Sáng kiến kinh nghiệm Phương pháp giải bài tập Hoá học Kim loại td HNO3 có sinh ra muối amoni

Sáng kiến kinh nghiệm – Năm học 2014 -2015 MỤC LỤC NỘI DUNG PHẦN : ĐẶT VẤN ĐỀ I Lí chọn đề tài II Mục đích nghiên cứu sở thực tiễn III Phạm vi nghiên cứu ứng dụng PHẦN 2: NỘI DUNG I Cơ sở lí luận Thế dạy học nêu vấn đề Quy trình dạy học nêu vấn đề Vấn đề giải tập hóa học II Cơ sở lí thuyết đề tài Tính oxi hóa HNO3 Tính oxi hóa ion NO3− môi trường axit III Một số nguyên tắc phương pháp giải tập HNO3 Định luật bảo toàn electron Phương pháp quy đổi IV Sử dụng dạy học nêu vấn đề thông qua dạng tập Dạng 1: Các tập lí thuyết Dạng 2: Tạo tình có vấn đề thơng qua số mol HNO3 phản ứng Dạng 3: Tạo tình có vấn đề thông qua số mol electron kim loại nhường Dạng 4: Tạo tình có vấn đề thơng qua khối lượng muối thu sau phản ứng Dạng 5: Tạo tình có vấn đề thơng qua số sản phẩm khử Dạng 6: Tạo tình có vấn đề toán KL tác dụng với dung dịch chứa ion NO3−trong môi trường axit( H+) Dạng 7: Một số toán giải theo phương pháp quy đổi Dạng 8: Tạo tình bất ngờ cho học sinh qua tốn kim loại trung bình tác dụng HNO3 tạo NH4NO3 Bài tập tự luyện V Các biện pháp tổ chức VI Một số kết đạt thực nghiệm đề tài Tiến trình nội dung thực Đánh giá thực nghiệm PHẦN 3: KẾT LUẬN Tài liệu tham khảo TRANG 2 2 4 4 5 6 9 12 14 17 24 28 33 36 39 42 42 42 43 45 46 Sáng kiến kinh nghiệm – Năm học 2014 -2015 PHẦN : ĐẶT VẤN ĐỀ I Lí chọn đề tài Trong chương trình hóa học phổ thơng, nội dung kiến thức axit nitric nội dung kiến thức quan trọng Việc rèn luyện kĩ giải tập axit giáo viên thực với nhiều hình thức khác tùy thuộc vào mục đích yêu cầu đơn vị kiến thức nhỏ Khi luyện tập axit học sinh rèn luyện kĩ viết cân phương trình phản ứng, kĩ tính tốn theo phương pháp bảo tồn electron tập toán axit nitric…, kĩ kĩ xác định sản phẩm khử axit tác dụng với chất khử Nhằm giúp em xác định trường hợp nào, dạng tập ta xác định sản phẩm khử muối amoni, dạng tập hay khó thường lựa chọn đề thi kì thi quan trọng cấp tỉnh cấp quốc gia Vì lí tơi lựa chọn đề tài : “ Một số phương pháp tạo tình có vấn đề rèn luyện kĩ giải tập kim loại tác dụng axit nitric tạo muối amoni ” nhằm giúp em có kĩ tốt để giải tập phần này, góp phần nhỏ việc bồi dưỡng em thành học sinh giỏi Hóa học có thành tích tốt kì thi đại học, cao đẳng II Mục đích nghiên cứu sở thực tiễn đề tài Thực trạng chung kì thi tập trung khai thác dạng tập định lượng hóa học mà sách giáo khoa thường đề cập tới, dạng tập đòi hỏi học sinh phải vận dụng kiến thức sách giáo khoa mức độ cao giải Trong tài liệu tham khảo trình bày tóm tắt chưa đầy đủ có nằm rải rác nhiều tài liệu vấn đề mà tác giả đề cập Trong thực tiễn ôn thi học sinh giỏi ôn thi đại học nhiều năm nhận thấy gặp tập liên quan tới kim loại tác dụng axit nitric mà có tạo sản phẩm muối amoni học sinh thường lúng túng tính tốn mắc lỗi khơng nhận ngồi sản phẩm khử mà tốn cho có sản phẩm khử khác muối amoni, từ dẫn đến mắc bẫy lựa chọn kết cuối Với thực trạng trên, muốn chia sẻ với bạn bè đồng nghiệp vài kinh nghiệm nhỏ dạy phần tập kim loại tác dụng với axit nitric theo phương pháp nêu vấn đề, nhằm giúp học sinh hiểu rõ trường hợp tốn có thêm sản phẩm khử muối amoni cách tính định lượng sản phẩm III Phạm vi nghiên cứu ứng dụng Trong đề tài “ Một số phương pháp tạo tình có vấn đề rèn luyện kĩ giải tập kim loại tác dụng axit nitric tạo muối amoni ” mà nghiên Sáng kiến kinh nghiệm – Năm học 2014 -2015 cứu, tơi cố gắng trình bày ngắn gọn phương pháp tạo tình có vấn đề nhằm giúp học sinh nhận ra: + Những kim loại có khả khử axit nitric để tạo muối amoni ? + Vì biết có muối amoni sinh ? + Khi có thêm sản phẩm khử muối amoni tính tốn ? Khi học sinh nắm kĩ giải vấn đề đó, tư suy luận học sinh phát triển, em có phương pháp tự học tốt học tập mơn Hóa học đạt kết cao Sáng kiến kinh nghiệm – Năm học 2014 -2015 PHẦN 2: NỘI DUNG I Cơ sở lí luận Thế dạy học nêu vấn đề Dạy học nêu vấn đề hệ thống tình có vấn đề liên kết với phức tạp dần lên mà qua việc giải tình học sinh với giúp đỡ gợi mở thầy giáo làm chủ nội dung kiến thức mà học sinh cần đạt tới Quy trình dạy học nêu vấn đề Dạy học nêu vấn đề vào việc học tập học sinh coi trình nhận thức Q trình nhận thức ln thực nhờ tư Quy trình dạy học nêu vấn đề xây dựng dựa vào trình tư gồm: + Đưa học sinh vào tình có vấn đề + Phân tích tình có vấn đề: Xác định chưa biết, huy động vốn tri thức có để tìm chưa biết + Đưa giả thuyết + Trình bày lời giải + Kiểm tra lời giải + Kết luận Vấn đề giải tập hóa học: Một tập hóa học dù mức độ khó nào: nhận biết, thơng hiểu, vận dụng mức độ thấp hay vận dụng mức độ cao tạo nên từ tình có vấn đề Nhiệm vụ giáo viên xây dựng tập, gợi mở làm cho học sinh phát vấn đề Các tình có vấn đề là: + Tình bất ngờ: Tình tạo kiện bất ngờ tập hóa học + Tình mâu thuẫn: Là tình khơng phù hợp, mâu thuẫn kiện đề kết thực tiễn thí nghiệm + Tình lựa chọn: Tình xuất số cách giải có cách giải hợp lí nhất, người giáo viên cần gợi ý để học sinh tự lựa chọn số khả xảy Sáng kiến kinh nghiệm – Năm học 2014 -2015 + Tình giả định: Là giả định để làm rõ vấn đề hay việc cần tìm hiểu, đánh giá II Cơ sở lí thuyết đề tài 1.Tính oxi hóa HNO3 Axit HNO3 thể tính oxi hóa mạnh tác dụng với chất có tính khử như: kim loại ( trừ Au, Pt ) , phi kim, hợp chất Fe(II), hợp chất S2-, I-, Thông thường: + Nếu axit đặc tác dụng với chất khử tạo sản phẩm khử NO2 Điều giải thích sản phẩm khử hợp chất chứa oxi nitơ với số oxi hóa nhỏ +4 tạo bị HNO3 đặc oxi hóa đến NO2 + Nếu axit loãng, thường cho NO, N2O, N2, NH4NO3 Tuy nhiên, trình khử HNO thường diễn theo số hướng song song, kết thu hỗn hợp sản phẩm khử khác tùy thuộc vào độ mạnh yếu chất khử nồng độ axit Nếu chất khử có tính khử mạnh, nồng độ axit nhiệt độ thích hợp cho N2O, N2, NH3 ( dạng NH4NO3) Theo tài liệu giáo sư Nguyễn Đức Vận “ Hóa học vô – tập – Các nguyên tố phi kim” trình bày khoa học tính oxi hóa axit nitric; theo kim loại mạnh tác dụng với HNO3 loãng khả tạo sản phẩm NH3 lớn Tuy nhiên, không kim loại mạnh mà kể Fe, Sn… tác dụng HNO có khả tạo NH3 Với Fe tác dụng với HNO3 lỗng có khối lượng riêng d = 1,034 – 1,115 gam/cm bị oxi hóa Fe2+ tạo NH4NO3 4Fe +10HNO3 → 4Fe(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O Với Sn phản ứng xảy phức tạp hơn, tác dụng HNO lỗng phản ứng chậm tạo muối Sn2+ NH4NO3 số oxit Nitơ 4Sn +10HNO3 → 4Sn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O 3Sn +8HNO3 → 3Sn(NO3)2 + 2NO + 4H2O + Một số kim loại (Fe, Al, Cr, ) không tan axit HNO đặc, nguội bị thụ động hóa Sáng kiến kinh nghiệm – Năm học 2014 -2015 Tính oxi hóa ion NO3- môi trường axit Trong môi trường axit, Ion NO3- có tính oxi hóa mạnh tương tự HNO lỗng, oxi hóa kim loại để tạo sản phẩm NO, N2O, N2, NH4+ , kim loại mạnh Al, Zn, Mg… tạo sản phẩm khử NH4+ Ví dụ: Khi cho Mg vào dung dịch hỗn hợp NaNO3 HCl có phản ứng: Mg + NO3- + 10H+ → 4Mg2+ + NH4++ 3H2O III Một số nguyên tắc phương pháp giải tập HNO3 Định luật bảo toàn electron Khi giải tập kim loại tác dụng với HNO dung dịch hỗn hợp chứa NO 3-/H+ ta thường sử dụng định luật bảo toàn e M → +5 n+ M + ne +x N + (5 – x)e → N ⇒ ne nhường = ne nhận * Đặc biệt + Nếu phản ứng tạo nhiều sản phẩm khử N ne nhường = Σne nhận + Nếu có nhiều chất khử tham gia phản ứng Σne nhường = ne nhận - Trong số trường hợp cần kết hợp với định luật bảo tồn điện tích (tổng điện tích dương = tổng điện tích âm) định luật bảo tồn ngun tố - Có thể sử dụng phương trình ion – electron bán phản ứng để biểu diễn q trình Q trình oxi hóa : M → Mn+ + ne Quá trình khử : 2H+ + NO3- + 1e → NO2 + H2O 4H+ + NO3- + 3e → NO + 2H2O 10H+ + 2NO3- + 8e → N2O + 5H2O 12H+ + 2NO3- + 10e → N2 + 6H2O 10H+ + NO3- + 8e → NH4+ + 3H2O Sáng kiến kinh nghiệm – Năm học 2014 -2015 + Đặc biệt kim loại tác dụng với axit HNO3 ta có: nHNO3 (pư) = 2nNO2 + 4nNO + 10nN2O + 12nN2 + 10nNH4+ nNO3- (trong muối) = ne nhường = nNO2 + 3nNO + 8nN2O + 10nN2 + 8nNH4+ Chú ý: + Với kim loại có nhiều hóa trị (như Fe, Cr), dùng dư axit tạo muối hóa trị kim loại (Fe3+, Cr3+); axit dùng thiếu, dư kim loại tạo muối hóa trị (Fe2+, Cr2+), tạo đồng thời loại muối + Trong số toán ta phải ý biện luận trường hợp tạo sản phẩm khác: NH4NO3 dựa theo phương pháp bảo toàn e (nếu ne cho > ne nhận để tạo khí) dựa theo kiện đề (chẳng hạn cho dung dịch NaOH vào dung dịch sau phản ứng thấy có khí ra) hợp chất khí Nitơ dựa vào tỉ khối hỗn hợp cho, + Các chất khử phản ứng với muối NO3- môi trường axit tương tự phản ứng với HNO3, sản phẩm khử thường NO, NH 4+ Ta cần quan tâm chất phản ứng phương trình ion sử dụng định luật bảo toàn để giải Phương pháp quy đổi  Nội dung phương pháp: Với hỗn hợp nhiều chất ta coi hỗn hợp tương đương với số chất (thường 2) chất (chẳng hạn hỗn hợp gồm FeO, Fe2O3 Fe3O4 coi tương đương FeO Fe2O3 biết FeO Fe2O3 có số mol coi tương đương với Fe3O4) quy đổi theo nguyên tố thành phần tạo nên hỗn hợp VD1 Để m gam Fe khơng khí, sau thời gian biến thành hỗn hợp H có khối lượng 12 gam gồm FeO, Fe2O3, Fe3O4 Fe Hòa tan hết H vào dung dịch HNO3 thu 2,24 lít khí NO (đo đktc) Giá trị m gam bao nhiêu? Giải nNO = 2,24/22,4 = 0,1 mol Gọi x số mol Fe; y tổng số mol ngun tử O khơng khí tham gia phản ứng Ta có: mH = 56x + 16y = 12 (1) Trong tồn q trình phản ứng: ne (Fe cho) = ne(O nhận) + ne (N nhận) Sáng kiến kinh nghiệm – Năm học 2014 -2015  3x = 2y + 3.0,01 (2) Từ (1) (2) có được: x = 0,18; y = 0,12 Do đó: mFe = 56x = 10,08  Chú ý: a Ngoài cách quy đổi theo Fe O ta quy đổi hỗn hợp theo Fe Fe2O3 Fe FeO FeO Fe2O3, * Lưu ý theo cách quy đổi nghiệm tính giá trị âm ta sử dụng để tính tốn bình thường Chẳng hạn, quy đổi theo Fe FeO ta có hệ: m H = 56 x + 72 y = 12  3x + y = 3.0,1 (với x = nFe; y = nFeO) Tìm x = 0,06; y = 0,12 ⇒ nFe (ban đầu) = nFe + nFe (trong FeO) = 0,18 ⇒ mFe = 10,08 g Còn quy đổi theo FeO (x mol) Fe2O3 (y mol) ta có: m H = 72 x + 160 y = 12 ⇒ x = 0,3 ; y = -0,06   x = 3.0,1 nFe (ban đầu) = nFe (trong FeO) + nFe (trong Fe2O3) = 0,18 mol ⇒ mFe = 10,08 g b Dùng công thức giải nhanh Gọi x số mol Fe ban đầu; a tổng số mol electron mà N +5 axit nhận vào; m’ khối lượng hỗn hợp H Áp dụng định luật bảo toàn e: ne (Fe cho) = n(O nhận) + ne (axit nhận) Mà: mO = mH – mFe = m’ – m ⇒ 3x = m'−56.x + a ⇒ x = 0,1(m’/8 + a) hay mFe = 5,6(m’/8 + a) 16 Nếu dùng Cu thì: nCu = 0,1(m’/8 + a); mCu = 6,4(m’/8 + a) c Quy đổi gián tiếp Giả sử q trình thứ hai ta khơng dùng HNO mà thay O2 để oxi hóa hồn tồn hỗn hợp H thành Fe2O3 từ việc bảo tồn e: nO (thêm) = 3/2nNO = 0,15 (mol) ⇒ moxit = 12 + 0,15.16 = 14,4 ⇒ nFe = 0,18 (mol) ⇒ mFe = 10,08 g Sáng kiến kinh nghiệm – Năm học 2014 -2015 VD2: Hòa tan hồn tồn 3,76 gam hỗn hợp H gồm: S, FeS, FeS2 HNO3 dư 0,48 mol NO2 dung dịch X Cho dung dịch Ba(OH)2 dư vào X, lọc kết tủa nung đến khối lượng khơng đổi khối lượng chất rắn thu là: A 17,545 gam B 18,355 gam C 15,145 gam D 12,44 gam Giải Gọi x, y tổng số mol Fe S hỗn hợp (cũng coi x, y số mol Fe S tham gia phản ứng với tạo hỗn hợp trên) Ta có: 56x + 32y = 3,76 Mặt khác: ne (cho) = 3x + 6y = 0,48 = ne (nhận) H2SO4) (vì hỗn hợp H bị oxi hóa tạo muối Fe 3+ Từ có: x = 0,03; y = 0,065 Khi thêm Ba(OH)2 dư kết tủa thu có: Fe(OH) (0,03 mol) BaSO4 (0,065 mol) Sau nung chất rắn có: Fe2O3 (0,015 mol) BaSO4 (0,065 mol) mchất rắn = 160.0,015 + 233.0,065 = 17,545 (gam) Trên số sở lí luận sở lí thuyết đề tài, dựa sở tác giả muốn xây dựng số dạng tập đặc trưng cho kim loại tác dụng HNO3 tạo sản phẩm khử muối amoni Từ sử dụng phương pháp dạy học nêu vấn đề nhằm khắc sâu cho học sinh lí thuyết rèn luyện kĩ tính tốn nhanh cho dạng tập kiểu IV Sử dụng dạy học nêu vấn đề thông qua dạng tập Sau đây, xin giới thiệu số dạng tập kim loại, hỗn hợp chất khử tác dụng với axit nitric có sinh sản phẩm muối amoni phương pháp sử dụng dạy học nêu vấn đề áp dụng cho việc rèn luyện kĩ giải tập cho học sinh Dạng 1: Các tập lí thuyết Sáng kiến kinh nghiệm – Năm học 2014 -2015 Khi dạy tập lí thuyết axit nitric, phản ứng kim loại với axit nitric sinh sản phẩm NH4NO3, nhiên sản phẩm khử chất rắn tan dung dịch nên học sinh nhầm lẫn với việc phản ứng khơng xảy Bài tập 1: Khi cho mẩu kim loại Mg Al vào ống nghiệm chứa axit nitric thấy mẩu kim loại tan hết khơng thấy khí Giải thích tượng viết phương trình phản ứng? Giáo viên nêu vấn đề: Kim loại tan tức có phản ứng hóa học xảy ra, sản phẩm khử HNO3 chất khí, gì? Trên sở lí thuyết học, học sinh sễ trả lời sản phẩm khử NH 3, chất khử tác dụng tiếp với HNO3 để tạo muối NH4NO3 Lời giải: Kim loại tan khơng tạo khí HNO3 lỗng tạo sản phẩm khử NH4NO3 Phương trình hóa học: 4Mg + 10HNO3 → 4Mg(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O 8Al + 30HNO3 → 8Al(NO3)3 + 3NH4NO3 + 9H2O Với tập học sinh cần huy động vần dụng kiến thức với mức độ thông hiểu giải dễ dàng toán Bài tập 2: Cho cẩn thận kim loại Ca vào dung dịch HNO3 loãng thu dung dịch X chứa hai chất tan hỗn hợp Y gồm khí khơng màu, khơng hóa nâu khơng khí Cho dung dịch X tác dụng với Al dư dung dịch Z hỗn hợp khí T chứa khí khơng màu, khơng hóa nâu khơng khí Dung dịch Z tác dụng với dung dịch Na2CO3 tạo thành kết tủa G Viết phương trình phản ứng hóa học xảy (nếu có) (Trích đề thi học sinh giỏi khối 12 tỉnh Nghệ an 2011-2012) Giáo viên nêu vấn đề: + Hỗn hợp Y T chứa khí khơng màu, khơng hóa nâu khơng khí gồm khí gì? Lúc học sinh dựa vào kiến thức biết đưa khí: N 2, N2O, NH3 H2 + Hỗn hợp khí Y T chứa thành phần khí giống hay không? 10 Sáng kiến kinh nghiệm – Năm học 2014 -2015 Vậy nS ban đầu = 0,05 mol Các q trình oxi hóa : Mg → Mg2+ + 2e 0,2 0,4 mol Zn → Zn2+ + 2e 0,4 0,8 mol S → S+6 + 6e 0,05 0,3 mol ⇒ ne nhường = 1,5 mol Đặt nN2O = x mol ; nNO = y mol Ta có hệ phương trình:  x + y = 0,15 ⇒ x = 0,05; y = 0,1  44 x + 30 y = 0,15.17,333.2 Các trình khử khử: 10H+ + 2NO3− + 8e → N2O + 5H2O 0,4 0,05 mol 4H+ + NO3− + 3e → NO + 2H2O 0,3 0,1 mol Nhận thấy ne nhận = 0,7 < ne nhường = 1,5 nên ngồi sản phẩm có NH4+ ne nhận tạo NH4+ = 1,5 – 0,7 = 0,8 mol 10H+ + NO3− + 8e → NH4+ + 3H2O 0,8 0,1 (mol) Vậy dung dịch Z chứa : 34 Sáng kiến kinh nghiệm – Năm học 2014 -2015 Mg 2+ : 0,2(mol )  2+ Zn : 0,4(mol )  +  NH : 0,1(mol )  2− SO4 : 0,05(mol )  NO − : b(mol )  Theo định luật bảo tồn điện tích ta có : 0,2.2+0,4.2+0,1.1 = 0,05.2+b ⇒ b = 1,2 mol Theo định luật bảo tồn ngun tố ta có : nHNO3 pư = nN(sp khử) + nN(NO3-)muối = = 0,05.2 + 0,1.1 + 0,1.1 + 1,2 = 1,5 mol ⇒ VHNO3 = 1,5/1 = 1,5 (lít) Bài tập 2: Trộn 5,445 gam bột Al với 10 gam hỗn hợp CuO, Fe 2O3 (trong nCuO = 2nFe2O3) tiến hành phản ứng nhiệt nhôm thu hỗn hợp X Hòa tan hồn tồn X vào dung dịch HNO3 lỗng dư thu 1,008 lít (đktc) hỗn hợp khí gồm NO N2O ( có tỉ lệ mol tương ứng 1:2) dung dịch Y Số mol HNO3 tham gia phản ứng là: A 0,9925 B 1,0725 C 1,0275 D 0,9275 Giáo viên nêu vấn đề tốn: + Phản ứng nhiệt nhơm có xảy hồn tồn khơng? + Sản phẩm khử có tạo muối amoni khơng? + Nêu bước giải tốn? Lời giải: Vì ta chưa biết phản ứng nhiệt nhơm xảy hồn tồn hay khơng nên ta áp dụng phương pháp bảo tồn electron để giải Khi hòa tan X vào HNO3 X tan hết nên kim loại oxit kim loại oxi hóa đến mức tối đa Vì ta coi số oxi hóa Cu, Fe khơng đổi Ta có: nAl = 0,605/3 mol ; nCuO =0,0625; nFe2O3 = 0,03125 mol 35 Sáng kiến kinh nghiệm – Năm học 2014 -2015 Gọi số mol NO x (mol); số mol N2O y (mol) Ta có hệ phương trình:  x + y = 0,045  2 x − y = ⇒ x = 0,015; y = 0,03 mol Q trình oxi hóa: Al → Al3+ + 3e 0,605/3 0,605 mol Quá trình khử: 10H+ + 2NO3− + 8e → N2O + 5H2O 0,24 0,03 mol 4H+ + NO3− + 3e → NO + 2H2O 0,045 0,015 mol Nhận thấy ne nhận = 0,285 < ne nhường = 0,605 nên sản phẩm có NH4+ ne nhận tạo NH4+ = 0,605 – 0,285 = 0,32 mol 10H+ + NO3− + 8e → NH4+ + 3H2O 0,32 0,04 mol Dung dịch sau phản ứng chứa:  Al ( NO3 ) : 0,605 / 3(mol )  Fe( NO ) : 0,0625(mol ) 3  Cu ( NO3 ) : 0,0625( mol )  NH NO : 0,04(mol )   HNO3 : Áp dụng định luật bào tồn ngun tố ta có: nHNO3 phản ứng = 0,605+0,0625.3+0,0625.2+0,04.2+0,03.2+0,015 nHNO3 phản ứng = 1,0725 mol 36 Sáng kiến kinh nghiệm – Năm học 2014 -2015 Dạng 8: Tạo tình bất ngờ cho học sinh qua tốn kim loại trung bình tác dụng HNO3 tạo NH4NO3 Khi học sinh có kĩ vận dụng kiến thức với mức độ cao, giáo viên mạnh dạn đưa tập mang tính bất ngờ, thường trái với quy luật thông thường, chẳng hạn Fe, Sn tác dụng với HNO tạo NH4NO3 mà học sinh ngờ tới Bài tập Hồ tan hoàn toàn m gam bột Fe lượng vừa đủ 580 gam dung dịch HNO3 dung dịch Y 3,36 lit khí NO (đktc) Cho Y tác dụng vừa đủ với dung dịch NaOH 25,05 gam kết tủa R Sau nung R không khí đến khối lượng khơng đổi thu 20 gam chất rắn a Tính khối lượng Fe ban đầu b Tính nồng độ % dung dịch HNO3 dùng Lời giải: nNO = 2,24/22,4 = 0,1 mol a Khi cho Y tác dụng với dung dịch NaOH thu kết tủa R chứa Fe(OH) Fe(OH)3 kết tủa Chất rắn thu nung Fe 2O3 ⇒ nFe2O3 = 20/160= 0,125 mol Theo định luật bảo toàn nguyên tố: nFe (ban đầu) = nFe (trong Fe2O3) = 0,125.2 = 0,25 mol ⇒ mFe = 0,25.56 = 14 g b Nhận thấy kết tủa R có Fe(OH)2 mR = 0,25.90 = 22,5 gam < 25,05 gam Còn kết tủa R có Fe(OH)3 mR = 0,25.107 = 26,75 gam > 25,05 gam Vậy Y chứa muối sắt R chứa kết tủa Đặt nFe(OH)2 = x (mol); nFe(OH)3 = y mol Ta có hệ phương trình:  x + y = 0,25 ⇒ x = 0,1; y = 0,15 mol  90 x + 107 y = 25,05 Quá trình nhường electron: Fe → Fe3+ + 3e 37 Sáng kiến kinh nghiệm – Năm học 2014 -2015 0,15 Fe → 0,45 mol Fe2+ + 2e 0,1 0,3 mol Nhận thấy số mol electron kim loại nhường : ne nhường = 0,65 mol +5 Mà: N + 3e +2 → N 0,45 mol 0,15 mol ⇒ ne nhận < ne nhường Vậy chứng tỏ phản ứng Fe HNO3 phải có sản phẩm khử NH4NO3 +5 −3 ne (Fe nhường) = Σne nhận = 0,65 mol ⇒ ne nhận N →N = 0,65 – 0,45 = 0,2 mol +5 + N 8e −3 → N 0,2 mol ⇒n NH NO3 0,025 mol = 0,025 mol Theo định luật bảo toàn nguyên tố: n HNO pư = nN (trong muối) + nN (trong NO) + nN (trong NH NO ) = 2nFe(NO3)2 + 3nFe(NO3)3 + nNO + 2n NH NO = 0,85 mol 4 ( Nếu sử dụng cơng thức tính nhanh ta có: n HNO pư = 4.nNO + 10.n NH NO = 4.0,15 + 10.0,025 = 0,85 mol ) ⇒ m HNO = 63.0,85 = 53,55 g ⇒ C% = (40,95 : 580).100% = 9,23 % Bài tập Nung 13,82 gam hỗn hợp X gồm Sn, Cu lượng dư O2 thu 17,5 gam hỗn hợp Y gồm oxit Trong thí nghiệm khác, người ta hòa tan hồn tồn lượng hỗn hợp X lượng vừa đủ HNO3 thu 0,448 lít khí NO (đktc) dung dịch Y chứa m gam muối Tính m? A 23,33 B 20,95 C 31,94 D 34,51 Trong toán học sinh thường mắc sai lầm vấn đề: + Coi Sn mức oxi hóa +2 +4 thí nghiệm + Chủ quan coi hỗn hợp kim loại khơng có khả tạo sản phẩm NH4NO3 nên dễ sai lầm tính tốn 38 Sáng kiến kinh nghiệm – Năm học 2014 -2015 Lời giải: Đặt nSn = x (mol), nCu = y (mol) Các phản ứng hóa học xảy cho X tác dụng O2 Sn + O2 → SnO2 x x (mol) 2Cu + O2 → 2CuO y y (mol) Theo ta có hệ phương trình: 119 x + 64 y = 13,82  151x + 80 y = 17,5 ⇒ x = 0,1; y = 0,03 (mol) Khi hòa tan X HNO3, Sn bị oxi hóa lên số oxi hóa +2 Các q trình oxi hóa: Sn → Sn2+ + 2e 0,1 0,2 2+ Cu → Cu + 2e ⇒ ne nhường = 0,26 (mol) 0,03 0,06 Quá trình khử: +5 +2 → N 0,06 0,02 ⇒ ne nhận = 0,06 (mol) Nhận thấy n e nhường > n e nhận nên ngồi NO có NH4NO3 N + 3e +5 −3 ne nhận N →N = 0,26 – 0,06 = 0,2 mol Quá trình tạo NH4NO3 10H+ + NO3− + 8e → NH4+ + 3H2O 0,2 0,025 Vậy dung dịch muối chứa: Sn(NO3)2, Cu(NO3)2, NH4NO3 mmuối = 243.0,1 + 188.0,03 + 0,025.80 = 31,94 (gam) Trên đây, tác giả phân loại chi tiết dạng tập liên quan đến sản phẩm khử muối amoni việc sử dụng dạy học nêu vấn đề rèn luyện cho học sinh giải tập dạng Dựa tốn thuộc dạng đó, xây dựng nhiều tập tương tự để học sinh có điều kiện hồn thiện kĩ giải tập thân Một số tập tương tự dùng cho học sinh tự luyện: BÀI TẬP TỰ LUYỆN 39 Sáng kiến kinh nghiệm – Năm học 2014 -2015 Bài tập tự luận: Bài Hoà tan hoàn toàn 17,28 gam Mg vào dung dịch HNO3 0,1M thu dung dịch A 1,344 lít hỗn hợp khí X gồm N2 N2O (ở 00C, atm) Thêm lượng dư KOH vào dung dịch A, đun nóng có khí Khí tác dụng vừa đủ với 200 ml dung dịch H2SO4 0,1 M Tính thể tích khí hỗn hợp X Bài Lấy 11,5 gam hỗn hợp Al, Cu, Mg (có số mol nhau) tác dụng vừa đủ với V lít dung dịch A thu dung dịch Z 2,688 lít (đktc) hỗn hợp khí D gồm khí N2, N2O, NO, NO2 (trong nN = nNO ) Làm bay Z thu 55,9 gam muối khan Xác định V Bài 3: Cho 1,68 gam bột Mg tác dụng vừa đủ với 500ml dung dịch HNO xM Sau phản ứng thu dung dịch Y 0,448 lít khí NO Tính x khối lượng muối tạo thành dung dịch Y Bài 4: Cho 3,76 gam hỗn hợp X gồm Mg MgO ( với tỉ lệ mol tương ứng 14:1) tác dụng hết với dung dịch HNO3 vừa đủ , sau phản ứng thu 0,672 lít khí Y dung dịch Z Cô cạn cẩn thận dung dịch Z thu 22,6 gam muối khan Các thể tích đo đktc Xác định cơng thức khí Y 2 Bài 5: Hòa tan 1,68 gam kim loại Mg vào V lít dung dịch HNO 0,25M vừa đủ thu dung dịch X 0,448 lít chất khí Y Cơ cạn cẩn thận dung dịch X thu 11,16 gam muối khan Tìm cơng thức phân tử khí Y tính V Bài 6: Hòa tan hồn tồn hỗn hợp X gồm 0,1 mol CuO 0,14 mol Al 500 ml dung dịch HNO3 aM vừa đủ thu dung dịch Y 0,672 lít khí N2O Tính a khối lượng muối tạo thành Y Bài 7: Hòa tan hoàn toàn 7,5 gam hỗn hợp X gồm Al, Mg có tỉ lệ mol 1:2 V lít dung dịch HNO3 1M vừa đủ thu dung dịch Y 7,616 lít hỗn hợp khí Z gồm NO NO2 có khối lượng 14,04 gam a Tính khối lượng chất X b Tính V khối lượng muối khan thu cô cạn dung dịch Y Bài 8: Hòa tan hồn tồn hỗn hợp X gồm 0,2 mol Mg 0,03 mol MgO m gam dung dịch HNO3 15% vừa đủ thu dung dịch Y 0,896 chất khí Z Cơ cạn cẩn thận dung dịch Y thu 34,84 gam muối khan Xác định cơng thức phân tử khí Z tính m? Bài 9: Hoà tan hoàn toàn 11,7 gam bột Zn dung dịch HNO loãng thu dung dịch A hỗn hợp khí N2, N2O tích 0,672 lít (đkc) Thêm NaOH dư vào dung dịch A đun nóng có khí bay ra, khí tác dụng vừa đủ với 100 ml dung dịch HCl 0,1 M a Viết phương trình phản ứng dạng phân tử ion b Tính % thể tích hỗn hợp khí N2, N2O Bài tập trắc nghiệm: 40 Sáng kiến kinh nghiệm – Năm học 2014 -2015 Bài 10: Cho 25,24 gam hỗn hợp X chứa Al, Zn, Mg, Fe phản ứng vừa đủ với 787,5 gam dung dịch HNO3 20% thu dung dịch chứa m gam muối 0,2 mol hỗn hợp khí Y ( gồm N2O N2) có tỉ khối so với H2 18 Giá trị m là: A 154,12 B 163,6 C 184,12 D 153,13 Bài 11: Hoà tan 3,12 gam hỗn hợp Fe Mg dung dịch HNO loãng, dư, thu 0,896 lít (ở đktc) hỗn hợp khí A gồm khí NO, NO2, N2O, N2 khí NO2 N2O có số mol nhau, biết tỷ khối A so với H2 14,75 Cô cạn cẩn thận dung dịch sau phản ứng thu 16,34 gam muối khan Thành phần % theo khối lượng sắt hỗn hợp ban đầu A 61,82% B 38,18% C 53,85% D 46,15% Bài 12: Cho 2,16 gam Mg tác dụng với dung dịch HNO dư Sau phản ứng xảy hoàn toàn thu 0,896 lít khí NO(đktc) dung dịch X Khối lượng muối khan thu làm bay dung dịch X A 8,88 gam B 13,92 gam C 6,52 gam D 13,32 gam Bài 13: Nung 2,23 gam hỗn hợp X gồm kim loại Fe, Al, Zn, Mg oxi sau thời gian thu 2,71 gam hỗn hợp Y Hòa tan hồn tồn Y vào dung dịch HNO3 dư thu 0,672 lít khí NO( Sản phẩm khử nhất, đktc) Số mol HNO phản ứng A 0,12 B 0,14 C 0,16 D 0,18 ( Trích đề thi đại học khối B – 2010) Bài 14: Cho hỗn hợp gồm 6,73 gam Mg 0,8 gam MgO tác dụng hết với lượng dư dung dịch HNO3 Sau phản ứng xảy hồn tồn, thu đượcc 0,896 lít khí X (đktc) dung dịch Y Làm bay dung dịch Y thu 46 gam muối khan Khí X A NO2 B N2O C NO D N2 Bài 15: Nung 6,91 gam hỗn hợp X gồm Sn, Cu lượng dư O2 thu 8,75 gam hỗn hợp Y gồm oxit Trong thí nghiệm khác, người ta hòa tan hoàn toàn lượng hỗn hợp X lượng vừa đủ m gam dung dịch HNO 12,6% thu 0,224 lít khí NO (đktc) Giá trị m A 70,0 B 80,95 C 71,94 D 82,5 Bài 16: Cho 235 ml dung dịch HNO3 1M tác dụng với gam hỗn hợp Zn Al Phản ứng giải phóng 0,896 lít (đktc) khí gồm NO N 2O Hỗn hợp khí có tỉ khối so với H2 16,75 Sau kết thúc phản ứng đem lọc thu 1,905 gam kim loại Phần trăm khối lượng Zn hỗn hợp kim loại ban đầu A 40,3 % B 78,4 % C 59,70 % D 51,60 % Bài 17: Cho Al tới dư vào dung dịch chứa HCl 0,1 mol NaNO Sau kết thúc phản ứng thu dung dịch X chứa m gam muối, 0,1 mol hỗn hợp khí Y gồm khí khơng màu, có khí hóa nâu khơng khí Tỉ khối Y so với H2 11,5 Giá trị m : A 28,325 B 26,025 C 26,987 D 24,875 41 Sáng kiến kinh nghiệm – Năm học 2014 -2015 Bài 18: Cho 66,2 gam hỗn hợp X gồm Fe3O4, Fe(NO3)2, Al tan hoàn toàn dung dịch chứa 3,1 mol KHSO4 loãng Sau phản ứng xảy hoàn toàn thu dung dịch Y chứa 466,6 gam muối sunfat trung hoà 10,08 lít (đktc) khí Z gồm khí có khí hố nâu khơng khí Biết tỉ khối Z so với He 23/18 Phần trăm khối lượng Al hỗn hợp X gần với giá trị sau đây? A 15 B 20 C 25 D 30 ( Trích đề mẫu thi THPT Quốc gia 2015) V CÁC BIỆN PHÁP TỔ CHỨC Giáo viên áp dụng giảng dạy tiết luyện tập, tự chọn số buổi học thêm, bồi dưỡng học sinh giỏi, bồi dưỡng thi Đại học – cao đẳng Giáo viên đưa số ví dụ dạng tập đặc trưng, sau hướng dẫn học sinh tự tìm tòi làm tập tương tự VI MỘT SỐ KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC KHI THỰC NGHIỆM ĐỀ TÀI 1) Tiến trình nội dung thực - Tổ chức thực nghiệm sư phạm tiến hành Trường THPT Đô Lương 1, thời gian thực nghiệm: Tháng 11, 12 năm 2014 ( Thời gian nghiên cứu đề tài hai năm 2013-2014; 2014-2015) - Lớp thực nghiệm: 12T1, gồm 43 HS; Lớp đối chứng: 12T2, gồm 42 HS Các lớp đối chứng thực nghiệm chọn đảm bảo trình độ nhận thức nhau, có kết thi vào trường THPT Đơ Lương khảo sát đầu năm tương đương thuận lợi cho việc đánh giá kết thực nghiệm - Tác giả tiến hành dạy lớp thực nghiệm cho thấy: + Lớp thực nghiệm đa số em có phương pháp giải tập kim loại tác dụng HNO3 nhanh chóng xác, tìm lời giải sáng tạo + Các em hứng thú luyện tập phần tập - Sau dạy xong thực nghiệm, cho hai lớp thực nghiệm đối chứng làm kiểm tra tiết với đề kiểm tra sau: ĐỀ 1: Câu 1: Viết phản ứng hóa học kim loại với HNO3 tao sản phẩm NH4NO3 42 Sáng kiến kinh nghiệm – Năm học 2014 -2015 Câu 2: Cho 1,68 gam kim loại Mg tác dụng vừa đủ với 500 ml dung dịch HNO a (M) thu dung dịch Y 0,448 lít (đktc) khí NO Tính a khối lượng muối tạo thành Y Câu 3: Cho Mg dư vào dung dịch chứa HCl 0,2 mol KNO Sau kết thúc phản ứng thu dung dịch X chứa m gam muối, 0,2 mol hỗn hợp khí Y gồm khí khơng màu, có khí hóa nâu khơng khí Tỉ khối Y so với He 5,75 Tính m ? Đề 2: Câu 1: Lần lượt cho kim loại Mg, Al, Zn, Ca, Fe vào dung dịch X chứa NaNO H2SO4 loãng dư thấy kim loại tan hết thu dung dịch Y, khơng thấy khí Giải thích kết thí nghiệm viết phương trình hóa học dạng ion thu gọn Câu 2: Hòa tan 1,68 gam kim loại Mg vào V lít dung dịch HNO 0,25M vừa đủ thu dung dịch X 0,448 lít chất khí Y (đktc) Cô cạn dung dịch X thu 11,16 gam muối khan Tìm cơng thức phân tử khí Y tính V? Câu 3: Hồ tan hồn tồn hỗn hợp X gồm 0,03 mol Fe 0,06 mol Mg dung dịch HNO3 loãng, dư, thu 0,896 lít (ở đktc) hỗn hợp khí A gồm khí NO, NO 2, N2O, N2 khí NO2 N2O có số mol nhau, biết tỷ khối A so với H2 14,75 Cô cạn cẩn thận dung dịch sau phản ứng thu 16,34 gam muối khan Tính số mol HNO3 tham gia phản ứng? 2) Đánh giá thực nghiệm Sau trình thực nghiệm theo dõi chuyển biến hoạt động nhận thức HS đặc biệt khả sáng tạo, khả tìm tòi phát tri thức Tơi thấy lớp thực nghiệm có dấu hiệu tích cực so với lớp đối chứng Sau kiểm tra, thống kê kết làm HS, thu số liệu sau: Kết kiểm tra đề số : Điểm Líp Thực nghiệm 10 Tổng số 0 12 10 43 43 Sáng kiến kinh nghiệm – Năm học 2014 -2015 Đối chứng 7 1 42 Lớp thực nghiệm có 43/43 (100%) đạt trung bình trở lên, có 69,77% giỏi Có em đạt điểm 9, có em đạt điểm tuyệt đối Lớp đối chứng có 30/42 (71,43%) đạt trung bình trở lên, có 33,33% đạt giỏi Có em đạt điểm 9, có em đạt điểm tuyệt đối Kết kiểm tra đề số : Điểm 10 Tổng số Thực nghiệm 10 4 43 Đối chứng 10 5 42 Lớp Lớp thực nghiệm có 42/43 (97,67%) đạt trung bình trở lên, có 62,79% giỏi Có em đạt điểm em đạt điểm tuyệt đối Lớp đối chứng có 30/42 (71,4%) đạt trung bình trở lên, có 26,19% đạt giỏi Có em đạt điểm 9, khơng có em đạt điểm tuyệt đối Cả hai kiểm tra cho thấy kết đạt lớp thực nghiệm cao lớp đối chứng, đặc biệt loại đạt khá, giỏi cao hẳn Như vậy, đề tài: “ Một số phương pháp tạo tình có vấn đề rèn luyện kĩ giải tập kim loại tác dụng axit nitric tạo muối amoni ” có tác dụng thực tiễn lớn trình giảng dạy giáo viên trình học tập học sinh Khi áp dụng đề tài vào thực tiễn giảng dạy, giáo viên biến đổi kiện yêu cầu với toán cụ thể cho phù hợp với trình độ tư học sinh, qua nâng cao hiệu giảng dạy giáo viên thành tích học tập học sinh 44 Sáng kiến kinh nghiệm – Năm học 2014 -2015 PHẦN 3: KẾT LUẬN Dạy học nêu vấn đề phương pháp dạy học thiếu trình giảng dạy giáo viên Việc lồng ghép dạy học nêu vấn đề vào việc rèn luyện kĩ giải tập cho học sinh cần thực thường xuyên phù hợp Bài tập phần axit nitric nội dung quan trọng bồi dưỡng học sinh giỏi hay bồi dưỡng học sinh thi vào trường đại học, cao đẳng Việc lựa chọn dạng tập cho phù hợp rèn luyện kĩ giải chìa khóa để mở đường giúp học sinh vững vàng kì thi tỉnh kì thi quan trọng quốc gia, đặc biệt kì thi đại học, cao đẳng Sau xây dựng áp dụng đề tài, góp phần khơng nhỏ vào số thành công công tác bồi dưỡng học sinh giỏi, đặc biệt bồi dưỡng học sinh thi vào đại học, cao đẳng Trong năm học qua thu số kết định: + Các em hứng thú có kĩ tốt giải tập tính oxi hóa NO3- / H+ tạo muối amoni + Các em chăm chịu khó tìm hiểu tài liệu tham khảo hơn, từ em nâng cao khả tự học nghiên cứu + Khả tư học sinh cải thiện rõ rệt, em nhận dạng giải vấn đề liên quan cách nhanh chóng xác Khi áp dụng tập để bồi dưỡng đội tuyển học sinh giỏi tỉnh, bồi dưỡng cho học sinh thi vào trường đại học, em nắm vững cách giải tập dạng đạt kết cao kì thi năm 2012-2013 2013-2014 - Năm học 2013 - 2014: Đội tuyển học sinh giỏi khối 11 phụ trách kết đậu 3/3 em - có giải nhì, giải ba 45 Sáng kiến kinh nghiệm – Năm học 2014 -2015 - Năm học 2014 - 2015: Các lớp phụ trách ôn thi THPT Quốc gia thi thử đợt trường tỉnh đạt kết cao Trong q trình hồn thiện áp dụng đề tài, có nhiều có gắng khơng thể có thiếu sót Tơi mong nhận nhận xét, đánh giá góp ý chân thành chuyên gia, thầy cô bạn đồng nghiệp nhằm bổ sung hoàn thiện nội dung đề tài Hi vọng kết đề tài nghiên cứu góp phần vào việc đổi phương pháp dạy học, việc lồng ghép dạy học nêu vấn đề vào để rèn luyện kĩ giải tập cho học sinh, để qua khơng ngừng nâng cao chất lượng học sinh tỉnh nhà Đô lương, ngày 15 tháng năm 2015 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Đức Vận – Hóa học vơ – tập – ngun tố phi kim Nguyễn Duy Ái, Đỗ Đình Rãng (1998), Tư liệu giảng dạy hoá học 11, NXB Giáo dục Sách giáo khoa Hóa học 11 – Chương trình nâng cao Bài tập Hóa học 11 – Nâng cao Bộ Giáo dục Đào tạo, Đề thi tuyển sinh Đại học từ năm 2007 đến năm 2013 Đề thi Học sinh giỏi tỉnh Nghệ an năm Nguyễn Thị Sửu – Lê Văn Năm(2009), Phương pháp dạy học hoá học-giảng dạy nội dung quan trọng chương trình sách giáo khoa hóa học học phổ thông, NXB Khoa học kĩ thuật Trần Quốc Sơn (2008), Tài liệu giáo khoa chuyên hoá 11, 12 tập 1, NXB Giáo dục Phương pháp dạy học hóa học – Nguyễn Cương 46 Sáng kiến kinh nghiệm – Năm học 2014 -2015 Ý KIẾN NHẬN XÉT CỦA TỔ CHUYÊN MÔN VÀ HỘI ĐỒNG KHOA HỌC 47 Sáng kiến kinh nghiệm – Năm học 2014 -2015 48 ... muối thu sau phản ứng, học sinh tính muối nitrat kim loại, khối lượng muối thực tế thu lớn khối lượng muối nitrat kim loại hỗn hợp muối có muối amoni Qua học sinh suy luận có muối amoni Bài tập. .. amoni tính tốn ? Khi học sinh nắm kĩ giải vấn đề đó, tư suy luận học sinh phát triển, em có phương pháp tự học tốt học tập mơn Hóa học đạt kết cao Sáng kiến kinh nghiệm – Năm học 2014 -2015 PHẦN... gọn phương pháp tạo tình có vấn đề nhằm giúp học sinh nhận ra: + Những kim loại có khả khử axit nitric để tạo muối amoni ? + Vì biết có muối amoni sinh ? + Khi có thêm sản phẩm khử muối amoni tính