sáng kiến hay, đặc sắc, không sao chép của tác giải nào, sáng kiến được sở đánh giá loại giỏi, sang kiến giúp giáo viên tham khảo và là tài liệu tham khảo hữu ích cho hs ôn thi THPT quốc gia. sán kiến áp dụng được tại tất cả các trường trên cả nươc
Danh mục chữ viết tắt Tốt nghiệp TN Đại hoc- Cao đẳng ĐH-CĐ Trung học phổ thông quốc THPT Sách Giáo Khoa SGK Sách Bài Tập SBT Kim Loại KL Sản phẩm khử SPK electron Quy đổi e qđ PHẦN THỨ NHẤT ĐẶT VẤN ĐỀ I- LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Trong năm gần đây,các phương pháp giải nhanh tốn hóa học khơng ngừng phát triển, hệ tất yếu Bộ giáo dục đào tạo triển khai hình thức thi trắc nghiệm với mơn Hóa học Với hình thức thi trắc nghiệm,trong khoảng thời gian ngắn học sinh phải giải lượng lớn câu hỏi, tập.Điều yêu cầu em phải nắm vững, hiểu rõ kiến thức mà phải thành thạo việc sử dụng kỹ giải tập đặc biệt phải có phương pháp giải hợp lý cho dạng tập.Từ thực tế sau kỳ thi TN; ĐH-CĐ, nhiều em học sinh có kiến thức vững kết không cao, lý chủ yếu em giải toán theo phương pháp truyền thống,việc thời gian nên không đem lại hiệu cao việc làm trắc nghiệm Vì việc nghiên cứu , tìm tòi xây dựng phương pháp giải nhanh tập hóa học việc cần thiết để giúp em đạt kết cao kỳ thi TN; ĐH-CĐ Tuy nhiên Hóa học mơn khoa học thực nghiệm nên để áp dụng tốt phương pháp giải nhanh mà giúp em học sinh hiểu chất hóa học vấn đề khó khăn, đòi hỏi học sinh phải nắm vững kiến thức có kỹ tốt để giải tập Trong q trình giảng dạy, tơi phát thấy nhiều em học sinh gặp khó khăn việc giải toán kim loại tác dụng với dung dịch HNO3 ; hỗn hợp kim loại phản ứng với HNO3 ; hỗn hợp kim loại, oxit kim loại phản ứng với HNO3 giải kết theo phương pháp truyền thống nhiều thời gian Đây dạng tập hay gặp đề thi TN; ĐH-CĐ năm gần Để giải tốn dạng có nhiều phương pháp hai phương pháp tối ưu tiết kiệm thời gian nói đến phương pháp áp dụng định luật bảo toàn electron phương pháp quy đổi Do tơi xin mạnh dạn trình bày kinh nghiệm việc" Sử dụng số phương pháp giải nhanh tập trắc nghiệm HNO3″ Việc áp dụng phương pháp để giải số toán hóa vơ đơn giản sách giáo khoa hóa 11 hóa 12 phức tạp sách tập hóa 11 hóa 12, phần giúp em giảm bớt lượng thời gian để làm từ đem đến kết cao kỳ thi II Mục đích nghiên cứu - Nghiên cứu dạng toán axit nitric thường gặp sách giáo khoa hóa 11: Bài HNO3 sách tập hóa 11 số tập phần vơ hóa 12 đề thi TN - Đưa phương pháp để giải nhanh toán axit nitric, góp phần nâng cao chất lượng giảng dạy môn trường phổ thông hành trang vững để em chuẩn bị bước vào kì thi TN; TSĐH - Bản thân có hội nghiên cứu, tìm hiểu vận dụng ý tưởng vào công tác giảng dạy thân sau III Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu nội dung “axit nitric lớp 11 số tập phần vơ hóa 12 ” Đồng thời tìm dạng tập điển hình thường gặp đề thi TN - Nghiên cứu phương pháp bảo toàn electron, phương pháp qui đổi vận dụng phương pháp để giải tập trắc nghiệm - Tìm hướng giải nhanh tốn dựa vào kĩ sử dụng phương pháp giải nhanh IV Đối tượng nghiên cứu - Tiến hành nghiên cứu đối tượng học sinh trường THPT Hoàng Văn Thụ-Lục Yên để kết luận ý tưởng, giả thuyết mà kinh nghiệm đưa cần bổ sung khơng V Phương pháp nghiên cứu + Bước 1: Trên sở nắm vững nội dung trọng tâm axit nitric lớp 11 nghiên cứu kĩ tập hóa vơ 12, câu hỏi thi TN liên quan đến tập axit nitric, lựa chọn, sưu tầm tập trắc nghiệm giải nhanh phương pháp bảo toàn electron phương pháp qui đổi + Bước 2: Đưa phương pháp để giải nhanh tập chọn bước + Bước 3: Tiến hành thực nghiệm sư phạm đối tượng học sinh + Bước 4: Thu thập xử lý số liệu, rút kết luận VI Phạm vi thời gian nghiên cứu đề tài - Phạm vi áp dụng: Áp dụng với tập nhỏ đơn giản, cụ thể: + Kim loại, hỗn hợp kim loại tác dụng với HNO3 + Bài toán kim loại, oxit kim loại tác dụng với axit HNO3 - Thời gian nghiên cứu: Trong tiết tự chon lớp 11 – chương N – P PHẦN THỨ HAI NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM I Tình hình thực tế trước thực sáng kiến I.1 Cơ sỏ lý luận vấn đề: * Bài toán HNO3 tác dụng với kim loại hay oxit kim loại tốn khó, đòi hỏi học sinh phải nắm tính chất hóa học HNO3 để viết sản phẩm cân phương trình làm theo phương pháp truyền thống, nhiên ta sử dụng phương pháp bảo toàn electron hay phương pháp quy đổi kết hợp hài hóa số phương pháp khác, việc giải dạng tập trở lên đơn giản hiệu - Khi gặp tập dạng cần nắm sơ đồ sau −3 Sơ đồ tổng quát: N H4NO3 N +1 R + HNO3 SPK → R(NO3)a + H2O + (Trừ Au Pt) a hóa trị cao kim loại N 2O +2 NO +4 N O2 Kim loại phản ứng với HNO3 cho hay nhiều sản phẩm khử tùy thuộc vào nồng độ HNO3 độ mạnh yếu kim loại Kim loại phản ứng với HNO3 cho sản phẩm khử nhất: R + 2aHNO3 đặc → R(NO3)a + aH2O + aNO2 (Al, Fe,Cr thụ động HNO3 đặc nguội) 3R + 4aHNO3 loãng → 3R(NO3)a + 2aH2O + aNO (R Cu Ag) Kim loại phản ứng với HNO lỗng cho hay nhiều sản phẩm khử, cần phân −3 tích kĩ đề, để xác định rõ sản phẩm khử: N H4NO3 N R + HNO3 loãng → R(NO3)a + H2O + SPK (Trừ Au Pt) +1 N 2O +2 NO (R kim loại đứng trước hiđro: Mg, Al,Zn,Cr, Fe,Ni,Sn,Pb ) - Oxit kim loại khơng có tính khử (CuO; Al2O3; Fe2O3…) phản ứng với HNO3 tạo muối tương ứng H2O; Oxit kim loại có tính khử (FeO; Fe3O4…) phản ứng với HNO3 kim loại bị oxi hóa đến số oxi hóa cao muối, N+5 HNO3 bị khử mức oxi hóa thấp * Khi gặp toán Fe oxit sắt; Cu CuO; Zn ZnO…, tác dụng với dung dịch HNO3 ta sử dụng phương pháp quy đổi I.2 Thực trang vấn đề: + Thuận lợi: - Được quan tâm đạo kịp thời Ban giám hiệu nhà trường, tổ mơn thân phát huy việc soạn giảng tốt - Trong năm gần đây, vấn đề dạy học mơn hố học đổi mơn có chuyển biến mạnh mẽ đổi phương pháp dạy học - Chương trình Sách giáo khoa hóa học có nhiều đổi mục tiêu, cấu trúc, đổi thích hợp cho giáo viên giảng dạy mơn hố học cho học sinh Thơng qua học học sinh tự hoạt động tích cực, chủ động sáng tạo tìm tòi phát chiếm lĩnh nội dung học + Khó khăn: Qua năm giảng dạy trường phổ thông, nhận thấy nhiều học sinh loay hoay viết nhiều phương trình phản ứng cho hỗn hợp kim loại kim loại oxit kim loại tác dụng với axit HNO Điều đó, nhiều thời gian làm không làm kết - Vì vậy, sử dụng phương pháp qui đổi bào tồn electron cơng cụ tối ưu để giải toán dạng - Một đối tượng học sinh khác hay gặp q lạm dụng máy tính (cái bấm bấm chi li), tốn thời gian làm - Vì vậy, phương pháp giải nhanh quan trọng, giúp học sinh định hướng cách giải nhanh tốn HNO3 thay em phải viết nhiều nháp, điều hoàn toàn không hợp lý thi trắc nghiệm - Từ thực tế trên, tơi xin trình bày “ Một số phương pháp giải nhanh toán ’’ HNO3 II Biện pháp thực đề tài II.1 Những kiến thức cần trang bị - Xác định đầy đủ chất khử, chất oxi hoá - Viết trình khử q trình oxi hố - Áp dụng định luật bảo tồn electron - Xử lí kiện tốn: số mol, thể tích khí, khối lượng… Các kiến thức phản ứng oxi hoá - khử học sinh trang bị lớp 10 Trong khuôn khổ đề tài, xin đề cập tới phương pháp để giải nhanh toán axit nitric SGK, SBT hóa 11, hóa 12 kì thi tốt nghiệp số tập bám sát SGK II.2 Những điểm cần lưu ý II.2.1 Phương pháp bảo toàn electron Nguyên tắc phương pháp sau: có nhiều chất oxy hóa, chất khử hỗn hợp phản ứng (nhiều phản ứng phản ứng qua nhiều giai đoạn) tổng số electron chất khử cho phải tổng số electron mà chất oxy hóa nhận Ta cần nhận định trạng thái đầu trạng thái cuối chất oxy hóa chất khử,.Phương pháp đặc biệt hữu ích tốn cần phải biện luận nhiều trường hợp xảy Chỉ cần em xác định trạng thái oxi hoá-trạng thái khử xác định tổng số e nhường tổng số e nhận - Chỉ áp dụng cho toán xảy phản ứng oxi hoá khử hay có thay đổi số oxi hóa số nguyên tố Xác định viết đầy đủ trình khử, q trình oxi hố Định luật bảo tồn electron: - ∑ số mol electron chất khử nhường = ∑ số mol electron mà chất oxi hóa nhận II.2.2 Pháp pháp qui đổi - Phạm vi áp dụng: + Kim loại oxit kim loại tác dụng với dung dịch HNO3 + Kim loại hợp chất kim loại với lưu huỳnh tác dụng với HNO3 - Hướng qui đổi: Một tốn có nhiều hướng qui đổi khác nhau: + Qui đổi hỗn hợp nhiều chất hai hay chất Fe, FeO Quy đổi Ví dụ: Hỗn hợp: Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4 Fe, Fe2O3 Fe2O3, FeO FeO + Bằng kinh nghiệm mình, nhận thấy hướng qui đổi nguyên tử tương ứng đơn giản dễ hiểu Vì vậy, ví dụ tơi trình bày hướng qui đổi chủ yếu trình bày tập kim loại oxit kim loại tác dụng với dung dịch HNO3 - Khi áp dụng phương pháp qui đổi, cần phải tuân thủ bước sau: Bước 1: Quy đổi hỗn hợp chất nguyên tố tạo thành hỗn hợp Bíc 2: Đặt ẩn số thích hợp cho số mol nguyên tử nguyên tố hỗn hợp Bíc 3: Lập phương trình dựa vào định luật: Bảo tồn khối lượng, bảo tồn ngun tố, bảo tồn electron Bíc 4: Lập phơng trình dựa vào giả thiết toán có Bớc 5: Giải phơng trình tính toán để gii quyt yờu cu ca đề II.3 Một số công thức áp dụng cần nhớ: II.3.1- Hệ bảo toàn electron giải tập kim loại tác dụng với HNO3 tạo sản phẩm khử ta ln có: ∑ n hóa trị = ∑ n số e nhận kl spk nkl số mol kim loại; nspk số mol sản phẩm khử II.3.2 Tính khối lượng muối mmuối = mkim loại + mgốc axit (1.1) - Phạm vi áp dụng: + Kim loại tác dụng với HNO3 − + Với HNO3: nNO tạo muối = ne nhận = 3.nNO + nNO2 + 8nN 2O + 10nN + 8nNH NO3 (1.2) mmuối = mkim loại+62.ne nhận + 80.nmuối amoni II.3.3 Tính số mol HNO3 phản ứng naxit nitric phản ứng = ntạo muối + ntạo khí muối amoni − Với nNO tạo muối (2) = ne nhận = 3.nNO + nNO2 + 8nN 2O + 10nN + 8nNH NO3 = n.nKL (với n hoá trị KL) − nNO tạo khí muối amoni = nNO + nNO2 + 2nN 2O + 2nN + 2nNH NO3 Thì (2) trở thành: naxit nitric phản ứng = × nNO + × nNO + 10 × nN O + 12 × nN + 10 × nNH NO 2 (3) Từ số mol axit phản ứng ta tính C%, CM, thể tích khối lượng dung dịch III NHỮNG BÀI TẬP MINH HỌA DẠNG 1: PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN ELECTRON Dạng 1.1: Một kim loại phản ứng với HNO3 tạo sản phẩm khử Bài 1: (Bài 5.18 – Trang 35 - SBT hóa 12- Ban bản) Cho 3,2 gam Cu tác dụng với dung dịch HNO3 đặc, thể tích khí NO2 (đktc) thu A 1,12 lít B 2,24 lít C 3,36 lít D 4,48 lít Lời giải: * Cách 1: Giải thông thường nCu = 3,2 = 0,05 mol 64 Phương trình phản ứng xảy ra: Cu + 4HNO3 → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O 0,05 0,1 (mol) ⇒ VNO = 0,1.22,4 = 2,24 lít ⇒ Đáp án B * Cách 2: Giải theo bảo toàn electron: +5 +2 +4 Sơ đồ: Cu + H N O3 → Cu (NO3)2 + N O2 + H2O nCu = 3,2 = 0,05 mol 64 Theo hệ bào tồn electron: nCu hóa trị = nNO số e nhận ⇒ nNO = 0,05.2 = 0,1 mol ⇒ VNO = 0,1.22,4 = 2,24 lít ⇒ Đáp án B Bài : (Bài – Trang 159 – SGK hóa 12- Ban bản) Cho 7,68 gam Cu tác dụng với dung dịch HNO3 lỗng, thấy có khí NO (đktc) Khối lượng muối nitrat sinh dung dịch A 21,56 gam B 21,65 gam C 22,56 gam Lời giải: * Cách 1: Giải thông thường nCu = 7,68 = 0,12 mol 64 Phương trình phản ứng xảy ra: 3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO+ 4H2O 0,12 0,12 (mol) D 22,65 gam ⇒ mmuôi = 0,12.188 = 22,56 gam ⇒ Đáp án C * Cách 2: Giải theo bảo toàn electron: +5 +2 +2 Sơ đồ: Cu + H N O3 → Cu (NO3)2 + N O + H2O +2 Q trình oxi hóa: Cu → Cu + 2e 0,12 0,24 (mol) mmuối = mkl + 62.ne nhận = mkl + 62.ne nhường = 7,68 + 62.0,24 = 22,56 gam ⇒ Đáp án C Bài 3: (Bài 7.4 – Trang 58 – SBT – Hóa 12 – Ban bản) Hòa tan hồn tồn m gam Fe vào dung dịch HNO3 loãng, dư thấy có 0,448 lít khí NO ( đktc) thoát Giá trị m A 11,2 B 1,12 C 0,56 D 5,60 Lời giải: * Cách 1: Giải thông thường nNO= 0,448 = 0,02 mol 22,4 Phương trình phản ứng xảy ra: Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O 0,02 0,02 (mol) ⇒ m = 0,02.56 = 1,12 gam ⇒ Đáp án A * Cách 2: Giải theo bảo toàn electron: +5 +3 +2 Sơ đồ: Fe + H N O3 → Fe (NO3)3 + N O + H2O nNO= 0,448 = 0,02 mol 22,4 Theo hệ bảo toàn electron: nFe hóa trị = nNO số e nhận ⇒ nFe= 0,02.3 = 0,02 mol ⇒ m = 0,02.56 = 1,12 gam ⇒ Đáp án A Bài 4: (TN THPT - 2010) Hoà tan hoàn toàn 2,7 gam Al dung dịch HNO (lỗng, dư), thu V lít khí NO (sản phẩm khử nhất, đktc) Giá trị V A 1,12 B 3,36 C 4,48 D 2,24 Lời giải: * Cách 1: Giải thông thường nAl = 2,7 = 0,1 mol 27 Phương trình phản ứng xảy ra: Al + 4HNO3 → Al(NO3)3 + NO + 2H2O 0,1 0,1 (mol) ⇒ VNO= 0,1.22,4 = 2,24 lít ⇒ Đáp án D * Cách 2: Giải theo bảo toàn electron: +5 +3 +2 Sơ đồ: Al + H N O3 → Al (NO3)3 + N O + H2O nAl = 2,7 = 0,1 mol 27 Theo hệ bào tồn electron: nAl hóa trị = nNO số e nhận ⇒ nNO = 0,1 mol ⇒ VNO= 0,1.22,4 = 2,24 lít ⇒ Đáp án D Bài 5: (TN THPT - 2013) Hòa tan hồn tồn 5,6 gam Fe dung dịch HNO3 loãng (dư), thu dung dịch có chứa m gam muối khí NO (sản phẩm khử nhất) Giá trị m A 21,1 B 42,2 C 18,0 D 24,2 Lời giải: * Cách 1: Giải thông thường nFe = 5,6 = 0,1 mol 56 Phương trình phản ứng xảy ra: Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO+ 2H2O 0,1 0,1 (mol) ⇒ mmuôi = 0,1.242 = 24,2 gam ⇒ Đáp án D * Cách 2: Giải theo bảo toàn electron: +5 +3 +2 Sơ đồ: Fe + H N O3 → Fe (NO3)3 + N O + H2O +3 Quá trình oxi hóa: Fe → Fe + 3e 0,1 0,3 (mol) mmuối = mkl + 62.ne nhận = mkl + 62.ne nhường = 5,6 + 62.0,3 = 24,2 gam ⇒ Đáp án D 10 DẠNG 2: PHƯƠNG PHÁP QUI ĐỔI Bài 1: (Bài – SGK – trang 45) Khi hòa tan 30 gam hỗn hợp Cu CuO 1,5 lít dung dịch HNO 1M (lỗng) thấy 6,72 lít khí NO (đktc) Xác định hàm lượng phần trăm: CuO hỗn hỗn hợp nồng độ mol: Cu(NO3)2 HNO3 dung dịch sau phản ứng Lời giải: * Cách 1: Giải thông thường: Đặt nCu = x mol nCuO = y mol nNO = 6,72 = 0,3 mol 22,4 Các phương trình phản ứng xảy ra: 3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O x x x x (1) (mol) CuO + 2HNO3 → Cu(NO3)2 + H2O (2) y (mol) 2y y Theo (1) giả thiết ta có nNO = x = 0,3 ⇒ x = 0,45 mol ⇒ mCu = 0,45.64 = 28,8 gam ⇒ mCuO = 30-28,8 = 1,2 gam ⇒ %mCuO= ⇒ nCuO = y = 1,2 100 = 4% 30 1,2 =0,015 mol 80 Theo (1,2) nmuối = x + y = 0,465 mol ⇒ CM = 0,465 = 0,31 M 1,5 Theo (1,2) giả thiết nHNO dư = nban đầu - nphản ứng = 1,5 – 1,23 = 0,27 mol ⇒ CM = 0,27 = 0,18 M 1,5 * Cách 2: Áp dụng phương pháp quy đổi: Đặt nCu = x mol nCuO = y mol ⇒ nO(CuO) = y nNO = 6,72 = 0,3 mol 22,4 0 +5 +2 +2 −2 qđ Sơ đồ: 30 gam (Cu CuO) → 30 gam ( Cu O ) + H N O3 → Cu (NO3)2 + N O + H2 O 20 +2 Quá trình oxi hóa: Cu → Cu +2e x x Quá trình khử: O +2e 2x (mol) y −2 → O 2y (mol) +5 +2 N + 3e → N 0,9 Theo giả thiết bảo tồn electron ta có hệ phương trình 0,3 (mol) 64x + 16y = 30 2x – 2y = 0,9 Giải hệ ⇒ x = 0,465 y = 0,015 ⇒ %mCuO = 0,015.80 100 =4% 30 Theo sơ đồ nCu = nmuối = 0,465 mol ⇒ CM = 0,465 = 0,31 M 1,5 nHNO phản ứng = ne nhận + nkhí = 1,23 mol ⇒ nHNO dư = nHNO ban đầu - nHNO phản ứng = 0,27 mol ⇒ CM = 0,27 = 0,18 M 1,5 Bài 2: Dung dịch HNO3 loãng tác dụng với hỗn hợp gồm Zn ZnO tạo dung dịch chứa gam NH4NO3 113,4 gam Zn(NO3)2 Vậy % khối lượng Zn hỗn hợp ban đầu bằng: A 71,37% B 28,63% C 61,61% D 38,39% Lời giải: * Cách 1: Giải thông thường: Đặt nZn = x mol nZnO = y mol nNH NO = 80 = 0,1 mol nmuối kim loại = 113,4 = 0,6 mol 189 Các phương trình phản ứng xảy ra: 4Zn + 10HNO3 → 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O x 2,5 x x 0,25 x (mol) ZnO + 2HNO3 → Zn(NO3)2 + H2O y 2y (1) (2) y (mol) Theo (1) giả thiết ta có nNH NO = 0,25 x = 0,1 ⇒ x = 0,4 mol Mặt khác: nmuôi kim loại = x + y = 0,6 mol ⇒ y = 0,2 mol ⇒ mhh = 0,4.65 + 0,2 81 = 42,2 gam ⇒ %mZn = 0,4.65 100 ≈ 61,61% ⇒ Đáp án C 42,2 21 * Cách 2: Áp dụng phương pháp quy đổi: Đặt nZn = x mol nZnO = y mol ⇒ nO = y nNH NO = 80 = 0,1 mol nmuối kim loại = 113,4 = 0,6 mol 189 Sơ đồ: 0 +5 +2 −3 −2 qđ m gam (Zn ZnO) → m gam ( Zn O ) + H N O3 → Zn (NO3)2 + N H4NO3+ H2 O +2 Quá trình oxi hóa: Zn → Zn +2e 0,6 1,2 −2 → O Quá trình khử: O + 2e (mol) y 2y (mol) +5 −3 N + 8e → N 0,8 0,1 (mol) Theo bảo tồn electron ta có: 1,2 = 2y + 0,8 ⇒ y = 0,2 mol ⇒ mZnO = 16,2 gam %mZnO = 16,2 100 = 38,39% ⇒ %mZn = 100-38,39 = 61,61% ⇒ Đáp án C 0,6.65 + 0,2.16 Bài 3: Nung m gam bột Fe ngồi khơng khí thu 3g hỗn hợp chất rắn X Hồ tan hết hỗn hợp X dung dịch HNO dư thu 0,56 lit khí NO sản phẩm khử (đkc) Giá trị m là: A 2,22 B 2,52 C 2,32 D 2,62 Lời giải: Cách 1: Quy đổi hỗn hợp chất rắn X thành Fe Fe2O3 Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O 0,025 0,025 (mol) ⇒ n NO = 0, 56 = 0, 025mol 22, ⇒ m Fe2O3 = - 0,025 56 = 1,6gam ⇒ n Fe(trong Fe O ) = 2 ⇒ mFe = 56(0,025 + 0,02) = 2,52 gam ⇒ Đáp án B Chú ý: Nếu n Fe(trong Fe2O3 ) = 1,6 = 0,02mol 160 1, = 0, 01mol ⇒ mFe = 56.(0,035) = 1,96g →B sai 160 Cách 2: Quy đổi hỗn hợp chất rắn X thành FeO Fe2O3 3FeO + 10HNO3 → 3Fe(NO3)3 + NO + 5H2O 3.0,025 0,025 (mol) ⇒ mFeO = 0,075 72 = 5,4g ⇒ nFe(FeO) = nFeO = 0,075 mol ⇒ m Fe2O3 = - 5,4 = -2,4g 22 ⇒ n Fe(Fe 2O ) = 2.(−2, 4) 4,8 =− = −0, 03mol 160 160 mFe = 56 (0,075 + (-0,03)) = 2,52 gam ⇒ Đáp án B Chú ý: + Kết âm ta tính bình thường, phương pháp quy đổi + Nếu n Fe(Fe2O3 ) = −0,015mol ⇒ mFe = 56.0,06 = 3,36g → C sai Cách 3: Quy đổi hỗn hợp X thành Fe O Quy đổi gam X thành gam (x mol Fe y mol O) 0 +5 +3 +2 −2 Sơ đồ: gam ( Fe O ) + H N O3 → Fe (NO3)3 + N O+ H2 O +3 Q trình oxi hóa: Fe → Fe + 3e x → 3x +2 +5 Quá trình khử: N +3e → N 0,075 ← 0,025 (mol) (mol) −2 O +2e → O y → 2y (mol) Theo cách quy đổi, giả thiết bảo toàn electron ta có hệ phương trình: 56x + 16 y =3 3x – 2y = 0,075 Giải hệ ⇒ x = 0,045 y = 0,03 ⇒ m = 0,045.56 = 2,52 gam ⇒ Đáp án B Bài 4: Cho 11,36g hỗn hợp X gồm: Fe; FeO; Fe 2O3 Fe3O4 phản ứng hết với dung dịch HNO3 loãng dư 1,344 lit khí NO (đkc) dung dịch Y Khối lượng muối khan thu cô cạn dung dịch Y là: A 49,09g B 35,50g C 38,72g Lời giải: Cách 1: Quy đổi hỗn hợp chất rắn X thành Fe Fe2O3 Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O (1) 0,06mol 0,06mol 0,06mol Fe2O3 → 0,05 ⇒ n NO = 2Fe(NO3)3 0,1mol (2) 1, 344 = 0, 06mol; 22, Từ (1) ⇒ mFe = 56 0,06 = 3,36 g ⇒ m Fe2O3 = 11, 36 − 3, 36 = 8g ⇒ n Fe O = = 0, 05mol ⇒ mX = 242 (0,06 + 0,1) = 38,72g 160 → Đáp án C Cách 2: Quy đổi hỗn hợp chất rắn X thành FeO Fe2O3 3FeO + 10HNO3 → 3Fe(NO3)3 + NO + 5H2O 0,18 0,18mol 0,06 Fe2O3 → 2Fe(NO3)3 23 D 34,36g -0,01 -0,02 ⇒ mFeO = 12,96g; ⇒ m Fe2O3 = −1, 6g ⇒ m Fe(NO3 )3 = 242(0,18 + 0,02) = 38,72g → Đáp án C Cách 3: Quy hỗn hợp chất FexOy 3FexOy + (12x - 2y)HNO3 → 3xFe(NO3)3 + (3x - 2y)NO + (6x-y)H2O 3.0,06 3x − 2y 3.x.0,06 3x − 2y 0,06 11, 36 0, 06.3 x 16 = ⇔ 150x = 160y ⇔ = 56x + 16y 3x − 2y y 15 3.16.0, 06 = 242 = 38, 72g → Đáp án C 3.16 − 2.15 n Fex Oy = ⇒ m Fe(NO )3 Cách 4: Quy đổi hỗn hợp X thành Fe O Quy đổi 11,36 gam X thành 11,36 gam (x mol Fe y mol O) 0 +5 +3 +2 −2 Sơ đồ: gam ( Fe O ) + H N O3 → Fe (NO3)3 + N O+ H2 O +3 Quá trình oxi hóa: Fe → Fe + 3e x → x → 3x +2 +5 Quá trình khử: N +3e → N 0,18 ← 0,06 (mol) (mol) −2 O +2e → O y → 2y (mol) Theo cách quy đổi, giả thiết bảo tồn electron ta có hệ phương trình: 56x + 16 y =11,36 3x – 2y = 0,18 Giải hệ ⇒ x = 0,16 y = 0,15 ⇒ mmuối = 0,16.242 = 38,72 gam → Đáp án C Bài 5: Hoà tan hết m gam hỗn hợp Fe; FeO; Fe3O4 dung dịch HNO3 đặc nóng dư 4,48 l khí NO2 (đkc) Cơ cạn dung dịch sau phản ứng 145,2g muối Giá trị m: A 78,4g B 139,2g C 46,4g D 46,256g Lời giải: Cách 1: Quy hỗn hợp X chất Fe Fe2O3: Ta có: Fe + 6HNO3 → Fe(NO3)3 + 3NO2↑ + 3H2O 0,2 0,2 (1) 0,2 (mol) Fe2O3 + 6HNO3 → 2Fe(NO3)3 + 3H2O (2) Ta có: n NO2 = 4, 48 145, = 0, 2mol ; n muèi khan = n Fe( NO ) = = 0,6mol 3 22, 242 1 0, 0,8 n Fe( NO3 )3 = 0,6 − (mol) ÷= 2 0, 0,8 = m Fe + n Fe2O3 = 56 + 160 = 46, 4g 3 ⇒ Từ pt (2): n Fe2O3 = ⇒ m h 2X ⇒ C 24 Nếu m h 2X = m Fe + n Fe2O3 = 0,66.56 + 0, 266.160 = 46, 256g ⇒ D sai Cách 2: Quy hỗn hỗp X hỗn hợp chất FeO Fe2O3 FeO + 4HNO3 → Fe(NO )3 + NO + 2H 2O (3) 0,2 0,2 0,2 Fe2 O3 + 6HNO3 → 2Fe(NO3 )3 +3H 2O 0,2mol ⇒ n Fe( NO3 )3 = → C (4) 0,4mol 145, = 0, 6mol , mX = 0,2 (72 + 160) = 46,4gam 242 Chú ý: + Nếu từ (4) không cân ⇒ n Fe2O3 = 0, 4mol ⇒ mX = 0,2 (72 + 160) = 78,4 gam ⇒ A sai Cách 3: Quy m gam hỗn hợp X thành m gam (Fe: x mol O: y mol) +5 +3 +4 −2 Sơ đồ: m gam ( Fe O ) + H N O3đặc, nóng, dư → Fe (NO3)3 + N O2 + H2 O 0 145,2 nFe = nFe(NO ) = 242 = 0,6 mol +3 Q trình oxi hóa: Fe → Fe + 3e → 1,8 0,6 +4 +5 Quá trình khử: N +1e → N 0,2 ← 0,2 (mol) (mol) −2 O +2e → O y → 2y (mol) Theo bảo tồn e ta có: 1,8 = 0,2 + 2y ⇒ y = 0,8 mol ⇒ m = 0,6.56 + 0,8.16 = 46,4 gam ⇒ Đáp án C Nhận xét: Thơng qua cách quy đổi trình bày 3,4,5 nhận thấy cách quy đổi thành nguyên tử đơn giản hiệu cách khác Bài 6: Nung nóng m gam bột sắt ngồi khơng khí, sau phản ứng thu 20 gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe2O3 Fe3O4 Hòa tan hết X dung dịch HNO3 lỗng thu 5,6 lít hỗn hợp khí Y gồm NO NO có tỉ khối so với H2 19 Tính m thể tích HNO3 1M dùng? Lời giải: Theo đề ta có: nNO = nNO2 = 0,125mol Quy đổi 20 gam X thành 20 gam (x mol Fe y mol O) 0 +5 +3 +2 +4 −2 Sơ đồ: 20 gam ( Fe O ) + H N O3 → Fe (NO3)3 + N O + N O2 + H2 O 25 +3 Q trình oxi hóa: Fe → Fe + 3e x → x → 3x +2 +5 Quá trình khử: N +3e → N 0,375 ← 0,125 (mol) +5 N +1e (mol) +4 → N 0,125 ← 0,125 (mol) −2 O +2e → O y → 2y (mol) Theo cách quy đổi, giả thiết bảo toàn electron ta có hệ phương trình: 56x + 16 y =20 3x – 2y = 0,5 Giải hệ ⇒ x = 0,3 y = 0,2 Như nFe = 0,3 mol m = 16,8 gam Theo định luật bảo tồn ngun tố ta có: nHNO phản ứng = ntạo muối + ntạo khí = ne nhường + nNO + nNO nên nHNO = 0,3x3 + 0,125 + 0,125 = 1,15 mol 1,15 = 1,15(lít) Vậy VHNO = Bài 7: Đốt cháy 5,6g bột Fe bình đựng O thu 7,36g hỗn hợp X gồm chất rắn Hoà tan hỗn hợp X dung dịch HNO3 thu V ml (đktc) hỗn hợp khí Y gồm NO NO2 Tỉ khối Y so với H2 19 Thể tích V là: A 672 B 336 C 448 D 896 Lời giải: • Ý tưởng - Dựa vào M hh nhẩm nhanh tỉ lệ số mol khí (Trường hợp số mol khí nhau) → nhỗn hợp = 2nNO - Qui đổi 7,36g hỗn hợp X thành Fe (x mol) O (y mol) - BTKL tính khối lượng O → từ tính số mol Fe O - Áp dụng ĐLBT electron (3.Fe – 2.O = 3.NO + 1.NO2) Tính số mol NO NO2 → thể tích hỗn hợp hỗn hợp • Phép tính Vhh khí = × 22, × 3× 5, 7,36 − 5, − 2× 56 16 = 0,896(lit ) = 896( ml ) +1 26 Bài 8: Để 6,72g Fe khơng khí thu m gam hỗn hợp X gồm chất rắn Để hoà tan X cần dùng vừa hết 255ml dung dịch HNO 2M thu V lit khí NO (sản phẩm khử đkc) Giá trị m V là: A 8,4 3,360 B 10,08 3,360 C 8,4 5,712 D 10,08 5,712 Lời giải: • Ý tưởng - Áp dụng cơng thức (2.1) → tính số mol NO2 → thể tích NO2 - Áp dụng ĐLBT electron (3.Fe – 2.O = NO2) → số mol O (a mol) - m = 6,72 + 16.a • Phép tính - VNO = 22, × (2 × 0, 255 − × - m = 6, 72 + 16 × 3× 6, 72 ) = 3,36(lit ) 56 6, 72 − 0,15 56 = 10, 08( g ) Bài 9: Cho m gam hỗn hợp X gồm Fe Fe3O4 tác dụng với 200ml dung dịch HNO3 3,2M Sau phản ứng 2,24 lit khí NO (đkc) lại 1,46g kim loại khơng tan Giá trị m: A 17,04 B 19,20 C 18,50 D 20,50 Lời giải: • Ý tưởng: m = mFe phản ứng + mO + mFe dư - Qui đổi X phản ứng thành Fe (x mol) O (y mol) - Vì kim loại dư nên Fe đạt Fe+2 - Áp dụng cơng thức (2) tìm số mol HNO3 tạo muối → số mol Fe (x mol) - ĐLBT electron (2.nFe – 2.nO = 3.nNO) → số mol nO = y = 2nFe − 3n NO - Tìm m = 1,46 + 56x + 16y • Phép tính 0, × 3, − m = 1, 46 + 56 × 2, 24 22, 0, × 3, − + 16 × 27 2, 24 2, 24 − 3× 22, 22, = 18,5( g ) IV Nội dung thực nghiệm sư phạm IV.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm Mục đích thực nghiệm sư phạm nhằm đánh giá hiệu phương pháp đưa thông qua hệ thống câu hỏi trắc nghiệm dạng kiểm tra 45 phút học sinh lớp 11 IV.2 Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm - Dùng hệ thống câu hỏi trắc nghiệm soạn thảo dựa phương pháp đưa ra, trình bày trước Học sinh thời lượng tiết Sau tiến hành kiểm tra, đánh giá - Phân tích câu hỏi, đánh giá mức độ khó vấn đề nêu - Sơ đánh giá khả tiếp thu kiến thức hố học học sinh kết q trình dạy học - Đánh giá thái độ học sinh IV.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm Thực nghiệm sư phạm tiến hành với 160 học sinh/4 lớp trường THPT Hoàng Văn Thụ - Lục Yên – Yên Bái - Để đảm bảo tính trung thực ngăn ngừa tượng chép học sinh ngồi gần nhau, câu hỏi câu trả lời xáo trộn thành đề - Một học sinh phát đề phiếu làm bài, thời gian làm 45 phút - Nội dung kiểm tra phiếu làm : 28 PHIẾU THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM “Giải nhanh toán axit nitric thường gặp ” Trường: THPT HOÀNG VĂN THỤ Họ, tên học sinh: Lớp Giải nhanh toán sau thời gian 45 phút, sau chọn đáp án cách tơ đen vào đáp án tương ứng./ 10 11 12 13 14 15 A B C D ĐỀ BÀI: Câu 1: Hoµ tan 32 gam kim loại M dung dịch HNO đặc thu đợc 22,4 lít NO2 đktc Kim loại M A Cu B Fe C Al D Mg Câu 2: Hoà tan hoàn toàn 2,4 gam Mg dung dịch HNO3 (lỗng, dư), thu V lít khí N2O (sản phẩm khử nhất, đktc) Giá trị V A 0,36 B 0,56 C 0,112 D 0,448 Câu 3: Để hòa tan vừa hết 9,6 gam Cu cần phải dùng V ml lít dung dịch HNO 2M, sau phản ứng thu V1 lít khí NO (ở đktc).( sản phẩm khử nhất) Vậy V V có giá trị là: A 200 ml 2,24 lít B 300 ml 2,24 lít C 200 ml 4,48 lít D 300 ml 6,72 lít Câu 4: Hồ tan 5,95g hỗn hợp Zn Al có tỉ lệ mol 1:2 dung dịch HNO loãng dư thu 0,896 lit sản phẩm khử X chứa nitơ Vậy X là: A NO2 B N2 C NO D N2O Câu 5: Hòa tan hết 1,92 gam Cu 1,5 lít dd HNO 0,15M thu 0,448 lít khí NO (ở đktc) dd X Biết phản ứng thể tích dd khơng thay đổi Nồng độ mol/l lít muối HNO3 dung dịch X A 0,02M ; 0,097M B 0,01M ; 0,02M C 0,01M ; 0,01M D 0,02M ; 0,079M Câu 6: Cho m gam Al phản ứng hết với dung dịch HNO dư thu 8,96 lit (đktc) hỗn hợp khí NO N2O có tỉ khối H2 18,5 Giá trị m là: A 17,5 B 15,3 C 19,8 29 D 13,5 Câu 7: Oxi hoá chậm m gam Fe ngồi khơng khí thu 12g hỗn hợp X gồm chất rắn Hoà tan hoàn toàn X dung dịch HNO dư thu 2,24 lit khí NO (là sản phẩm khử đkc) Giá trị m là: A 7,57 B 7,75 C 10,08 D 10,80 Câu 8: Oxi hố hồn tồn 0,728g bột Fe ta thu 1,016g hỗn hợp oxit sắt Hoà tan hồn tồn X dung dịch HNO3 lỗng dư Thể tích khí NO đkc (sản phẩm khử nhất) thu là: A 22,40ml B 44,80ml C 2,24ml D 33,60ml Câu 9: Cho 2,16g Mg tác dụng với dung dịch HNO3 dư Sau phản ứng xảy hồn tồn thu 0,896 lit khí NO (đkc) dung dịch X Khối lượng muối khan thu cô cạn dung dịch X: A 13,92g B 13,32g C 8,88g D 6,52g Câu 10: Cho 38,7 gam hỗn hợp kim loại Cu Zn tan hết dung dịch HNO 3, sau phản ưngd thu 8,96 lít khí NO (ở đktc) không tạo NH 4NO3 Vậy khối lượng kim loại hỗn hợp là: A 19,2 g 19,5 g B 12,8 g 25,9 g C 9,6 g 29,1 g D 22,4 g 16,3 g Câu 11 12: Cho 60 gam hỗn hợp gồm Cu CuO tan hết lít dung dịch HNO 1M(dư) thu 13,44 lít khí NO (ở đktc) Biết thể tích dung dịch thay đổi khơng đáng kể Câu 11: Vậy % khối lượng Cu hỗn hợp bằng: A 64% B 32% C 42,67% D 96% Câu 12: Nồng độ mol/l muối axit dư dung dịch thu là: A 0,6M 0,6M B 0,3M 0,2M C 0,3M 1,8M D 0,3M 0,18M Câu 13 14: Hòa tan hồn tồn 11 gam hh gồm Fe Al dd HNO dư thu 11,2 lít hh khí X (đktc) gồm NO NO có khối lượng 19,8 gam (Biết phản ứng không tạo NH4NO3) Câu 13 : Vậy thể tích khí hh X bằng: A 3,36 lít 4,48 lít B 4,48 lít 6,72 lít C 6,72 lít 8,96 lít D 5,72 lít 6,72 lít Câu 14: Vậy khối lượng kim loại hh bằng: A 5,6 gam 5,4 gam B 2,8 gam 8,2 gam C 8,4 gam 2,7 gam D 2,8 gam 2,7 gam Câu 15: Hòa tan hết 0,02 mol Al 0,03 mol Ag vào dung dịch HNO3 dư cô cạn nung nóng đến khối lượng khơng đổi thu chất rắn nặng: A 4,26g B 4,5g C 3,78g D 7,38g IV Kết thực nghiệm sư phạm Trong năm học 2009-2010 Tơi tham gia giảng dạy mơn hóa học lớp 11A3,11A4,12A5,12A10 Tôi áp dụng kinh nghiệm nêu q trình dạy học Tơi nhận thấy: “ Một số phương pháp giải nhanh toán HNO 3’’ giúp học sinh vận dụng 30 giải tập thường xuyên hơn,chất lượng học tập nâng lên học sinh có hứng thú học tập mơn hóa học Cụ thể: Tơi chia lớp giảng dạy thành nhóm + Nhóm 1: 11A3 ,12A5 + Nhóm 2: 11A4,12A10 - Khi chưa áp dụng “ Một số phương pháp giải nhanh toán HNO3’’, kết sau: Giỏi (%) Khá (%) Trung bình(%) Yếu(%) Nhóm 2,5 12,5 60 25 Nhóm 20 65 10 - Sau áp dụng “ Một số phương pháp giải nhanh toán HNO3’’, kết sau: Giỏi (%) Khá (%) Trung bình(%) Yếu(%) Nhóm 10 25 60 Nhóm 15 40 42,5 2,5 Nhận xét: Cả hai nhóm sau áp dụng phương pháp nhận thấy phần trăm điểm khá, giỏi tăng lên nhiều, điểm yếu giảm xuống Từ kết thực nghiệm trên, nhận thấy : - Các câu từ đến 7, 10 đến 15 nằm phương pháp đưa nên Học sinh có khả làm - Câu : Nhiều học sinh lúng túng tính số mol oxi Ở nO = - 1,016 − 0,728 = 0,018 mol ; sau giải bình thường theo quy đổi 16 Câu : Học sinh dễ nhầm, tính mMg(NO ) mà khơng tính mNH NO Như vậy, phương pháp đưa góp phần thúc đẩy nhận thức Học sinh dạng toán thường gặp axit HNO mà Học sinh giải theo phương pháp bảo toàn electron phương pháp quy đổi 31 PHẦN THỨ BA KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Từ mục đích nhiệm vụ đề tài, tiến hành nghiên cứu giải số nội dung sau: - Đưa số phương pháp giải nhanh tập axit nitric - Sưu tầm số tập đề thi tốt nghiệp SBT ; SGK hóa 11, 12, giúp học sinh rèn luyện kĩ giải nhanh - Thông qua phiếu điều tra, kiểm tra, gặp gỡ trao đổi trực tiếp với giáo viên, đồng thời dựa số kinh nghiệm thân rút giảng dạy, thắc mắc đồng nghiệp, bước đầu tơi hồn thiện sáng kiến - Kết nghiên cứu đề tài tài liệu tham khảo cho giáo viên học sinh lớp 11 12 Và hi vọng, sáng kiến tài liệu dùng hai tiết học tự chọn lớp 11 (Chương Nitơ – photpho) Tuy nhiên hạn chế mặt thời gian kinh nghiệm thân q ít, đồng thời khuôn khổ sáng kiến kinh nghiệm nên khơng tránh khỏi thiếu sót nên tơi hi vọng nhận nhiều ý kiến đóng góp Thầy, Cô trước bạn đồng nghiệp để mở rộng đề tài đưa nhiều hướng giải nhanh cho toán axit nitric Tôi xin chân thành cảm ơn ! Ngày 15 tháng 09 năm 2013 Tác giả NGÔ MINH NGỌC 32 TÀI LIỆU THAM KHẢO Đề thi TN năm từ 2007-2013 Sách giáo khoa hóa học lớp 12 (ban bản) Sách giáo khoa hóa học lớp 11 (ban bản) Sách tập hóa học lớp 12 (ban bản) Sách tập hóa học lớp 11 (ban bản) Phương pháp giải nhanh tốn hóa học trọng tâm - Ths.Nguyễn Khoa Thị Phượng.Nhà xuất Đại học quốc gia Hà Nội Phương pháp giải tốn hóa học vô – Tiến sĩ: Nguyễn Thanh Khuyến Nhà xuất Đại học quốc gia Hà Nội 33 Đánh giá tổ chuyên môn ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… Đánh giá hội đồng khoa học nhà trường ……………………………………………… ……………………………………………… ……………………………………………… ……………………………………………… ……………………………………………… ……………………………………………… ……………………………………………… ……………………………………………… ……………………………………………… ……………………………………………… ……………………………………………… ……………………………………………… ……………………………………………… 34 ... TN - Nghiên cứu phương pháp bảo toàn electron, phương pháp qui đổi vận dụng phương pháp để giải tập trắc nghiệm - Tìm hướng giải nhanh tốn dựa vào kĩ sử dụng phương pháp giải nhanh IV Đối tượng... trình bày kinh nghiệm việc" Sử dụng số phương pháp giải nhanh tập trắc nghiệm HNO3 Việc áp dụng phương pháp để giải số tốn hóa vơ đơn giản sách giáo khoa hóa 11 hóa 12 phức tạp sách tập hóa 11 hóa... lựa chọn, sưu tầm tập trắc nghiệm giải nhanh phương pháp bảo toàn electron phương pháp qui đổi + Bước 2: Đưa phương pháp để giải nhanh tập chọn bước + Bước 3: Tiến hành thực nghiệm sư phạm đối