để khư hoàn toàn 14,4g X là A.2,24 B.1,12 C.3,36 D.4,48 Câu Oxit của một kim loại có chứa 40% oxi về khối lượng Trong sunfua của kim loại đó thì lưu huỳnh chiếm phần trăm theo khối lượng là A 80% B 57,14% C 43,27% D 20% 2.3.2.Dạng 2:Tìm công thức của oxit sắt phản ứng nhiệt luyện a.Phương pháp Có nhiều cách để làm bài tập dạng này Nhưng ở xin đưa cách Cách 1.Phương pháp đại số Bước 1:đặt công thức tổng quát MxOy Bước : viết phương trình hóa học Bước 3: lập phương trình toán học dựa vào các ẩn số theo cách đặt, sư dụng phương pháp bảo toàn nguyên tố, bảo toàn khối lượng và tăng giảm khối lượng Bước : giải phương trình toán học Cách 2.Áp dụng các định luật bảo toàn -Để xác định công thức nhanh của oxít cần xác định khối lượng của oxi và kim loại mO và mM Sau đó áp dụng cách tìm công thức giống ở dạng -Thường gặp là bài toán xác định công thức của oxit sắt, phương pháp ta tính n Fe và nO theo bảo toàn nguyên tố n Fe Sau đó lập tỉ lệ n O n Fe + nếu n =1 thì oxit là FeO O n Fe +nếu n =0,666 = thì oxit là Fe2O3 O n Fe +nếu n =0,75= thì oxit là Fe3O4 O Chú ý: Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố và bảo toàn ta có nCO = nCO2 nO = n H = n H 2O n hhCO ,H và moxit =mkim loai +mO b.Các ví dụ Ví dụ 1.Để khư hoàn toàn 23,2 g một oxit kim loại ,cần dùng 8,96 lít H2(đktc).Kim loại đó là A.Mg B.Cu C.Fe D.Cr Bài giải : nH =0,4 mol Cách 1.Bảo toàn nguyên tố oxi và bảo toàn khối lượng nO= nH =0,4 mol mO=0,4.16=6,4g mM=23,2-6,4=16,8 g Gọi công thức của oxit là MxOy m M M x 16,8 16,8 16 y 2y = ⇒ M= = =21 mO 16 y 6,4 6,4 x x 2y x M 21 42 63 84 8/3 56 Thay 2y/x các giá trị 1,2,3,4 không thấy giá trị nào thỏa mãn chỉ có 8/3 thì M=56 thỏa mãn Vậy kim loại cần tìm là Fe → Đáp án C Cách 2.Phương pháp đại số Gọi công thức là MxOy Đặt số mol của MxOy là a mol ⇒ (Mx+16y)a=23,2 (1) Xảy phản ứng MxOy + y H2 → x M +y H2O a ay (mol) Ta có M=21 2y x Mx nH = ay =0,4 mol thay ay=0,4 vào (1) ta có Max=16,8 ⇒ y = 42 ⇒ 2y x 8/3 M 21 42 63 84 56 Vậy kim loại cần tìm là Fe → Đáp án C Ví dụ 2.Có một loại oxit sắt dùng để luyện gang Nếu khư a gam oxit sắt này cacbon oxit ở nhiệt độ cao người ta thu được 0,84 gam sắt và 0,448 lít khí cacbonic (đktc) Công thức hoá học của loại oxit sắt nói là A Fe2O3 B Fe3O4 C FeO D cả A, B đều đúng Bài giải : nFe=0,015mol ; nCO =0,02 mol Gọi công thức của oxit sắt là FexOy Cách Phương pháp đại số Đặt số mol của FexOy là b mol Xảy phản ứng FexOy +y CO → x Fe +y CO2 b bx by (mol) Ta có : nFe= bx=0,015mol và nCO = by=0,02 mol x 0,015 Công thức cần tìm là Fe O = → Đáp án B ⇒ = y 0,02 Cách Phương pháp bảo toàn nguyên tố oxi nO =nCO =0,02 mol x 0,015 = = y 0,02 Công thức cần tìm là Fe3O4 → Đáp án B Ví dụ Dẫn luồng khí CO dư qua ống sứ đựng 16 g bột Fe xOy nung nóng, sau phản ứng kết thúc (giả sư xảy phản ứng trực tiếp oxít sắt thành Fe kim loại ), toàn bộ khí thoát được dẫn vào bình đựng nước vôi dư thấy có 30 g kết tủa trắng Vậy công thức của oxit là A Fe2O3 B Fe3O4 C FeO D Cả A, B, C đều đúng Bài giải : nCaCO =30:100=0,3 mol Cách Phương pháp đại số Đặt số mol của FexOy là a mol → a(56x+16y)=16 (1) Ta có các phương trình FexOy +y CO → x Fe +y CO2 a ax ay (mol) → CO2 +Ca(OH)2 CaCO3 + H2O ay ay (mol) → ay=0,3 mol thay vào (1) ta có ax=0,2 ⇒ x 0,2 = = Vậy oxit sắt là Fe2O3 y 0,3 → Đáp án A Cách 2.Phương pháp bảo toàn khối lượng Ta có nCO = nCO mFe x O y + mCO =mFe +mCO ⇒ 16+28.0,3=56.nFe +44.0,3 ⇒ nFe =0,2 mol n 0,2 Fe Cách 2.1: ⇒ mO =16-56.0,2=4,8 g ⇒ nO =0,3 ⇒ n = 0,3 = O Vậy oxit sắt là Fe2O3 → Đáp án A Cách 2.2:nFe =0,2 mol ⇒ nFe x O y =0,2/x 16 x = 80.x ⇒ 56.x+16.y=80.x 0,2 x 0,2 ⇒ = = Vậy oxit sắt là Fe2O3 → Đáp án A y 0,3 ⇒ MFe x O y = Cách Phương pháp bảo toàn nguyên tố và bảo toàn khối lượng nO =nCO =0,3 mol ⇒ mFe =16-16.0,3=11,2 g ⇒ nFe =0,2 mol ⇒ n Fe 0,2 = = Vậy oxit sắt là Fe2O3 → Đáp án A nO 0,3 Ví dụ 4.Thực phản ứng nhiệt nhôm hỗn hợp X và một oxít sắt Fe xOy(trong điều kiện không có không khí ) thu được 92,35 g chất rắn Y Hòa tan Y NaOH dư thấy có 8,4 lít khí H 2(đktc) thoát và lại phần không tan Z Hòa tan ½ Z dung dịch H 2SO4 dặc nóng dư thấy có 13,44 lít (đktc) khí SO thoát Biết các phản ứng xảy hoàn toàn Khối lượng Al 2O3 và công thức của FexOy là A.40,8g và Fe3O4 B 45,9g và Fe2O3 C.40,8 g và Fe2O3 D.45,9g và Fe3O4 Bài giải : nH =0,375 mol, nSO =0,6 mol Cách Phương pháp đại số + bảo toàn khối lượng Ta có phản ứng nhiệt nhôm 2y Al + FexOy → y Al2O3 +3x Fe (1) Cho Y phản ứng với NaOH sinh H2 chứng tỏ Al dư → FexOy hết Chất rắn Y gồm Al dư , Fe và Al2O3 Ta có các phương trình phản ứng 2Al + 2NaOH + H2O → 2Na [ Al (OH ) ] + H2 ← 0,25 0,375 (mol) → Al2O3 + 2NaOH + H2O 2Na [ Al (OH ) ] Chất rắn Z là Fe 2Fe +6 H2SO4 đặc nóng dư → Fe2(SO4)3 + 3SO2 +6H2O ← 0,4.2 0,6.2 (mol) Bảo toàn khối lượng ⇒ mAl O =92,35- 0,8.56-0,25.27=40,8 g → nAl O =0,4 mol n Al2O3 y 0,4 x 0,8 = 3x = 0,8 ⇒ y = 3.0,4 = Vậy khối lượng của oxit nhôm là n Fe 40,8 g và công thức của oxit sắt là Fe2O3 → Đáp án C Cách Phương pháp bảo toàn mol electron + bảo toàn khối lượng Ta có phản ứng nhiệt nhôm 2y Al + FexOy → y Al2O3 +3x Fe (1) Cho Y phản ứng với NaOH sinh H2 chứng tỏ Al dư → FexOy hết Chất rắn Y gồm Al dư , Fe và Al2O3 Ta có quá trình 2Al → 3H2 0,25 ← 0,375 (mol) Chất rắn Z là Fe Ta có các quá trình SO42- +2e → SO2 2,4 ← 0,6.2 (mol) Fe → Fe3+ + e Từ (1) suy 0,8 ← 2,4 (mol) Bảo toàn khối lượng ⇒ mAl O =92,35- 0,8.56-0,25.27=40,8 g x 0,8 = = Vậy khối lượng của y 3.0,4 oxit nhôm là 40,8 g và công thức của oxit sắt là Fe2O3 → Đáp án C → nAl O =0,4 mol → nO =0,4.3=1,2 mol ⇒ c.Bài tập đề nghị Câu Khư hoàn toàn một oxit sắt nguyên chất CO dư ở nhiệt độ cao Kết thúc phản ứng, khối lượng chất rắn giảm 27,58% Oxit sắt đã dùng là A Fe2O3 B Fe3O4 C FeO D.Cả A, B, C đều đúng Câu Cho luồng khí CO qua ống sứ đựng 3,045 g Fe xOy nung nóng sau phản ứng xảy hoàn toàn thu được chất rắn Y Cho Y tác dụng với dd HNO loãng thu được dung dịch Z và 0,784 lít NO (đktc) Công thức của oxit là A Fe2O3 B Fe3O4 C FeO D Cả B, C đều đúng Câu Khư hoàn toàn 4,06 g một oxit kịm loại CO ở nhiệt cao thành kim loại dẫn toàn bộ lượng khí sinh vào bình đựng dd Ca(OH) dư thấy tạo thành gam kết tủA Nếu lấy lượng kim loại tạo thành hòa tan hết HCl thu được 1,176 lít khí H2 (đktc) Công thức của oxit là A Fe2O3 B NiO C Fe3O4 D ZnO Câu 4.Cho 4,48lít CO (ở đktc) từ từ qua ống sứ nung nóng đựng 8g một oxit sắt đến phản ứng xảy hoàn toàn Khí thu được sau phản ứng có tỉ khối so vơi hiđro 20 Công thức của oxit và phần trăm thể tích của khí CO hỗn hợp khí sau phản ứng là A.Fe2O3 và 25% B.Fe2O3 và 75% C.Fe3O4 và 25% D.Fe3O4 và 75% 2.3.3.Dạng 3:Tìm công thức của oxit sắt phản ứng với axít a.Phương pháp Có nhiều cách làm các bài dạng này Nhưng ở xin nêu cách Cách Phương pháp đại số Cách giải giống ở dạng Cách 2.Dựa vào các định luật bảo toàn Chú ý : Phản ứng với axit không có tính oxi hóa (HCl hoặc H2SO4 loãng ) Bản chất: 2H+ (axit) + O2- (oxit) → H2O + 2− Từ nH ⇒ nO → mO →mM =moxit –mO Sau đó áp dụng cách tìm công thức giống ở dạng + -Nếu là bài toán xác định công thức của oxit sắt, ta tính n O dựa vào nH , sau đó tính nFe theo bảo toàn nguyên tố n Fe Từ đó lập tỉ lệ n O b.Các ví dụ Ví dụ1 Hòa tan hết 34,8 g Fe xOy dung dịch HNO3 thu được dung dịch A Cho dung dịch NaOH dư vào dung dịch A, kết tủa thu được nung ở nhiệt độ cao cho đến khối lượng không đổi Dùng H2 để khư hết lượng oxit tạo thành sau nung thì thu được 25,2 g chất rắn Xác định FexOy Bài giải : Áp dụng bảo toàn nguyên tố cho Fe: sắt oxit là sắt thu được Chất rắn là Fe với nFe = 25,2 = 0,45 mol 56 Áp dụng bảo toàn khối lượng cho nguyên tố O: mO= 34,8-25,2=9,6 g ⇒ nO =0,6 mol ⇒ x 0,45 = = Vậy oxit là Fe3O4 y 0,6 Ví dụ2 Một oxit sắt có khối lượng 25,52 gam Để hòa tan hết lượng oxit sắt này cần dùng vừa đủ 220 ml dung dịch H2SO4 2M (loãng) Công thức của oxit sắt này là A Fe3O4 B Fe2O3 C FeO D Cả B, C đều đúng Bài giải : Cách Phương pháp bảo toàn nguyên tố và bảo toàn khối lượng + 2− nH SO =0,44 mol → nH =0,88 mol → nO =0,44 mol Áp dụng bảo toàn khối lượng mFe=25,52-0,44.16=18,48 g → nFe=0,33 mol x 0,33 Vậy oxit là Fe3O4 → Đáp án A → = = y 0,44 Cách Phương pháp đại số Đặt số mol của FexOy là a mol → a(56x+16y)=25,52 (1) Ta có phương trình 2FexOy+ 2y H2SO4 loãng → xFe2(SO4)2y/x + 2yH2O a ay (mol) Ta có ay=0,44 thay vào (1) → ax=0,33 → x 0,33 = = y 0,44 vậy oxit là Fe3O4 → Đáp án A Ví dụ Hòa tan hoàn toàn một oxit sắt FexOy dung dịch H2SO4 đặc nóng thu được 2,24 lít khí SO2 nhất (đktc) và dung dịch muối Y, cô cạn dung dịch muối Y cân nặng 120 gam chất rắn khan Công thức phân tư của oxit sắt là A FeO B Fe2O3 C Fe3O4 D không xác định được Bài giải : Muối thu được là muối Fe2(SO4)3 → nmuối=0,3 mol nSO =0,1 mol Cách Phương pháp đại số Đăt số mol của FexOy là a mol 2FexOy+ (6x-2y) H2SO4 đặc nóng → xFe2(SO4)3 +(3x-2y)SO2+(6x- 2y)H2O a a(3x-y) ax/2 a(3x-2y)/2 (mol) Ta có nmuối= ax/2=0,3 mol → ax=0,6 Và → nSO = a(3x-2y)/2=0,1 mol → ay=0,8 x 0,6 = = y 0,8 → Vậy oxit là Fe3O4 → Đáp án C Cách Phương pháp bảo toàn nguyên tố và bảo toàn mol electron 10 nFe =nFe (SO ) 2= 0,6 mol Quy đổi FexOy thành hỗn hợp Fe và O Đặt số mol của O là a mol H SO đăcnongdu +O Ta coi là bài toán : Fe → FexOy +   → Fe2(SO4)3 + SO2 Ta có các quá trình Fe → Fe3+ +3e 0,6 → 1,8 (mol) O + 2e → O2a → 2a (mol) SO42- + 2e → SO2 0,2 ← 0,1 (mol) Theo bảo toàn mol electron ta có : 1,8=2a+ 0,2 → a=0,8 mol → x 0,6 = = y 0,8 Vậy oxit là Fe3O4 → Đáp án C Ví dụ Hòa tan hết 20,88g MxOy cần 720 ml dung dịch hỗn hợp HCl 0,5M và H2SO4 0,25M Công thức của MxOy là A Fe2O3 B Fe3O4 C FeO D Al2O3 Bài giải : Cách Phương pháp bảo toàn nguyên tố và bảo toàn khối lượng + nHCl =0,36 mol , nH SO =0,18 mol → nH =0,36+0,18.2 =0,72(mol) → nO 2− =0,36mol Áp dụng bảo toàn khối lượng mM=20,88-036.16=15,12 g m M M x 15,12 15,12 16 y 2y = ⇒ M= = =21 mO 16 y 0,36.16 5,76 x x 2y x 8/3 M 21 42 63 84 56 Chỉ có cặp 8/3 thì M=56 thỏa mãn Vậy oxit cần tìm là Fe3O4 → Đáp án B Cách Phương pháp đại số + nHCl =0,36 mol nH SO =0,18 mol → nH =0,36+0,18.2 =0,72(mol) Đặt số mol của MxOy là a mol ⇒ (Mx+16y)a=20,88 (1) Xảy phản ứng MxOy + 2y H+ → x M2y/x+ +y H2O a 2ay (mol) Ta có nH M=21 2y x + Mx = 2ay =0,72 mol → ay=0,36 Từ (1) ta có Max=15,12 ⇒ y = 42 ⇒ 2y x 8/3 11 M 21 42 63 84 56 → Vậy oxit kim loại cần tìm là Fe3O4 Đáp án B c.Bài tập đề nghị Câu Hòa tan hoàn toàn 5,4 gam một oxit sắt vào dung dịch HNO3 dư thu được 1,456 lít hỗn hợp NO và NO2 ( đktc - ngoài không sản phẩm khư nào khác ) Sau phản ứng khối lượng dung dịch tăng lên 2,49 gam so với ban đầu Xác định công thức của oxit sắt và số mol HNO3 phản ứng? Câu Cho oxit sắt X hòa tan hoàn toàn, dd HCl, thu được dd Y chứa 1,625 g muối sắt clorua Cho dd Y tác dụng hết với dd AgNO thu được 4,305 g kết tủa X có công thức là A Fe2O3 B FeO C Fe3O4 D FeO2 Câu Hòa tan a (g) một oxit sắt Fe xOy vào dung dịch H2SO4 đặc nóng dư thu được khí SO2 nhất Mặt khác, nếu khư hoàn toàn a (g) oxit sắt khí CO, hòa tan lượng sắt tạo thành dung dịch H 2SO4 đặc nóng dư thu được SO2 gấp lần lượng SO2 ở thí nghiệm Công thức hoá học của FexOy là A Fe2O3 B Fe3O4 C FeO D Fe3O4 và FeO Câu Hòa tan hoàn toàn a gam một oxít sắt dung dịch H 2SO4 đặc nóng vừa đủ, có chứa 0,075 mol H2SO4, thu được b gam một muối và có 168 ml khí SO2 (đktc) nhất thoát a.Trị số của b là A 12 B C D b.Công thức của oxit sắt là A Fe2O3 B FeO C Fe3O4 D.FeO2 Câu 5.Có một oxit sắt chưa rõ công thức, chia oxit này làm phần Để hoà tan hết phần cần dùng 150ml dung dịch HCl 1,5M Cho luồng khí H2 dư qua phần nung nóng, phản ứng xong thu được 4,2g sắt.Công thức của oxit sắt là A Fe2O3 B FeO C Fe3O4 D FeO2 2.3.4.Dạng 4:Tìm công thức của oxit bài tập hỗn hợp oxit và kim loại hoặc hỗn hợp oxit và hợp chất a.Phương pháp Bước 1:Đặt công thức tổng quát Bước : viết các phương trình hóa học hoặc các bán phản ứng Bước 3: Lập phương trình toán học dựa vào các ẩn số theo cách đặt, sư dụng phương pháp bảo toàn nguyên tố, bảo toàn khối lượng và phương pháp quy đổi Bước : Giải phương trình hoặc hệ phương trình toán học 12 b.Ví dụ Hòa tan hết 7,52 gam hỗn hợp A gồm Cu và oxit của sắt dung dịch HNO3 loãng dư, sau phản ứng giải phóng 0,1493 lít NO ( đktc - là sản phẩm khư nhất ) và lại 0,96 gam kim loại không tan Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được 16,44 gam chất rắn khan Tìm công thức của oxit sắt Bài giải: Ta quy đổi hỗn hợp thành hỗn hợp gồm Cu , Fe , O Đặt nCu =a mol , nFe =b mol, nO = c mol => 64a + 56b + 16c = 7,52 (1) Kim loại dư là Cu (0,96/64 = 0,015 mol) => thu được muối sắt (II) Cu  Cu2+ + 2e O + 2e  O-2 a – 0,015 c 2a – 0,03 Fe  Fe2+ + 2e b N+5 + 3e  N+2 2b Bảo toàn electron 2c 0,02 0,0066652 => 2a - 0,03 + 2b = 2c + 0,02 (2) Chất rắn khan thu được là Cu(NO3)2 (a – 0,015) mol và Fe(NO3)2 b mol => 188(a – 0,015) + 180b = 16,44 (3) Từ (1), (2), (3) ta có: a = 0,045; b = 0,06; c = 0.08 => Công thức của oxit sắt FexOy có x/y = 0,06/0,08 =3/4 => Fe3O4 đáp án C Ví dụ Nung 26 gam hỗn hợp X ( FeCO3 và FexOy ) tới phản ứng hoàn toàn thu được khí A và 24 gam một oxit nhất Cho khí A hấp thụ hoàn toàn vào dung dịch Ba(OH)2 dư thu được 19,7 gam kết tủa Mặt khác, để hòa tan hết 26 gam X cần vừa đủ V ml dung dịch HCl 2M Xác định công thức FexOy và giá trị của V? Bài giải nFe O =24:160=0,15 mol nBaCO =19,7:197=0,1 mol Cách Phương pháp đại số Đặt số mol các chất 26 g X : FeCO3 là a mol ,FexOy là b mol ⇒ 116a+(56x+16y)b=26 (1) Từ các phản ứng 13 4FeCO3 +O2 → 2Fe2O3 +4CO2 a 0,5a a (mol) 4FexOy +(3x-2y)O2 → 2x Fe2O3 b 0,5bx (mol) Ta có nCO =0,5a+ 0,5bx=0,15 (mol) (2) Từ phản ứng Ba(OH)2 + CO2 → BaCO3 + H2O 0,1 ← 0,1 (mol) ⇒ nCO =a=0,1 mol Từ (2) ⇒ bx=0,2 Thay vào (1) ⇒ by=0,2 x/y=0,2/0,2=1 → Vậy công thức của oxit là FeO Cách Phương pháp bảo toàn nguyên tố và bảo toàn khối lượng nFeCO =nBaCO = 0,1 mol mFe x O y =26-0,1.116=14,4 g Ta có sơ đồ 2FeCO3 0,1 Fe2O3 → 0,05 (mol) Cách 2.1: 2FexOy 0,2/x x Fe2O3 ← 14,4 0,15-0,05=0,1 (mol) x M=56x+16y= 0,2 x = 72 x ⇔ y = → Vậy đáp án là FeO Cách 2.2: nFe O (Fe x O y ) =0,15-0,05=0,1 mol → nFe=0,2 mol nO= 14,4 − 0,2.56 = 0,2 mol 16 x/y=0,2/0,2=1 → Vậy đáp án là FeO Ví dụ Hòa tan m gam hỗn hợp X gồm Fe và một ôxit sắt dung dịch HNO3 dư thu được 4,48 lit khí NO nhất(đktc) và 145,2 gam muối khan Mặt khác hoà tan m gam hỗn hợp X dung dịch H2SO4 loãng dư thu được 4,48 lít H2 (đktc).Xác định công thức của oxit sắt Bài giải nNO=0,2 mol nH =0,2 mol Ta quy đổi hỗn hợp thành hỗn hợp gồm Fe + O 14 Vì phản ứng với dung dịch HNO3 dư nên tạo muối sắt (III) nmuôi =145,2:242=0,6 mol ⇒ nFe =0,6 mol Đặt số mol của O là a mol O + 2e  O-2 a 2a Fe  Fe3+ + 3e 0,6 N+5 + 3e  N+2 1,8 Bảo toàn electron 0, 0,2 => 1,8 = 2a + 0,6 => a=0,6 Mặt khác cho hỗn hợp X phản ứng H2SO4 sinh H2 chỉ có Fe phản ứng Fe +H2SO4 → FeSO4 +H2 ← 0,2 0,2 (mol) ⇒ nFe(oxit)=0,6-0,2=0,4 mol Gọi công thức của oxit sắt là FexOy Ta có x/y = 0,4/0,6 =2/3 => Công thức của oxit là Fe2O3 Ví dụ Hòa tan hỗn hợp X gồm 11,2 gam kim loại M và 69,6 gam oxit MxOy lit dung dịch HCl thu được dung dịch A và 4,48 lit hidro (đktc) Nếu cũng hòa tan hỗn hợp X đó lít dung dịch HNO3 dư thì thu được dung dịch B và 6,72 lit NO (là sản phẩm khư nhất (đktc) Kim loại M và oxit MxOy là A:Fe và Fe3O4 B.Fe và Fe2O3 C.Fe và FeO D.Cu và CuO Bài giải : nH = 0,2 mol nNO= 0,3 mol Gọi n là hóa trị phản ứng của M với HCl -cho X tác dụng với HCl, chỉ có M phản ứng sinh H2 2M +2nHCl → 2MCln +nH2 ← 0,4/n 0,2( mol) 11,2 Ta có M= 0,4 n = 28n ⇒ n=2 thì M=56 thỏa mãn Vậy M là Fe loại đáp án D nFe =11,2:56=0,2 mol -Cho X phản ứng với HNO3 dư ta thu được muối Fe3+ nên ta có Fe → Fe3+ + 3e NO3- +3e → NO 0,2 → 0,6 (mol) 0,9 ← 0,3 (mol) ⇒n x y e(Fe O ) = 0,9-0,6=0,3 mol loại đáp án B 15 vì các oxit FeO ,Fe3O4 đều nhường e nên ⇒ nFe x O y = 0,3 mol M Fe x O y = 69,6:0,3=232 ⇒ Oxit cần tìm là Fe3O4 → Đáp án A c.Bài tập đề nghị Câu1 Hòa tan 10 gam hỗn hợp gồm Fe và FexOy HCl thu được 1,12 lít H2 ( đktc ) Cũng lượng hỗn hợp này nếu hòa tan hết dung dịch HNO3 đặc nóng thu được 5,6 lít NO2 ( đktc ) FexOy là A Fe2O3 B FeO C Fe3O4 D Không có chất phù hợp Câu Khư 4,8 gam hỗn hợp CuO và một oxit sắt có tỉ lệ số mol : khí CO (dư) Sau phản ứng thu được 3,52 gam chất rắn X Hoà tan X vào dung dịch HCl dư thấy thoát 0,896 lít khí (đktc) (các phản ứng xảy hoàn toàn) Công thức sắt oxit là: A FeO B Fe2O3 C Fe3O4 D FeO2 2.4.Hiệu quả của cách làm Đề tài này đã góp phần nâng cao đáng kể chất lượng học sinh bộ môn hóa của trường Trần Khát Chân năm học 2016-2017 Đề tài này đã giúp các em tích cực và tự tin hoạt động tìm kiếm hướng giải cho các bài tập Từ chỗ rất lúng túng thì phần lớn các em biết vận dụng thành thạo giải toán hóa học Điều đáng mừng là có nhiều em đã biết vận dụng sáng tạo giải toán hóa học có nhiều cách giải hay và thông minh Qua đề tài này, kiến thức kỹ của học sinh được củng cố một cách vững chắc, sâu sắc, kết qủa học tập của học sinh được nâng cao Tôi đã tiến hành giảng dạy phương pháp cho các lớp 11 Tôi chọn lớp +Lớp thực nghiệm :Lớp 11A1 +Lớp đối chứng : lớp 11A2 Học sinh lớp có chất lượng, trình độ kiến thức và lực tư ngang Kết quả điểm tổng kết cuối năm Lơp Sĩ số Yếu trung bình Khá Giỏi SL % SL % SL % SL % 11A2 40 12,5 25 62, 10 25 0 11A1 40 0 20 50 15 37,5 12,5 Nhìn vào kết quả ta thấy các lớp thực nghiệm có kết quả cao hơn, số lượng học sinh khá giỏi ở các lớp 11A1 cao 3.Kết luận kiến nghị 16 Phân dạng bài tập hóa học và xây dung phương pháp giải hợp lý là một yêu cầu quan trọng của giáo viên, để kích thích học sinh học tập một cách say mê hứng thú, đồng thời vận dụng kiến thức của mình vào cuộc sống Muốn làm được điều này đòi hỏi giáo viên phải tìm tòi phải cập nhật thông tin Đề tài này tác động rất lớn đến việc phát triển tiềm trí lực của học sinh, nâng cao lực tư độc lập của học sinh, khả sáng tạo của học sinh Trong viết đề tài này rất nhiều thiếu sót mong các thầy cô giáo góp ý thêm để đề tài này hoàn thiện Tôi xin chân thành cảm ơn XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Thanh Hóa, ngày tháng năm2017 Tôi xin cam đoan là SKKN của mình viết, không chép nội dung của người khác Vũ Thị Cúc 17 Các tài liệu sử dụng 1-Đề thi đại học các năm:Từ 2000 đến 2014, đề thi THPT Quốc gia năm 2015 đến năm 2016 Đề tham khảo mạng 3-Các đề thi khác Phụ lục Các từ viết tắt 1.đktc:điều kiện tiêu chuẩn 2.THPT:trung học phổ thông 3.hh :hỗn hợp DANH MỤC CÁC ĐỀ TÀI SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐÃ ĐƯỢC HỘI ĐỒNG ĐÁNH GIÁ XẾP LOẠI CẤP CẤP SỞ GD&ĐT XẾP LOẠI TỪ C TRỞ LÊN Họ và tên tác giả:VŨ THỊ CÚC Chức vụ và đơn vị công tác:Giáo viên Trường THPT Trần khát Chân Kết quả Cấp đánh đánh giá Năm học giá xếp loại TT Tên đề tài SKKN xếp loại đánh giá xếp (Phòng, Sở, (A, B, loại Tỉnh ) hoặc C) Phương pháp giải quyết bài Sở B 2008-2009 tập sục CO2(SO2) vào dung dịch kiềm thổ Phương pháp giải bài tập Sở C 2011-2012 Sở C 2013-2014 muối nhôm phản ứng với dung dịch kiềm Bài tập sắt phản ứng với axit HNO3 và H2SO4 đặc 18 ... thu được 4,2g sắt .Công thức của oxit sắt là A Fe2O3 B FeO C Fe3O4 D FeO2 2.3.4.Dạng 4:Tìm công thức của oxit bài tập hỗn hợp oxit và kim loại hoặc hỗn hợp oxit và hợp chất a.Phương... hành giảng dạy phương pháp cho các lớp 11 Tôi chọn lớp +Lớp thực nghiệm :Lớp 11A1 +Lớp đối chứng : lớp 11A2 Học sinh lớp có chất lượng, trình độ kiến thức và lực tư ngang Kết... của oxit bài tập hỗn hợp oxit và kim loại hoặc hỗn hợp oxit và hợp chất 2.2 Thực trạng của vấn đề nghiên cứu Trong một buổi học ở lớp 11 A đưa bài toán "A là oxít của kim