(Sáng kiến kinh nghiệm) sử DỤNG PHƯƠNG PHÁP QUY đổi để GIẢI các bài tập LIÊN QUAN đến PHẢN ỨNG OXI hóa KHỬ

SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP QUY ĐỔI ĐỂ GIẢI CÁC BÀI TẬP LIÊN QUAN ĐẾN PHẢN ỨNG OXI HÓA KHỬ A ĐẶT VẤN ĐỀ I Lí chọn đề tài - Xuất phát từ thực tế: + Từ 2006 -2007 Bộ Giáo Dục thay đổi hình thức thi đại học, cao đẳng mơn Hóa Với thời lượng 90 phút/ 50 câu + Theo thống kê từ năm 2010 – 2014, mức độ câu hỏi trung bình, khó tăng lên PHÂN BỔ CÂU HỎI TRONG ĐỀ THI ĐẠI HỌC TỪ 2010 - 2014 Năm Loại câu hỏi Mức độ câu hỏi Lý thuyết Bài tập Dễ Trung bình Khó 2010 26 24 21 20 2011 23 27 21 18 11 2012 27 23 20 18 12 2013 26 24 24 12 14 2014 25 25 20 21 + Bài tập hóa học phong phú, đa dạng với đầy đủ mức độ khác nhau: biết, hiểu, vận dụng thấp vận dụng cao - Do với cấu trúc đề thi đòi hỏi học sinh phải nắm kiến thức rèn luyện tốt kĩ làm tốt loại tập trắc nghiệm Từ lý trên, chọn đề tài: “Sử dụng phương pháp quy đổi để giải tập liên quan đến phản ứng oxi hóa khử” II Mục đích - Nghiên cứu phương pháp giải tập hóa học - Phục vụ cho giáo viên học sinh trung học phổ thông III Nhiệm vụ đề tài: - Hệ thống lí thuyết định luật - Hướng dẫn giải số tập liên quan - Đưa số tập vận dụng IV Đối tượng khách thể nghiên cứu - Đối tượng: Nghiên cứu vận dụng tập liên quan đến phản ứng oxi hóa khử - Khách thể: Các toán liên quan đến phản ứng oxi hóa khử V Phạm vi nghiên cứu: - Giới hạn nội dung: nghiên cứu tập phản ứng oxi hóa khử - Giới hạn đối tượng nghiên cứu: chương trình hóa học trung học phổ thông VI.Phương pháp phương tiện nghiên cứu - Phương pháp: + Tài liệu: sách tham khảo, sách giáo khoa, đề thi đại học + Phân tích tổng hợp +Thống kê toán học - Phương tiện B NỘI DUNG I Nguyên tắc - Nguyên tắc: Quy đổi phương pháp biến đổi toán học nhằm đưa toán ban đầu hỗn hợp phức tạp dạng đơn giản, qua giải tốn dễ dàng - Khi áp dụng phương pháp quy đổi cần sử dụng: + Định luật bảo toàn nguyên tố + Định luật bảo toàn electron + Định luật bảo toàn khối lượng - Có nhiều cách quy đổi, nhiên nội dung đề cập đến phương pháp quy đổi nguyên tử nguyên tố quy doi Hon hop X nguyen tu nguyen to A + C nguyen tu nguyen to B An+ + Cz- Bm+ II Các định luật Định luật bảo toàn nguyên tố: Nội dung: Tổng khối lượng nguyên tố trước phản ứng tổng khối lượng nguyên tố sau phản ứng Nội dung định luật hiểu tổng số mol nguyên tố bảo toàn phản ứng Định luật bảo toàn electron - Trong phản ứng oxi hóa khử: Số mol electron chất khử cho số mol electron chất oxi hóa nhận - Khi vận dụng định luật bảo tồn electron vào dạng tốn cần lưu ý: + Trong phản ứng hệ phản ứng cần quan tâm đến trạng thái đầu trạng thái cuối mà không cần quan tâm đến trạng thái trung gian + Nếu có nhiều chất oxi hóa chất khử số mol electron trao đổi tổng số mol tất chất nhường nhận electron Định luật bảo toàn khối lượng Khối lượng chất tham gia phản ứng khối lượng chất tạo thành sau phản ứng III Bài tập Đặc điểm nhận biết dạng toán sử dụng phương pháp quy đổi: đề cho hỗn hợp nhiều chất có thành phần phức tạp thực phản ứng hóa học Phương pháp giải quyết: Quy đổi hỗn hợp nhiều chất có thành phần phức tạp thành nguyên tử nguyên tố tạo nên hỗn hợp Ví dụ 1: (bài SGK lớp 10 nâng cao trang 160) Hỗn hợp khí A gồm O2 O3 có tỉ khối so với hidro 19,2 Hỗn hợp khí B gồm CO H2 có tỉ khối so với hidro 3,6 a Tính % theo thể tích khí hỗn hợp A B b Tính số mol hỗn hợp A cần dùng để đốt cháy hoàn toàn mol hỗn hợp B Các thể tích khí đo điều kiện nhiệt độ, áp suất Giải Câu a: sử dụng sơ đồ đường chéo dễ dàng tính % theo thể tích khí hỗn hợp A B 32 O2 9,6 nO2 38,4 A: O3 48 6,4 ⇒ nO3 = ⇒ % VO2 = 60%; % VO3 = 40% 28 CO 5,2 nCO = nH 7,2 B: H2 20,8 ⇒ ⇒ %VCO = 20%; % VH = 80% b Trong mol hỗn hợp B chứa 0,2 mol CO 0,8 mol H2 Hỗn hợp A: gọi số mol O2 3x, O3 2x mol 3x O2 2x O3 quy doi O: 12x mol Ta có q trình oxi hóa khử sau: O + 2e → O −2 12 x 24 x C + (CO) → C + (CO2 ) + 2e 0,2mol 0,4mol H → H +1 ( H O) + 2e 0,8mol 1,6mol Theo định luật bảo toàn electron: ∑n echo = ∑ nenhan ⇒ 24x = ⇒ nA = 5x = 5/12 mol Ví dụ 2: Hỗn hợp X gồm O2 O3 có tỉ khối so với H2 22 Hỗn hợp khí Y gồm metyl amin etyl amin có tỉ khối so với hidro 17,833 Để đốt cháy hồn tồn V1 lít Y cần vừa đủ V2 lít X (biết sản phẩm cháy gồm CO2, H2O N2, chất khí đo điều kiện nhiệt độ áp suất Tỉ lệ V1 :V2 là: A 3: B.5 : C : D : Giải : 32 O2 nO2 44 Sử dụng sơ đồ đường chéo CH3NH2 O3 31 48 9,334 nCH NH 35,666 C2H5NH2 12 45 4,666 ⇒ nC2 H NH = quy doi x O2 3x O3 2y CH3NH2 y C2H5NH2 O : 11x C : 4y quy doi H: 17y N: 3y Ta có q trình oxi hóa khử sau: O + 2e → O −2 11x 22x C → C +4 + 4e 4y 16y H → H +1 + 1e 17y 17y Theo định luật bảo toàn electron ta có: 22x = 33y ⇒ x = 1,5y ⇒ nO3 = V1 = 4x;V2 = 3y ⇒ V1 : V2 = 2: ⇒ đáp án C Ví dụ 3: Nung 8,4 gam Fe khơng khí, sau thời gian thu m gam hỗn hợp chất rắn X gồm Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3 Hòa tan m gam hỗn hợp X vào dung dịch HNO đặc nóng dư thu 2,24 lít khí NO2 (đktc) sản phẩm khử Giá trị m A 11,2 B 10,2 C 7,2 D 9,6 Giải: Fe3+ quy doi Fe X + HNO3 O O -2 + NO2 Ta có nFe = 0,15 mol Ta có q trình oxi hóa khử sau: Fe → Fe3+ + 3e 0,15 0,45mol O + 2e → O-2 X 2x N+5 + 1e → N+4 ← NO2 0,1 0,1 Theo định luật bảo toàn e: ⇒ x = 0,175mol m = mFe + mO = 8,4 + 2,8 = 11,2⇒ đáp án A Ví dụ 4: Hịa tan hoàn toàn 3,76 gam hỗn hợp X dạng bột gồm S, FeS FeS dung dịch HNO3 đặc nóng dư thu 0,48 mol NO2 (là sản phẩm khử nhất) dung dịch Y Cho dung dịch Y tác dụng với dung dịch Ba(OH) dư, lọc nung kết tủa đến khối lượng không đổi, m gam hỗn hợp rắn Z Giá trị m A 11,650 B 12,815 C 17,545 Giải: D 15,145 S Fe Fe3+ + HNO3 quy doi FeS + Ba(OH)2 S6+ (SO42-) S FeS2 Ta có q trình oxi hóa khử sau: S → S+6 + 6e X 6x Fe → Fe3+ + 3e Y 3y N+5 + 1e →N+4 (NO2 ) 0,48 0,48 Theo định luật bảo toàn electron: 6x + 3y = 0,48 Theo đề bài: 32x + 56 y = 3,76 ⇒ x = 0,065; y = 0,03 Rắn Z Fe2O3 BaSO4 ⇒ mZ = 17,545 gam ⇒ đáp án C Ví dụ 5: Cho luồng khí CO qua ống sứ đựng m gam Fe 2O3 nung nóng thu 6,72 gam hỗn hợp A gồm bốn chất rắn khác Hịa tan A HNO3 thu 0,448 lít khí B có tỷ khối h so với H2 15(spk nhất) a Giá trị m là: A 5,56g B 8, 20g C 7,20g C 22,05g D 18,27g D 8, 72g b Khối lượng HNO3 tham gia phản ứng là: A 17,01g CO + mgam Fe2O3 B 5,04g 6,72 gam A quy doi Fe O Giải: Ta có MB = 30 ⇒ B NO + HNO3 Fe3+ 2- O +B Ta có q trình oxi hóa khử Fe → Fe3+ + 3e X x 3x O + 2e → O2Y 2y N+5 + 3e → N+2 ← NO 0,06 0,02 Ta có: 3x = 2y + 0,06 56x +16y = 6,72 ⇒x =0,09; y = 0,105 a Bảo toàn nguyên tố Fe ⇒ m Fe2O3 = 7,2 gam ⇒ đáp án C b Bảo toàn nguyên tố N: n HNO3 = nN = nN (muối Fe(NO3)3) + n N (NO) = 0,29 mol ⇒ m HNO3 = 18,27 gam ⇒ đáp án câu D IV Vận dụng Câu 1: Hỗn hợp khí X gồm O2 O3 theo tỉ lệ thể tích 3: Cần vừa đủ lít hỗn hợp X đktc để đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp gồm 0,1 mol H2 0,2 mol CO A.0,74 B.1,68 C.3,36 D.2,986 Câu 2: Để khử hoàn toàn 3,04 gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe 2O3, Fe3O4 cần 0,05 mol H2 Mặt khác hịa tan hoàn toàn 3,04 gam hỗn hợp X dung dịch H 2SO4 đặc nóng dư thu V ml khí SO2 (sản phẩm khử đktc) Giá trị V A 224 B 448 C 336 D 112 Câu 3: Hịa tan hồn tồn 49,6 gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe 2O3, Fe3O4 H2SO4 đặc nóng thu dung dịch Y 8,96 lít khí SO2 (đktc) a) Tính phần trăm khối lượng oxi hỗn hợp X A 40,24% B 30,7% C 20,97% b) Tính khối lượng muối dung dịch Y D 37,5% A 160 gam B.140 gam C 120 gam D 100 gam Câu 4: Cho luồng khí CO qua ống sứ đựng m gam Fe 2O3 nung nóng thu 8,2 gam hỗn hợp A gồm chất rắn khác Hòa tan A HNO thu 2,24 lít khí B (N 2O) sản phẩm khử Tính giá trị m? A 14,6g B 16,4g C 15g D 11,25g Câu 5: Cho 9,12g hỗn hợp gồm FeO, Fe 2O3, Fe3O4 tác dụng với dd HCl dư Sau phản ứng xảy hoàn toàn, thu dd Y Cô cạn Y thu 7,62g FeCl2 m g FeCl3 Giá trị m là? A 9,75g B 8,75g C 7,8g D 6,5g Câu 6: Để hòa tan hoàn toàn 2,32g hỗn hợp gồm FeO, Fe 2O3, Fe3O4 (trong số mol FeO số mol Fe2O3), cần vừa đủ V lít dd HCl 1M Giá trị V là? A 0,08 B 0,18 C 0,23 D 0,16 Câu 7: Cho 11,36 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe 2O3 Fe3O4 phản ứng hết với dung dịch HNO3 lỗng (dư), thu 1,344 lít khí NO (sản phẩm khử nhất, đktc) dung dịch X Cô cạn dung dịch X thu m gam muối khan Giá trị m ? A 38,72 B 35,50 C 49,09 D 34,36 Câu 8: Hòa tan 20,88 gam oxit sắt dd H 2SO4 đặc, nóng thu dd X 3,248 lit SO (spk nhất, đktc) Cô cạn dd X, thu m gam muối sunfat khan, Giá trị m là? B 48,4 C 54,0 A 52,2 D 58,0 Câu 9: Hòa tan hoàn toàn 2,44 gam hỗn hợp bột X gồm Fe xOy Cu dung dịch H2SO4 đặc nóng (dư) Sau phản ứng thu 0,504 lít khí SO (sản phẩm khử nhất, đktc) dung dịch chứa 6,6 gam hỗn hợp muối sunfat Phần trăm khối lượng Cu X là: A 39,34% B 65,57% C 26,23% D 13,11% Câu 10: Khử hết m gam Fe3O4 CO thu hỗn hợp A gồm FeO Fe A tan vừa đủ 0,3 lít dung dịch H2SO4 1M cho 4,48 lít khí (đktc) Tính m? A 23,2 gam B 46,4 gam C 11,2 gam D 16,04 gam Câu 11 Nung m gam bột sắt oxi, thu gam hỗn hợp chất rắn X Hòa tan hết hỗn hợp X dung dịch HNO3 (dư), 0,56 lít (ở đktc) NO (là sản phẩm khử nhất) Giá trị m là? A 2,52 B 2,22 C 2,62 D 2,32 Câu 12: Để m gam bột Fe khơng khí sau thời gian thu 19,2 gam hỗn hợp B gồm Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4 Cho B vào dd HNO3 lỗng khuấy kỹ để phản ứng hồn tồn thấy B tan hết thu dd X chứa muối 2,24 lit NO (đktc) Hỏi m có giá trị sau đây? A 11,2 g B 15,12 g C 16,8 g D 8,4 g Câu 13: Cho 11,36 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe 2O3 Fe3O4 phản ứng hết với dung dịch HNO3 loãng (dư), thu 1,344 lít khí NO (sản phẩm khử nhất, đktc) dung dịch X Cô cạn dung dịch X thu m gam muối khan Giá trị m ? A 38,72 B 35,50 C 49,09 D 34,36 Câu 14: để a gam Fe ngồi khơng khí sau thời gian chuyển thành hỗn hợp A có khối lượng 75,2 gam gồm FeO, Fe2O3, Fe3O4 Fe Cho A tác dụng với H2SO4 đặc, nóng dư thu 6,72 lít khí SO2 (đktc) Tính a? A 28 B 42 C 50,4 D 56 Câu 15: Đốt cháy x mol Fe oxi thu 5,04g hỗn hợp A Hòa tan A dd HNO dư thu 0,035 mol hỗn hợp Y gồm NO NO (sản phẩm khử nhất) Tỉ khối Y H 19 giá trị x là? A 0,04 B 0,05 C 0,06 D 0,07 Câu 16: Nung nóng m gam bột sắt ngồi khơng khí, sau phản ứng thu 20 gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe2O3 Fe3O4 Hòa tan hết X dung dịch HNO loãng thu 5,6 lít hỗn hợp khí Y gồm NO NO2 có tỉ khối so với H2 19 Tính m thể tích HNO3 1M dùng? A 16,8g 1,15 lít B 16,8g 0,25 lít C 11,2g 1,15 lít D 11,2g 0,25 lít Câu 17: 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 Hòa tan hết X dung dịch HNO3 đặc, nóng thu 4,368 lít NO2 (sản phẩm khử đktc) Tính m ? 10 A 16g B 12g C 8g D 24g Câu 18 Lấy gam oxit Fe2O3 đốt nóng cho CO qua, ta nhận m gam hỗn hợp X gồm oxit, hỗn hợp X đem hoà vào H2SO4 đặc nóng dư, nhận 0,672 lít SO (đktc) Vậy m gam X có giá trị là: A 8,9 g B 7,24 g C 7,52 g D 8,16 g Câu 19: Cho khí CO qua m gam oxit Fe 2O3 đốt nóng, ta 13,92 gam hỗn hợp Y (gồm chất rắn) Hỗn hợp X hoà HNO3 đặc dư 5,824 lít NO2 (đktc), Vậy m có giá trị A 15,2 g B 16,0 g C 16,8 g D 17,4 g Câu 20: Cho khí CO qua ống chứa 10 gam Fe 2O3 đốt nóng, thu m gam hỗn hợp X (gồm oxit) Hỗn hợp X đem hồ HNO3 đặc nóng dư nhận 8,96 lít NO2 Vậy m có giá trị là: A 8,4 g B 7,2 g C 6,8 g D 5,6 g Câu 21: Cho khí CO qua ống chứa m gam oxit Fe 2O3 đốt nóng thu 6,69 gam hỗn hợp X (gồm chất rắn), hỗn hợp X hồ vào HNO3 dư 2,24 lít khí Y gồm NO NO2, tỉ khối Y H2 21,8 Vậy m gam oxit Fe 2O3 A 10,2 g B 9,6 g C 8,0 g D 7,73 g Câu 22 : Trộn bột Al với bột Fe2O3 ( tỉ lệ mol : ) thu m gam hỗn hợp X Thực phản ứng nhiệt nhôm hỗn hợp X điều kiện khơng có khơng khí sau thời gian thu hỗn hợp rắn Y Hòa tan hết Y acid nitric lỗng dư , thấy giải phóng 0,448 lít khí NO ( đktc – sản phẩm khử ) m =? A.7,48 B.11,22 C.5,61 D.3,74 Câu 23: Nung 8,96 gam Fe khơng khí hỗn hợp A gồm FeO, Fe 3O4, Fe2O3 Hòa tan A vừa đủ dung dịch chứa 0,5 mol HNO 3, bay khí NO sản phẩm khử Số mol NO bay A 0,01 B 0,04 C 0,03 D 0,02 Câu 24: Cho m gam hỗn hợp A gồm Fe Al Al có khối lượng 2,7 gam Nung A khơng khí thời gian thu hỗn hợp B gồm Fe dư Al dư, Al 2O3 oxit Fe có 11 khối lượng 18, gam Cho B tác dụng với HNO3 thu 2,24 lít khí NO (đktc) Hãy tính giá trị m? A 13,9g B 19,3g C 14,3g D 10,45g C TỔ CHỨC TRIỂN KHAI THỰC HIỆN: - Tôi triển khai nội dung sau: + Đầu tiên nêu tên đề tài nội dung nghiên cứu trước tổ nhận xét, góp ý + Tiếp theo đưa đề tài đến học sinh thông qua giảng, tập có liên quan đến nội dung đề tài + Lồng ghép tập kiểm tra + Thu nhập tất ý kiến phản hồi tổng hợp rút kinh nghiệm - KẾT QUẢ: Sau áp dụng đề tài vào giảng dạy thấy chất lượng học sinh nâng cao rõ rệt TT Số lượng Tỷ lệ Số em điểm Số em có điểm từ – Số em điểm 10% điểm 15 50% 12 40% D KẾT LUẬN Kết luận: - Về mặt nhận thức: giúp học sinh giáo viên có kết tốt học tập giảng dạy - Rèn luyện cho học sinh tiếp cận với phương pháp để giải toán trắc nghiệm, đạt kết cao kì thi Kiến nghị: Qua nghiên cứu áp dụng cho học sinh thu hiệu định, để học tập mơn hóa học em có kết cao kiến thức vững Trong trình nghiên cứu ,vì thời gian có hạn ,nên tơi nghiên cứu phần phương pháp giải tập hoá học ,số lượng tập vận dụng chưa nhiều khơng tránh khởi thiếu sót Tơi mong nhận đóng góp ý kiến quý báu thầy cô giáo đồng nghiệp 12 Mỹ Tho, ngày 02 tháng 03 năm 2015 Người viết Dương Thanh Hiền TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách giáo khoa lớp 10 nâng cao Sách giáo khoa lớp 12 nâng cao Các đề thi đại học cao đẳng 4-Quan Hán Thành Phân loại phương pháp giải toán hoá vơ cơ-NXB Trẻ 2000 5-Phạm Đức Bình-Lê Thị Tam-Nguyễn Hùng Phương Hướng dẫn giải đề thi TSĐH hố vơ theo 16 chủ đề -NXBQG.TP.HCM 6-Nguyễn Phước Hoà Tân Phương Pháp giải toán hoá học-NXBĐHQG.TP.HCM 2001 13 14 MỤC LỤC Trang Phần A.Đặt vấn đề .1 I-Lý chọn đề tài .1 II-Mục đích III-Đối tượng khách thể nghiên cứu IV-Nhiệm vụ nghiên cứu V-Phạm vi nghiên cứu VI-Phương pháp phương tiện nghiên cứu Phần B.Nội dung I Nguyên tắc II Định luật III.Bài tập .2 IV Vận dụng Phần C Tổ chức triển khai thực .7 Phần D Kết luận 15 Tài liệu tham khảo .8 16 ... giải số tập liên quan - Đưa số tập vận dụng IV Đối tượng khách thể nghiên cứu - Đối tượng: Nghiên cứu vận dụng tập liên quan đến phản ứng oxi hóa khử - Khách thể: Các tốn liên quan đến phản ứng. .. gia phản ứng khối lượng chất tạo thành sau phản ứng III Bài tập Đặc điểm nhận biết dạng toán sử dụng phương pháp quy đổi: đề cho hỗn hợp nhiều chất có thành phần phức tạp thực phản ứng hóa học Phương. .. phản ứng oxi hóa khử V Phạm vi nghiên cứu: - Giới hạn nội dung: nghiên cứu tập phản ứng oxi hóa khử - Giới hạn đối tượng nghiên cứu: chương trình hóa học trung học phổ thơng VI .Phương pháp phương