Phương pháp này giúp học sinh thiết lập được mối liên hệ trong bài dễ dàng, giải quyết các dạng bài tập gồm nhiều chất phản ứng của cùng kim loại như hỗn hợp oxit sắt, đồng và muối đồng,[r]
(1)ĐẶT VẤN ĐỀ Trở thành sinh viên các trường Cao đẳng, Đại học Y, Dược, Công nghệ thực phẩm, Công nghệ môi trường, Hóa dầu…luôn là ước mơ nhiều học sinh THPT Tuy nhiên, ước muốn đó là quá “xa vời” học sinh học không tốt môn Hóa học Làm nào để các em không còn “sợ hãi” trước bài toán trắc nghiệm với quá nhiều chất tác dụng với nhau, quá nhiều các phương trình phản ứng phức tạp thời gian dành cho câu trắc nghiệm trung bình khoảng 1,5 phút? Câu hỏi đó luôn hữu đầu tôi Với vốn kiến thức có học sinh THPT, các em không thể đọc sách tự mình rút phương pháp để giải khó khăn trên Thêm vào đó sách giáo khoa các sách tham khảo ít ví dụ minh họa cách chi tiết, rõ ràng để giúp học sinh làm bài toán Chính vì thế, quá trình giảng dạy, tìm tòi, nghiên cứu tôi mạnh dạn viết sáng kiến kinh nghiệm: ‘‘Sử dụng phương pháp quy đổi để giải nhanh các bài toán hóa học’’ Sáng kiến này là tài liệu tham khảo dễ hiểu, giúp các em có cái nhìn đơn giản bài toán dạng trên đồng thời giải chúng cách nhanh và hiệu Với tài liệu này, các em hoàn toàn có thể bình tĩnh “đối diện” với dạng toán trên các đề thi đại học, cao đẳng môn Hóa mà không còn bị yếu tố tâm lí thời gian và không còn lúng túng, bối rối vì phương hướng làm bài Như vậy, việc trở thành bác sĩ, dược sĩ, kĩ sư,…trong tương lai là điều mà các em có thể tự tin hướng tới (2) GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ LUẬN 1.1 Cơ sở lý luận: Trong Hóa học, dạng bài tập phản ứng oxi hóa khử phổ biến và đa dạng, có nhiều bài các đề thi tuyển sinh đại học, cao đẳng Với các phương pháp thông thường phương pháp đại số, đặt ẩn, lập hệ gồm nhiều phương trình, thời gian và khó khăn để học sinh tìm kết cho dạng bài tập trên Các em thường nghĩ đến dùng phương pháp bảo toàn electron để làm Tuy nhiên, không phải phản ứng có thay đổi số oxi hóa nào giải theo phương pháp bảo toàn electron Với bài tập có nhiều chất tham gia phản ứng và thay đổi số oxi hóa quá nhiều thì học sinh cần biết cách đưa bài tập phức tạp dạng đơn giản Như vậy, không các em giải mà còn làm nhanh Để giúp cho giáo viên và học sinh giải khó khăn trên, tôi xin trình bày sáng kiến này phương pháp giải toán Hóa có thể rút ngắn thời gian, nâng cao tư và có đáp án bài toán nhanh nhất, chính xác cao Đây là phương pháp và nguyên tắc phương pháp này là: biến đổi toán học bài tập Hóa nhằm đưa hỗn hợp phức tạp ban đầu dạng đơn giản hơn, qua đó làm cho các phép tính trở nên dễ dàng, thuận tiện Phương pháp này giúp học sinh thiết lập mối liên hệ bài dễ dàng, giải các dạng bài tập gồm nhiều chất phản ứng cùng kim loại hỗn hợp oxit sắt, đồng và muối đồng, số bài tập hữu nhanh 1.2 Thực trạng vấn đề Qua thực tế giảng dạy, tôi nhận thấy học sinh đã làm bài tập có hai chất phản ứng có thay đổi số oxi hóa Các em thường bế tắc giải bài toán hóa học mà có nhiều chất thay đổi số oxi hóa Đa phần học sinh chưa xác định thay đổi số oxi hóa các nguyên tố (3) hợp chất chứa nhiều nguyên tố, các em thường sợ giải bài toán hóa học thuộc loại này vì các em không biết xác định nào Có số phương pháp sử dụng phương pháp trung bình hay bảo toàn electron, cho các bài này làm học sinh hay bị nhầm lẫn cách xác định số oxi hóa Còn phương pháp quy đổi đưa hỗn hợp nhiều chất số lượng ít chất phản ứng thì học sinh dễ dàng xác định số oxi hóa và thiết lập hệ phương trình đơn giản để giải Trong phạm vi đề tài này tôi xin trình bày:‘‘Sử dụng phương pháp quy đổi để giải nhanh các bài toán hóa học’’ Nội dung đề tài tôi xin trình bày qua ba chương trình bày từ sở lý thuyết phương pháp, các hướng quy đổi chính để giáo viên, học sinh nắm vững phương pháp và hiệu sáng kiến kinh nghiệm đem lại 1.3 Các biện pháp đã tiến hành giải vấn đề Trên sở lí luận và thực trạng vấn đề đã phân tích trên, tôi thấy để giải vấn đề cần phải rèn luyện cho học sinh phương pháp giải toán hóa học cách đơn giản tư Vì tôi cần nghiên cứu các mặt ưu, nhược phương pháp thật kĩ lưỡng, các định luật bắt buộc học sinh phải nắm vững phương pháp quy đổi, cần soạn giải các bài toán Hóa theo phương pháp này theo nhiều hướng quy đổi khác để giáo viên và học sinh có thể áp dụng hiệu Cần chú ý tới lực học sinh tiếp thu phương pháp này, tiến hành thực nghiệm và đánh giá kết học sinh sử dụng phương pháp quy đổi để giải các bài toán hóa gồm nhiều chất phản ứng phức tạp Cùng dạng bài tập cho các em giải theo nhiều phương pháp để so sánh hiệu các phương pháp Khi sử dụng phương pháp quy đổi các em dễ xác định hướng bài và giải nhanh hơn, hiểu bài hơn, có thể giải số bài toán hóa đề thi đại học Từ đó xây dựng tinh thần học tập hứng thú với môn Hóa học cho học sinh toàn trường (4) CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP QUY ĐỔI 2.1 Các định luật vận dụng 2.1.1 Định luật bảo toàn khối lượng: Nội dung: Khối lượng các chất tham gia phản ứng khối lượng các chất tạo thành sau phản ứng Trong đó chúng ta cần vận dụng các hệ quả: Hệ 1: Gọi mT là tổng khối lượng các chất trước phản ứng, ms là khối lượng các chất sau phản ứng Dù phản ứng xảy với hiệu suất ta có: mT = mS Hệ 2: Khi cation kim loại kết hợp với anion phi kim để tạo các hợp chất ta luôn có: Khối lượng chất = khối lượng cation+khối lượng anion Khối lượng cation anion ta coi khối lượng nguyên tử cấu tạo thành 2.1.2 Định luật bảo toàn nguyên tố: Nội dung định luật: Tổng khối lượng nguyên tố trước phản ứng tổng khối lượng nguyên tố đó sau phản ứng Nội dung định luật có thể hiểu là tổng số mol nguyên tố bảo toàn phản ứng 2.1.3 Định luật bảo toàn electron: Trong phản ứng oxi hóa khử: Số mol electron mà chất khử cho số mol electron mà chất oxi hóa nhận Khi vận dụng định luật bảo toàn electron vào dạng toán này cần lưu ý: - Trong phản ứng hệ phản ứng cần quan tâm đến trạng thái đầu và trạng thái cuối mà không cần quan tâm đến trạng thái trung gian - Nếu có nhiều chất oxi hóa và chất khử thì số mol electron trao đổi là tổng số mol tất chất nhường nhận electron 2.1.4 Định luật bảo toàn điện tích: Dung dịch luôn trung hòa điện nên: (5) Hay: 2.2 CÁC HƯỚNG QUY ĐỔI CHÍNH KHI GIẢI BÀI TOÁN HÓA HỌC 2.2.1 Quy đổi 1: Quy đổi hỗn hợp nhiều chất các nguyên tử tương ứng Khi gặp bài toán hỗn hợp nhiều chất chất gồm (hoặc 3) nguyên tố ta quy đổi thẳng hỗn hợp (hoặc 3) nguyên tử tương ứng Ví dụ 1: Hỗn hợp đầu gồm Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3 quy đổi nguyên tử Fe và O Ví dụ 2: Hỗn hợp ban đầu gồm Cu, CuS, Cu 2S, S quy đổi nguyên tử Cu và S Ví dụ 3: Hỗn hợp ban đầu gồm Fe, FeS, FeS2, Cu, CuS, Cu2S, S quy đổi Fe, Cu, S 2.2.2 Quy đổi 2: Quy đổi hỗn hợp nhiều chất hỗn hợp hai chất Ví dụ 1: Hỗn hợp đầu gồm Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3 quy đổi hai chất hỗn hợp đầu: (Fe, FeO), (Fe, Fe3O4), (Fe, Fe2O3), (FeO, Fe3O4), (FeO, Fe2O3), (Fe3O4, Fe2O3) FexOy Kinh nghiệm: - Nếu hỗn hợp X dư kim loại quy X về: Fe, Fe 2O3 (Fe3+(trong Fe2O3) không bị khử - giảm phương trình) - Nếu hỗn hợp X dư axit quy X Fe, FeO (Fe 3+(trong FeO) không bị oxi hóa - giảm phương trình) Ví dụ 2: Hỗn hợp Y ban đầu gồm Cu, CuS, Cu 2S, S quy đổi về: (Cu,CuS), (Cu, Cu2S), 2.2.3 Quy đổi 3: Quy đổi tác nhân oxi hóa- khử Bài toán xảy nhiều giai đoạn oxi hóa khác chất oxi hóa khác nhau, quy đổi vai trò chất oxi hóa này cho chất oxi hóa kia, phải đảm bảo : (6) - Số electron nhường nhận là không đổi - Do thay đổi tác nhân oxi hóa nên cần thay đổi sản phẩm cho phù hợp Ví dụ: Fe ⃗ [O] phẩm hỗn hợp X (Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3) [O] ⃗ HNO Fe3+, NO (sản sau:Fe2O3) 2.2.4 Các bước giải - Sơ đồ hóa bài toán - Quyết định hướng quy đổi - Lập phương trình (hệ phương trình) dựa vào dự kiện bài toán → tìm đáp số 2.2.5 Lưu ý - Phương pháp đặc biệt phát huy tác dụng bài toán hỗn hợp sắt và các oxit, hỗn hợp các hợp chất sắt, đồng, - Hướng quy đổi cho lời giải nhanh và hay áp dụng - Hướng quy đổi tính chính xác cao và ít gặp sai lầm - Hướng quy đổi khó và ít sử dụng - Trong quá trình làm bài thường kết hợp với các phương pháp khác: Bảo toàn khối lượng, bảo toàn electron, - Các giá trị giả định sau quy đổi, giải có thể nhận giá trị âm (bài tập 2) 2.2.6 BÀI TẬP ÁP DỤNG: Bài 1: Nung m gam bột sắt oxi, thu 3,0 gam hỗn hợp chất rắn X Hòa tan hết hỗn hợp X dung dịch HNO3 dư, thoát 0,56 lít (ở đktc) NO (là sản phẩm khử nhất) Tìm giá trị m? (Đại học khối B-năm 2007) Giải: (7) Nhận xét: Bài toán trên có thể giải theo nhiều phương pháp khác Trong đề tài này tôi xin trình bày bài giải theo phương pháp quy đổi theo hướng chính Bài toán đơn giản hóa và giải nhanh Sơ đồ hóa bài toán: O Fe Khí NO (0,56l, đktc) nNO=0,025 mol Fe FeO Fe2O3 Fe3O4 X +dd HNO3 Dung dịch Fe3+ mFe = ? gam 3,0gam Cách 1: Quy đổi Nhận xét: Nhìn vào sơ đồ bài toán ta thấy hỗn hợp X gồm chất rắn chất hỗn hợp X gồm nguyên tố là Fe và O cấu tạo thành chất trên nên ta quy đổi hỗn hợp X thẳng hai nguyên tố là Fe và O Fe: x mol Quy đổi hỗn hợp X thành O: y mol 2 Fe O Fe Dd HNO3 O X mFe = ? gam Fe3+: x mol O2- : y mol 3,0gam Ta có phương trình: mX = 56x + 16y = 3,0 (1) Các quá trình nhường nhận electron: +3 -2 Fe Fe + 3e O 2e O x y 3x NO : 0, 025mol 2y +5 2 N + 3e N Đối với học sinh khá, giỏi các em không cần xác định bước này mà có thể đưa phương trình (2) 0,075 0,025 Theo bảo toàn electron: 3x+2y=0,075 (2) Từ (1) và (2) x = 0,045 mol y =0,03 mol ; X gồm Fe: 0,045 mol O: 0,03 mol (8) mFe =56 x 0,045 = 2,52 gam Phân tích: Khi quy đổi các nguyên tử tương ứng thì học sinh dễ nhận thấy số oxi hóa thay đổi hai nguyên tố Fe và O Học sinh đưa phương trình bảo toàn electron Đa số các bài có các quá trình oxi hóa khử áp dụng bảo toàn electron thì làm nhanh Tuy nhiên, nhiều học sinh không xác định số oxi hóa các chất vì là loạt các chất phản ứng với Tốt học sinh nên quy đổi số chất ít thì các em có thể nhận thay đổi số oxi hóa cách rõ ràng, giúp việc thiết lập hệ phương trình nhanh và tìm kết chính xác Cách 2: Quy đổi Nhận xét: Trong cách quy đổi này, thay vì giữ nguyên hỗn hợp các chất ban đầu ta chuyển thành hỗn hợp với số chất ít các nguyên tố đó, thường là hỗn hợp hai chất Fe: x mol * Quy đổi hỗn hợp X thành Ta có: Fe2O3: y mol mX = 56x + 160y = 3,0 (3) Các quá trình nhường nhận electron: +3 +5 Fe Fe + 3e x 2 N + 3e N 3x 0,075 0,025 Theo bảo toàn electron: 3x = 0,075 (4) x = 0,025 mol Fe: 0,025 mol Từ (3) và (4) ; X gồm y =0,01 mol Theo bảo toàn nguyên tố Fe: n Fe Fe2O3: 0,01 mol nFe nFe2O3 0, 045mol mFe 56.0, 045 2,52 gam Hoặc: Quy đổi hỗn hợp X thành Fe: x mol FeO: y mol Ta có: mX = 56x + 72y = 3,0 (5) Các quá trình nhường nhận electron: (9) +3 +2 +3 Fe Fe + 3e Fe Fe +1e x y 3x 1y +5 2 N + 3e N 0,075 0,025 Theo bảo toàn electron: 3x+y = 0,075 (6) x = 0,015 mol Từ (5) và (6) ; X gồm y =0,03 mol Fe: 0,015 mol FeO: 0,03 mol Theo bảo toàn nguyên tố Fe: n Fe nFe nFeO 0,045mol m 56.0,045 2,52 gam Nhận xét: Trong trường hợp này ta có thể quy đổi hỗn hợp X ban đầu các hỗn hợp đơn giản sau (FeO và Fe 2O3; Fe3O4 và Fe2O3; Fe và Fe3O4; FeO và Fe3O4) chí là chất Fe xOy Tuy nhiên, học sinh nên quy đổi hai chất mà có số oxi hóa trước và sau phản ứng là số nguyên để thấy số electron nhường và nhận từ đó đưa phương trình bảo toàn electron nhanh hai cách trình bày trên Cách 3: Quy đổi Nhận xét: Bài toán này trải qua hai giai đoạn oxi hóa khác hai chất oxi hóa khác nhau, ta có thể quy đổi vai trò oxi hóa chất này cho chất để bài toán trở nên đơn giản Sơ đồ hóa bài toán: O Fe m gam X Fe FeO Fe2O3 Fe3O4 Dd HNO3 Dung dịch Fe3+ 3,0gam O Thay vai trò oxi hóa HNO3 ,ta có: Fe O O FeO Fe Fe2O3 Fe2O3 (**) Fe3O4 (*) m gam 3,0gam Khí NO (0,025mol) (10) 5 Ở đây ta thay vai trò nhận e N O: 5 2 2 N 3e N O 2e O 0,075 0,025 5 Theo nguyên tắc quy đổi, số e mà N nhận và O nhận phải nhau: 2nO(**) = 0,075 nO(**) = 0,0375 mol Theo bảo toàn khối lượng: mFe2O3 mX mO (**) 3, 16.0, 0375 3, gam Theo bảo toàn nguyên tố Fe: nFe = nFe2O3 x3, 0, 045mol = 160 mFe = 56 x 0,045 = 2,52 gam Bài 2: Hòa tan hoàn toàn 30,4 gam chất rắn X gồm Cu, CuS, Cu2S và S HNO3 dư, thoát 20,16 lít khí NO (đktc) và dung dịch Y Thêm Ba(OH)2 dư vào Y thu m gam kết tủa Tìm giá trị m? Nhận xét: Đối với bài này giữ nguyên hỗn hợp X thì học sinh khó viết phương trình bảo toàn electron Vì vây, học sinh nên sử dụng phương pháp quy đổi để giải thì bài toán đơn giản Cách 1: Quy đổi Quy đổi hỗn hợp X thành Cu: x mol S: y mol Ta có: mX= 64x + 32y = 30,4 (1) Sơ đồ hóa bài toán: 2 Khí N O Cu X 5 H N O3 dư (20,16 lít,đktc) 2 S 2+ Dung dịch Y 30,4 gam Cu SO42- Cu (OH )2 6 Ba S O4 m gam (11) Các quá trình nhường nhận electron: +2 +6 Cu Cu + 2e S S +6e x y 2x +5 2 N + 3e N 6y 2,7 0,9 Theo bảo toàn electron: 2x+ 6y = 2,7 (2) x = 0,3 mol Cu: 0,3 mol Từ (1) và (2) ; X gồm y =0,35 mol Theo bảo toàn nguyên tố Cu và S: S: 0,35 mol nCu (OH ) nCu 0, 3mol nBaSO4 nS 0, 35mol m 98.0,3 233.0,35 110,95 gam Cách 2: Quy đổi Giải: Cu: x mol Quy đổi hỗn hợp X thành CuS: y mol Ta có: mX= 64x + 96y = 30,4 (3) Sơ đồ hóa bài toán: 2 Cu X Khí N O 5 Cu S H NO3 dư + (20,16 lít, đktc ) Cu2+ 2Dung dịch Y SO4 30,4 gam 2 Cu (OH ) 6 Ba S O4 m gam Các quá trình nhường nhận electron: +2 2 +6 Cu Cu + 2e CuS Cu S +8e x y 2x 8y Theo bảo toàn electron: 2x+ 8y = 2,7 (4) +5 2 N + 3e N 2,7 0,9 (12) x = - 0,05 mol Từ (3) và (4) ; X gồm y =0,35 mol Cu: - 0,05mol CuS: 0,35 mol Theo bảo toàn nguyên tố Cu và S: nCu (OH )2 nCu nCu nCuS 0,05 0,35 0,3mol nBaSO4 nS nCuS 0, 35mol m 98.0,3 233.0,35 110,95 gam Nhận xét: Chúng ta có thể quy đổi hỗn hợp X thành (Cu và CuS) (CuS và Cu2S) thu kết trên Sử dụng phương pháp này giúp học sinh rèn luyện tư và giải bài toán nhanh, chính xác khoa học Bài 3: Hỗn hợp X có tỉ khối so với H là 21,2 gồm propan, propen và propin Khi đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol X, tổng khối lượng CO và H2O là bao nhiêu? Giải: Hỗn hợp X trải qua giai đoạn phản ứng nên giải theo cách quy đổi và Cách 1: Quy đổi Quy đổi hỗn hợp X thành Sơ đồ đốt cháy: C H C: 0.3 mol H: y mol O2 ,t o CO2 H 2O Tổng khối lượng CO2 và H2O thu là: m = 44 x 0,3 + 18 x 0,32 = 18,96 gam Cách : Quy đổi Quy đổi hỗn hợp thành C3H8: x mol C3H4: y mol x y 0,1 44 x 40 y 4,24 x 0,06 y 0,04 nH = 4,24 - 0.3 x 12 = 0.64 mol (13) Sơ đồ đốt cháy: C3 H C3 H o O2 ,t CO2 H 2O Tổng khối lượng CO2 và H2O thu là: m = 44 x0,3 + 18 x(0,06x4+0,04x2)=18,96 gam Nhận xét: Học sinh có thể quy đổi hỗn hợp X thành ( C 3H8 và C3H6) (C3H6 và C3H4) để giải Bài 4: Nung m gam bột Cu oxi thu 24,8 gam hỗn hợp chất rắn X gồm Cu, CuO và Cu2O Hòa tan hoàn toàn X H2SO4 đặc nóng thoát 4,48 lít khí SO2 (đktc) Tìm giá trị m? Cách 1: Quy đổi Cu: x mol Quy đổi hỗn hợp X thành O: y mol Ta có: mX= 64x + 16y = 24,8 (1) 4 Khí S O2 (0,2 mol) 6 H S O4 đặc Cu O Cu O X m gam Dung dịch 24,8 gam Các quá trình nhường nhận electron: +2 -2 Cu Cu + 2e O 2e O x y 2x +6 4 S + 2e S 2y 0,4 0,2 Theo bảo toàn electron: x - y = 0,2 (2) Từ (1) và (2) x 0,35 y 0,15 X gồm mCu = 64 x 0,35 = 22,4 gam Cách 2: Quy đổi Quy đổi hỗn hợp X thành Cu: x mol CuO: y mol Cu:0,35 mol O:0,15 mol Cu2+ O2- (14) Sơ đồ hóa bài toán: 4 Khí S O2 (0,2 mol) O Cu Cu X CuO Dung dịch Cu2+ m gam 24,8 gam Ta có: mX= 64x+80y=24,8 (3) Các quá trình oxi hóa nhường nhận electron: +2 +6 Cu Cu + 2e x 4 S + 2e S 2x 0,4 0,2 Theo định luật bảo toàn electron: 2x = 0,4 Từ (3) và (4) Cu: 0,2 mol x =0,2 y = 0,15 x=0,2 (4) ; X gồm CuO: 0,15 mol Theo bảo toàn nguyên tố Cu: n Cu nCu nCuO 0, 0,15 0,35mol m 64.0,35 22, gam Cách 3: Quy đổi Sơ đồ hóa bài toán: O Cu X Khí SO2 (0,2 mol) Cu CuO Cu2O Dd H2SO4 đặc Dung dịch Cu2+ m gam 24,8 gam Thay vai trò oxi hóa H2SO4 [O]: +[O] Cu m gam (*) X Cu CuO Cu2O 24,8gam +[O] (**) CuO (15) 6 Ở đây ta đã thay vai trò nhận electron S O: 6 4 2 S 2e S O 2e O 0,4 0,2 Theo nguyên tắc quy đổi: nO(**)= 0,2 mol Theo bảo toàn khối lượng: mCuO = mX + mO(**) = 24,8 + 16 x 0,2 = 28 gam m 28 x64 22, 80 gam Phân tích chung phương pháp quy đổi: Một bài toán Hóa có thể quy đổi theo nhiều cách khác Nhưng dù quy đổi theo cách nào thì cần bảo toàn số oxi hóa và bảo toàn nguyên tố Để lập phương trình bảo toàn lectron chính xác thì số chất phản ứng phải ít và dễ xác định Tóm lại, giải bài toán theo phương pháp quy đổi ta thấy bài toán trở nên thuận tiện, dễ giải nên nhiều học sinh có thể làm Tuy nhiên, phương án quy đổi tốt nhất, có tính khái quát cao là quy đổi thẳng các nguyên tử tương ứng Đây là phương án cho lời giải nhanh, gọn, dễ hiểu, biểu thị đúng chất hóa học Tiếp theo tôi xin trình bày sáng kiến kinh nghiệm thêm số bài toán Hóa hay giải theo phương pháp quy đổi Bài 5: Cho 11,36 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe 2O3 và Fe3O4 phản ứng hết với dung dịch HNO3 loãng (dư), thu 1,344 lít khí NO (sản phẩm khử nhất, đktc) và dung dịch X Cô cạn dung dịch X thu m gam muối khan Tìm giá trị m? (Đề thi Đại học khối A 2008) Giải: Quy đổi hỗn hợp đầu hai nguyên tố Fe và O: Fe: x mol O: y mol Sơ đồ hóa bài toán: Fe O +2 +5 ddH N O3 Khí N O (1,344 lít) nNO = 0,06 mol (16) Dd Fe3+: x mol O2- 11,36 gam Ta có phương trình: 56x + 16y = 11,36 (1) Các quá trình nhường nhận electron: +3 -2 Fe Fe + 3e O 2e O x y 3x +5 Đối với học sinh khá giỏi các em không cần xác định bước này mà có thể đưa phương trình (2) 2 N + 3e N 2y 0,18 0,06 Theo bảo toàn electron: 3x - 2y = 0,18 (2) Từ (1) và (2) 56 x 16 y 11,36 x y 0,18 x 0,16 mol y 0,15 mol Theo bảo toàn nguyên tố: nFe3 nFe 0,16mol mFe ( NO3 )3 0,16 x 242 38, 72 gam Bài 6: Cho 9,12 gam hỗn hợp gồm FeO, Fe2O3 và Fe3O4 tác dụng với dung dịch HCl (dư) Sau các phản ứng xảy hoàn toàn, dung dịch Y; cô cạn Y thu 7,62 gam FeCl2 và m gam FeCl3 Tìm giá trị m? Giải: Fe: x mol FeO Fe2O3 thành hỗn hợp đơn giản gồm O : y mol Fe3O4 Quy đổi hỗn hợp gồm Sơ đồ hóa bài toán: Fe: x mol Dd HCl dư O : y mol 9,12 gam Ta có: 56x + 16y = 9,12 (1) 7,62 gam Fe2+ (nFe2+ = 0,06 mol) Fe3+: m gam O2- Tính m? Các quá trình nhường nhận eletron: +2 +3 Fe Fe + 2e Fe Fe +3e 0,06 (x-0,06) 0,12 3(x-0,06) -2 O 2e O y 2y (17) Theo bảo toàn electron: 0,12 + 3(x - 0,06) = 2y (2) Từ (1) và (2) ta có: 56 x 16 y 9,12 x y 0,06 x 0,12 y 0,15 nFe 0,12 mol nO 0,15 mol nFeCl3 x 0, 06 0,12 0, 06 0, 06mol mFeCl3 0, 06 x162,5 9, 75 gam Bài 7: Hòa tan hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm Fe, FeCl 2, FeCl3 axit H2SO4 đặc nóng, thoát 4,48 lít khí SO ( sản phẩm khử nhất, đktc) và dung dịch Y Thêm NH3 dư vào dung dịch Y thu 32,1 gam kết tủa Tìm giá trị m? Giải: Fe:xmol Cl:y mol Quy đổi hỗn hợp X hỗn hợp gồm nguyên tố Sơ đồ hóa bài toán: +H2SO4 Fe: x mol Khí SO2 4,48l Cl: y mol dd Y m +NH3 Fe2SO4 FeSO4 Fe(OH)3 32,1 g (NH4)2SO4 Ta có: 56x +35,5y = m Theo bảo toàn electron: 3x - y = 0,4 (1) Bảo toàn nguyên tố Fe: x nFe 2nFe3 nFe (OH )3 Thế (2) vào (1) ta được: x 0,3 - y = 0,4 32,1 0, 107 (2) y = 0,5 Vậy: m = 56 x 0,3 + 35,5 x 0,5 = 34,55 gam Bài 8: Hỗn hợp X có tỉ khối so H2 là 27,8 gồm butan, metylxiclopropan, but2-en, etylaxetylen và đivinyl Khi đốt cháy hoàn toàn 0,15 mol X, tổng khối lượng CO2 và H2O thu là bao nhiêu? Giải: Quy đổi hỗn hợp X thành C: 0,6mol H: y mol nH= 8,34 - 0,6x12=1,14 mol (18) Sơ đồ đốt cháy: C H O2 ,t o CO2 H 2O Tổng khối lượng CO2 và H2O thu là: m = 0,6x 44 + 0,57 x 18 = 36,66 gam Bài 9: Để hoà tan hoàn toàn 2,32 gam hỗn hợp gồm FeO, Fe 3O4 và Fe2O3 (trong đó số mol FeO số mol Fe 2O3), cần dùng vừa đủ V lít dung dịch HCl 1M Giá trị V là (Đề thi đại học năm 2008) A 0,23 B 0,18 C 0,08 D 0,16 Vì số mol FeO , Fe2O3 nên ta có thể quy đổi chúng thành Fe3O4 Vậy hỗn hợp trên gồm Fe3O4 nFe3O4 = 2,32 : 232 = 0,01 mol Fe3O4 + 8HCl 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O 0,01 0,08 mol n HCl = 0,08 mol V HCl = 0,08/1 = 0,08 lít Chọn C Bài 10: Dung dịch X có chứa ion: Mg2+, Ba2+, Ca2+, 0,1 mol Cl và 0,2 mol NO3 Thêm dần V lít dung dịch K CO M vào X đến lượng kết tủa lớn thì giá trị V tối thiểu cần dùng là bao nhiêu? Giải: Quy đổi hỗn hợp cation thành M2+ Áp dụng bảo toàn điện tích: ncation x = 0,1 x1 + 0,2 x =0,3 (mol) ncation = 0,15 (mol) 2 M2+ + CO3 MCO3 nK2CO3 nCO 2 ncation 0,15(mol ) VK2CO3 0,15l 150ml (19) Chương THỰC NGHIỆM PHƯƠNG PHÁP QUY ĐỔI 3.1 MỤC ĐÍCH THỰC NGHIỆM: Kiểm tra khả học sinh giải bài tập theo phương pháp quy đổi 3.2 NỘI DUNG THỰC NGHIỆM 3.2.1 Thực nghiệm viên: Nguyễn Thị Ly, giáo viên trường THPT Sơn Hà 3.2.2 Nội dung: Giải 10 bài tập trình bày trên 3.3 ĐỐI TƯỢNG VÀ THỜI GIAN THỰC NGHIỆM: 3.3.1 Đối tượng thực ngiệm: Chọn học sinh lớp 12C1, 12C3 Chọn lớp 20 học sinh tham gia thực nghiệm Chia làm nhóm 3.3.2 Thời gian thực nghiệm: Đầu năm học 2013 - 2014 3.4 TIẾN TRÌNH THỰC NGHIỆM: 3.4.1 Các bước thực nghiệm: 3.4.1.1 Bước 1: Chuẩn bị các bài tập và nội dung giải bài tập theo phương pháp quy đổi 3.4.1.2 Bước 2: Tiến hành thực nghiệm Thực nghiệm theo kiểu đối chứng Hướng dẫn nhóm giải bài tập theo phương pháp quy đổi, còn nhóm không hướng dẫn trước nhóm Sau hướng dẫn xong tiến hành cho học sinh nhóm 1, giải các bài tập 1, 2, 3, 5, 3.4.2 Kết thực nghiệm: 3.4.2.1 Kết thực nghiệm lần 1: MÔN Đối tượng SĨ SỐ TB trở lên Giỏi Khá T Bình Yếu (20) Hóa thực SL % SL % SL % SL % SL % nghiệm NHÓM 20 16 80% 35% 20% 25% 20% NHÓM 20 12 60% 20% 15% 25% 40% Nhận xét: - Tỉ lệ học sinh tiếp thu theo phương pháp quy đổi nhóm đạt loại giỏi tăng so với kết trước thực nghiệm - Tỉ lệ học sinh đạt loại khá không chênh lệch so với trước thực nghiệm - Tỉ lệ học sinh trung bình nhóm theo phương pháp quy đổi nhiều so với kết trước thực nghiệm - Tỉ lệ học sinh yếu giảm rõ rệt nhóm so với trước thực nghiệm và nhóm Tóm lại, qua thực nghiệm lần cho thấy: Giải bài tập theo phương pháp quy đổi nhóm đã cho kết đáng khích lệ, đó là đã tăng tỉ lệ học sinh khá, giỏi, giảm tỉ lệ yếu Tuy nhiên để khẳng định thêm tôi tiến hành thực nghiệm lần cách cho hai nhóm làm các bài tập còn lại 4, 6, 8, 9, 10 3.4.2.2 Kết thực nghiệm lần 2: Đối tượng MÔN thực nghiệm NHÓM Hóa NHÓM Nhận xét: SĨ SỐ TB trở lên SL % Giỏi Khá T Bình Yếu SL % SL % SL % SL % 20 18 90% 30% 40% 20% 10% 20 12 60% 20% 20% 20% 40% - Với học sinh nhóm đã hướng dẫn giải theo phương pháp quy đổi nên các em đã tiếp thu bài và kỹ giải bài tập nhanh Vì thế, tỉ lệ % các bài đạt giỏi, khá cao nhóm - Học sinh hướng dẫn phương pháp quy đổi thì áp dụng cách nhuần nhuyễn, sáng tạo Vì vậy, hiệu học tập và độ khắc sâu kiến thức (21) học sinh cao học sinh không hướng dẫn Từ đó tạo hứng thú cho học sinh yêu thích môn hóa học và có khả thi đậu đại học 3.5 ĐÁNH GIÁ VỀ PHẠM VI, ẢNH HƯỞNG CỦA SÁNG KIẾN Giải bài tập theo phương pháp quy đổi không dành riêng cho học sinh khối lớp 12 mà còn có thể dùng làm phương pháp giải toán hữu hiệu cho học sinh các khối lớp 10, 11 Đặc biệt phương pháp giải bài tập Hóa mang tính thông minh, sáng tạo giúp cho học sinh có cách học tư và hiệu Phương pháp giải bài toán Hóa gồm nhiều chất phản ứng phức tạp theo phương pháp quy đổi mà tôi tìm hiểu đã thực nghiệm nhằm chứng minh tính khả thi, tính hiệu phương pháp việc nâng cao chất lượng giảng dạy cho giáo viên và học sinh toàn trường Trong thời gian tiếp theo, tôi cố gắng nghiên cứu nhiều để góp phần nâng cao chất lượng học sinh mà quan tâm là học sinh khối lớp 12 (22) KẾT LUẬN Qua quá trình nghiên cứu đề tài này, tôi thấy đây là phương pháp dễ hiểu và phù hợp với đối tượng học sinh Đồng thời chuyên đề này còn rèn luyện cho học sinh tính tư và kỹ giải các bài tập hóa học Đặc biệt nó đáp ứng giải phần khó khăn, vướng mắc học sinh quá trình giải số đề thi tuyển sinh vào đại học khối A, B Đề tài đã đóng góp tích cực cho việc học tập và giảng dạy việc luyện tập và phân dạng bài tập Do đó, giáo viên cần truyền tới học sinh phương pháp này để các em tích lũy thêm cho thân phương pháp giải toán Hóa nhanh Bắt đầu từ lớp 11 đến lớp 12 thì có thể dạy các em phương pháp này để nâng cao lực tư duy, giúp các em nâng cao kiến thức, tạo say mê học tập và có vốn kiến thức để thi đỗ vào các trường đại học và cao đẳng Trên đây là số kinh nghiệm thân tôi đã rút quá trình giảng dạy, tìm tòi, nghiên cứu và học hỏi từ bạn bè, đồng nghiệp, thầy cô có nhiều kinh nghiệm Mặc dù đã cố gắng đề tài không tránh khỏi thiếu sót và hạn chế Tôi mong nhận đóng góp ý kiến hội đồng khoa học – giáo dục các cấp, quý đồng nghiệp để đề tài này hoàn chỉnh hơn, góp phần vào phát triển nghiệp giáo dục nhà trường nói riêng và đất nước nói chung Tôi xin chân thành cảm ơn! Sơn Hà, ngày 20 tháng 12 năm 2014 Người viết sáng kiến Nguyễn Thị Ly (23) TÀI LIỆU THAM KHẢO 1- Phạm Ngọc Bằng - Vũ Khắc Ngọc - Hoàng Thị Bắc - Từ Sỹ Chương - Lê Thị Mỹ Trang - Hoàng Thị Hương Giang - Võ Thị Thu Cúc - Lê Phạm Thành - Khiếu Thi Hương Chi 16 phương pháp và kĩ thuật giải nhanh bài tập trắc nghiệm môn HÓA HỌC NXB Đại học sư phạm 2009 2- Phạm Đức Bình - Lê Thị Tam - Nguyễn Hùng Phương Hướng dẫn giải đề thi tuyển sinh đại học hóa vô theo 16 chủ đề - NXB Quốc gia TP.Hồ Chí Minh 3- Quan Hán Thành 270 bài toán Hóa nâng cao chon lọc - NXBGD 2005 Phân loại và phương pháp giải toán vô - NXB trẻ 2000 4- Hướng dẫn giải các đề thi tuyển sinh đại học môn Hóa khối A, B từ năm 2007 đến 2014 trên mạng internet (24)