Qua thực tiễn giảng dạy với học sinh lớp 8, các em mới có ý niệm ban đầu về bộ môn nên còn gặp nhiều trở ngại vướng mắc khi giải quyết những bài toán hóa học. Vì vậy, tôi đã lựa chọn chuyên đề : “BÀI TOÁN VỀ OXI ” là đơn chất phi kim đầu tiên các em được làm quen và quan trọng nhất trong đời sống nhằm giúp cho học sinh nắm vững kiến thức cũng như phương pháp giải nhanh gọn, dễ hiểu . Từ đó, các em có thể đề xuất được những bài tập mới phát huy tiềm năng sáng tạo , tự tin chiếm lĩnh kiến thức và đạt kết quả cao trong kì thi HSG các cấp .
Sở giáo dục đào tạo vĩnh phúc Phòng giáo dục đào tạo TấN Chuyên đề: BI TOÁN VỀ OXI Tác giả chuyên đề : Chức vụ: Giáo viên Đơn vị công tác : TRƯỜNG THCS HUYỆN TNH VNH PHC Năm học THễNG TIN CHUNG VỀ CHUYÊN ĐỀ Tên chuyên đề: “BÀI TOÁN VỀ OXI ” Tác giả: - Họ tên : - Chức vụ: Giáo viên - Đơn vị công tác: Trường THCS …… – tỉnh Vĩnh Phúc 2.Đối tượng học sinh bồi dưỡng: Đội tuyển HSG lớp 8,9 3.Thời gian bồi dưỡng: tiết PHẦN MỘT: MỞ ĐẦU I Lí chọn đề tài: Hóa học mơn khoa học thực nghiệm địi hỏi tính hệ thống tính logic cao Một biện pháp quan trọng dạy học hóa học người thầy giáo coi trọng việc dẫn cho học sinh đường tìm kiến thức mà không dừng lại việc cung cấp kiến thức có sẵn, ý rèn luyện kĩ , khả vận dụng kiến thức, dạy cách học tự học Tạo điều kiện cho học sinh rèn luyện lực độc lập tư sáng tạo thơng qua tập hóa học sở để hình thành phát triển tiềm lực trí tuệ cho học sinh Vì vậy, việc phát bồi dưỡng học sinh giỏi nhiệm vụ quan trọng thường xuyên nhà trường giáo viên Số lượng chất lượng HSG thước đo để đánh giá chất lượng dạy học mối giáo viên nhà trường Qua thực tiễn giảng dạy với học sinh lớp 8, em có ý niệm ban đầu mơn nên cịn gặp nhiều trở ngại vướng mắc giải tốn hóa học Vì vậy, tơi lựa chọn chuyên đề : “BÀI TOÁN VỀ OXI ” đơn chất phi kim em làm quen quan trọng đời sống nhằm giúp cho học sinh nắm vững kiến thức phương pháp giải nhanh gọn, dễ hiểu Từ đó, em đề xuất tập phát huy tiềm sáng tạo , tự tin chiếm lĩnh kiến thức đạt kết cao kì thi HSG cấp II Mục đích phạm vi đề tài: 1.Mục đích - Giúp học sinh củng cố, mở rộng tính chất hóa học oxi, vận dụng tốt vào sống - Xây dựng hệ thống tập định lượng oxi - Học sinh vận dụng giải nhanh, xác toán liên quan, tiết kiệm thời gian làm bài, đảm bảo làm đạt hiệu cao Phạm vi chuyên đề - Áp dụng HSG lớp 8,9 - Thời gian dự kiến bồi dưỡng : tiết PHẦN HAI: NỘI DUNG CHUYÊN ĐỀ I Hệ thống kiến thức sử dụng chuyên đề: Kiến thức bản: - Tính chất hóa học oxi ( SGK HH 8- T 81,82,83) + Oxi t¸c dơng víi phi kim, kim loại, hợp chất tạo thành oxit + Oxi phi kim hoạt động, có tính oxi mạnh - Sự oxi hóa ( SGK HH 8- T 85) : Sự tác dụng chất với oxi - Điều chế oxi ( SGK HH 8- T 92,93) +Trong PTN: Nhiệt phân chất KClO3 , KMnO4 , KNO3 , HgO +Trong CN: Hãa láng kh«ng khÝ chưng cất phân đoạn điƯn ph©n níc - Thành phần khơng khí: VO = VKhơngkhí - Các cơng thức tính số mol: n = m (mol), khối lượng: m = n.M (g), M Thể tích chất khí: V = n.22,4 (l) M A Cơng thức tính tỉ khối chất khí: d A / B = M B V Công thức liên hệ số mol thể tích : n = 22,4 (mol) - Định luật bảo toàn khối lượng: Trong phản ứng hóa học, tổng khối lượng chất thu tổng khối lượng chất tham gia phản ứng A+ B → B+ C => m A + m B = m C + mD Kiến thức nâng cao: - Oxi tác dụng với hợp chất : NH3, SO2, C2H6O… - Định luật Avogađro a Nội dung: Ở điều kiện( nhiệt độ áp suất) thể tích chất khí chứa số phân tử khí b Hệ quả: + Ở điều kiện (t,p), mol chất khí chiếm thể tích Đặc biệt đktc ( t= 00C, P = 1at = 760 mmHg) mol khí chiếm thể tích 22,4 lít + Tỷ lệ thể tích chất khí phản ứng hóa học tỷ lệ mol chúng t N2 + 3H2 → 2NH3 Tỉ lệ mol: Tỉ lệ thể tích: 1V 3V 2V + Khối lượng mol trung bình hỗn hợp khí M khối lượng 22,4 lít hỗn hợp khí đktc: M = n1 M + n2 M + n3 M n1 + n + n3 - Mở rộng định luật bảo toàn khối lượng: Tổng khối lượng chất ban đầu tổng khối lượng chất thu - Định luật bảo toàn nguyên tố: Trong phản ứng hóa học, nguyên tố bảo toàn => Tổng số mol nguyên tử ngun tố trước sau phản ứng ln II.Phân loại dạng tập: Cơ sở phân loại: Bám sát hệ thống kiến thức SGK khả nhận thức học sinh Các dạng tập: - Dạng 1: Oxi tác dụng với kim loại - Dạng 2: Oxi tác dụng với phi kim - Dạng 3: Oxi tác dụng với hợp chất - Dạng 4: Bài tâp bồi dưỡng HSG III Hệ thống phương pháp sử dụng chuyên đề: - Vận dụng định luật bảo toàn khối lượng, bảo tồn ngun tố - Tính theo phương trình hóa học IV Một số tập minh họa: Dạng 1- Oxi tác dụng với kim loại a Tính theo chất phản ứng sản phẩm: Bài 1: Nung 22,4 gam sắt khí oxi thu 35,2 gam hỗn hợp rắn Tính thể tích khí oxi (ở đktc) tham gia phản ứng Phân tích - Hỗn hợp rắn thu gồm 2,3 chất sau : FeO , Fe 2O3, Fe3O4, Fe dư - Ta lập phương trình tốn học khơng thể tính số ẩn nhiều số phương trình - Áp dụng định luật bảo tồn khối lượng để tính tốn Hướng dẫn giải Sơ đồ phản ứng: Fe + O2 → Chất rắn Theo định luật bảo toàn khối lượng : mFe + mO = mchất rắn 35,2 − 22,4 → nO2 = = 0,4 (mol) 32 Thể tích khí oxi tham gia phản ứng (đktc) là: VO = 0,4 22,4 = 8,96 lít Bài 2: Cho gam bột Fe tiếp xúc với oxi thời gian thu 1,24 gam hỗn hợp Fe2O3 Fe dư Tính lượng Fe dư Phân tích - Khối lượng chất rắn tăng lượng oxi phản ứng Hướng dẫn giải PTPƯ: 4Fe + 3O2 → 2Fe2O3 - Theo định luật bảo toàn khối lượng: mFe + mO = mchất rắn 1,24 − → nO2 = = 0,0075 (mol) 32 4 → nFe phản ứng = nO2 = 0,0075 = 0,01mol 3 - Khối lượng Fe dư là: 1- 0,01.56 = 0,44 (g) Bài 3: Cho 2,7 gam miếng nhơm để ngồi khơng khí thời gian, thấy khối lượng tăng thêm 1,44 gam Tính phần trăm khối lượng miếng nhơm bị oxi hóa oxi khơng khí Phân tích - Khối lượng miếng nhơm tăng thêm lượng oxi phản ứng - Khối lượng nhơm bị oxi hóa khối lượng nhơm tham gia phản ứng Hướng dẫn giải Phương trình phản ứng: 4Al + 3O2 → 2Al2O3 Theo định luật bảo tồn khối lượng 1,44 gam khối lượng oxi phản ứng nO2 = 1,44 4 = 0,045mol → nAl phản ứng = nO2 = × 0,045 = 0,06mol 32 3 Khối lượng nhơm bị oxi hóa : mAl = 0,06 27 = 1,62 gam → %Al bị oxi hóa = 1,62 × 100% = 60% 2,7 Bài 4: Cho x gam hỗn hợp kim loại Fe, Cu Al vào bình kín có chứa mol O2 Nung nóng bình thời gian thể tích oxi giảm cịn 96,5% thu 2,12 gam chất rắn Tính x Phân tích - Do ta khơng xác định có % kim loại phản ứng với O nên đặt ẩn để lập hệ phương trình giải hệ khơng thực - Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng để tính tốn Hướng dẫn giải Theo ta có PTHH: 4Al + 3O2 → 2Al2O3 4Fe + 3O2 → 2Fe2O3 2Cu + O2 → 2CuO Theo giả thiết, noxi phản ứng = 3,5 = 0,035mol 100 Khối lượng oxi phản ứng: moxi phản ứng = 0,035 32 = 1,12 (g) Khối lượng hỗn hợp kim loại là: x = 2,12 – 1,12 = (g) b.Xác định cơng thức hóa học sản phẩm Bài 1: Nung 2,1 gam bột sắt bình chứa oxi, đến phản ứng xảy hoàn toàn thu 2,9 gam oxit Xác định công thức phân tử oxit sắt Phân tích - Khối lượng oxit tăng khối lượng oxi phản ứng - Cần tính khối lượng oxi oxit Hướng dẫn giải n Fe = 2,1 = 0,0375mol 56 Theo định luật bảo toàn khối lượng: no = 2,9 − 2,1 = 0,05 mol 16 Gọi công thức tổng quát oxit sắt FexOy Ta có tỉ lệ: x : y = 0,0375 : 0,05 = : Vậy oxit cần tìm Fe3O4 Bài 2: Đốt cháy hồn tồn 16,8 gam Fe cần vừa đủ 4,48 lit oxi (đktc) tạo thành oxit sắt Xác định công thức phân tử oxit sắt Hướng dẫn giải 16,8 = 0,3mol 56 4,48 = = 0,2mol → nO = 0,2 = 0,4 mol 22,4 n Fe = nO2 Gọi công thức tổng quát oxit sắt FexOy Ta có tỉ lệ: x : y = 0,3 : 0,4 = : Vậy oxit cần tìm Fe3O4 Bài 3: Cho 1,0 gam bột Fe tiếp xúc với oxi sau thời gian, thấy khối lượng bột vượt 1,41 gam Nếu tạo thành oxit là: A FeO B Fe2O3 C Fe3O4 D FeO Fe dư Hướng dẫn giải n Fe = mol 56 Theo định luật bảo toàn khối lượng: no > 1,41 − 0,41 = mol 16 16 Gọi công thức tổng quát oxit sắt FexOy 0,41 : = 0,7 → x : y = : 56 16 Vậy oxit cần tìm Fe2O3 → Đáp án: B Ta có tỉ lệ: x : y < Dạng 2- Oxi tác dụng với phi kim Bài 1: Tính khối lượng cacbon đioxit CO2 đốt cháy gam cacbon Phân tích Dạng tốn tính theo PTHH Hướng dẫn giải t Phản ứng cháy: C + O2 → CO2 nC = 3: 12 = 0,25 mol Theo phương trình phản ứng: nCO = nC = 0,25mol → Khối lượng cacbon đioxit tạo thành: mCO2 = 0,25 × 44 = 11 gam Bài 2: Một viên than tổ ong có khối lượng 350 gam chứa 60% cacbon theo khối lượng Tính nhiệt lượng tỏa đốt cháy hồn tồn viên than Biết đốt cháy mol C sinh nhiệt lượng 394 kJ Phân tích Bài tốn tính theo phương trình hóa học có lượng tạp chất Hướng dẫn giải t Phản ứng cháy: C + O2 → CO2 - Số mol cacbon có viên than tổ ong là: nC = 350 × 60 = 17,5mol 12 × 100 - Nhiệt lượng tỏa đốt cháy hoàn toàn viên than tổ ong là: Q = 17,5 × 394 = 6,895 kJ Bài 3: Cho 100 lít hỗn hợp A gồm H2, O2, N2 Đem đốt hỗn hợp đưa nhiệt độ áp suất ban đầu, sau cho nước ngưng tụ thu hỗn hợp B tích 64 lít Trộn vào B 100 lít khơng khí( 20% thể tích O 2) đốt tiến hành tương tự thu hỗn hợp C tích 128 lít Xác định thể tích chất hỗn hợp A, B, C Biết thể tích đo điều kiện Phân tích - Thể tích hỗn hợp B giảm so với hỗn hợp A thể tích H O2 tham gia phản ứng - Thể tích hỗn hợp C giảm chứng tỏ B H2 dư Hướng dẫn giải t Phương trình phản ứng: 2H2 + O2 → 2H2O Sau lần (I) , hỗn hợp tích giảm: 100 – 64 = 36 lít → V H phanung + VO phanung = 36 lít Theo phương trình: VH p / u = 2VO = 24 lít Sau lần phản ứng (II) , hỗn hợp tích tiếp tục giảm: 100 + 64 - 128 = 36 lít Chứng tỏ B H2 dư => O2 hỗn hợp A phản ứng hết VO phản ứng = 12 lít => V H phản ứng = 24 lít Thể tích khí O2 100 lít khơng khí là: 2 2 2 100 = 20 lít > 12 lít => V H dư = 20 - 12 = lít Sau lần phản ứng: VH = 24 + 24 = 48 lít VO2 = Vậy hỗn hợp A có: 48 lít H2; 12 lít O2 ; 40 lít N2 Hỗn hợp B có : 24lít H2; 40 lít N2 Hỗn hợp C có: lít O2 ; 120 lít N2 Dạng 3- Oxi tác dụng với hợp chất Bài 1: Cần gam O2 để đốt cháy hoàn toàn 8,96 lít khí CH4 (ở đktc) Phân tích Đây dạng tốn tính theo phương trình hóa học Hướng dẫn giải nCH = 8,96 = 0,4mol 22,4 t CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O Theo phương trình: nO = 2nCH = 0,4.2 = 0,8mol Khối lượng oxi cần dùng là: mO = 0,8.32 = 25,6 g Bài 2: Đốt hỗn hợp khí gồm lít khí O lít khí NH3 ( thể tích đo điều kiện nhiệt độ áp suất) Sau phản ứng thu chất lít Phân tích Dạng tốn tính theo phương trình hóa học có lượng chất dư Hướng dẫn giải Do đốt cháy NH3 khơng có xúc tác nên tạo N2 H2O t 4NH3 + 3O2 → 2N2 + 6H2O Theo phương trình, lít O2 tác dụng với lít NH3 nên O2 dư Sau phản ứng có : VN = × V NH = = 3,5lit 2 3.7 = 10,5lít VO2 (dư) = − × = = 1,75lít 4 VH O (hơi) 2 = × V NH = Bài 3: Đốt cháy hồn tồn 20 lít hỗn hợp khí gồm CO CO 2, cần lít khí O2 ( khí đo điều kiện nhiệt độ áp suất) Xác định thành phần phần trăm theo thể tích khí hỗn hợp Hướng dẫn giải Phản ứng xảy đốt hỗn hợp t 2CO + O2 → 2CO2 Theo phương trình , ta có: VCO = VO = 2.8 = 16 lít → VCO (trong hỗn hợp) = 20 -16 = lít Thành phần % thể tích khí hỗn hợp là: %VCO = (16:20) 100% = 80% → VCO = 20% 2 Bài 4: Đốt cháy hoàn toàn 9,2 gam rượu etylic ( C2H6O) Tính thể tích CO2 khơng khí (đktc) cần dùng cho phản ứng, biết oxi chiếm 20% thể tích khơng khí Hướng dẫn giải Số mol rượu etylic = 9,2 : 46 = 0,2 mol t Phản ứng cháy: C2H6O + 3O2 → 2CO2 + 3H2O 0,2 0,6 0,4 mol a Thể tích khí CO2 (đktc): VCO = 0,4 × 22,4 = 8,96lít b Thể tích khơng khí cần: VKhơng khí = ( 0,6 22,4)5 = 67,2 lít Bài 5: Hỗn hợp khí SO2 O2 có tỉ khối so với CH4 Cần thêm lít O2 vào 20 lít hỗn hợp khí tỉ khối so với CH giảm 1/6 tức 2,5 Các hỗn hợp khí điều kiện nhiệt độ áp suất Hướng dẫn giải Cách 1: Gọi x % thể tích SO2 hỗn hợp ban đầu, ta có: M = 16 × = 48 = 64x +32 (1-x) → x = 0,5 Vậy khí chiếm 50% Như 20 lít khí chiếm 10 lít Gọi V số lít O2 cần thêm vào, ta có: M , = 2,5 × 16 = 40 = 64 × 10 + 32(10 + V ) → V = 20 lít 20 + V Cách 2: Có thể coi hỗn hợp khí khí có khối lượng phân tử khối lượng phân tử trung bình hỗn hợp 10 - Hỗn hợp khí ban đầu coi khí thứ có M = 48, cịn O2 thêm vào khí thứ hai, ta có phương trình: - M = 2,5 × 16 = 40 = 48 × 20 + 32V → V = 20 lít 20 + V Dạng tập phát triển nâng cao: Bài 1: (Trích đề thi HSG hóa huyện Lập Thạch năm 2009 -2010) Đốt lượng Al 6,72 lít O Chất rắn thu sau phản ứng cho hòa tan hồn tồn vào dung dịch HCl thấy 13,44 lít H2 Xác định khối lượng Al dùng Biết thể tích khí đo đktc Phân tích: Cho chất rắn thu vào dung dịch HCl thấy có khí ra, chứng tỏ Al dư Hướng dẫn giải nO2 = 6,72 = 0,3mol , 22,4 4Al + 3O2 2Al + 6HCl nH = t → → 13,44 = 0,6mol 22,4 2Al2O3 (1) 2AlCl3 + 3H2 Al2O3 + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2O - Theo (1), (2) Số mol Al phản ứng = (2) (3) 4 × 0,3 × nO2 + × n H = + × 0,6 = 0,8mol 3 3 - Khối lượng Al dùng: mAl = 0,8 27 = 21,6 (g) Bài 2: Đun nóng hỗn hợp A dạng bột có khối lượng 39,3 gam gồm kim loại Mg, Al, Fe Cu khí oxi dư đến thu hỗn hợp rắn có khối lượng khơng đổi 58,5 gam Tính thể tích khí O2 (ở đktc) tác dụng với hỗn hợp kim loại Phân tích: Nếu lập hệ phương trình với ẩn ta thấy giải hệ tìm nghiệm khó khăn ,áp dụng định luật bảo tồn đơn giản 11 Hướng dẫn giải Ta có sơ đồ: 39,3 g hỗn hợp (Mg, Al, Fe,Cu) + O2 dư → 58,5 (g) chất rắn Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng: moxi phản ứng = 58,5 – 39,3 = 19,2 (g) → nO = 19,2 = 0,6mol 32 Thế tích O2 phản ứng (đktc) là: VO = 0,6 22,4 =13,44 lít Bài 3: Cho hỗn hợp A gồm Al, Zn, Mg Đem oxi hố hồn toàn 28,6 gam A oxi dư thu 44,6 gam hỗn hợp oxit B Hoà tan hết B dung dịch HCl thu dung dịch D Cô cạn dung dịch D hỗn hợp muối khan bao nhiêu? Hướng dẫn giải Gọi M kim loại đại diện cho ba kim loại với hoá trị n 2M + n O2 → M2On (1) M2On + 2nHCl → 2MCln + nH2O (2) - Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng → mO( oxit) = 44,6 – 28,6 = 16 gam →nO (trong oxit) = mol - Bảo toàn nguyên tố O cho (1) (2) → nO ( nước)= nO ( oxit) = mol Từ (2) → nH O = nO = 1mol → nHCl = nH O = mol - Bảo toàn nguyên tố Cl: nCl = nHCl = 2mol − ⇒ mmuối = mhh kim loại + m Cl = 28,6 + 2× 35,5 = 99,6 gam − Bài 4: Đốt cháy bột kim loại M khơng khí, thu oxit nó, oxi chiếm 20% khối lượng Hãy xác định kim loại Phân tích - Tóm tắt đề 12 - Lập phương trình hóa học, lập biểu thức liên hệ khối lượng oxi oxit để tìm mối liên hệ khối lượng mol M kim loại với hóa trị n - Lập bảng giá trị Hướng dẫn giải Gọi oxit kim loại MxOy Ta có phương trình hóa học: 2xM + yO2 t → 2MxOy 16 y 2y Theo đề , ta có: xM + 16 y 100% = 20% → M = 32 × x Đặt n = 2y/x Vì M kim loại nên n = 1; Lập bảng: n M 32 64 96 Kết Loại Đồng Loại Vậy kim loại M cần tìm đồng (Cu) Bài 5: Đốt cháy hoàn toàn 4,04 gam hỗn hợp bột kim loại gồm Al, Fe, Cu khơng khí thu 5,96 gam hỗn hợp oxit Hòa tan hết hỗn hợp oxit dung dịch HCl 2M Tính thể tích dung dịch HCl cần dùng Hướng dẫn giải mO = moxit − mkl = 5,96 −4,04 = 1,92 gam nO = 1,92 = 0,12 mol 16 Hòa tan hết hỗn hợp ba oxit dung dịch HCl tạo thành H 2O , thực chất phản ứng là: 2H+ + O2− → H2O 0,24 ← 0,12 mol Vậy thể tích dung dịch HCl cần dùng là: 13 ⇒ VHCl = 0,24 = 0,12 lít Bài 6: Một bình kín thể tích khơng đổi chứa bột S C( thể tích khơng đáng kể) Bơm khơng khí vào bình đến áp suất p = 2atm 25 0C Bật tia lửa điện để S C cháy hết, sau đưa bình 250C Tính áp suất bình lúc Hướng dẫn giải t Phản ứng xảy bình: S + O2 → SO2 t C + O2 → CO2 Theo phản ứng trên, số mol khí trước( n1) sau phản ứng khơng đổi (n2) Theo đề thể tích bình nhiệt độ khơng đổi Do đó, từ PV = nRT P1/ P2 = n1/n2 = ( n1 = n2) (P1 P2 áp suất trước sau phản ứng) → P1 = P2 = 2atm Bài 7: Hỗn hợp A gồm KClO3, Ca(ClO2)2, Ca(ClO3)2, CaCl2 KCl nặng 83,68 gam Nhiệt phân hoàn toàn A ta thu chất rắn B gồm CaCl 2, KCl 17,472 lít khí (ở đktc) Cho chất rắn B tác dụng với 360 ml dung dịch K 2CO3 0,5M (vừa đủ) thu kết tủa C dung dịch D Lượng KCl dung dịch D nhiều gấp 22/3 lần lượng KCl có A % khối lượng KClO3 có A A 47,83% B 56,72% C 54,67% D 58,55% Hướng dẫn giải to KClO → to → Ca(ClO3 )2 to 83,68 gam A Ca(ClO2 )2 → CaCl KCl ( A ) KCl + O2 (1) CaCl2 + 3O (2) CaCl + 2O (3) CaCl2 KCl ( A ) 123 h2 B n O2 = 0,78 mol Áp dụng định luật bảo tồn khối lượng ta có: 14 mA = m B + m O → mB = 83,68 − 32× 0,78 = 58,72 gam Cho chất rắn B tác dụng với 0,18 mol K2CO3 CaCl2 + K 2CO → CaCO3↓ + 2KCl (4) → 0,36 mol hỗn hợp D Hỗn hợp B 0,18 ¬ 0,18 KCl KCl ( B) ( B) m KCl ( B) = m B − m CaCl2 ( B) ⇒ = 58,72 − 0,18 ×111 = 38,74 gam m KCl ( D ) = m KCl ( B) + m KCl ( pt 4) ⇒ = 38,74 + 0,36 × 74,5 = 65,56 gam 3 m KCl ( D ) = × 65,56 = 8,94 gam 22 22 ⇒ m KCl ( A ) = ⇒ m KCl pt (1) = m KCl (B) − m KCl (A) = 38,74 − 8,94 = 29,8 gam Theo phản ứng (1): m KClO3 = 29,8 ×122,5 = 49 gam 74,5 Thành phần % khối lượng KClO3 A là: 49 % mKClO = 83,68 ×100% = 58,55% => Đáp án D Bài 8: 11,2 lít hỗn hợp X gồm hiđro metan CH (đktc) có tỉ khối so với oxi 0,325 Đốt hỗn hợp với 28,8 gam khí oxi Phản ứng xong, làm lạnh để nớc ngng tụ hết đợc hỗn hợp khí Y 1/ Viết phơng trình hoá học xảy Xác định % thể tích khí X? 2/ Xác định % thể tích % khối lợng khí Y Hng dn gii M = 0,325 x 32 =10,4 gam nhhkhi = 11,2 : 22,4 = 0,5 mol áp dụng phơng pháp đờng chÐo ta cã CH4 16 8,4 10,4 H2 5,6 15 phÇn phÇn => nCH = 0,3mol n H = 0,2mol % VCH = 0,3/0,5 x 100% = 60% % VH = 100% - 60% = 40% Sè mol khÝ oxi nO = 28,8 : 32 = 0,9 mol t 2H2 + O2 → 2H2O 0,2mol 0,1mol t CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O → 0,3mol 0,6mol 0,3mol 4 2 0 Hỗn hợp khí Y gồm CO2 khí O2(d) - Thành phần phần trăm thể tích khí hỗn hợp B + nO d = 0,9 - (0,6 + 0,1) = 0,2 mol → % VO = 0,2/ 0,5 x 100% = 40% + nCO = 0,3 mol → % VCO = 0,3/ 0,5 x 100% = 60% - Thành phần phần trăm khối lượng khí hỗn hợp B + mCO = 0,3 x44 =13,2 gam → % mCO = 13,2/19,6 x 100% = 67,34% + mO = 0,2 x 32 = 6,4gam → % mO = 6,4/19,6 x 100% = 32,66% 2 2 2 2 Bài 9: Đốt cháy hồn tồn 8,96 lít khí CH 4(đktc) cho toàn sản phẩm vào dung dịch chứa 22,2 gam Ca(OH)2 khối lượng dung dịch tăng hay giảm gam? Hướng dẫn giải nCH = 8,96 = 0,4mol ; 22,4 CH4 nCa ( OH ) = CO2 + 2H2O (1) 0,4 0,4 0,8 (mol) CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O (2) 0,3 0,3 0,3 CaCO3 + CO2 + H2O → Ca(HCO3)2 (3) 0,1 0,1 0,1 n n Theo (1), CO = CH = 0,4 mol Xết tỉ lệ: nCa (OH ) = 0,3 < nCO = 0,4 < nCa (OH ) = 0,6 + 22,2 = 0,3mol 74 2O2 t → 2 16 Vậy xảy phản ứng (2) (3) Theo (3) nCaCO = nCa (OH ) = 0,3mol ; theo (4) : nCO phản ứng= 0,4 – 0,3 = 0,1 mol → nCaCO = nCO = 0,1mol Số mol CaCO3 lại sau phản ứng (4) là: 0,3 – 0,1 = 0,2 (mol) Ta có: (mCO + m H O ) − mCaCO = 0,4.44 + 0,8.18 − 0,2.100 = 12 gam Vậy khối lượng dung dịch tăng lên 12 gam 3 2 2 Bài 10: Đốt cháy hoàn toàn 1,88 gam chất hữu A (chứa C, H, O) cần 1,904 lít O (đktc) thu CO2 nước theo tỉ lệ thể tích 4:3 Hãy xác định công thức phân tử A Biết tỉ khối A so với khơng khí nhỏ Hướng dẫn giải 1,88 gam A + 0,085 mol O2 → 4a mol CO2 + 3a mol H2O Áp dụng định luật bảo tồn khối lượng ta có: m CO2 + m H 2O = 1,88 + 0,085 × 32 = 46 gam Ta có: 44× 4a + 18× 3a = 46 → a = 0,02 mol Trong chất A có: nC = 4a = 0,08 mol nH = = 0,12 mol nO = 4a× + 3a −0,085× = 0,05 mol ⇒ nC : nH : no = 0,08 : 0,12 : 0,05 = : 12 : Công thức đơn giản A (C8H12O5)n Tacó MA < 29 = 203 ↔ 188n < 203 => n < 1,08 Vậy n = Công thức phân tử A là: C8H12O5 Bài 11: (Trích đề thi HSG lớp Thành phố Hồ Chí Minh, 2002-2003) Đun nóng 22,12 gam KMnO4 thu 21,216 gam hỗn hợp rắn a) Tính thể tích khí oxi thu đktc? b) Tính phần trăm khối lượng KMnO4 bị nhiệt phân? c) Để thu lượng oxi phải nhiệt phân gam HgO? Biết hiệu suất phản ứng 80% Hướng dẫn giải 17 a) Phương trình phản ứng: 2KMnO4 t → K2MnO4 + MnO2 + O2 (1) ← 0,06 0,03 mol Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng, ta có: mKMnO4 = mchất rắn + mO2 => mO = mKMnO - mchất rắn = 22,12 – 21,16 = 0,96 gam => VO = 0,96 × 22,4 = 0,672lít 32 b) Tính % KMnO4 bị nhiệt phân Từ (1) => nKMnO => phản ứng = nO = 0,03 2= 0,06 mol mKMnO4 phản ứng = 0,06 158 = 9,48 gam Vậy % mKMnO 9,48 phản ứng c) Phương trình phản ứng: = 22,12 × 100% ≈ 2HgO t → 42,86% 2Hg + O2 ← 0,06 (2) 0,03 mol => nHgO = nO = 0,03 = 0,06 mol =>Vì hiệu suất đạt 80% nên mHgO cần dùng = 0,06 217 100 = 16,275 (gam) 80 V Bài tập tự giải Bài 1: Cho 2,106 gam kim loại M tác dụng hết với oxi thu 2,784 g chất rắn Xác định kim loại M Đáp số: M Fe Bài 2: Đốt cháy hoàn toàn 1,25 gam hợp chất hữu thu 2,24 lít CO (đktc) m gam H2O Tính thành phần % khối lượng nguyên tố A Xác định công thức phân tử A, biết d A / O = 1,8125 Tính m Đáp số: %mC = 82,76% ; %mH = 17,24% A C4H10 m = 2,25 (g) Bài 3: Lấy mol SO2 trộn với mol O2 điều kiện thích hợp , thu mol SO3 Tính hiệu suất phản ứng SO2 Đáp số: H = 50% 18 Bài 4: Trích đề thi HSG lớp huyện Yên Lạc năm 2012- 2013 Hỗn hợp A gồm cacbon oxit khơng khí Trong tỉ lệ thể tích khí cacbon oxit khơng khí 3:5( khơng khí , khí oxi chiếm 20% thể tích cịn lại khí nitơ) Đốt cháy hỗn hợp khí A thời gian hỗn hợp khí B Trong B % thể tích khí nitơ tăng 3,33% so với thể tích nitơ A Tính thể tích khí B Biết khí đo điều kiện nhiệt độ áp suất Đáp số:VCO dư = lít; VO dư = 0,5 lít V N = lít; VCO = lít Bài : Trích đề thi HSG lớp huyện Thanh Chương năm 2010- 2011 Nung m gam hỗn hợp A gồm KMnO KClO3 thu chất rắn B khí oxi, lúc KClO3 bị phân hủy hồn tồn cịn KMnO bị phân hủy khơng hồn tồn Trong B có 0,894 gam KCl chiếm 8,132% khối lượng Trộn lượng oxi với khơng khí theo tỉ lệ tích 1:3 bình kín thu hỗn hợp khí X Cho vào bình 0,528 gam cacbon đốt cháy hết cacbon thu hỗn hợp khí Y gồm khí CO2 chiếm 22,92% thể tích Tính m ( Coi khơng khí gồm 20% thể tích oxi cịn lại nitơ) Đáp số: TH1: m=12,53 gam TH2: m=11,6468gam Bài 6: Đốt cháy hoàn toàn 4,741 gam đơn chất X oxi cho toàn sản phẩm thu hấp thụ hết vào 100ml dung dịch NaOH 25% (d = 1,28g/ml) dung dịch A Nồng độ NaOH A giảm 1/4 so với nồng độ dung dịch ban đầu A có khả hấp thụ tối đa 17,92 lít khí CO (đktc) Xác định X sản phẩm đốt cháy X Đáp số: X H2 Oxit H2O Bài 7: Trích đề thi HSG lớp huyện Thiệu Hóa năm 2012- 2013 Một hỗn hợp X tích 17,92 lit gồm hidro axetilen C 2H2, có tỉ khối so với nitơ 0,5 Đốt hỗn hợp X với 35,84 lít khí oxi Phản ứng xong, làm lạnh để nước ngưng tụ hết hỗn hợp khí Y Các khí đo điều kiện tiêu chuẩn Viết phương trình hóa học xảy Xác định % thể tích % khối lượng Y Đáp số: % VO = 33,33%; % VC O =66,67% % mO =26,67%; % mC O = 73,33% 2 2 2 Bài 8: Trích đề thi HSG lớp huyện Vĩnh Tường năm 2013- 2014 Hỗn hợp khí O2 SO2 có tỉ khối so với H2 24 Sau đun nóng hỗn hợp với chất xúc tác thu hỗn hợp khí có tỉ khối so với hidro 30 19 ( Các khí đo điều kiện nhiệt độ áp suất) Tính thành phần % thể tích khí sau phản ứng Đáp số: % VSO = 50% % VO dư = 37,5% % VSO = 12,5% Bài 9: Đốt cháy hồn tồn 28 lít khí metan (đktc), hấp thụ tồn sản phẩm cháy vào bình đựng lượng dư dung dịch Ba(OH)2 thấy khối lượng bình tăng m1 gam tách m2 gam kết tủa trắng Viết phương trình hóa học xảy Tính m1, m2 Đáp số: m1 = 100 gam m2 = 246,25 gam Bài 10: Trích đề thi HSG lớp huyện Lập Thạch năm 2011- 2012 Đốt cháy hoàn toàn 4,48 lít khí H2 3,36 lít O2 Ngưng tụ sản phẩm, thu chất lỏng A khí B Cho tồn khí B phản ứng hết với 5,6 gam sắt thu hỗn hợp chất rắn C Hòa tan toàn chất rắn C vào dung dịch chứa 14,6 gam HCl thu dung dịch D khí E Xác định chất có A,B, C, D, E Tính khối lượng chất có A, C số mol chất có dung dịch D Các khí đo điều kiện tiêu chuẩn Đáp số: A: H2O = 3,6 gam ; B: O2; C: Fe = 1,4 gam Fe3O4 = 5,8 gam D: FeCl2 0,05 mol ; FeCl3 0,05 mol; HCl 0,15 mol E : H2 Bài 11: Trong công nghiệp sử dụng cacbon để làm nhiên liệu Tính nhiệt lượng tỏa đốt cháy kg than chứa 90% C, biết mol cacbon tỏa 394KJ Đáp số: 147750 KJ Bài 12: Dùng lượng O2 vừa đủ để đốt cháy hết hidrocacbon thấy thể tích sau phản ứng thể tích khí trước phản ứng Dẫn khí sau cháy qua H 2SO4 đặc thấy thể tích khí giảm nửa Biết khí đo điều kiện nhiệt độ áp suất Xác định công thức phân tử hidrocacbon Đáp số: C2H4 Bài 13: Có hỗn hợp khí X gồm hidrocacbon A O Trong thể tích O2 gấp lần thể tích O2 cần để đốt cháy hết A Đốt cháy hồn tồn X thu hỗn hợp khí Y tích thể tích X Khi làm ngưng tụ hết nước thể tích Y giảm 40% Biết thể tích đo điều kiện nhiệt độ áp suất Xác định CTPT A Đáp số: CH4 Bài 14: Đốt cháy a gam hợp chất hữu (X) cần dùng 16 gam oxi Sau phản ứng thu 17,6 g CO2 7,2 g H2O 2 20 a) Chứng tỏ X có chứa oxi b) Tìm a Đáp số: b) a = 8,8 g Bài 15: Trích đề thi violympic hóa huyện Nghĩa Đàn năm 2012- 2013 Đốt cháy hoàn toàn 23,80 gam hỗn hợp kim loại A, B (A hóa trị II, B hóa trị III) cần dùng vừa đủ 8,96 lít O2 (đktc), thu hỗn hợp Y gồm oxit kim loại A B Dẫn luồng khí H dư qua hỗn hợp Y nung nóng đến phản ứng xẩy hồn tồn thu 33,40 gam chất rắn Cho biết H khử hai oxit hỗn hợp Y Xác định tên kim loại A, B ? Đáp số: A kẽm (Zn); B nhơm (Al) Bài 16: Đốt cháy hồn tồn hợp chất X, cần dùng hết 10,08 lít O (ĐKTC) Sau kết thúc phản phản ứng, thu 13,2 gam khí CO2 7,2 gam nước a- Tìm cơng thức hố học X (Biết cơng thức dạng đơn giản cơng thức hố học X) b- Viết phương trình hố học đốt cháy X ? Đáp số: X C3H8O Bài 17: Đốt cháy tạ than chứa 96%C, lại tạp chất không cháy Hỏi cần m3 khơng khí (ở đktc) để đốt cháy hết lượng than trên? ( Biết VO2 = Vkhơngkhí ) Đáp số: Vkhơng khí = 896m3 Bài 18: Tính thể tích khí oxi (đktc) cần thiết để đốt cháy 1kg than biết than chứa 96%C 4%S Tính khối lượng khí CO2 sinh ra, cách nhận biết khí CO2 Đáp số: mCO = 3,52 g Bài 19: Một bình kín có dung tích 1,4 lít chứa đầy khơng khí(ở đktc) Nếu đốt cháy 2,5 gam phốt bình phốt có cháy hết khơng? ( Biết VO = Vkhơngkhí ) Đáp số: P khơng cháy hết Bài 20: Trích đề thi HSG lớp tỉnh Vĩnh Phúc năm 2010- 2011 Hỗn hợp X gồm axetilen, etilen metan Biết đốt cháy 9,6 gam X thu 10,8 gam nước, cịn 11,2 lít X đktc phản ứng vừa đủ với dung dịch chứa 100 gam brom Tính % V chất X Đáp số: %VC H = 50% ; C2H4 = CH4 = 25% Bài 21:Trích đề thi HSG lớp tỉnh Vĩnh Phúc năm 2011- 2012 Đốt cháy hoàn toàn a gam S cho sản phẩm sục qua 200 ml dung dịch NaOH bM thu dung dịch X Chia X làm hai phần Phần cho tác dụng với dung dịch CaCl2 dư thấy xuất c gam kết tủa Phần tác dụng với dung dịch nước vôi dư thấy xuất d gam kết tủa Biết d > c Tìm biểu thức quan hệ a b 2 21 a a Đáp số: 6, < b < 3, 3,2b < a < 6,4b Bài 22: Đốt cháy hồn tồn thể tích khí thiên nhiên gồm metan, etan, propan oxi khơng khí( khơng khí oxi chiếm 20% thể tích), thu 7,84 lít khí CO2(đktc) 9,9 gam H2O Tính thể tích khơng khí (ở đktc) tối thiểu cần dùng để đốt cháy hồn tồn lượng khí thiên nhiên Đáp số: Vkhơng khí = 70 lít PHẦN BA: KẾT LUẬN Đề tài” toán oxi” sở , tiền đề để học sinh vận dụng để giải toán nâng cao , phức tạp lớp học , bậc học Qua việc áp dụng đề tài giúp học sinh củng cố mở rộng kiến thức oxi từ hình thành kĩ phương pháp tư sáng tạo , học sinh hứng thú say mê học tập , nâng cao chất lượng giảng dạy, làm cho việc dạy học Hóa học gắn với thực tiễn sống có ý nghĩa Qua nhiều năm giảng dạy bồi dưỡng học sinh giỏi môn hóa học, từ trải nghiệm thực tế thân đúc rút tổng kết chuyên đề Chắc chắn, ý tưởng cá nhân không tránh khỏi thiếu sót, mong bạn đồng nghiệp góp ý chân thành, học khơng ngừng học Tơi xin trân trọng cảm ơn! 22 TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách giáo khoa lớp 8,9 – NXB Giáo dục 250 tốn hóa học chọn lọc – NXB Giáo dục- Đào Hữu Vinh Hóa học nâng cao – NXB Giáo dục – Ngơ Ngọc An 400 tập hóa học 8– NXB Giáo dục – Ngơ Ngọc An 250 tập hóa học THCS – NXB Đại học sư phạm – Nguyễn Thị Nguyệt Minh Hình thành kĩ giải tập hóa học THCS – NXB Giáo dục - Cao Thị Thặng Báo Hóa học ứng dụng Đề thi HSG cấp 23 ... cao Phạm vi chuyên đề - Áp dụng HSG lớp 8,9 - Thời gian dự kiến bồi dưỡng : tiết PHẦN HAI: NỘI DUNG CHUYÊN ĐỀ I Hệ thống kiến thức sử dụng chuyên đề: Kiến thức bản: - Tính chất hóa học oxi ( SGK... tạo , học sinh hứng thú say mê học tập , nâng cao chất lượng giảng dạy, làm cho việc dạy học Hóa học gắn với thực tiễn sống có ý nghĩa Qua nhiều năm giảng dạy bồi dưỡng học sinh giỏi mơn hóa học, ... CHUNG VỀ CHUYÊN ĐỀ Tên chuyên đề: “BÀI TOÁN VỀ OXI ” Tác giả: - Họ tên : - Chức vụ: Giáo viên - Đơn vị công tác: Trường THCS …… – tỉnh Vĩnh Phúc 2.Đối tượng học sinh bồi dưỡng: Đội tuyển HSG lớp 8,9