Phương pháp giải các bài toán liên quan đến lưu huỳnh và một số hợp chất của lưu huỳnh

Đề thành công trong quá trình dạy học người thầy ngoài việc hệ thốngkiến thức từng chuyên đề, từng phần, người thầy cần phải xây dựng được một hệthống bài tập cho từng phần đó, phân chia

Mục lục

I – PHẦN MỞ ĐẦU

1/ Lí do chọn đề tài ………

2/ Mục đích nghiên cứu của đề tài………

3/ Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài ………

4/ Phương pháp nghiên cứu ………

II – PHẦN NỘI DUNG CỦA SKKN 1/ Cơ sở lí luận của đề tài ………

2/ Thực trạng của đề tài trước khi áp dụng ………

3/ Giải quyết vấn đề 3.1 Bài toán giữa sắt và lưu huỳnh….………

3.1.1 Cơ sở lý thuyết………

3.1.2 Phương pháp giải………

3.1.3 Các bài toán vận dụng………

3.2 Bài toán SO2 tác dụng với dung dịch kiềm…………

3.2.1 Cơ sở lý thuyết………

3.2.2 Phương pháp giải………

3.2.3 Các bài toán vận dụng………

3.3 Bài toán về muối sunfua, axit sunfuric, muối sunfat……

3.3.1 Cơ sở lý thuyết………

3.3.2 Phương pháp giải………

3.3.3 Các bài toán vận dụng………

3.4 Bài toán về oleum………….…….……… …………

3.4.1 Cơ sở lý thuyết………

3.4.2 Phương pháp giải………

3.4.3 Các bài toán vận dụng………

3.5 Bài tập tự luyện

4/ Hiệu quả của đề tài

III- KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ………

Tài liệu tham khảo

Danh mục các SKKN đã được xếp loại cấp tỉnh

Trang 1 Trang 1 Trang 1 Trang 2

Trang 3 Trang 3

Trang 3 Trang 3 Trang 4 Trang 4 Trang 7 Trang 7 Trang 8 Trang 8 Trang 12 Trang 12 Trang 13 Trang 13 Trang 17 Trang 17 Trang 17 Trang 17 Trang 19 Trang 21 Trang 22

.

PHẦN I - MỞ ĐẦU 1/ Lí do chọn đề tài

Trong quá trình dạy học bộ môn hóa học ở trường THPT người thầykhông chỉ cung cấp kiến thức cho học sinh mà cần rèn luyện cho học sinh khảnăng phân tích, tư duy thông qua hệ thống bài tập rèn luyện

Đề thành công trong quá trình dạy học người thầy ngoài việc hệ thốngkiến thức từng chuyên đề, từng phần, người thầy cần phải xây dựng được một hệthống bài tập cho từng phần đó, phân chia các dạng bài tập một cách đầy đủ,khoa học và đặc biệt là phải cần phù hợp với trình độ, khả năng của đối tượnghọc sinh mà mình đang làm việc, đồng thời đưa ra được phương pháp giải bàitập phù hợp với học sinh Điều này có ý nghĩa rất lớn trong việc cải thiện kiếnthức cho học sinh

Trong các đề thi đại học, thi THPTQG với hình thức thi trắc nghiệm đòihỏi học sinh cần phản xạ nhanh với đề bài, cần hiểu đề, phân tích các dữ kiệncủa bài toán từ đó lựa chọn phương pháp giải tối ưu và hiệu quả nhất vì vậyngay từ lớp 10 trong từng chuyên đề giáo viên cần xây dựng một hệ thống kiếnthức và bài tập rèn luyện để củng cố kiến thức, rèn luyện các kỹ năng tư duy,phân tích đề bài, vận dụng các phương pháp giải … từ đó hoàn thiện hơn

Qua kinh nghiệm nghiều năm giảng dạy ôn thi THPTQG và ôn thi các độituyển học sinh giỏi tôi đã xây dụng nhiều chuyên đề ôn tập nhằm giúp học sinh

tiếp cận dễ dàng hơn với môn hóa học trong đó có chuyên đề “phương pháp giải các bài toán liên quan đến lưu huỳnh và một số hợp chất của lưu huỳnh”

Trong chuyên đề này tôi đưa ra 4 vấn đề bao gồm

1/ Bài toán liên quan đến hiệu suất của phản ứng giữa sắt và lưu huỳnh2/ Bài toán SO2 tác dụng với dung dịch kiềm

3/ Bài toán về muối sunfua, axit sunfuric và muối sunfat

4/ Bài toán về oleum

Tôi đã lựa chọn đề tài này làm nội dung sáng kiến kinh nghiệm của mìnhtrong năm học 2018-2019 để trao đổi với bạn bè đồng nghiệp

2/ Mục đích nghiên cứu của đề tài

- Đề tài tập trung nghiên cứu phương pháp giải các bài toán liên quan đếnlưu huỳnh và các hợp chất của lưu huỳnh trong chương trình bộ môn hóa họcTHPT giúp học sinh hiểu rõ hơn, sâu hơn và đạt kết quả cao trong thi THPTQG

3/ Đối tượng và phạm vi của đề tài

- Đối tượng nghiên cứu: Là học sinh khối 10, 11 và 12, cụ thể là học sinhđang theo học chương trình nâng cao định hướng ôn thi đại học và thi học sinhgiỏi tại trường THPT Cẩm Thủy 1

- Phạm vi của đề tài: Đề tài tập trung nghiên cứu phương pháp giải bàitoán về lưu huỳnh và hợp chất của lưu huỳnh

4/ Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp quan sát: Quan sát thực tiễn dạy và học tại trường THPTCẩm Thủy 1 trong những năm học vừa qua, chất lượng ôn thi đại học, thi THPTquốc gia và bồi dưỡng học sinh giỏi

- Phương pháp nghiên cứu tài liệu: nghiên cứu tài liệu, giáo trình có liênqua đến ôn thi THPT quốc gia và bồi dưỡng học sinh giỏi

- Tổng hợp kiến thức, xây dựng phương pháp giải và xây dựng hệ thốngbài toán về lưu huỳnh và các hợp chất của lưu huynh

- Phương pháp thực nghiệm sư phạm, tổng kết thực tiễn, xử lí số liệu

PHẦN II – NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

1 Cơ sở lí luận của đề tài

- Đề tài tập trung nghiên cứu 4 vấn đề chính

* Hiệu suất của phản ứng giữa sắt với lưu huỳnh

Pư: Fe + S  t0 FeS

+ Cần đánh giá được thành phần hỗn hợp sau phản ứng

+ Cần phân tích đề bài, dự vào các dữ kiện của đề bài để tính chất ban đầu,chất phản ứng và chất còn dư

+ Cần xác định được hiệu suất tính theo chất nào

* SO2 tác dụng với dung dịch kiềm

n n

) để xác định thành phầndung dịch sau phản ứng

+ Cần nắm được tính chất của muối sunfit

* Muối sunfua, axit sunfuric và muối sunfat

+ Yêu cầu nắm tính chất hóa học, tính tan

+ Vận dụng các định luật bảo toàn electron, bảo toàn khối lượng, bảo toànđiện tích…

* Oleum: nSO3 + H2SO4  H2SO4.nSO3

- Yêu cầu học sinh cần nắm vững được kiến thức toàn bộ chương oxi-lưuhuỳnh ở chương trình hóa học lớp 10

2 Thực trạng của đề tài trước khi áp dụng

- Bài tập về lưu huỳnh và các hợp chất của lưu huỳnh thường xuyên có trong

đề thi đại học, thi thử THPTQG ở các trường phổ thông, thi THPT quốc gia vàthi học sinh giỏi tỉnh

- Đã có nhiều đề tài viết về lưu huỳnh hoặc các hợp chất của nó, tuy nhiênkhi vận dụng vào đối tượng học sinh ở vùng núi như Cẩm Thủy thì học sinh cònnhiều lúng túng, khó khăn trong việc giải quyết các bài tập này, cũng như chưathấy được hệ thống bài toán đầy đủ liên quan đến lưu huỳnh như thế nào?

- Chất lượng giáo dục bộ môn tại trường THPT Cẩm Thủy 1 chưa cao, việcdạy học nội dung này còn dời rạc chưa có tính hệ thống, giáo viên thường chỉmới dụng lại khai thác một vấn đề nhỏ của chuyên đề do vậy tính hiệu quả làchưa cao

- Do đó để giúp học sinh hiểu rõ và định hình được phương pháp giải hiệuquả, có tính hệ thống trong quá trình học môn hóa học ở trường THPT CẩmThủy 1 đạt được hiệu quả cao hơn, đáp ứng được yêu cầu đổi mới phương phápdạy và học, tôi đã xây dụng đề tài này để khắc phục một số thực trạng trên

3 Giải quyết vấn đề

3.1 Bài toán giữa sắt tác dụng với lưu huỳnh

3.1.1 Cơ sở lý thuyết

Pư: Fe + S  t0 FeS

+ Hiệu suất đạt 100%

Hỗn hợp sau phản ứng gồm: FeS, có thể có Fe dư hoặc S dư

Tác dụng với dung dịch axit (HCl, H2SO4 loãng)

FeS + 2H+  Fe2+ + H2S

Nếu Fe dư: Fe + 2H+  Fe2+ + H2

S dư không tan trong axit tạo kết tủa (Chất rắn không tan)

Chú ý: Nêu hỗn hợp sau phản ứng tác dụng với H+ tạo khí H2 hoặc tạo hỗn hợpkhí thì chắc chắn Fe dư, S hết

+ Hiệu suất < 100%

Hỗn hợp sau phản ứng gồm: FeS, Fe dư, S dư

3.1.2 Phương pháp giải bài toán.

mS dư = m chất rắn không tan

Có thể dùng bảo toàn electron => nFe ban đầu = nH2 + nH2S

Nếu hiệu suất H<100% cần so sánh tỉ lệ mol ban đầu của Fe và S để xác định hiệu suất tính theo sắt hay theo lưu huỳnh

+ Nếu nFe < nS => H = % Fe pư = ,, Fepu .100

Febd

n n

+ Nếu nFe > nS => H = % S pư = Spu.100

bd

n n

3.1.3 Các bài toán vận dụng.

Câu 1: Nung hoàn toàn m gam hỗn hợp Fe và S trong điều kiện không có không

khí, thu được hỗn hợp X, Cho X tác dụng với dung dịch HCl dư thu được 11,2lít hỗn hợp khí ở đktc Cho khí qua dung dịch CuSO4 dư thu được 38,4 gam kếttủa Tính giá trị của m và phần trăm khối lượng các chất ban đầu

Câu 2: Cho 27,2 gam hỗn hợp Fe và S (tỉ lệ mol 2 : 5) Nung hỗn hợp hoàn toàn

trong điều kiện không có không khí thu được hỗn hợp rắn X Cho X tác dụngvới dung dịch HCl dư thu được V lít khí (đktc) Giá trị của V?

A 3,36 B 4,48 C 5,6 D 6,72 Hướng dẫn giải:

Câu 3: Nung hoàn toàn 36 gam hỗn hợp Fe, S trong điều kiện không có không

khí, sau phản ứng thu được hỗn hợp rắn X Hòa tan X vào dung dịch H2SO4

loãng dư, thu được khí H2S duy nhất và m gam chất rắn không tan Dẫn khí H2Squa dung dịch CuCl2 thu được 28,8 gam kết tủa Giá trị của m là

n Fe = nS pư = nFeS = n H2S = nCuS = 0,3 mol

=> 56 0,3 + 32 nS = 36 => nS = 0,6 mol => nS dư = 0,6 – 0,3 mol

=> m rắn = mS dư = 0,3 32 = 9,6 gam

Đáp án D

Câu 4: Nung hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm Fe và S trong điều kiện không

có không khí sau phản ứng thu được hỗn hợp rắn A Cho A tác dụng với dungdịch HCl dư sau phản ứng thu được 2,688 lít (đktc) hỗn hợp khí Z gồm 2 khí có

tỉ khối so với H2 là 13 Tính phần trăm khối lượng của săt là

Câu 5: Nung hỗn hợp X gồm Fe và S trong điều kiện không có không khí, sau

phản ứng thu được 3,36 gam hỗn hợp rắn Y Hòa tan Y trong dung dịch HCl dư,sau phản ứng hoàn toàn thu được 0,896 lít (đktc) hỗn hợp khí có tỉ khối so với

H2 là 9 và còn lại một phần chất rắn không tan B

a) Tính hiệu suất của phản ứng

b) Nếu cho hỗn hợp Y vào dung dịch HNO3 đặc nóng dư thu được V lít NO2

=> nNO2 = 0,33 mol => VNO2 = 7,392 lít

Câu 6: Nung hỗn hợp X gồm Fe và S trong điều kiện không có không khí, sau

phản ứng thu được chất rắn A Hòa tan A vào dung dịch H2SO4 loãng, dư, thuđược 6,72 lít hỗn hợp khí Y (có khối lượng 3,8 gam) và chất rắn không tan B.Đốt cháy hoàn toàn B rồi cho sản phẩm cháy hấp thụ vào dung dịch Ca(OH)2 dưthu được 30 gam kết tủa Hiệu suất của phản ứng Fe và S là

=> nS dư = nCaSO3 = 0,25 mol

=> ban đầu nS = 0,25 + 0,1 = 0,35 mol

nFe = 0,3 mol

Vậy hiệu suất phản ứng tính theo Fe

nFe pư = nH2S = 0,1 mol => H = 0,1.100 33,33%

Câu 7: (ĐH khối B – 2014) Nung nóng hỗn hợp bột X gồm a mol Fe và b

mol S trong khí trơ, hiệu suất phản ứng bằng 50%, thu được hỗn hợp rắn Y Cho

Y vào dung dịch HCl dư, sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được hỗnhợp khí Z có tỉ khối so với H2 bằng 5 Tỉ lệ a : b bằng

H S H

n

n  => 2

2

1 3

H S H

nFe pư = nS pư = nFeS = nH2S = 1 mol

=> nFe ban đầu = a mol = 3 + 1 = 4 mol

=> Hiệu suất (H = 50%) tính theo S => nS ban đầu = b = 2 mol

2SO2 + BaOH  BaSO3 + H2O

* Tính chất của muối sunfit:

- Tính tan: Các muối sunfit (SO32-) đa số là ít tan trừ muối của Na2SO3, K2SO3,(NH4)2SO3 là dễ tan

Các muối hidrosunfit đều dễ tan

+ Muối SO32-: tác dụng với axit mạnh

n n



+ T < 1 tạo muối axit (HSO3-) và SO2 dư

+ T = 1 tạo muối axit (HSO3-), cả OH- và SO2 vừa đủ

+ 1< T < 2 tạo hỗn hợp 2 muối cả OH- và SO2 vừa hết

+ T = 2 tạo muối trung hòa SO32- cả OH- và SO2 vừa đủ

+ T > 2 tạo muối trung hòa (SO32-), OH- dư

- Vận dụng các định luật bảo toàn nguyên tố, bảo toàn điện tích trong dung dịch

m BaSO3 = 217 0,3 = 65,1 gam

Đán án D

Câu 5: Hỗn hợp X gồm Na, Ba, Na2O, BaO Hòa tan hoàn toàn 21,9 gam X vàonước, thu được 1,12 lít khí H2 (đktc) và dung dịch Y, trong Y có 20,52 gamBa(OH)2 Hấp thụ hoàn toàn 6,72 lít khí SO2 (đktc) và Y, thu được m gam kếttủa Giá trị của m là

-Tác dụng với BaCl2: Na2SO3 + BaCl2  BaSO3 + 2NaCl (1)

Tác dụng với Ba(OH)2: Na2SO3 + Ba(OH)2  BaSO3 + 2NaOH (2)

NaHSO3 + Ba(OH)2  BaSO3 + 2NaOH + H2O (3)

BT S: x = nSO2 = nBaSO3(2,3) = 54,25/ 217 = 0,25 mol

nNa2SO3 = nBaSO3(1) = 0,12 mol

BTS: nNa2SO3 + nNaHSO3 = nBaSO3(2,3) => nNaHSO3 = 0,13 mol

BT Na: y = nNaOH = 2n Na2SO3 + n NaHSO 3 = 0,37 mol

Đáp án: A

Câu 7: Cho V lít SO2 (đktc) hấp thụ hoàn toàn vào 200ml dung dịch Ca(OH)2

0,05M thu được 0,96 gam kết tủa Tính giá trị của V?

Hướng dẫn giải:

Ta có mol Ca(OH)2 = 0,01 mol

nCaSO3 = 0,008 mol < nCa(OH)2 xảy ra 2 trường hợp

+ Trường hợp 1: Ca(OH)2 dư

nSO2 = 0,012 mol => VSO2 = 0,012 22,4 = 0,2688 lít

Chú ý: có thể dùng công thức tính nhanh: nSO3 2- = nOH - - nSO2

Câu 8: Cho V lít khí SO2 (đktc) tác dụng với 200ml dung dịch Ba(OH)2 1,5Msau phản ứng thu được 43,4 gam kết tủa Giá trị lớn nhất của V là

Câu 9: Cho 6,72 lít khí SO2 (đktc) tác dụng với 100ml dung dịch gồm NaOH

xM , Na2SO3 3M sau phản ứng thu được dung dịch X Cho CaCl2 dư vào dungdịch X thu được 42 gam kết tủa Giá trị của x là

Hướng dẫn giải:

nSO2 = 0,3 mol, nNaOH = 0,1x mol, nNa2SO3 = 0,3 mol

nSO32-= nCaSO3 = 0,35 mol

Sơ đồ phản ứng:

SO2 +

2 3

: 0,1 : 0,3

(0,1 0,6) 0,35

A 2,5 và 3,0 B 2,5 và 2,0 C 2,0 và 3,0 D 1,5 và 3,0 Hướng dẫn giải:

nSO2 = 0,2 mol, nKOH = 0,1a mol, nK2SO3 = 0,1b mol

Sơ đồ phản ứng:

SO2 +

2 3

: 0,1 : 0,1

(0,1 0,1 )

SO HSO

BT nguyên tố S: 0,5 = nSO32-+ nHSO3- => nHSO3-= 0,15 mol

Bảo toàn điện tích: => nK+ = 0,35.2 + 0,15 = 0,85 mol

Bảo toàn K: 0,1a + 0,2b = 0,85 => a = 2,5

- Tính tan của muối sunfua

+ Muối dễ tan: muối của kim loại Na, K, Ba, Ca, NH4+

+ muối không tồn tại trong dung dịch: MgS, Al2S3…

+ Muối tan trong axit, không tan trong nước : FeS, ZnS…

+ Muối không tan trong axit: PbS, CuS, Ag2S…

- Tính axit mạnh của axit H2SO4: mang đầy đủ tính chất của dung dịch axitmạnh

- Tính oxi hóa mạnh của H2SO4 đặc: Oxi hóa hầu hết(kể cả Cu, Ag ) các kimloại, các phi kim (C, P,S), các hợp chất có tính khử lên số oxi háo dương caonhất (trừ S SO2)

- Tính tan muối sunfat: đa số dễ tan trư muối BaSO4, PbSO4 không tan, CaSO4 íttan

3.3.2 Phương pháp giải.

- Sử dụng phương pháp quy đổi hỗn hợp thành đơn chất

- Bảo toàn nguyên tố S, Fe, Cu

- Bảo toàn điện tích dung dịch

3.3.3 các bài toán vận dụng

Câu 1: (ĐH-A2012) Cho 18,4 gam hỗn hợp X gồm Cu2S, CuS, FeS2 và

FeS tác dụng hết với HNO3 (đặc nóng, dư) thu được V lít khí chỉ có NO2 (ởđktc, sản phẩm khử duy nhất) và dung dịch Y Cho toàn bộ Y vào một lượng

dư dung dịch BaCl2, thu được 46,6 gam kết tủa; còn khi cho toàn bộ Y tácdụng với dung dịch NH3 dư thu được 10,7 gam kết tủa Giá trị của V là

Hướng dẫn giải:

Quy đổi hỗn hợp X thành Fe, Cu, S

Fe, Cu, S + HNO3  ddY: Fe3+, Cu2+, NO3-, H2SO4 + NO2 + H2O

64

= 0,1 molBte: 3nFe + 2nCu + 6nS = nNO2 => nNO2 = 1,7 mol

=> VNO2 = 38,08 lít

Đáp án A

Câu 2 (2 điểm) (trích đề thi casio tỉnh Thanh Hóa năm 2015)

Hỗn hợp X gồm Cu, CuS, FeS, FeS2, FeCu2S2, S Đốt cháy hoàn toàn 6,48gam hỗn hợp chất rắn X cần 2,52 lít O2 và thấy thoát ra 1,568 lít SO2 Cho 6,48gam X tác dụng với dung dịch HNO3 đặc nóng dư thu được V lít NO2 (là sảnphẩm khử duy nhất) và dung dịch A Cho dung dịch A tác dụng với dung dịchBa(OH)2 dư thu được m gam kết tủa Biết thể tích các khí đo ở đktc Tính V vàm?

Hướng dẫn giải:

Quy đổi hỗn hợp X thành Fe + Cu + S

X + O2  Fe2O3 + CuO + SO2

nFe = x mol, nCu = y mol

BT nguyên tố S ta có nS = nSO2 = 0,07 mol

 nNO2 = 0,59 mol => V NO2 = 13,216 lít

Dung dịch A chứa Fe3+, Cu2+, H+, SO42-, NO3- tác dụng với Ba(OH)2

Ba2+ + SO42-  BaSO4

Fe3+ + 3OH  Fe(OH)3

Cu2+ + 2OH-  Cu(OH)2

Khối lượng kết tủa

m = mBaSO4 + mFe(OH)3 + mCu(OH)2

m kết tủa = 233 0,07 + 107 0,03 + 98 0,04 = 23,44 gam

Đáp án: V = 13,216 lít, m = 23,44 gam.

Câu 3: (ĐH-A-2007) Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp gồm 0,12 mol FeS2 và a mol

Cu2S vào dung dịch axit HNO3 (vừa đủ), thu được dung dịch Y (chỉ chứa haimuối sunfat) và khí duy nhất NO Giá trị của a là

Hướng dẫn giải:

FeS2, Cu2S + HNO3  dung dịch Y + NO + H2O

Dung dịch Y Chứa Fe+3 0,12 mol, Cu+2 2a mol, SO42- (0,24 + a) mol Theo định luật bảo toàn điện tích ta có: 3 0,12 + 4a = 0,48 + 2a => a = 0,06 mol

Đáp án D

Câu 4: (ĐH-A-2011) Nung m gam hỗn hợp FeS và FeS2 trong một bình kínchứa không khí (gồm 20% thể tích O2 và 80% thể tích N2) đến khi các phản ứngxảy ra hoàn toàn, thu được một chất rắn duy nhất và hỗn hợp khí Y có thànhphần thể tích : 84,8%N2, 14% SO2, còn lại là O2 Phần trăm khối lượng của FeStrong hỗn hợp X là

A 59,46% B 26,83% C 19,64% D 42,31%.

Hướng dẫn giải:

nFeS=x mol, và nFeS2= ymol

4FeS + 7O2  2Fe2O3 + 4SO2