SKKN bồi dưỡng học sinh giỏi tư duy giải sáng tạo dạng bài tập hợp chất chứa lưu huỳnh tác dụng axit nitric

Bồi dưỡng học sinh giỏi tư giải sáng tạo dạng tập hợp chất chứa lưu huỳnh tác dụng axit nitric A ĐẶT VẤN ĐỀ I LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI Trong chương trình hố học dạng tập hợp chất chứa lưu huỳnh tác dụng axit nitric mảng kiến thức khó địi hỏi người học phải có tư sâu sắc, biết kết hợp nhiều phần kiến thức với Tuy nhiên nội dung dạy học khai thác tốt giúp cho học sinh phát triển rèn luyện tư sáng tạo Dạng tập hợp chất chứa lưu huỳnh tác dụng axit nitric thường hay lựa chọn kỳ học sinh giỏi, thi chuyển cấp vào trường chuyên, kỳ thi đại học Hiện dạng tập hợp chất chứa lưu huỳnh tác dụng axit nitric thường gặp kỳ thi học sinh giỏi cấp thành phố ; dạng tập khơng có nhiều sách tham khảo có nằm rải rác khơng có hệ thống rõ ràng Đây dạng tập có liên quan đến nhiều kiến thức, ln địi hỏi học sinh có khái qt , tổng hợp kiến thức, từ giúp học sinh phát triển tư lơgic, trí thơng minh, óc tổng hợp , phải nắm vững kiến thức học Với lí tơi viết sáng kiến kinh nghiệm “ bồi dưỡng học sinh giỏi tư giải sáng tạo dạng tập hợp chất chứa lưu huỳnh tác dụng axit nitric” nhằm mục đích bồi dưỡng kĩ giải tập nhanh, sáng tạo cho học sinh giỏi, đồng thời tăng cường ý thức tự giác học tập học sinh, lịng say mê u thích môn Nâng cao kết thi kì thi học sinh giỏi II MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU * Nghiên cứu hệ thống kiến thức dạng tập hợp chất chứa lưu huỳnh tác dụng axit nitric thuộc chương trình hóa học trung học phổ thơng * Sử dụng vào cơng tác giảng dạy, có tài liệu tham khảo giúp học sinh nắm vững học tốt III ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU, PHẠM VI NGHIÊN CỨU VÀ ÁP DỤNG Đối tượng nghiên cứu Dạng tập hợp chất chứa lưu huỳnh tác dụng axit nitric chương trình hóa học bồi dưỡng học sinh giỏi 2.Thời gian nghiên cứu Hai năm học : 2018-2019; 2019-2020 Phạm vi nghiên cứu Sáng kiến kinh nghiệm tập trung xây dựng , phân loại hệ thống, phương pháp giải dạng tập hợp chất chứa lưu huỳnh tác dụng axit nitric Nhiệm vụ nghiên cứu 1/15 Bồi dưỡng học sinh giỏi tư giải sáng tạo dạng tập hợp chất chứa lưu huỳnh tác dụng axit nitric - Nghiên cứu tài liệu có liên quan dạng tập hợp chất chứa lưu huỳnh tác dụng axit nitric - Xây dựng hệ thống tập phương pháp giải dạng tập hợp chất chứa lưu huỳnh tác dụng axit nitric - Kết cho hệ thống tập Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu lý luận SGK hoá học trung học phổ thông tài liệu liên quan đến dạng tập hợp chất chứa lưu huỳnh tác dụng axit nitric - Nghiên cứu thực tiễn giảng dạy đội tuyển học sinh giỏi cấp thành phố B NỘI DUNG ĐỀ TÀI I CƠ SỞ LÍ LUẬN Tác dụng tập hợp chất chứa lưu huỳnh tác dụng axit nitric Bài tập hợp chất chứa lưu huỳnh tác dụng axit nitric có tác dụng to lớn đức dục trí dục sau đây: - Rèn luyện cho học sinh vận dụng kiến thức học, biến chúng thành kiến thức tiếp thu qua giảng giáo viên thành kiến thức Khi vận dụng kiến thức đó, kiến thức nhớ lâu - Đào sâu mở rộng kiến thức học cách sinh động, phong phú, hấp dẫn Chỉ có vận dụng kiến thức vào giải tập, học sinh nắm vững kiến thức cách sâu sắc hợp chất chứa lưu huỳnh tác dụng axit nitric - Rèn luyện kỹ cho học sinh, kỹ viết cân phương trình, kỹ tính tốn theo cơng thức Phát triển lực nhận thức, rèn luyện tri thức thơng minh cho học sinh, phát huy tính tích cực, tự lực học sinh hình thành phương pháp học tập hợp lý - Bài tập hợp chất chứa lưu huỳnh tác dụng axit nitric phương tiện kiểm tra, đánh giá kiến thức, kỹ học sinh cách xác Cơ sở giải tập hợp chất chứa lưu huỳnh tác dụng axit nitric 2.1 Giải tập hợp chất chứa lưu huỳnh tác dụng axit nitric phương pháp qui đổi + Qui đổi phương pháp đưa hỗn hợp nhiều chất chất hỗn hợp chất Trong tập hợp chất chứa lưu huỳnh tác dụng axit nitric người ta thường qui đổi nguyên tử lượng tương ứng + Vì số chất giảm nên số phản ứng phải viết số ẩn giảm việc giải tốn nhanh dễ dàng + Khi áp dụng phương pháp qui đổi thường nên dùng thêm định luật sau: 2/15 Bồi dưỡng học sinh giỏi tư giải sáng tạo dạng tập hợp chất chứa lưu huỳnh tác dụng axit nitric - Định luật bảo toàn khối lượng - Định luật bảo toàn nguyên tố - Định luật bảo toàn electron + Nếu qui đổi số mol âm ta lấy bình thường Ví dụ Hịa tan hết 30,4 gam hỗn hợp X gồm Cu, CuS, Cu 2S S dung dịch HNO3 dư thu 20,16 lít khí NO đktc dung dịch Y Thêm Ba(OH)2 dư vào Y m gam kết tủa Tính m? Lời giải + Qui đổi hỗn hợp cho thành hỗn hợp Cu S ta có sơ đồ: HNO3 30,4 gam Cu: x mol mol S: y mol ymol Ba(OH)2 0,9 mol NO + Cu :x mol 2+ SO 42-: y mol Cu(OH)2:x BaSO 4: + Theo ĐLBT e giả thiết ta có hệ: 64 x + 32 = 30,4 2x + 6y = 0,9.3 => x = 0,3 mol y = 0,35 mol => m = 0,3.98 + 0,35.233 = 110,95 gam + Ghi chú: Ta qui đổi hỗn hợp X hỗn hợp Cu + CuS hỗn hợp khác 2.2 Giải tập hợp chất chứa lưu huỳnh tác dụng axit nitric định luật bảo toàn Các định luật bảo toàn thường áp dụng tập hợp chất chứa lưu huỳnh tác dụng axit nitric là: - Định luật bảo toàn electron: Tổng số mol e cho = tổng số mol e nhận - Định luật bảo toàn nguyên tố: Tổng số mol nguyên tố trước phản ứng tổng số mol nguyên tố sau phản ứng - Định luật bảo tồn điện tích: Tổng điện tích hệ bảo tồn => dung dịch tổng số mol điện tích âm tổng số mol điện tích dương Định luật bảo tồn khối lượng áp dụng tập hợp chất chứa lưu huỳnh tác dụng axit nitric Ví dụ Hồ tan hết hỗn hợp gồm 0,12 mol FeS2 a mol Cu2S vào axit HNO3 (vừa đủ), thu dung dịch X (chỉ chứa hai muối sunfat) khí NO Giá trị a là: 3/15 Bồi dưỡng học sinh giỏi tư giải sáng tạo dạng tập hợp chất chứa lưu huỳnh tác dụng axit nitric A 0,04 B 0,075 C 0,12 D 0,06 Lời giải + Áp dụng ĐLBT nguyên tố cho Fe, Cu S ta viết được: FeS2 → Fe3+ + 2SO42- Cu2S → 2Cu2+ + SO42- Mol: 0,12 0,12 0,24 Mol: a 2a a + Áp dụng ĐLBTĐT ta có: 0,12.3 + 2a.2 = 2(0,24 + a) => a = 0,06 Ví dụ Hỗn hợp X gồm FeS2 MS có số mol nhau(M kim loại có hóa trị khơng đổi) Cho 6,51 gam X phản ứng hết với HNO đun nóng dung dịch A1 13,216 lít(đktc) hỗn hợp khí A2 có khối lượng 26,34 gam gồm NO NO2 Thêm BaCl2 dư vào A1 thấy tạo thành m1 gam kết tủa trắng 1/ Tìm M % khối lượng chất X? 2/ Tính m1? Lời giải 1/ Từ giả thiết suy số mol NO = 0,05 mol; NO2 = 0,54 mol +/ Áp dụng ĐLBTNT ta có sơ đồ: + HNO3 6,51 gam X FeS2: x mol NO:0,05 mol + SO42- : 3x mol + BaCl2 MS: x mol NO2:0,54 mol BaSO4: 3x mol +/ Áp dụng ĐLBT electron cho sơ đồ ta có: 15x + 8x = 0,05.3 + 0,54 => x = 0,03 mol +/ Theo giả thiết ta có: 120x + x(M+32) = 6,51 => M = 65 = Zn +/ Phần trăm khối lượng: FeS2 = 55,3%; ZnS = 44,7% 2/ Từ sơ đồ ta có: m1 = 233.3x = 20,97 gam II KHẢO SÁT THỰC TẾ 1.Tình trạng chưa thực Trong năm học dạy dạng tập hợp chất chứa lưu huỳnh tác dụng axitnitric cho học sinh giỏi, thường cho học sinh làm số tập kiểm tra 15 phút để đánh giá mức độ nắm vững kiến thức kĩ làm tập dạng (phần phụ lục số 1) Qua kết kiểm tra nhận thấy:  Nhiều em làm tập dạng nhiều thời gian  Phần lớn em chưa làm xong giải sai , giải nhầm , không kết  Điểm giỏi , phần lớn đạt điểm trung bình yếu Nguyên nhân:  Các em chưa trang bị phương pháp giải dạng tập  Nắm phương pháp giải chưa đầy đủ 4/15 Bồi dưỡng học sinh giỏi tư giải sáng tạo dạng tập hợp chất chứa lưu huỳnh tác dụng axit nitric  Kĩ giải tập dạng yếu III CÁC BIỆN PHÁP THỰC HIỆN Lựa chọn ví dụ minh họa tiêu biểu Ví dụ 1: Hồ tan hỗn hợp gồm 0,12 mol FeS2 x mol Cu2S dung dịch HNO3 vừa đủ thu dung dịch A chứa muối sunfat khí NO Giá trị x A 0,07 B 0,08 C 0,09 D 0,06 Hướng dẫn Ta có sơ đồ phản ứng: FeS , Cu S + HNO →Fe 2(SO 4) 3+ CuSO 4+ NO+ H 2O Bảo toàn nguyên tố Fe ta có: n Fe (SO4 )3 = ½ n FeS = 0,12/2= 0,06 mol Bảo toàn nguyên tố Cu ta có: n CuSO4 = 2n CuS = 2a mol Bảo tồn ngun tố S có n S( hỗn hợp ban đầu) = n S( muối sunfat) Nên 2.0,12 + a= 3.0,06 + 2a→ a= 0,06 mol→ chọn đáp án D Ví dụ 2: Hịa tan hồn tồn m gam FeS lượng tối thiểu dung dịch HNO3 (dung dịch X), thu dung dịch Y khí NO Dung dịch Y hịa tan tối đa 3,84 gam Cu Biết trình trên, NO sản phẩm khử N5+ Số mol HNO3 X A 0,48 B 0,12 C 0,36 D 0,24 Hướng dẫn Đầu bài: nCu = 0,06 mol Ta có: 2Fe3+ + Cu → 2Fe2+ + Cu2+ ⇒ nFe3+ (Y) = 0,12 mol FeS – 9e → Fe3+ + S+6 N+5 + 3e → N+2 ⇒ bảo toàn e: nNO = 3nFe3+ = 0,36 mol Mặt khác FeS → Fe2(SO4)3 thay đổi tỉ lệ mol Fe : S ⇒ X phải có Fe(NO3)3 ⇒ Bảo tồn nguyên tố Fe S ⇒ nFeS=2nFe2(SO4)3+nFe(NO3)3 ⇒0,12=23nS+13nNO3 ⇒nNO3muoi = 0,12 mol ⇒nHNO3= nNO+ nNO3 muoi=0,36+0,12=0,48 mol → chọn đáp án A Ví dụ 3: Hịa tan hồn tồn hỗn hợp gồm Fe3O4, FeS m gam dung dịch HNO3 50% thu 2,688 lít khí NO (đktc, sản phẩm khử N +5) Dung dịch thu phản ứng vừa đủ với 240 ml dung dịch NaOH 2M, lọc kết tủa đem nung đến khối lượng không đổi thu gam chất rắn Giá trị m gần với giá trị sau đây? 5/15 Bồi dưỡng học sinh giỏi tư giải sáng tạo dạng tập hợp chất chứa lưu huỳnh tác dụng axit nitric A 73.1 B 57.96 C 63.1 D 62.8 Hướng dẫn Ta có: n Fe2O3 = 0,05 mol suy n H+dư = 0,48 – 0,3 = 0,18 mol Đặt n Fe3O4 = a mol; n FeS= b mol Theo bảo tồn ngun tố Fe có 3a+ b =2.0,05 =0,1 Áp dụng bảo tồn electron ta có a+ 9b = nNO2 = 0,12 mol Giải hệ ta có a = 0,03 b = 0,01 Dung dịch sau phản ứng có 0,48 mol Na+, 0,01 mol SO42- NO3Dùng định luật bảo tồn điện tích ta có nNO3- = 0,46 mol Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố N ta có n HNO3 = 0,46 + 0,12 = 0,58 mol → m = 73,08 gam Vậy m gần với giá trị 73,10 gam Ví dụ 4: Hịa tan hồn tồn hỗn hợp FeS2 Fe3O4 100 gam HNO3 a% vừa đủ thu 15,344 lít hỗn hợp khí gồm NO NO có khối lượng 31,35 gam dung dịch chứa 30,15 gam hỗn hợp muối Giá trị a gần với A 43 B 63 C 46 D 57 Hướng dẫn Hỗn hợp khí có x mol NO y mol NO2  n hh = x + y = 0,685 mol Và m hh = 30x + 46y = 31,35g  x= 0,01 mol ; y = 0,675 mol Khi xảy phản ứng có q trình: + Cho e : FeS2 → Fe+3 + 2S+6 + 15e + Nhận e: N+5 + 3e → N+2 3Fe+8/3 → 3Fe+3 + 1e N+5 + 1e → N+4 Giả sử hỗn hợp đầu có c mol FeS2 b mol Fe3O4 => hỗn hợp muối có : (c+3b) mol Fe3+ ; 2c mol SO42- ; (9b-c) mol NO3=> n e trao đổi = 15c + 3b = 0,01.3 + 0,675 = 0,705 mol m muối = 56(c+3b) + 96.2c + 62(9b-c) = 30,15 => c = 0,041 mol ; b = 0,031 mol => n HNO3 = n NO3- muối + n NO + n NO2 = 0,923 mol => a= 58,15 gần với giá trị 57 => chọn đáp án D Ví dụ 5: Hịa tan hết 2,72 gam hỗn hợp X gồm FeS 2, FeS, Fe, CuS Cu 500 ml dung dịch HNO3 1M, sau kết thúc phản ứng thu dung dịch Y 0,07 mol chất khí Cho Y tác dụng với lượng dư dung dịch BaCl2 thu 4,66 gam kết tủa Mặt khác, dung dịch Y hịa tan tối đa m 6/15 Bồi dưỡng học sinh giỏi tư giải sáng tạo dạng tập hợp chất chứa lưu huỳnh tác dụng axit nitric gam Cu Biết trình trên, sản phẩm khử N +5 NO Giá trị m A 5,92 B 4,96 C 9,76 D 9,12 Hướng dẫn Quy đổi hỗn hợp Fe (x mol); Cu (y mol) S (z mol) Bảo toàn S có nS = n↓ = (mol) mX = 2,72 gam → 56x + 64y + 0,02.32 = 2,72 → 56x + 64y = 2,08 (1) Do Y hịa tan Cu, bảo tồn electron có: 3.nFe + 2.nCu + 6.nS = 3.0,07 → 3x + 2y = 0,09 (2) Từ (1) (2) có: x = 0,02 y = 0,015 Dung dịch Y gồm: Fe3+: 0,02 mol; Cu2+: 0,015 mol; SO42- = 0,02 mol; NO3- = (0,5 – 0,07 = 0,43 mol) có H+ Bảo tồn điện tích → nH+ = 0,38 mol Cho Cu vào Y có phản ứng: 3Cu + 8H+ + 2NO3- → 3Cu2+ + 2NO + 4H2O 0,1425←0,38 0,43 mol 3+ 2+ Cu + 2Fe → Cu + 2Fe2+ 0,01 ← 0,02 mol m = (0,01 + 0,1425).64 = 9,76 gam → chọn đap án C Ví dụ 6: Hòa tan m gam hỗn hợp X gồm Fe, FeS, FeS2 S vào dung dịch HNO3 đặc, nóng, dư thu dung dịch Y (không chứa muối amoni) 49,28 lít hỗn hợp khí NO, NO2 nặng 85,2 gam Cho Ba(OH)2 dư vào Y, lấy kết tủa nung khơng khí đến khối lượng khơng đổi thu 148,5 gam chất rắn khan Giá trị m là: A 24,8 B 27,4 C 9,36 D 38,4 Hướng dẫn Đặt n NO = a mol ; n NO2 = b mol a+ b = 2,2 mol  30a + 46b = 85,2  a = mol ; b = 1,2 mol Qui đổi X thành hỗn hợp có x mol Fe y mol S  Quá trình cho nhận e phản ứng với HNO3 + Cho e : Fe → Fe+3 + 3e + Nhận e: N+5 → N+2 +3e S → S+6 + 6e N+5 → N+4 + 1e 7/15 Bồi dưỡng học sinh giỏi tư giải sáng tạo dạng tập hợp chất chứa lưu huỳnh tác dụng axit nitric n e trao đổi = 3x + 6y = 4,2 (1) Khi cho Ba(OH)2 vào Y tạo kết tủa nung thu BaSO4 Fe2O3 Theo định luật bảo tồn có n BaSO4 = n S = y mol ; n Fe2O3 = 0,5nFe = 0,5x mol m rắn = 80x+ 233y =148,5 (2)  Từ (1) (2) ta có x = 0,4 mol ; y = 0,5 mol => m =56.0,4 + 32.0,5 =38,4 g => chọn đáp án D Ví dụ 7: Đốt cháy hỗn hợp dạng bột gồm sắt lưu huỳnh điều kiện khơng có khơng khí, sau thời gian thu 12,8 gam hỗn hợp X Hòa tan hết X a gam dung dịch HNO 63% (dùng dư), kết thúc phản ứng thu dung dịch Y khí NO2 (sản phẩm khử N+5) Để tác dụng tối đa chất tan có dung dịch Y cần dùng 0,3 mol Ba(OH) 2; đồng thời thu 45,08 gam kết tủa Giá trị gần a A 150 B 155 C 160 D 145 Hướng dẫn X chứa Fe (x) S (y) mol —> mX = 56x + 32y = 12,8 m↓ = 107x + 233y = 45,08 —> x = 0,16 y = 0,12 Bảo toàn electron —> nNO2 = 3x + 6y = 1,2 nOH- = nH+ + 3nFe3+ —> nH+ = 0,12 Vậy Y chứa Fe3+ (0,16), SO42- (0,12), H+ (0,12) Bảo tồn điện tích —> nNO3- = 0,36 Bảo tồn N —> nHNO3 = nNO3- + nNO2 = 1,56 —> mdd HNO3 = 156 —> chọn đáp án B Xây dựng hệ thống tập luyện tập Bài 1: Hòa tan hoàn toàn a gam hỗn hợp X gồm Fe, FeS, FeS S vào dung dịch HNO3 loãng, dư; giải phóng 8,064 lít NO (là sản phẩm khử đktc) dung dịch Y Cho dung dịch Ba(OH) dư vào dung dịch Y thu kết tủa Z Hòa tan hết lượng kết tủa Z dung dịch HCl dư, sau phản ứng lại 30,29 gam chất rắn khan không tan Giá trị a A 7,92 gam B 8,64 gam C 9,52 gam D 9,76 gam Bài 2: Cho 23 gam hỗn hợp X gồm Cu, Fe, Cu2S, CuS, FeS2 FeS tác dụng hết với dung dịch HNO3 (đặc nóng, dư) thu V lít (ở đktc) khí NO dung dịch Y Nếu cho toàn Y vào lượng dư dung dịch BaCl 2, thu  8/15 Bồi dưỡng học sinh giỏi tư giải sáng tạo dạng tập hợp chất chứa lưu huỳnh tác dụng axit nitric 58,25 kết tủa Mặt khác, cho toàn bộC Y 24,64 tác dụng với dungD.dịch NaOH A.gam 38,08 B 47,6 16,8 dư đượctan 25,625 gamgam chấthỗn kết hợp tủa X Giá trị Fe, CuS Cu 400 Bàithu 3: Hòa hết 4,28 gồm FeS2V, FeS, ml dung dịch HNO3 1M, sau kết thúc phản ứng thu dung dịch Y 0,08mol chất khí ra; Cho Y tác dụng với dung dịch BaCl2 thu 3,495 gam kết tủa Mặt khác dung dịch Y hịa tan tối đa m gam Cu Biết trình trên, sản phẩm khử N5+ NO phản ứng xảy hoàn toàn Giá trị m là: A 32,32 B 7,2 C 5,6 D 2,4 Bài 4: Cho 5,52 gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe3O4 FeS2 tác dụng với V lít dung dịch HNO3 1M dư, đến phản ứng hoàn toàn thu dung dịch Y 4,704 lít NO2 (đktc) sản phẩm khử Dung dịch Y phản ứng vừa đủ với 270 ml dung dịch NaOH 1M thu kết tủa, nung kết tủa khơng khí đến khối lượng không đổi thu 5,6 gam chất rắn Giá trị V A 0,39 B 0,21 C 0,44 D 0,23 Bài 5: Hỗn hợp X gồm FeS2 MS (tỉ lệ mol 1:2; M kim loại có số oxi hóa khơng đổi hợp chất) Cho 71,76 gam X tác dụng hoàn toàn với dung dịch HNO3 đặc, nóng thu 83,328 lít NO (đktc,sản phẩm khử nhất) Thêm BaCl2 dư vào dung dịch sau phản ứng thấy tách m gam kết tủa Giá trị m là: A 178,56 gam B 173,64 gam C 55,92 gam D 111,84 gam Bài 6: Hịa tan hồn tồn 3,76 gam hỗn hợp H gồm: S, FeS, FeS 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 không đổi khối lượng chất rắn thu A 17,545 gam B 18,355 gam C 15,145 gam D 2,4 gam Bài 7: Cho hỗn hợp X gồm x mol FeS y mol Cu2S tác dụng vừa đủ với HNO3 lỗng, đun nóng thu dung dịch chứa muối sunfat kim loại Và giải phóng khí NO nhất, Mối liện hệ x y A x = y B x = 2y C 2x = y D x = 3y Bài 8: Hỗn hợp rắn X gồm FeS , FeS2 , FexOy , Fe Hòa tan hết 29,2g X vào dung dịch chứa 1,65 mol HNO3 sau phản ứng thu dung dịch Y 38,7g hỗn hợp khí Z (NO NO2) ( khơng có sản phẩm khử khác NO 3-) Cơ cạn dung dịch Y thu 77,98g hỗn hợp muối khan Mặt khác, cho Ba(OH)2 dư vào dung dịch Y lấy kết tủa thu đem nung khơng khí đến khối lượng khơng đổi thu 83,92g chất rắn khan Dung dịch Y hòa tan tối đa m gam Cu tạo khí NO Giá trị m : A 11,2 B 23,12 C 11,92 D 0,72 9/15 Bồi dưỡng học sinh giỏi tư giải sáng tạo dạng tập hợp chất chứa lưu huỳnh tác dụng axit nitric Bài 9: Hòa tan hết 8,72 gam hỗn hợp FeS2, FeS Cu vào 400 ml dung dịch HNO3 4M, sản phẩm thu gồm dung dịch X chất khí thoát Nếu cho dung dịch BaCl2 dư vào dung dịch X thu 27,96 gam kết tủa, cịn cho dung dịch Ba(OH)2 dư vào dung dịch X thu 36,92 gam kết tủa Mặt khác, dung dịch X có khả hịa tan tối đa m gam Cu Biết trình trên, sản phẩm khử N+5 NO Giá trị m A 32,96 B 9,92 C 30,72 D 15,68 Bài 10: Hịa tan hồn tồn 1180m gam hỗn hợp H gồm FeS 2, FeS, FexOy, FeCO3 vào dung dịch chứa mol HNO3, kết thúc phản ứng thu 549m gam hỗn hợp khí T gồm CO2, NO, NO2 dung dịch X Cho X tác dụng tối đa với 20,16 gam Cu thu dung dịch Y khí NO ra; khối lượng chất tan Y nhiều khối lượng chất tan X 18,18 gam Mặt khác dung dịch X phản ứng tối đa với 500ml dung dịch Ba(OH) 1,74M sau phản ứng thu 90,4 gam kết tủa Biết H oxi chiếm 24,407% khối lượng sản phẩm khử N+5 có NO, NO2 Phần trăm khối lượng NO2 T gần với: A 23% B 28% C 30% D 55% Hướng dẫn tư giải sáng tạo tập luyện tập Bài 1: mrắn = mBaSO4 = 30,29 gam => nS(X) = nBaSO4 = 0,13 mol Quy đổi hỗn hợp thành Fe S Fe Fe3+ + 3e S S+6 + 6e N+5 + 3e NO 0,1 ← 0,3 0,13 → 0,78 1,08 ← 0,36 => a = mFe + mS = 9,76 gam => Đáp án B Bài 2: Qui hỗn hợp X dạng: Cu, Fe, S X + HNO3 dư → Muối (Fe3+ , Cu2+, SO42-) + NO2 - Khi Y + BaCl2: Ba2+ + SO42- → BaSO4 => nBaSO4 = 58,25: 233 = 0,25 mol = nS - Khi Y + NaOH: Fe3+ → Fe(OH)3 ; Cu2+ → Cu(OH)2 nFe(OH)3 = nFe ; nCu(OH)2 = nCu => mtủa = 107nFe + 98nCu = 25,625g Lại có: 56nFe + 64nCu = mX – mS = 23 – 0,25.32 = 15g => nFe = nCu = 0,125 mol - Khi X + HNO3: Bảo toàn e: 3nFe + 2nCu + 6nS = nNO2 => nNO2 = 3.0,125 + 2.0,125 + 6.0,25 = 2,125 mol => VNO2 = 2,125.22,4 = 47,6 lit => chọn Đáp án B 10/15 Bồi dưỡng học sinh giỏi tư giải sáng tạo dạng tập hợp chất chứa lưu huỳnh tác dụng axit nitric Bài 3: Qui hỗn hợp : x mol Fe; y mol Cu;z mol S mX = 56x + 64y + 32z = 4,28 g (1) Ta có n NO = 0,08 mol Các trình : +/ Cho e: Fe → Fe+3 + 3e; Cu → Cu+2 + 2e; S → S+6 + 6e + / Nhận e : N+5 +3e → N+2 3x + 2y + 6z = 3.0,08 = 0,24 mol (2) Khi phản ứng với BaCl2 tạo kết tủa BaSO4 => n BaSO4 = nS = z = 0,015 mol (3) Từ 1,2,3 => x =0,025 mol ; y = 0,0375 mol => n H+ phản ứng = 4x + 8y/3 = 0,2 mol => n H+ dư = 0,2 mol ; n NO3- dư = 0,32 mol Khi phản ứng với Cu : 2Fe3+ + Cu → 2Fe2+ + Cu2+ 3Cu + 8H+ + 2NO3- → 3Cu2+ + 2NO + 4H2O => m = 5,6 g =>B Bài 4: Quy đổi X thành Fe (a), O (b) S (c) mX = 56a + 16b + 32c = 5,52 Bảo toàn electron: 3a + 6c = 2b + 0,21 n Fe2O3 = 0,5a = 5,6/160 —> a = 0,07; b = 0,06; c = 0,02 N OH- = 3n Fe3+ + n H+ dư —> n H+ dư = 0,06 Y chứa Fe3+ (0,07), H+ dư (0,06), SO42- (0,02) bảo tồn điện tích —> nNO3- = 0,23 Bảo toàn N —> nHNO3 = nNO2 + nNO3- = 0,44 —> V = 0,44 lít Bài 5: X có a mol FeS2 ; 2a mol MS Quá trình : FeS2 → Fe+3 + 2S+6 + 15 e; MS → M+2 + S+6 +8e; N+5 +1e → N+4 Bảo tồn e có 15a + 16a = 3,72 => a=0,12 mol => M=207 (Pb) Ta có 3FeS2 → 2Fe2(SO4)3 ; Pb → PbSO4 Chỉ cân S, Dễ thấy muối PbSO4 kết tủa nên phân ly SO42=> n SO42- = n Fe2(SO4)3 =0,24 mol => m BaSO4 = 55,92 g =>C Bài 6: 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 11/15 Bồi dưỡng học sinh giỏi tư giải sáng tạo dạng tập hợp chất chứa lưu huỳnh tác dụng axit nitric Mặt khác: ne (cho) = 3x + 6y = 0,48 = ne (nhận) (vì hỗn hợp H bị oxi hóa tạo muối Fe3+ H2SO4) 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) nên chọn đáp án A Bài 7: Áp dụng bảo toàn nguyên tố → dung dịch sau phản ứng chứa: Fe3+: x mol; Cu2+: 2y; SO42-: (2x + y) mol Áp dụng định luật bảo tồn điện tích cho dung dịch sau phản ứng ta có: 3x + 2y = (2x + y) → x = 2y Chọn đáp án: B Bài 8: Y hịa tan Cu tạo NO => Y có H+ , NO3- dư => Fe -> Fe3+ Vì khơng có sản phẩm khử khác ngồi NO NO2 => khơng có NH4+ => H HNO3 chuyển thành H H2O => nH2O = ½ nHNO3 pứ Bảo tồn khối lượng : mX + mHNO3 pứ = mmuối + mH2O + mNO+NO2 => nHNO3 pứ = 1,62 mol ; nH2O = 0,81 mol => nHNO3 dư = 0,03 mol Giả sử muối khan gồm x mol Fe2(SO4)3 y mol Fe(NO3)3 => mmuối = 400x + 242y = 77,98 => Chất rắn sau nung gồm : (x + 0,5y) mol Fe2O3 3x mol BaSO4 => mrắn = 160(x + 0,5y) + 233.3x = 83,92 => x = 0,08 ; y = 0,19 mol Dung dịch Y gồm : 0,35 mol Fe3+ ; 0,6 mol NO3- ; 0,03 mol H+ phản ứng với Cu 3Cu + 8H+ + 2NO3- -> 3Cu2+ + 2NO + 4H2O 2Fe3+ + Cu -> Cu2+ + 2Fe2+ => nCu pứ = 3/8nH+ + 1/2nFe3+ = 0,18625 mol => m = 11,92g => chọn đáp án C Bài 9: B1 : Xác định số mol chất X Qui đổi hỗn hợp đầu thành Fe , Cu , S Khi X phản ứng với BaCl2 dư : nBaSO4 = nS = 0,12 mol Gọi a b số mol Fe Cu => 56a + 64b + 32.0,12 = 8,72g(1) Khi cho Ba(OH)2 dư kết tủa gồm Fe(OH)3 ; Cu(OH)2 ; BaSO4 => mkết tủa = 107a + 98b + 27,96 = 36,92(2) Từ (1),(2) => a = 0,07 ; b = 0,015 mol 12/15 Bồi dưỡng học sinh giỏi tư giải sáng tạo dạng tập hợp chất chứa lưu huỳnh tác dụng axit nitric B2 : Xác định ion dung dịch X Bảo toàn e : 3nFe + 2nCu + 6nS = 3nNO => nNO = 0,32 mol => nNO3- dư = nHNO3 bđ – nNO = 1,28 mol Trong dung dịch X, Bảo tồn điện tích : 3nFe3+ + 2nCu2+ + nH+ = 2nSO4 + nNO3=> nH+ = 1,28 mol B3 : Tính lượng Cu phản ứng Khi cho Cu vào Cu bị hịa tan : Cu + 2Fe3+ -> Cu2+ + 2Fe2+ 3Cu + 8H+ + 2NO3- -> 3Cu2+ + 2NO + 4H2O => nCu pứ = ½ nFe3+ + 3/8 nH+ = 0,515 mol => m = 32,96g => Đáp án A Bài 10: Khi thêm Cu vào X tạo k mol NO —> nH+ dư = 4k —> nH2O = 2k m chất tan tăng = mCu – mNO – mH2O —> 18,18 = 20,16 – 30k – 18.2k —> k = 0,03 Bảo toàn electron: 2nCu = nFe3+ + 3nNO —> nFe3+ = 0,54 X với Ba(OH)2, kết tủa tạo Fe(OH)3 (0,54) BaSO4 m↓ = 90,4 —> n SO42- = n BaSO4= 0,14 Vậy X chứa Fe3+ (0,54), SO42- (0,14), H+ dư (0,12) Bảo tồn điện tích —> NO3- (1,46) Trong hỗn hợp H ban đầu có Fe (0,54), S (0,14), O (18m) —> nCO2 = nC = (mH – mFe – mS – mO)/12 = 223m/3 – 217/75 Trong T đặt x, y số mol NO, NO2 Bảo toàn N —> x + y = – 1,46 mT = 30x + 46y + 44(223m/3 – 217/75) = 549m Bảo toàn electron: 0,54.3 + 0,14.6 + 4(223m/3 – 217/75) = 18m.2 + 3x + y Giải hệ được: x = 0,4; y = 0,14; m = 0,04 —> %NO2 = 46y/549m = 29,33% IV/ KẾT QUẢ THỰC HIỆN VÀ SO SÁNH ĐỐI CHỨNG 1.Kết định tính Đánh giá hứng thú học sinh học: Thể qua phiếu thăm dò điều tra với nội dung mức độ mong muốn áp dụng phương pháp giải tập hóa đại mang tính tư duy, sáng tạo; kỹ thực tốt qua tập lớp Kết định lượng thu thể biểu đồ sau: 13/15 Bồi dưỡng học sinh giỏi tư giải sáng tạo dạng tập hợp chất chứa lưu huỳnh tác dụng axit nitric 10 % 10 % 20 % 60 % Hình 1: Biểu đồ thể mong muốn học sinh việc áp dụng phương pháp giải tư sáng tạo tập hóa Từ kết quả, cho thấy: Có tới 60% số học sinh mong muốn học với phương pháp cách thường xuyên Điều chứng tỏ học sinh bắt đầu thích thú với phương pháp giải tập cách tư duy, sáng tạo Những kinh nghiệm nêu đề tài phát huy tốt lực tư độc lập, sáng tạo học sinh Các em tích cực hứng thú việc tham gia hoạt động xác định hướng giải tìm kiếm lời giải cho tập Sau bồi dưỡng kiến thức kĩ học sinh củng cố vững chắc, kết học tập em nâng cao Từ chỗ lúng túng gặp tập dạng em tự tin hơn, biết vận dụng kĩ thành thạo để giải tập tổng hợp, phức tạp Kết định lượng: Tôi tiến hành kiểm tra khảo sát đội tuyển học sinh giỏi hóa sau áp dụng sáng kiến vào giảng dạy (với yêu cầu đề giống đối chứng ) thu kết bảng số liệu điều tra có so sánh với kết trước thực (phần phụ lục số 2) Qua số liệu thu từ thực nghiệm, ta thấy rằng: +/ Hầu hết em có kĩ giải tập hợp chất chứa lưu huỳnh tác dụng axit nitric +/ Điểm , giỏi tăng vọt: HSG cấp huyện vòng từ 30% tăng lên 100%; khơng có học sinh điểm +/ Học sinh nắm kiến thức môn chắn, sâu rộng Tư linh hoạt tốc độ giải tập nhanh +/ Học sinh có hứng thú học tập môn nhiều hơn, say mê +/ Khi làm tập hố học khác em trình bày khoa học hơn, rõ ràng đẹp 14/15 Bồi dưỡng học sinh giỏi tư giải sáng tạo dạng tập hợp chất chứa lưu huỳnh tác dụng axit nitric Năm học vừa chất lượng bồi dưỡng đội tuyển học sinh giỏi mơn hóa đạt kết tương đối tồn diện có nhiều tiến so với năm học trước với giải cấp thành phố(4 giải ba, giải khuyến khích) Thực ra, kết phụ thuộc nhiều yếu tố lứa tuổi học sinh Song kết đạt phần nói lên cố gắng tập thể cá nhân tơi Nó cho thấy tầm quan trọng việc đổi phương pháp dạy học sinh cách giải tập hóa tư duy, sáng tạo cần thiết đáp ứng nhu cầu bồi dưỡng học sinh giỏi C NHỮNG KIẾN NGHỊ SAU KHI THỰC HIỆN ĐỀ TÀI Sau thực đề tài, nhận thấy đề tài có tính khả thi hiệu nên mong đồng chí giáo viên mơn hóa nghiên cứu, phối hợp để triển khai rộng rãi tới đối tượng học sinh giỏi Do thời gian thực đề tài chưa nhiều Mặc dù có nhiều cố gắng, song khơng tránh khỏi thiếu sót Rất mong đóng góp ý kiến đồng nghiệp để đề tài tơi hồn chỉnh Tôi hi vọng đề tài giúp phần nhỏ cho giáo viên học trị u hố học việc dạy tốt học tốt 15/15 PHỤ LỤC Phiếu khảo sát chất lượng trước thực giải pháp a Đề kiểm tra: Nung m gam hỗn hợp X gồm bột sắt lưu huỳnh thu hỗn hợp Y gồm FeS, Fe, S Chia Y thành phần Cho phần tác dụng với dung dịch H2SO4 lỗng, dư thấy 2,8 lít hỗn hợp khí (ở đktc) Cho phần tác dụng hết với lượng dư dung dịch HNO3 đặc, nóng thấy 16,464 lít khí có NO2 (ở đktc, sản phẩm khử nhất) Giá trị m A 14 g B 17,84 g C 8,92 g D g Hướng dẫn Quy đổi hỗn hợp ban đầu thành Fe S Đặt số mol Fe x mol; S y mol ½ Y Thí nghiệm lần1: nFe = nH2 = 2,8 : 22,4 = x (1) Thí nghiệm lần 2: Bảo tồn e: 3x+6y = nNO2 =16,464 : 22,4 (2) Giải hệ phương trình (1) (2) x=0,125; y=0,06 => Khối lượng hỗn hợp ban đầu: m=2.(0,125.56+0,06.32) = 17,84 => chọn đáp án B b Kết Đối tượng HSG cấp huyện Năm học Vòng 2018-2019 Số học sinh Điểm đạt (%) Điểm < Điểm Đến6 Điểm đến 10 (40%) (30%) (30%) Điểm đến 10 Phiếu khảo sát chất lượng sau thực giải pháp a Đề kiểm tra: Hòa tan hết 3,264g hỗn hợp X gồm FeS 2, FeS, Fe, CuS Cu 600 ml dung dịch HNO3 1M đun nóng, sau kết thúc phản ứng thu dung dịch Y 1,8816 lít (đktc) chất khí thoát Cho Y tác dụng với lượng dư dung dịch BaCl2 thu 5,592g kết tủa Mặt khác, dung dịch Y hịa tan tối đa m gam Fe Biết trình trên, sản phẩm khử N +5 NO Giá trị m A 9,76 B 9,12 C 11,712 D 11,256 Hướng dẫn nS = nBaSO4= 0,024 => mFe + mCu = 2,496 (1) nNO = 0,084; nHNO3 = 0,6 Bảo toàn N => nNO3 sau = nHNO3 – nNO = 0,516 Bảo toàn O => 3nHNO3 = nNO + 3nNO3 sau + 4nSO4 + nH2O => nH2O = 0,072 Bảo toàn H => nHNO3 = 2nH2O + nH+dư =>nH+dư = 0,456 => Chỉ tạo Fe3+ Bảo toàn ne => 3nFe + 2nCu + 6nS = 3nNO (2) (1), (2) => nFe = 0,024; nCu = 0,018 3Fe + 8H+ + 2NO3-→ 3Fe2+ + 2NO + 4H2O Fe + Cu2+→ Fe2+ + Cu Fe + 2Fe3+→ 3Fe2+ => nFe = 0,375nH+dư + nCu2+ + 0,5nFe3+ = 0,201 => m = 11,256 => Chọn D b Kết quả: Đối tượng Năm học Số Điểm đạt (%) HSG cấp học Điểm Điểm Điểm huyện sinh Điểm