Hướng dẫn học sinh phân tích, xây dựng và sử dụng một số công thức tính nhanh khi giải bài tập axit nitric

MỤC LỤC Phần mở đầu…………………………………………………………… 1.1 Lý chọn đề tài……………………………………………………… 1.2 Mục đích nghiên cứu…………………………………………………… 1.3 Đối tượng nghiên cứu………………………………………………… 1.4 Phương pháp nghiên cứu…………………………………………….… 1.5 Những điểm SKKN………………………………………… Phần nội dung…………………………………………………… 2.1 Cơ sở lý luận sáng kiến kinh nghiệm……………………………… 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm… … 2.3 Các giải pháp đã sử dụng để giải vấn đề.………………………… 2.3.1 Công thức tính khối lượng muối nitrat thu cho hỗn hợp kim loại tác dụng với HNO3 (khơng có tạo thành NH4NO3)…………… 2.3.2 Cơng thức tính số mol HNO3 cần dùng để hòa tan hỗn hợp kim loại:…………………………………………………………………… 2.3.3 Cơng thức tính khối lượng muối thu cho hỗn hợp sắt oxit sắt tác dụng với HNO3 dư giải phóng khí NO ………………………… 2.3.4 Cơng thức tính khối lượng muối thu cho hỗn hợp sắt oxit sắt tác dụng với HNO3 đặc, nóng dư giải phóng khí NO2…………… 11 2.3.5 Cơng thức tính khối lượng sắt đã dùng ban đầu, biết oxi hóa lượng sắt oxi thu hỗn hợp rắn X Hòa tan hết rắn X HNO loãng dư thu NO …………………………………………………………… 13 2.3.6 Cơng thức tính khối lượng sắt đã dùng ban đầu, biết oxi hóa lượng sắt oxi thu hỗn hợp rắn X Hòa tan hết rắn X HNO đặc, nóng dư thu NO2……………………………………………………… 15 2.3.7 Một số tập vận 17 dụng 2.4 Hiệu quả sáng kiến kinh nghiệm hoạt động giáo dục, với bản thân, đồng nghiệp nhà trường…………………………………… 18 Phần kết luận, kiến nghị 19 3.1 Kết luận 19 3.2 Kiến 19 nghị 1 PHẦN MỞ ĐẦU 1.1 Lý chọn đề tài Hóa học mơn khoa học thực nghiệm kết hợp với lý thuyết Để học hóa học, học sinh phải nghiên cứu thơng tin, quan sát mơ hình, thí nghiệm thực hành…mới nắm vững kiến thức, phát triển tư duy, rèn luyện kĩ làm việc có khoa học, biết vận dụng kiến thức đã học để giải vấn đề liên quan, biết cách giải tập trắc nghiệm vấn đề quan trọng Thông qua việc giải tập giúp học sinh hình thành, rèn luyện, củng cố kiến thức đã học cách có hệ thống, đồng thời phân loại dạng tập, dạng tốn hóa học, đưa cơng thức tính nhanh Từ đó, vận dụng phương pháp giải nhanh, cơng thức để có câu trả lời nhanh chóng, xác Trong q trình dạy học Hóa học trường trung học phổ thơng, cơng tác giảng dạy, nâng cao chất lượng giáo dục vấn đề thiết thực cấp bách nay, đòi hỏi giáo viên phải đào sâu kiến thức, phân loại dạng tập, hướng dẫn học sinh sử dụng phương pháp thích hợp để giải tốn hóa học Nhằm giúp học sinh nắm vững kiến thức bản, phát triển tư duy, rèn trí thơng minh, đặc biệt lực tư linh hoạt, nhanh nhẹn, kĩ kĩ thuật để giải nhanh tập trắc nghiệm Hóa học Chính điều giúp tơi hồn thành sáng kiến [3] Từ năm 2007, Bộ Giáo dục Đào tạo đổi kiểm tra đánh giá chất lượng học sinh hình thức trắc nghiệm Một đề kiểm tra theo hình thức thường gồm nhiều câu hỏi với thời gian ngắn, khác với cách làm tự luận, đòi hỏi học sinh phải tư nhanh, vận dụng phương pháp giải nhanh tập để có câu trả lời nhanh chóng, xác Đặc biệt, từ năm 2017 Bộ Giáo dục Đào tạo đưa hình thức thi mới, với 50 phút thí sinh phải làm 40 câu trắc nghiệm khách quan, điều địi hỏi thí sinh phải tư nhanh hơn, xác hơn, lập luận để đưa kết quả cách khoa học Thực tế qua thời gian giảng dạy nhận thấy học sinh cịn gặp nhiều khó khăn chưa sử dụng cách có hiệu quả thời gian phương pháp làm tập trắc nghiệm, mà sử dụng phương pháp theo hướng tự luận.[3] Ví dụ: Để m gam bột Fe ngồi khơng khí, sau thời gian biến thành hỗn hợp A có khối lượng 12 gam gồm FeO, Fe2O3, Fe3O4 Fe dư Hòa tan hết A vào dung dịch HNO3 loãng dư thu 2,24 lít khí NO (ở đktc) Giá trị m A 9,27 gam B 10,08 gam C 11,2 gam D 16,8 gam Hướng dẫn giải: Bài tốn hóa học dạng tốn khó, học sinh phải nắm vững kiến thức bản tư tốt giải Tuy nhiên, với này, học sinh có nhiều cách giải, em chọn cho cách giải hiệu quả + Đa số em giải theo cách lập hệ phương trình sau: Quy đổi hỗn hợp A thành x(mol) Fe y(mol) O n NO = Ta có: 2, 24 = 0,1(mol) 22, mA = 56x + 16y = 12 (1) Trong tồn q trình phản ứng: ne (Fe cho) = ne(O nhận) + ne (N nhận) ⇔ 3x = 2y + 3.0,1 (2) Từ (1) (2) có được: x = 0,18; y = 0,12 Do đó: mFe = 56x = 10,08(gam) + Một số em chọn cách giải sau: Áp dụng ĐLBT khối lượng, ta có: m O2 = 12 - m(gam) +3 Fe → Fe+ 3e ⇒ n e(nhuong) = m 56 m 56 3m (mol) 56 QT oxi hóa: -2  O + 4e → 2O 12-m2 12-m 12 - m  32 ⇒ n = + 0,3(mol)  e(nhan) +5 +2  N+ 3e → N(NO)  0,3 0,1  QT khử: Áp dụng ĐLBT electron, ta có: n e(nhuong) = n e(nhan) ⇒ 3m 12 - m = + 0,3 56 ⇒ m = 10,08(gam) + Theo tơi, tốn quen thuộc, ta áp dụng cơng thức tính nhanh, sau đã chứng minh toán tổng quát: 56 (m hh + 24.n NO ) 80 56 m Fe = (12 + 24.0,1) = 10,08(gam) 80 m Fe = Thật vậy, tơi nhận thấy hóa học môn học vô thú vị, muốn giải tốn hóa học thường có nhiều phương pháp, nhiều cách giải, vấn đề nên chọn phương pháp nhanh, phù hợp dể hiểu, chẳng hạn ví dụ Tình hình thực tế vậy, nên tiết dạy luyện tập, ôn tập cho học sinh, giáo viên cần hướng dẫn cho em biết sử dụng phương pháp giải để có đủ điều kiện tái hồn thành kiến thức đã học, phát huy tính tích cực chủ động sáng tạo việc vận dụng kiến thức để thực tốt làm kiểm tra Đặc biệt cần hướng dẫn em làm toán tổng quát, để em tự xây dựng nên cơng thức tính nhanh cho dạng bài, giúp em giải nhanh tập quen thuộc làm kiểm tra, thi [3] Với lí trên, đã chọn đề tài: “Hướng dẫn học sinh phân tích, xây dựng sử dụng số cơng thức tính nhanh giải tập axit nitric” sở SKKN năm học 2016 - 2017, phương pháp từ sách tham khảo kinh nghiệm giảng dạy bản thân nhằm đáp ứng phần nhỏ yêu cầu dạy học Hóa học nhà trường kì thi 1.2 Mục đích nghiên cứu: Rèn luyện cho học sinh kỹ phân tích để xây dựng cơng thức tính nhanh cho dạng tốn hóa học phần axit nitric - hóa học lớp 11 1.3 Đối tượng nghiên cứu: Kỹ phân tích số tốn tổng qt để đưa cơng thức tính nhanh giúp giải nhanh dạng tốn hóa học quen thuộc 1.4 Phương pháp nghiên cứu: - Nghiên cứu sở lý thuyết - Nghiên cứu phương pháp giải tốn hóa học bản - Các định luật bảo tồn hóa học - Khảo sát dạng tốn hóa học tổng qt 1.5 Những điểm SKKN Trên sở SKKN năm học 2016 – 2017: “Hướng dẫn học sinh phân tích, xây dựng sử dụng số cơng thức tính nhanh giải tập axit sunfuric”, với kinh nghiệm giảng dạy sau nhiều năm công tác, kinh nghiệm ôn thi tốt nghiệp THPT trước thi THPT Quốc Gia, kết hợp linh hoạt phương pháp giải tập hóa học, định luật bảo tồn hóa học Tơi đã hướng dẫn học sinh xây dựng, sở phân tích sau vào sử dụng số cơng thức tính nhanh, nhằm giúp học sinh giải nhanh dạng tập quen thuộc phần axit nitric, nội dung quan trọng chương trình hóa học THPT lớp 11 NỘI DUNG 2.1 Cơ sở lý luận sáng kiến kinh nghiệm Như đã biết, hóa học mơn khoa học thực nghiệm kết hợp với lý thuyết, mơn học có nhiều tập định tính, định lượng Trong khn khổ tiết tập giáo viên không đủ thời gian để hướng dẫn học sinh giải tất cả tập đó, giáo viên hướng dẫn số dạng điển hình, số cịn lại học sinh tự làm Tuy nhiên thực tế cho thấy nhiều học sinh gặp khó khăn, lúng túng phải làm nào.[3] Bởi để giúp học sinh giải tập hóa học điều quan trọng trước tiên phải hướng dẫn cho học sinh biết cách phân tích toán để lựa chọn hướng giải phù hợp Đặc biệt hướng dẫn học sinh phân tích tồn tổng qt để thành lập cơng thức tính nhanh, giúp học sinh giải nhanh tập tương tự Hoạt động lặp lại nhiều lần trở thành kỹ phân tích để tìm hướng giải cho tốn hóa học Đồng thời, học sinh biết phân tích dạng tốn tổng qt hình thành em kĩ tư duy, phân tích khoa học để giải dạng tốn hóa học tương tự cách dễ dàng.[3] 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm Đối với học sinh: Trong thực tế nhiều học sinh giải tốn hóa học nhiều phương pháp giải khác Tuy nhiên, để rút toán tổng quát, lập cơng thức tính tổng qt em chưa làm Vì vậy, em giải tập thường nhiều thời gian, dù tập quen thuộc mà cần áp dụng công thức tính nhanh tính kết quả cách nhanh nhất.[3] Đối với giáo viên: Trong tiết tập thường quan tâm đến tập đơn lẻ cách giải tập mà chưa ý đến suy luận phân tích tốn hóa học tổng qt Rèn luyện kỹ phân tích để tìm cơng thức giải nhanh tốn hóa học tổng qt bước quan trọng mà nhiều giáo viên thường bỏ qua.[3] Vì việc rèn luyện cho học sinh biết phân tích, suy luận toán tổng quát thành lập nên cơng thức tính nhanh quan trọng cần thiết, để em giải tập cách nhanh có hệ thống Hậu quả thực trạng - Học sinh nhiều thời gian giải toán hóa học, với cách thi không cho phép, học sinh phải làm 40 câu trắc nghiệm thời gian 50 phút - Kết quả học tập học sinh qua kiểm tra, thi cịn thấp so với mơn khác 2.3 Các giải pháp đã sử dụng để giải vấn đề Để giải nhanh tốn trắc nghiệm, ngồi việc nắm vững lí thuyết, viết phương trình hóa học phản ứng, học sinh phải nắm vững số phương pháp giải nhanh tập trắc nghiệm hóa học đồng thời phải có kĩ tính, kĩ phân tích, suy luận để xây dựng nên cơng thức tính nhanh áp dụng cho dạng tốn Sau đây, xin giới thiệu số dạng tập quen thuộc thường gặp kiểm tra, thi phần axit nitric 2.3.1 Cơng thức tính khối lượng muối nitrat thu cho hỗn hợp các kim loại tác dụng với HNO3 (khơng có sự tạo thành NH4NO3): m muoi = m kl + 62.(3.n NO + n NO2 + 8.n N 2O +10.n N2 ) * Lưu ý: Khơng tạo sản phẩm khử số mol sản phẩm khơng Bài toán tổng quát: Cho m gam hỗn hợp kim loại M tác dụng hoàn toàn với dung dịch HNO3 sau phản ứng thu hỗn hợp khí NO, NO 2, N2O, N2 Tính khối lượng muối nitrat thu (Biết phản ứng không tạo muối NH4NO3) Hướng dẫn giải: Giáo viên lưu ý học sinh, axit HNO axít có tính oxi hóa mạnh, oxi hóa hầu hết kim loại (trừ kim loại Au Pt) M kim loại hỗn hợp nhiều kim loại tác dụng với HNO3 Giả sử sau phản ứng ta thu được: a(mol) NO; b(mol) NO 2; c(mol) N2O; d(mol) N2 +n M → M+ n.e ⇒ n e.nhuong = n.n KL n NO- 3taomuoi = n.n KL Ta có: QT oxi hóa: QT khử: +2  +5 → N(NO)  N+ 3e 3a a  +5 +4  N+1e → N(NO ) b b  ⇒ n e.nhan = 3a+ b+ 8c+10d(mol)  +5 +1  N+ 4e → N(N 2O) 8c 2c  +5  N+10e → N (N )  10 d d Áp dụng ĐLBT electron, ta có: n KL = (3a+ b+ 8c+10d) ⇒ n NO= n.n KL = 3a+ b+ 8c+10d(mol) 3taomuoi n Áp dụng ĐLBT khối lượng, ta có: m muoi = m KL + m NO- 3taomuoi Hay: = m KL + 62.(3a+ b+ 8c+10d)(gam) m muoi = m kl + 62.(3.n NO + n NO2 + 8.n N 2O +10.n N ) Ví dụ 1: Cho 1,35(g) hỗn hợp Mg, Al, Cu tác dụng hết với HNO thu hỗn hợp khí gồm 0,01 mol NO 0,04 mol NO (sản phẩm khử khơng có NH4NO3) Cơ cạn dung dịch sau phản ứng thu m gam hỗn hợp muối Tính m? [1] Giải: Học sinh áp dụng cơng thức tính nhanh vừa thành lập tính kết quả Áp dụng cơng thức: m muoi = m kl + 62.(3.n NO + n NO2 + 8.n N2O +10.n N2 ) ⇒ m muoi = 1,35 + 62(3.0,01+ 0,04) = 5,69(gam) Ví dụ 2: Cho 11,2 gam kim loại Z tan lượng HNO vừa đủ, sau phản ứng thu dd A 4,48 lít khí NO (ở đktc) sản phẩm khử Cô cạn dd A thu muối khan có khối lượng [1] A 55,6 gam B 48,4 gam C 56,5 gam D 44,8 gam Giải: Áp dụng cơng thức tính nhanh, ta có: m muoi = m kl + 62.(3.n NO ) = 11,2 + 62.3 4,48 = 48, 4(gam) 22,4 Ví dụ 3: Cho 1,86 gam hỗn hợp kim loại gồm Mg Al tan hết dung dịch HNO3 thu 560 ml khí N2O (là sản phẩm khử đo đktc) dung dịch A Cô cạn dung dịch A thu m gam hỗn hợp muối Tính m? [1] Giải: Áp dụng cơng thức tính nhanh, ta có: m muoi = m kl + 62.(8.n N2O ) = 1,86 + 62.8 0,56 = 14,26(gam) 22, 2.3.2 Cơng thức tính số mol HNO3 cần dùng để hòa tan hỗn hợp các kim loại: n HNO3 = 4.n NO + 2.n NO2 +10.n N2O +12.n N2 +10.n NH NO3 ) Bài toán tổng quát: Cho m gam hỗn hợp kim loại M tác dụng hoàn toàn với dung dịch HNO3 sau phản ứng thu hỗn hợp sản phẩm khử NO, NO 2, N2O, N2, NH4NO3 Tính số mol HNO3 đã tham gia phản ứng (hoặc nồng độ, thể tích dung dịch HNO3) Hướng dẫn giải: Giả sử sau phản ứng ta thu được: a(mol) NO; b(mol) NO 2; C(mol) N2O; d(mol) N2; e(mol) NH4NO3 +n M → M+ n.e ⇒ n e.nhuong = n.n KL n NO- 3taomuoi = n.n KL Ta có: QT oxi hóa: QT khử: +2  +5 N+ 3e → N(NO)  3a a  +5 +4  N+1e → N(NO ) b b  +5 +1  N+ 4e → N(N ⇒ n e.nhan = 3a+ b+ 8c+10d+ 8e(mol)  O) 8c 2c  +5 2 N+10e → N (N ) 2 10 d  d  +5 -3  N+ 8e → N(NH NO3 ) 8e e  Áp dụng ĐLBT electron ta có: n KL = (3a+ b+ 8c+10d+ 8e) ⇒ n NO= n.n KL = 3a+ b+ 8c+10d+ 8e(mol) 3taomuoi n Áp dụng ĐLBT nguyên tố (đối với N) ta có: n HNO3 = n NO- 3taomuoi + n NO + n NO2 + 2n N 2O + 2n N + n NH 4NO3 = (3a+ b+ 8c+10d+ 8e) + a+ b+ 2c+ 2d+ 2e = 4a+ 2b+10c+12d+10e(mol) Hay: n HNO3 = 4.n NO + 2.n NO +10.n N 2O +12.n N +10.n NH NO3 Ví dụ 1: Hoà tan hoàn toàn 23,1g hỗn hợp Al, Mg, Zn , Cu dung dịch HNO3 loãng, dư thu dung dịch A hỗn hợp khí B gồm 0,2 mol NO, 0,1 mol N2O (khơng cịn sản phẩm khử khác) Tính số mol HNO đã phản ứng khối lượng muối khan thu cô cạn A [1] Giải: n HNO3 Áp dụng công thức tính nhanh, ta có: = 4.n NO +10.n N2O = 4.0,2 +10.0,1 = 1,8(mol) m muoi = m kl + 62.(3.n NO + 8.n N2O ) = 23,1 + 62.(3.0,2 + 8.0,1) = 109,9(gam) Ví dụ 2: Cho m gam Cu tan hoàn toàn vào 200 ml dung dịch HNO 3, phản ứng vừa đủ, giải phóng hỗn hợp 4,48 lít khí NO NO có tỉ khối so với H2 19 Tính CM dung dịch HNO3 [1] Giải: Áp dụng phương pháp đường chéo ta có:  n NO = n ⇒ n NO = n NO2 = 0,1(mol)  NO2 n + n  NO NO2 = 0, Áp dụng cơng thức tính nhanh, ta có: n HNO3 = 4.n NO + 2.n NO2 = 4.0,1+ 2.0,1 = 0,6(mol) ⇒ CM(HNO3 ) = 0,6 = 3(M) 0,2 Ví dụ 3: Hoà tan hoàn toàn 31,2g hỗn hợp Al, Mg dung dịch HNO loãng, dư thu dung dịch A 8,96 lít hỗn hợp khí B (đktc) gồm N 2, N2O (khơng cịn spk khác), dB/H2 =20 Tính số mol HNO3 đã phản ứng khối lượng muối khan thu sau cô cạn dung dịch A Giải: Áp dụng ĐLBT electron phương pháp đường chéo, ta có:  n N2 = n N2 = 0,1(mol) n ⇒  N 2O  n + n = 0,4 n N2O = 0,3(mol) N 2O  N2 Áp dụng cơng thức tính nhanh để tính khối lượng hỗn hợp muối thu số mol HNO3 đã tham gia phản ứng: n HNO3 = 10.n N2O +12.n N2 = 10.0,3 +12.0,1 = 4,2(mol) m muoi = m kl + 62.(8.n N 2O +10.n N2 ) = 31,2 + 62.(8.0,3 +10.0,1) = 242(gam) 2.3.3 Công thức tính khối lượng muối thu cho hỗn hợp sắt các oxit sắt tác dụng với HNO3 dư giải phóng khí NO: m muoi = 242 (m hh + 24.n NO ) 80 Bài toán tổng quát: Hòa tan hết m gam hỗn hợp gồm Fe , FeO , Fe 2O3 , Fe3O4 HNO3 dư Sau phản ứng thu a mol NO Tính khối lượng muối nitrat thu dung dịch Hướng dẫn giải: Quy đổi hỗn hợp x(mol) Fe, y(mol) O Theo ra, áp dụng ĐLBT electron, ta có: 56 x+16 y = m 56 x+16 y = m m+ 24a ⇒ ⇒x=  80 3x- y = 3a 24 x-16 y = 24a Ta có sơ đồ phản ứng: Fe x  + HNO3 → Fe(NO3 )3 + NO+ H 2O x Oy Theo ĐLBT nguyên tố, ta có: n HNO3 = 3x+ a   1 n = n = (3x+ a)  H 2O HNO3  2 Áp dụng ĐLBT khối lượng, ta có: m muoi = m hh + m HNO3 - m NO - m H2O = m hh + 63(3x+ a) - 30a-18 (3x+ a) = m hh +189 x+ 63a- 30a- 27 x- 9a = m hh +162 x+ 24a x= m+ 24a 80 Thay: Ta được: 10 m hh + 24a ) + 24a 80 5808a 242 + = (m hh + 24a)(gam) 80 80 m muoi = m hh +162.( = 242m hh 80 m muoi = Hay: 242 (m hh + 24.n NO ) 80 Ví dụ 1: Cho 11,36 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe2O3 Fe3O4 phản ứng hết với dd HNO3 loãng (dư), thu 1,344 lít khí NO (sản phẩm khử nhất, đktc) dung dịch X Cô cạn dd X thu m gam muối khan Giá trị m A 38,72 gam B 35,50 gam C 49,09 gam D 34,36 gam Giải: Áp dụng công thức tính nhanh vừa thiết lập, ta có: m muoi = 242 242 1,344 (m hh + 24.n NO ) = (11,36 + 24 ) = 38,72(gam) 80 80 22, Ví dụ 2: Hồ tan hồn tồn hỗn hợp Fe, FeO, Fe2O3 Fe3O4 vào dung dịch HNO3 loãng, nóng, dư thu 4,48 lít khí NO (đktc) 96,8 gam Fe(NO3)3 Số mol HNO3 đã tham gia phản ứng khối lượng hỗn hợp ban đầu A 1,4 – 22,4 B 1,2 – 22,4 C 1,4 – 27,2 D 1,2 – 27,2 Giải: Áp dụng ĐLBT nguyên tố, ta có: n HNO3 = 3.n Fe(NO3 )3 + n NO = 96,8 4,48 + = 1,4(mol) 242 22,4 Áp dụng cơng thức tính nhanh vừa thiết lập, ta có: 242 (m hh + 24.n NO ) 80 242 4, 48 ⇔ 96,8 = (m hh + 24 ) 80 22,4 ⇒ m hh = 27,2(gam) m muoi = Ví dụ 3: Cho 5,584g hỗn hợp Fe Fe 3O4 tác dụng vừa đủ với 500ml dung dịch HNO3 loãng Sau phản ứng hoàn toàn thu 0,3136 lit khí NO dung dịch X Nồng độ dung dịch HNO3 11 A 0,472M B 0,152M C 3,040M D 0,304M Giải: Áp dụng cơng thức tính nhanh, ta có: 242 (m hh + 24.n NO ) 80 242 0,3136 ⇒ m Fe(NO3 )3 = (5,584 + 24 ) = 17,908(gam) 80 22,4 m muoi = ⇒ n Fe(NO3 )3 = 17,908 = 0,074(mol) 242 Áp dụng ĐLBT nguyên tố, ta có: n HNO3 = 3.n Fe(NO3 )3 + n NO = 3.0,074 + ⇒ CM = 0,3136 = 0,236(mol) 22,4 0, 236 = 0,472(M) 0,5 2.3.4 Cơng thức tính khối lượng muối thu cho hỗn hợp sắt các oxit sắt tác dụng với HNO3 đặc, nóng, dư giải phóng khí NO2: m muoi = 242 (m hh + 8.n NO2 ) 80 Bài toán tổng quát: Hòa tan hết m gam hỗn hợp gồm Fe , FeO , Fe 2O3 , Fe3O4 HNO3 dư Sau phản ứng thu a mol NO Tính khối lượng muối nitrat thu dung dịch Hướng dẫn giải: Quy đổi hỗn hợp x(mol) Fe, y(mol) O Theo ra, áp dụng ĐLBT electron, ta có: 56 x+16 y = m 56 x+16 y = m m+ 8a ⇒ ⇒x=  80 3x- y = a 24 x-16 y = 8a Ta có sơ đồ phản ứng: Fe x  + HNO3 → Fe(NO3 )3 + NO + H 2O x Oy 12 Theo ĐLBT nguyên tố, ta có: n HNO3 = 3x+ a   1 n = n = (3x+ a)  H2O HNO3  2 Áp dụng ĐLBT khối lượng, ta có: m muoi = m hh + m HNO3 - m NO2 - m H2O = m hh + 63(3x+ a) - 46a-18 (3x+ a) = m hh +189 x+ 63a- 46a- 27 x- 9a = m hh +162 x+ 8a x= m+ 8a 80 Thay: m muoi = m hh +162.( = Ta được: m hh + 8a 242m hh 1936a ) + 8a = + 80 80 80 242 (m hh + 8a)(gam) 80 m muoi = Hay: 242 (m hh + 8.n NO2 ) 80 Ví dụ 1: Hoà tan hết m gam hỗn hợp Fe; FeO; Fe3O4 dung dịch HNO3 đặc nóng dư 448ml khí NO2 (đktc) Cơ cạn dung dịch sau phản ứng 14,52g muối Giá trị m: A 3,36 B 4,64 C 4,28 D 4,80 Giải: Áp dụng công thức tính nhanh vừa thiết lập, ta có: 242 (m hh + 8.n NO2 ) 80 242 0,448 ⇔ 14,52 = (m hh + ) ⇒ m hh = 4,64(gam) 80 22, m muoi = Ví dụ 2: Cho luồng khí CO qua ống sứ đựng m gam Fe 2O3 nung nóng Sau thời gian thu 10,44 gam chất rắn X gồm Fe, FeO, Fe 2O3 Fe3O4 13 Hòa tan hết X dung dịch HNO đặc, nóng thu 4,368 lít NO (sản phẩm khử đktc) Tính m? Giải: Tuy tốn u cầu tính khối lượng Fe 2O3, ta áp dụng cơng thức tính nhanh vừa thiết lập Và sau áp dụng ĐLBT nguyên tố (đối với sắt) đơn giản ta suy m Áp dụng cơng thức tính khối lượng muối Fe(NO3)3 dung dịch, ta có: m muoi = 242 242 4,368 (m hh + 8.n NO2 ) = (10,44 + ) = 36,3(gam) 80 80 22,4 Áp dụng ĐLBT nguyên tố (đối với sắt), ta có: 1 36,3 n Fe2O3 = n Fe(NO3 )3 = = 0,075(mol) 2 242 ⇒ m Fe2O3 = 0,075.160 = 12(gam) Ví dụ 3: Cho luồng khí CO qua ống sứ đựng 18,08 gam Fe 2O3 nung nóng Sau thời gian thu hỗn hợp X nặng 13,92 gam gồm Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3 Hịa tan X HNO3 đặc nóng dư thu V lít khí NO2 (đktc) Tính V? Giải: Áp dụng ĐLBT nguyên tố sắt, ta có: 18,08 = 0,226(mol) 160 = 0,226.242 = 54,692(gam) n Fe(NO3 )3 = 2.n Fe2O3 = ⇒ m Fe(NO3 )3 Áp dụng công thức tính nhanh vừa thiết lập, ta có: m muoi = 242 242 V (m hh + 8.n NO2 ) ⇔ 54,692 = (13,92 + ) 80 80 22, ⇒ V = 11,648(lit) 2.3.5 Cơng thức tính khối lượng sắt đã dùng ban đầu, biết oxi hóa lượng sắt oxi thu hỗn hợp rắn X Hòa tan hết rắn X HNO loãng dư thu NO: m Fe = 56 (m hh + 24.n NO ) 80 14 Bài toán tổng quát: Để m gam bột sắt ngồi khơng khí, sau thời gian thu a gam hỗn hợp oxit kim loại sắt sắt dư Hòa tan hết a gam hỗn hợp dung dịch HNO3 loãng, dư thu b mol NO Tính m Hướng dẫn giải: Quy đổi a gam hỗn hợp oxit sắt sắt dư x(mol) Fe, y(mol) O Theo ra, áp dụng ĐLBT electron, ta có: 56 x+16 y = a 56 x+16 y = a a+ 24b ⇒ ⇒x=  80 3x- y = 3b 24 x-16 y = 24 b Ta lại có: m Fe = 56 x = 56 a+ 24 b 56 = (a+ 24 b)(gam) 80 80 m Fe = Hay: 56 (m hh + 24.n NO ) 80 Ví dụ 1: Oxi hóa chậm m(gam) Fe ngồi khơng khí thu 12(gam) hỗn hợp A gồm FeO, Fe2O3, Fe3O4 Fe dư Hòa tan A vừa đủ 200ml dd HNO thu 2,24(lít) khí NO (đktc) Giá trị m nồng độ mol/l dung dịch HNO3 A 10,08 3,2 B 10,08 C 11,2 3,2 D 11,2 Giải: Áp dụng cơng thức tính nhanh vừa thiết lập, ta có: m Fe = 56 56 2,24 (m hh + 24.n NO ) = (12 + 24 ) = 10,08(gam) 80 80 22,4 10,08  n = n = = 0,18(mol) Fe  Fe(NO3 )3 56  n NO = 2,24 = 0,1(mol) 22,4  Ta lại có: Áp dụng ĐLBT nguyên tố, ta có: n HNO3 = 3.n Fe(NO3 )3 + n NO = 3.0,18 + 0,1 = 0,64(mol) ⇒ CM = 0,64 = 3,2(M) 0, 15 Ví dụ 2: Nung m gam bột sắt oxi, thu gam hỗn hợp chất rắn X Hòa tan hết hỗn hợp X dd HNO3 (dư), 0,56 lít (ở đktc) NO (là sản phẩm khử nhất) Giá trị m (cho O = 16, Fe = 56).[1] A 2,52 B 2,22 C 2,62 D 2,32 Giải: Áp dụng công thức tính nhanh vừa thiết lập, ta có: m Fe = 56 56 0,56 (m hh + 24.n NO ) = (3 + 24 ) = 2,52(gam) 80 80 22, Ví dụ 3: Nung x(mol) Fe khơng khí thời gian thu 16,08 gam hỗn hợp H gồm chất rắn gồm Fe oxit Hịa tan hết lượng hỗn hợp H dung dịch HNO3 loãng, thu 672 ml khí NO (đktc) Xác định trị số x? Giải: Áp dụng cơng thức tính nhanh vừa thiết lập, ta có: m Fe = 56 56 0,672 (m hh + 24.n NO ) = (16,08 + 24 ) = 11,76(gam) 80 80 22,4 ⇒x= 11,76 = 0,21(mol) 56 2.3.6 Công thức tính khối lượng sắt đã dùng ban đầu, biết oxi hóa lượng sắt oxi thu hỗn hợp rắn X Hòa tan hết rắn X HNO đặc, nóng, dư thu NO2: m Fe = 56 (m hh + 8.n NO2 ) 80 Bài toán tổng quát: Để m gam bột sắt ngồi khơng khí, sau thời gian thu a gam hỗn hợp oxit kim loại sắt sắt dư Hòa tan hết a gam hỗn hợp dung dịch HNO3 đặc, nóng, dư thu b mol NO2 Tính m Hướng dẫn giải: Quy đổi a gam hỗn hợp oxit sắt sắt dư x(mol) Fe, y(mol) O Theo ra, áp dụng ĐLBT electron, ta có: 56 x+16 y = a 56 x+16 y = a a+ 8b ⇒ ⇒ x =   80 3x- y = b 24 x-16 y = 8b 16 m Fe = 56 x = 56 Ta lại có: m Fe = Hay: a+ 8b 56 = (a+ 8b)(gam) 80 80 56 (m hh + 8.n NO2 ) 80 Ví dụ 1: Nung 7,28 gam bột sắt oxi, thu m gam hỗn hợp chất rắn X Hòa tan hết hỗn hợp X dung dịch HNO3 đặc, nóng, dư, 1,568 lít NO2 (ở đktc) (là sản phẩm khử nhất) Giá trị m [1] A 9,48 B 10 C 9,65 D 9,84 Giải: Áp dụng cơng thức tính nhanh vừa thiết lập, ta có: 56 56 1,568 (m hh + 8.n NO2 ) ⇔ 7,28 = (m hh + ) 80 80 22,4 ⇔ m hh = 9,84(gam) m Fe = Ví dụ 2: 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 HNO3 2M thu V lit khí NO2 (sản phẩm khử đkc) Giá trị m V [1] A 8,4 3,36 B 10,08 3,36 C 8,4 5,712 D 10,08và 5,712 Giải: 6,72  = 0,12(mol) n Fe(NO3 )3 = n Fe = 56  n HNO = 0,255.2 = 0,51(mol)  Theo ra, ta có: Áp dụng ĐLBT nguyên tố, ta có: n HNO3 = 3.n Fe(NO3 )3 + n NO ⇒ n NO = 0,51- 3.0,12 = 0,15(mol) ⇒ V = 0,15.22,4 = 3,36(lit) Áp dụng cơng thức tính nhanh vừa thiết lập, ta có: 56 56 (m hh + 8.n NO2 ) ⇔ 6,72 = (m hh + 8.0,15) 80 80 ⇔ m hh = 8,4(gam) m Fe = 17 Ví dụ 3: Nung x mol Fe khơng khí thời gian thu 16,08 gam hỗn hợp A gồm Fe oxit sắt Hòa tan hết lượng hỗn hợp A dung dịch HNO3 loãng, thu 672 ml khí NO2 (đktc) Trị số x A 0,201 B 0,105 C 0,204 D Không xác định Giải: Áp dụng công thức tính nhanh vừa thiết lập, ta có: 56 56 0,672 (m hh + 8.n NO2 ) = (16,08 + ) = 11,424(gam) 80 80 22,4 11,424 ⇒ x = n Fe = = 0,204(mol) 56 m Fe = 2.3.7 Một số tập vận dụng: Câu 1: Cho 11 gam hỗn hợp X gồm Al Fe vào dung dịch HNO loãng dư, thu dung dịch Y 6,72 lít khí NO đktc (sản phẩm khử nhất) Cơ cạn cẩn thận dung dịch Y thu m gam hỗn hợp muối khan [1] A 66,8 B 29,6 C 60,6 D 33,4 Câu 2: 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 Hoà tan hoàn toàn Y vào dung dịch HNO3 (dư), thu 0,672 lít khí NO (sản phẩm khử nhất, đktc) Số mol HNO3 đã phản ứng [2] A 0,12 B 0,14 C 0,16 D 0,18 Câu 3: Cho 29 gam hỗn hợp gồm Al, Cu Ag tác dụng vừa đủ với 950 ml dung dịch HNO3 1,5M, thu dung dịch chứa m gam muối 5,6 lít hỗn hợp d X/H = 16, khí X (đktc) gồm NO N2O Giá trị m [2] A 98,20 B 97,20 C 98,75 D 91,00 Câu 4: Hịa tan hồn tồn 8,9 gam hỗn hợp gồm Mg Zn lượng vừa đủ 500 ml dung dịch HNO3 1M Sau phản ứng kết thúc, thu 1,008 lít khí N2O (đktc) dung dịch X chứa m gam muối Giá trị m [2] A 34,32 B 31,32 C 34,10 D 33,70 Câu 5: Cho luồng khí CO dư qua ống sứ đựng m (g) Fe2O3 nung nóng thời gian thu 13,92 (g) chất rắn X gồm Fe, Fe 3O4, FeO Fe2O3 Cho X tác dụng với dung dịch HNO3 đặc nóng thu 5,824 lít NO2 (đktc) Vậy thể tích khí CO đã dùng (đktc) giá trị m(gam) [1] A 2,912 lít 16 gam B 2,6 lít 15 gam C 3,2 lít 14 gam D 2,5 lít 17 gam Câu 6: Nung x mol Fe không khí thời gian thu 16,08 gam hỗn hợp H gồm chất rắn: Fe oxit Hịa tan hết lượng hỗn hợp H dung dịch HNO3 loãng, thu 672 ml khí NO (đktc) Trị số x [1] A 0,24 B 0,15 C 0,21 D Ko xác định 18 Câu 7: Cho luồng khí CO qua ống sứ đựng m(g) Fe2O3 nung nóng Sau thời gian thu 44,46 (g) hỗn hợp Y gồm Fe 3O4, FeO, Fe, Fe2O3 dư Cho Y tác dụng hết với dd HNO3 loãng thu 3,136 lít NO (đktc) Vậy thể tích khí CO (lít) đã dùng (đktc) giá trị m [1] A 5,6 lít 47 gam B 4,704 lít 47,82 gam C 5,04 lít 47,46 gam D 3,36 lít 45 gam Câu 8: Để m gam bột sắt ngồi khơng khí thời gian, thu 2,792 gam hỗn hợp A gồm sắt kim loại ba oxit Hịa tan tan hết hỗn hợp A dung dịch HNO3 loãng, thu muối sắt (III) có tạo 380,8 ml khí NO (đktc) Trị số m [1] A 2,24 gam B 3,36 gam C 2,8 gam D 0,56gam Câu 9: Hỗn hợp A gồm Fe ba oxit Hòa tan hết m gam hỗn hợp A dung dịch HNO3 loãng, có 672 ml NO (đktc) dung dịch D Đem cô cạn dung dịch D, thu 50,82 gam muối khan Trị số m A 18,90 gam B 15,12 gam C 16,08 gam D 11,76 gam Câu 10: Để m gam bột sắt khơng khí, sau thời gian thu gam hỗn hợp chất rắn X Hoà tan vừa hết gam chất rắn X 400ml dung dịch HNO3 a(M) thu 0,56 lít khí NO (đktc) dung dịch không chứa NH +4 Giá trị a [1] A 0,4M B 0,3M C 0,2M D 0,1M Câu 11: Cho luồng khí CO qua ống đựng m gam Fe 2O3 nhệt độ cao thời gian người ta thu 6,72 gam hỗn hợp gồm chất rắn khác (A) Đem hoà tan hoàn toàn hỗn hợp vào dung dịch HNO dư thấy tạo thành 0,448 lít khí B có tỉ khối so với khí H2 15 m nhận giá trị [1] A 5,56 gam B 6,64 gam C 7,2 gam D 8,81 gam Câu 12: Thổi luồng khí CO qua ống đựng m(g) Fe 2O3 nung nóng thu 6,72(g) hỗn hợp X gồm chất rắn Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4 X tác dụng với dung dịch HNO3 dư thấy tạo thành 0,16 mol NO2 m(g) Fe2O3 có giá trị [1] A gam B gam C gam D gam 2.4 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm hoạt động giáo dục, với thân, đồng nghiệp nhà trường Qua việc thực đề tài với lớp THPT, đặc biệt khối 11 tiết dạy luyện tập, ôn tập cho học sinh Tôi nhận thấy em đã giải khó khăn làm bài, biết phân dạng loại tập, định hướng áp dụng phương pháp giải thích hợp, sử dụng cơng thức tính nhanh cách thành thạo Tiết kiệm thời gian làm bài, đặc biệt tránh sai sót, đem lại kết quả cao học tập Với bản thân, đề tài hệ thống kiến thức tổng hợp tập axit nitric Sự tìm tịi khám phá cơng thức tính nhanh, chứng minh, xây dựng đặc biệt phân tích để học sinh hiểu áp dụng trình lâu dài, đầu tư thời gian, cơng sức trí tuệ Sau hồn thành đề tài trên, bản thân có trăn trở, mong muốn xây dựng nên hệ thống cơng thức tính nhanh đầy đủ hơn, khoa học áp dụng cho nhiều dạng 19 tập hơn, góp phần vào việc ơn luyện cho học sinh, nhằm đáp ứng nhu cầu học tập ngày cao học sinh.[3] Với đồng nghiệp nhà trường, việc xây dựng hệ thống công thức tính nhanh giúp cho đồng nghiệp nhà trường có thêm tài liệu dạy học mới, thành viên tổ chia sẻ kinh nghiệm quý báu để sử dụng đề tài cách khoa học có hiệu quả.[3] PHẦN KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 3.1 Kết luận Một số dạng toán tổng qt, phương pháp giải cơng thức tính nhanh đã trình bày nhằm giúp học sinh suy nghĩ, vận dụng cho thích hợp Cần lưu ý thầy, cô giáo phải lựa chọn tập phù hợp với lực đối tượng học sinh lớp dạy Với viết tơi giới thiệu số cơng thức tính nhanh mà tơi tâm đắc phần tập axit nitric, ví dụ đưa áp dụng cho đối tượng học sinh có học lực trung bình trở lên Điều quan trọng giúp cho em có hứng thú, có nhu cầu học tập yêu thích mơn Hóa học, từ em tự giác học tập Trên sở giáo viên nâng cao dần kiến thức cho em, tạo hứng thú tiếp cận với dạng toán mới, khó phức tạp nhiều.[3] Khi làm đề tài với nhiều suy nghĩ, trăn trở, tâm huyêt q trình dạy học Tơi mong muốn có hiệu quả giúp cho học sinh THPT phần giải nhanh tập Giúp học sinh khỏi phải lúng túng việc lựa chọn phương pháp giải, tiết kiệm nhiều thời gian, đáp ứng nhu cầu thi cử theo hình thức trắc nghiệm nay.[3] Trên quan điểm cá nhân việc giới thiệu sáng kiếm kinh nghiệm “Hướng dẫn học sinh phân tích, xây dựng sử dụng số cơng thức tính nhanh giải tập axit nitric” mà đã thực Tôi mạnh dạn nêu nhằm giúp học sinh chuẩn bị tốt kì thi thầy trao đổi Hi vọng với phần kiến thức kinh nghiệm nhỏ bé tơi góp phần nâng cao chất lượng dạy học hố học trường phổ thơng Rất mong góp ý bạn đồng nghiệp em học sinh để lần sau có kinh nghiệm quý báu Tôi xin chân thành cảm ơn! 3.2 Kiến nghị: 20 Những giải pháp đổi thường liên quan đến nhiều vấn đề, nhiên thành công giải pháp phụ thuộc lớn vào yếu tố người Để đề tài thực mang lại hiệu quả, mạnh dạn đề nghị số vấn đề sau: * Đối với người dạy: - Thường xun tìm tịi để có giảng hay, tập thú vị lơi học sinh vào giảng * Đối với người học: - Phải thực yêu thích môn học - Phải nắm vững kiến thức bản - Phải tích cực hợp tác với người dạy để hoạt động dạy - học đạt kết quả cao * Đối với các cấp quản lý - Thường xuyên quan tâm đến giáo viên, tạo điều kiện sở vật chất để giáo viên áp dụng phương pháp vào giảng dạy - Có hình thức động viên khen thưởng kịp thời giáo viên học sinh có kết quả dạy – học tốt Trên sáng kiến kinh nghiệm năm học 2017 – 2018 Rất mong đóng góp ý kiến đồng nghiệp để việc dạy học hóa học trường THPT đạt kết quả ngày tốt XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Thanh hóa, ngày 10 tháng năm 2018 Tơi xin cam đoan SKKN viết, khơng chép nội dung người khác Tác giả Lê Xuân Đức 21 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tham khảo từ internet Tuyển tập đề thi vào trường đại học – cao đẳng từ năm 2007 đến năm 2017 - Bộ GD & ĐT Lê Xuân Đức - Trường THPT Như Xuân – Thanh Hóa – “Hướng dẫn học sinh phân tích, xây dựng sử dụng số cơng thức tính nhanh giải tập axit sunfuric” SKKN năm học 2016 – 2017 22 DANH MỤC CÁC ĐỀ TÀI SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐÃ ĐƯỢC HỢI ĐỒNG ĐÁNH GIÁ XẾP LOẠI CẤP PHỊNG GD&ĐT, CẤP SỞ GD&ĐT VÀ CÁC CẤP CAO HƠN XẾP LOẠI TỪ C TRỞ LÊN Họ tên tác giả: Lê Xuân Đức Chức vụ đơn vị công tác: Tổ phó chun mơn – Trường THPT Như Xn TT Tên đề tài SKKN Hướng dẫn học sinh phân tích, xây dựng sử dụng số cơng thức tính nhanh giải tập axit sunfuric Kết Cấp đánh đánh giá giá xếp loại xếp loại (Phòng, Sở, (A, B, Tỉnh ) C) Sở C Năm học đánh giá xếp loại 2016 - 2017 23 ... hóa học, định luật bảo tồn hóa học Tơi đã hướng dẫn học sinh xây dựng, sở phân tích sau vào sử dụng số cơng thức tính nhanh, nhằm giúp học sinh giải nhanh dạng tập quen thuộc phần axit nitric, ... thi [3] Với lí trên, tơi đã chọn đề tài: ? ?Hướng dẫn học sinh phân tích, xây dựng sử dụng số cơng thức tính nhanh giải tập axit nitric? ?? sở SKKN năm học 2016 - 2017, phương pháp từ sách tham... theo hình thức trắc nghiệm nay.[3] Trên quan điểm cá nhân việc giới thiệu sáng kiếm kinh nghiệm ? ?Hướng dẫn học sinh phân tích, xây dựng sử dụng số cơng thức tính nhanh giải tập axit nitric? ?? mà