On HSG Hoa 8 BT oxi

Công thức liên hệ giữa số mol và thể tích : n = 22 , 4 mol - Định luật bảo toàn khối lượng: Trong một phản ứng hóa học, tổng khối lượng của các chất thu được bằng tổng khối lượng của các[r]

Sở giáo dục và đào tạo vĩnh phúc Phòng giáo dục và đào tạo lập thạch TấN Chuyên đề: BÀI TOÁN VỀ OXI Tác giả chuyên đề : Chức vụ: Trần Thị Hồng Anh Giáo viên Đơn vị công tác : TRƯỜNG THCS LẬP THẠCH HUYỆN LẬP THẠCH – TỈNH VĨNH PHÚC N¨m häc 2015 – 2016 THÔNG TIN CHUNG VỀ CHUYÊN ĐỀ Tên chuyên đề: “BÀI TOÁN VỀ OXI ” Tác giả: - Họ và tên : Trần Thị Hồng Anh - Chức vụ: Giáo viên - Đơn vị công tác: Trường THCS Lập Thạch- huyện Lập Thạch – 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 là môn khoa học thực nghiệm đòi hỏi tính hệ thống và tính logic cao Một biện pháp quan trọng dạy học hóa học là 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, chú ý rèn luyện kĩ , khả vận dụng kiến thức, dạy cách học và tự học Tạo điều kiện cho học sinh rèn luyện lực độc lập tư sáng tạo thông qua bài tập hóa học là sở để hình thành và phát triển tiềm lực trí tuệ cho học sinh Vì vậy, việc phát và bồi dưỡng học sinh giỏi là nhiệm vụ quan trọng và thường xuyên nhà trường và giáo viên Số lượng và chất lượng HSG là thước đo để đánh giá chất lượng dạy học mối giáo viên và nhà trường Qua thực tiễn giảng dạy với học sinh lớp 8, các em có ý niệm ban đầu môn nên còn gặp nhiều trở ngại vướng mắc giải 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 làm quen và quan trọng đời sống nhằm giúp cho học sinh nắm vững kiến thức phương pháp giải nhanh gọn, dễ hiểu Từ đó, các em có thể đề xuất bài tập phát huy tiềm sáng tạo , tự tin chiếm lĩnh kiến thức và đạt kết cao kì thi HSG các cấp II Mục đích và phạm vi đề tài: 1.Mục đích - Giúp học sinh củng cố, mở rộng các tính chất hóa học oxi, vận dụng tốt vào sống - Xây dựng hệ thống các bài tập định lượng oxi - Học sinh có thể vận dụng giải nhanh, chính xác bài toán liên quan, tiết kiệm thời gian làm bài, đảm bảo bài 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 dông víi phi kim, kim loại, hợp chất tạo thành các oxit + Oxi là 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 các chất KClO3 , KMnO4 , KNO3 , HgO +Trong CN: Hãa láng kh«ng khÝ chưng cất phân đoạn điÖn ph©n níc - Thành phần không khí: V O = V Khôngkhí m - Các công thức tính số mol: n = M Thể tích chất khí: V = n.22,4 (l) (mol), khối lượng: m = n.M (g), M A Công thức tính tỉ khối chất khí: d A / B= M B V Công thức liên hệ số mol và thể tích : n = 22 , (mol) - Định luật bảo toàn khối lượng: Trong phản ứng hóa học, tổng khối lượng các chất thu tổng khối lượng các chất tham gia phản ứng A+B → B+C => m A + mB = mC + mD Kiến thức nâng cao: - Oxi tác dụng với hợp chất : NH3, SO2, C2H6O… - Định luật Avogađro a Nội dung: Ở cùng điều kiện( nhiệt độ và áp suất) thể tích chất khí chứa số phân tử khí b Hệ quả: + Ở cùng điều kiện (t,p), mol chất khí chiếm thể tích Đặc biệt đktc ( t= 00C, P = 1at = 760 mmHg) mol khí bất kì chiếm thể tích 22,4 lít + Tỷ lệ thể tích các chất khí phản ứng hóa học đúng tỷ lệ mol chúng N2 + 3H2 ⃗t 2NH3 Tỉ lệ mol: Tỉ lệ thể tích: 1V 3V 2V + Khối lượng mol trung bình hỗn hợp khí M là khối lượng 22,4 lít hỗn hợp khí đó đktc: M̄= n1 M +n2 M 2+ n3 M n1 +n2 +n - Mở rộng định luật bảo toàn khối lượng: Tổng khối lượng các chất ban đầu tổng khối lượng các chất thu - Định luật bảo toàn nguyên tố: Trong các phản ứng hóa học, các nguyên tố bảo toàn => Tổng số mol nguyên tử nguyên tố bất kì trước và sau phản ứng luôn II.Phân loại các dạng bài tập: Cơ sở phân loại: Bám sát hệ thống kiến thức SGK và khả nhận thức học sinh Các dạng bài 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 các phương pháp sử dụng chuyên đề: - Vận dụng định luật bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố - Tính theo phương trình hóa học IV Một số bài tập minh họa: Dạng 1- Oxi tác dụng với kim loại a Tính theo các chất phản ứng và 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 có thể gồm 2,3 chất sau : FeO , Fe 2O3, Fe3O4, Fe dư - Ta lập phương trình toán học không thể tính số ẩn nhiều số phương trình - Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng để tính toán Hướng dẫn giải Sơ đồ phản ứng: Fe + O2 → Chất rắn Theo định luật bảo toàn khối lượng : mFe + → nO = 35 , 2− 22, =0,4 32 mO = mchất rắn (mol) Thể tích khí oxi tham gia phản ứng (đktc) là: V O = 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 và Fe dư Tính lượng Fe dư Phân tích - Khối lượng chất rắn tăng chính là lượng oxi phản ứng Hướng dẫn giải PTPƯ: 4Fe + 3O2 → 2Fe2O3 - Theo định luật bảo toàn khối lượng: mFe + mO = mchất rắn , 24 −1 =0 ,0075 (mol) → nO = 32 4 nO = ,0075=0 , 01 mol → nFe phản ứng = 3 2 - Khối lượng Fe còn dư là: 1- 0,01.56 = 0,44 (g) Bài 3: Cho 2,7 gam miếng nhôm để ngoài không khí thời gian, thấy khối lượng tăng thêm 1,44 gam Tính phần trăm khối lượng miếng nhôm đã bị oxi hóa oxi không khí Phân tích - Khối lượng miếng nhôm tăng thêm chính là lượng oxi phản ứng - Khối lượng nhôm bị oxi hóa chính là khối lượng nhôm tham gia phản ứng Hướng dẫn giải Phương trình phản ứng: 4Al + 3O2 → 2Al2O3 Theo định luật bảo toàn khối lượng thì 1,44 gam là khối lượng oxi phản ứng nO = , 44 =0 , 045 mol 32 4 nAl phản ứng = nO = × , 045=0 , 06 mol Khối lượng nhôm bị oxi hóa : mAl = 0,06 27 = 1,62 gam → → %Al bị oxi hóa = , 62 ×100 %=60 % 2,7 Bài 4: Cho x gam hỗn hợp kim loại Fe, Cu và Al vào bình kín có chứa mol O2 Nung nóng bình thời gian thể tích oxi giảm còn 96,5% thì thu 2,12 gam chất rắn Tính x Phân tích - Do ta không xác định có bao nhiêu % kim loại phản ứng với O2 nên đặt ẩn để lập hệ phương trình và giải hệ là không thực - Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng để tính toán Hướng dẫn giải Theo bài ta có PTHH: 4Al + 3O2 → 2Al2O3 4Fe + 3O2 → 2Fe2O3 2Cu + O2 → 2CuO 3,5 Theo giả thiết, noxi phản ứng = 100 =0 , 035 mol Khối lượng oxi đã 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 công 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 chính là khối lượng oxi phản ứng - Cần tính khối lượng oxi oxit Hướng dẫn giải nFe= 2,1 =0 , 0375 mol 56 2,9 −2,1 =0 ,05 mol Theo định luật bảo toàn khối lượng: no =16 Gọi công thức tổng quát oxit sắt là FexOy Ta có tỉ lệ: x : y = 0,0375 : 0,05 = : Vậy oxit cần tìm là Fe3O4 Bài 2: Đốt cháy hoàn toàn 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 =0,3 mol 56 , 48 nO = =0,2 mol 22, nFe= → nO = 0,2 = 0,4 mol Gọi công thức tổng quát oxit sắt là FexOy Ta có tỉ lệ: x : y = 0,3 : 0,4 = : Vậy oxit cần tìm là Fe3O4 Bài 3: Cho 1,0 gam bột Fe tiếp xúc với oxi sau thời gian, thấy khối lượng bột vượt quá 1,41 gam Nếu tạo thành oxit thì đó là: A FeO B Fe2O3 C Fe3O4 D FeO và Fe dư Hướng dẫn giải nFe= mol 56 , 41− , 41 = Theo định luật bảo toàn khối lượng: no > 16 mol 16 Gọi công thức tổng quát oxit sắt là FexOy , 41 Ta có tỉ lệ: x : y < 56 : 16 = 0,7 → x : y = : Vậy oxit cần tìm là Fe2O3 → Đáp án: B Dạng 2- Oxi tác dụng với phi kim Bài 1: Tính khối lượng cacbon đioxit CO2 đốt cháy gam cacbon Phân tích Dạng bài toán tính theo PTHH Hướng dẫn giải Phản ứng cháy: C + O2 ⃗t CO2 nC = 3: 12 = 0,25 mol Theo phương trình phản ứng: nCO =nC =0 ,25 mol → Khối lượng cacbon đioxit tạo thành: mCO =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 hoàn toàn viên than này Biết đốt cháy mol C sinh nhiệt lượng là 394 kJ Phân tích Bài toán tính theo phương trình hóa học có lượng tạp chất Hướng dẫn giải Phản ứng cháy: C + O2 ⃗t CO2 - Số mol cacbon có viên than tổ ong là: nC = 350× 60 =17 ,5 mol 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 H 2, O2, N2 Đem đốt hỗn hợp đưa nhiệt độ và áp suất ban đầu, sau cho nước ngưng tụ thu hỗn hợp B có thể tích 64 lít Trộn vào B 100 lít không khí( 20% thể tích O 2) đốt và tiến hành tương tự trên thì thu hỗn hợp C có thể tích 128 lít Xác định thể tích các chất hỗn hợp A, B, C Biết các thể tích đo cùng điều kiện Phân tích - Thể tích hỗn hợp B giảm so với hỗn hợp A là thể tích H và O2 tham gia phản ứng - Thể tích hỗn hợp C giảm chứng tỏ B còn H2 dư Hướng dẫn giải Phương trình phản ứng: 2H2 + O2 ⃗t 2H2O Sau lần (I) , hỗn hợp có thể tích giảm: 100 – 64 = 36 lít V H phanung +V O phanung =36 lít → Theo phương trình: V H p /u =2V O =24 lít Sau lần phản ứng (II) , hỗn hợp có thể tích tiếp tục giảm: 100 + 64 - 128 = 36 lít Chứng tỏ B còn H2 dư => O2 hỗn hợp A phản ứng hết V O phản ứng = 12 lít => V H phản ứng = 24 lít Thể tích khí O2 100 lít không khí là: 2 2 2 100 =20 lít > 12 lít => V H dư = 20 - 12 = lít Sau lần phản ứng: V H =24+24=48 lít VO = 2 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 bao nhiêu gam O2 để đốt cháy hoàn toàn 8,96 lít khí CH4 (ở đktc) Phân tích Đây là dạng bài toán tính theo phương trình hóa học Hướng dẫn giải nCH = , 96 =0,4 mol 22 , CH4 + 2O2 ⃗t CO2 + 2H2O Theo phương trình: nO =2n CH =0,4 2=0,8 mol Khối lượng oxi cần dùng là: mO =0,8 32=25 , g Bài 2: Đốt hỗn hợp khí gồm lít khí O và lít khí NH3 ( các thể tích đo cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất) Sau phản ứng thu chất gì và bao nhiêu lít Phân tích Dạng bài toán tính theo phương trình hóa học có lượng chất dư Hướng dẫn giải Do đốt cháy NH3 không có xúc tác nên tạo N2 và H2O ⃗ 4NH3 + 3O2 2N2 + 6H2O t0 Theo phương trình, lít O2 tác dụng với lít NH3 nên O2 dư Sau phản ứng có : VN VH 2 O = ×V NH = =3,5 lit (hơi) 3.7 = ×V NH = =10 , lít 3 = − ×7= =1, 75 lít Bài 3: Đốt cháy hoàn toàn 20 lít hỗn hợp khí gồm CO và CO 2, cần lít khí O2 ( các khí đo cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất) Xác định thành phần phần trăm theo thể tích các khí hỗn hợp VO (dư) Hướng dẫn giải Phản ứng xảy đốt hỗn hợp 2CO + O2 ⃗t 2CO2 Theo phương trình , ta có: VCO = V O = 2.8 = 16 lít → V CO (trong hỗn hợp) = 20 -16 = lít Thành phần % thể tích khí hỗn hợp là: %VCO = (16:20) 100% = 80% → V CO = 20% 2 Bài 4: Đốt cháy hoàn toàn 9,2 gam rượu etylic ( C 2H6O) Tính thể tích CO2 và không khí (đktc) cần dùng cho phản ứng, biết oxi chiếm 20% thể tích không khí Hướng dẫn giải Số mol rượu etylic = 9,2 : 46 = 0,2 mol Phản ứng cháy: C2H6O + 3O2 ⃗t 2CO2 + 3H2O 0,2 0,6 0,4 mol V CO =0,4 ×22 , 4=8 , 96 lít a Thể tích khí CO2 (đktc): b Thể tích không khí cần: VKhông khí = ( 0,6 22,4)5 = 67,2 lít Bài 5: Hỗn hợp khí SO2 và O2 có tỉ khối so với CH Cần thêm bao nhiêu lít O2 vào 20 lít hỗn hợp khí đó tỉ khối so với CH giảm 1/6 tức 2,5 Các hỗn hợp khí cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất Hướng dẫn giải Cách 1: Gọi x là % thể tích SO2 hỗn hợp ban đầu, ta có: M̄ = 16 = 48 = 64x +32 (1-x) → x = 0,5 Vậy khí chiếm 50% Như 20 lít khí chiếm 10 lít Gọi V là số lít O2 cần thêm vào, ta có: M̄ ,=2,5× 16=40= 64 ×10+32(10+V ) 20+ V → V = 20 lít Cách 2: Có thể coi hỗn hợp khí khí có khối lượng phân tử chính khối lượng phân tử trung bình hỗn hợp - Hỗn hợp khí ban đầu coi khí thứ có khí thứ hai, ta có phương trình: - M̄ =2,5 ×16=40= 48 × 20+32V 20+V → M̄ = 48, còn O2 thêm vào là V = 20 lít Dạng bài tập phát triển nâng cao: Bài 1: (Trích đề thi HSG hóa huyện Lập Thạch năm 2009 -2010) Đốt lượng Al 6,72 lít O2 Chất rắn thu sau phản ứng cho hòa tan hoàn toàn vào dung dịch HCl thấy thoát 13,44 lít H Xác định khối lượng Al đã dùng Biết thể tích các khí đo đktc Phân tích: Cho chất rắn thu vào dung dịch HCl thấy có khí thoát ra, chứng tỏ Al dư Hướng dẫn giải nO = ,72 =0,3 mol , 22, 4Al + 3O2 2Al + 6HCl Al2O3 + 6HCl nH = 13 , 44 =0,6 mol 22 , 2Al2O3 ⃗ t0 (1) 2AlCl3 + 3H2 → → 2AlCl3 + 3H2O - Theo (1), (2) Số mol Al phản ứng = ×nO + × n H = 2 (2) (3) × 0,3 + × 0,6=0,8 mol 3 - Khối lượng Al đã dùng: mAl = 0,8 27 = 21,6 (g) Bài 2: Đun nóng hỗn hợp A dạng bột có khối lượng 39,3 gam gồm các kim loại Mg, Al, Fe và Cu khí oxi dư đến thu hỗn hợp rắn có khối lượng không đổi là 58,5 gam Tính thể tích khí O2 (ở đktc) đã 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 toàn đơn giản 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 =0,6 mol 32 Thế tích O2 phản ứng (đktc) là: V O = 0,6 22,4 =13,44 lít Bài 3: Cho hỗn hợp A gồm Al, Zn, Mg Đem oxi hoá hoàn 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 là bao nhiêu? Hướng dẫn giải Gọi M là kim loại đại diện cho ba kim loại trên với hoá trị là n n 2M + 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)  n H O =nO =1 mol nHCl = n H O = mol  - Bảo toàn nguyên tố Cl: nCl =nHCl =2 mol − mmuối = mhh kim loại + m Cl = 28,6 + 235,5 = 99,6 gam   Bài 4: Đốt cháy bột kim loại M không khí, thu oxit nó, đó oxi chiếm 20% khối lượng Hãy xác định kim loại đó Phân tích - Tóm tắt đề bài - Lập phương trình hóa học, lập biểu thức liên hệ khối lượng oxi và oxit để tìm mối liên hệ khối lượng mol M kim loại với hóa trị n nó - Lập bảng giá trị Hướng dẫn giải Gọi oxit kim loại là MxOy Ta có phương trình hóa học: 2xM + yO2 Theo đề bài , ta có: ⃗ t0 2MxOy 16 y 100 %=20 % xM +16 y → M= 32× 2y x Đặt n = 2y/x Vì M là kim loại nên n = 1; Lập bảng: n M 32 64 96 Kết Loại Đồng Loại Vậy kim loại M cần tìm là đồng (Cu) Bài 5: Đốt cháy hoàn toàn 4,04 gam hỗn hợp bột kim loại gồm Al, Fe, Cu không 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 1,92 nO  0,12 mol 16 Hòa tan hết hỗn hợp ba oxit dung dịch HCl tạo thành H2O , thực chất phản ứng là: 2H+ + O2  H2O 0,24  0,12 mol Vậy thể tích dung dịch HCl cần dùng là: VHCl  0,24 0,12 lít  Bài 6: Một bình kín thể tích không đổi chứa bột S và C( thể tích không đáng kể) Bơm không khí vào bình đến áp suất p = 2atm 25 0C Bật tia lửa điện để S và C cháy hết, sau đó đưa bình 250C Tính áp suất bình lúc đó Hướng dẫn giải Phản ứng xảy bình: S + O2 ⃗t SO2 C + O2 ⃗t CO2 Theo các phản ứng trên, số mol khí trước( n1) và sau phản ứng không đổi (n2) Theo đề bài thì thể tích bình và nhiệt độ không đổi Do đó, từ PV = nRT P1/ P2 = n1/n2 = ( vì n1 = n2) (P1 và P2 là áp suất trước và sau phản ứng) → P1 = P2 = 2atm Bài 7: Hỗn hợp A gồm KClO3, Ca(ClO2)2, Ca(ClO3)2, CaCl2 và KCl nặng 83,68 gam Nhiệt phân hoàn toàn A ta thu chất rắn B gồm CaCl 2, KCl và 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 và dung dịch D Lượng KCl dung dịch D nhiều gấp 22/3 lần lượng KCl có A % khối lượng KClO3 có A là A 47,83% B 56,72% C 54,67% D 58,55% Hướng dẫn giải o   t  KClO3  to Ca(ClO3 )2    o 83,68 gam A Ca(ClO )2  t  CaCl   KCl ( A )   KCl  O2 (1) CaCl  3O (2) CaCl  2O (3) CaCl KCl ( A )    h2 B n O2 0,78 mol Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: 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 Hỗn hợp B CaCl  K 2CO3    CaCO3  2KCl (4)     0,36 mol   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 m KCl ( A )  3 m KCl ( D )  65,56 8,94 gam 22 22 m KCl pt (1) = m KCl (B)  m KCl (A) 38,74  8,94 29,8 gam Theo phản ứng (1): hỗn hợp D 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 lÝt hçn hîp X gåm hi®ro vµ metan CH (®ktc) cã tØ khèi so víi oxi lµ 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 các khí X? 2/ Xác định % thể tích và % khối lợng các khí Y Hướng dẫn giải M̄ = 0,325 x 32 =10,4 gam nhhkhi = 11,2 : 22,4 = 0,5 mol áp dụng phơng pháp đờng chéo ta có CH4 16 8,4 10,4 phÇn H2 5,6 => nCH = 0,3mol n H = 0,2mol  % V CH = 0,3/0,5 x 100% = 60%  % V H = 100% - 60% = 40% Sè mol khÝ oxi nO = 28,8 : 32 = 0,9 mol ⃗ 2H2 + O2 2H2O t0 0,2mol 0,1mol ⃗ CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O t0 0,3mol 0,6mol 0,3mol phÇn 4 2 Hçn hîp khÝ cßn Y gåm CO2 vµ khÝ O2(d) - Thành phần phần trăm thể tích các khí hỗn hợp B + nO d = 0,9 - (0,6 + 0,1) = 0,2 mol → % V O = 0,2/ 0,5 x 100% = 40% + nCO = 0,3 mol → % V CO = 0,3/ 0,5 x 100% = 60% - Thành phần phần trăm khối lượng các 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 hoàn toàn 8,96 lít khí CH 4(đktc) cho toàn sản phẩm vào dung dịch chứa 22,2 gam Ca(OH)2 thì khối lượng dung dịch tăng hay giảm bao nhiêu gam? Hướng dẫn giải OH ¿2 ¿ Ca ¿ n¿ , 96 nCH = =0,4 mol ; 22 , 4 Theo (1), Xết tỉ lệ: ⃗ CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O t0 0,4 0,4 0,8 CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O 0,3 0,3 0,3 CaCO3 + CO2 + H2O → Ca(HCO3)2 0,1 0,1 0,1 n = = 0,4 mol CH (1) (mol) (2) (3) nCO OH ¿2 OH ¿2 Ca ¿ = 0,3 < nCO = 0,4 < Ca ¿ = 0,6 n¿ n¿ Vậy xảy phản ứng (2) và (3) OH ¿2 ¿ Theo (3) Ca ¿ ; theo (4) : nCaCO =n¿ nCaCO =nCO =0,1 mol → nCO phản ứng = 0,4 – 0,3 = 0,1 mol 3 Số mol CaCO3 còn 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=12gam Vậy khối lượng dung dịch tăng lên 12 gam 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 và nước theo tỉ lệ thể tích 4:3 Hãy xác định công thức phân tử A Biết tỉ khối A so với không khí nhỏ Hướng dẫn giải 1,88 gam A + 0,085 mol O2  4a mol CO2 + 3a mol H2O Áp dụng định luật bảo toàn 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 = 3a2 = 0,12 mol nO = 4a2 + 3a  0,0852 = 0,05 mol nC : nH : no = 0,08 : 0,12 : 0,05 = : 12 :  Công thức đơn giản A là (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 đã bị nhiệt phân? c) Để thu lượng oxi trên thì phải nhiệt phân bao nhiêu gam HgO? Biết hiệu suất phản ứng là 80% Hướng dẫn giải a) Phương trình phản ứng: 2KMnO4 ⃗ t0 K2MnO4 + MnO2 + O2 (1) 0,06 ← Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng, ta có: mKMnO = mchất rắn + mO => mO = 2 mKMnO - mchất rắn = 22,12 – 21,16 = 0,96 gam , 96 => V O =32 ×22 , 4=0 , 672 lít b) Tính % KMnO4 bị nhiệt phân Từ (1) => nKMnO => mKMnO phản ứng phản ứng = nO = 0,03 2= 0,06 mol = 0,06 158 = 9,48 gam ¿ , 48 Vậy % mKMnO phản ứng = 22 ,12 ×100 % ≈ 42,86% ¿ ⃗ c) Phương trình phản ứng: 2HgO 2Hg + O2 (2) t0 0,06 => nHgO = nO = 0,03 = 0,06 mol ← 0,03 mol 0,03 mol 100 =>Vì hiệu suất đạt 80% nên mHgO cần dùng = 0,06 217 80 = 16,275 (gam) 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 là Fe Bài 2: Đốt cháy hoàn toàn 1,25 gam hợp chất hữu thu 2,24 lít CO (đktc) và m gam H2O Tính thành phần % khối lượng các 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 là 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% Bài 4: Trích đề thi HSG lớp huyện Yên Lạc năm 2012- 2013 Hỗn hợp A gồm cacbon oxit và không khí Trong đó tỉ lệ thể tích khí cacbon oxit và không khí là 3:5( không khí , khí oxi chiếm 20% thể tích còn lại là khí nitơ) Đốt cháy hỗn hợp khí A thời gian hỗn hợp khí B Trong B thì % thể tích khí nitơ tăng 3,33% so với thể tích nitơ A Tính thể tích khí B Biết các khí đo cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất V O dư = 0,5 lít Đáp số:VCO dư = lít; V N = lít; V CO = lít Bài : Trích đề thi HSG lớp huyện Thanh Chương năm 2010- 2011 Nung m gam hỗn hợp A gồm KMnO4 và KClO3 thu chất rắn B và khí oxi, lúc đó KClO3 bị phân hủy hoàn toàn còn KMnO4 bị phân hủy không hoàn toàn Trong B có 0,894 gam KCl chiếm 8,132% khối lượng Trộn lượng oxi trên với không 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 đó CO2 chiếm 22,92% thể tích Tính m ( Coi không khí gồm 20% thể tích là oxi còn lại là nitơ) Đáp số: TH1: m=12,53 gam TH2: m=11,6468gam Bài 6: 2 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 nó dung dịch ban đầu A có khả hấp thụ tối đa 17,92 lít khí CO (đktc) Xác định X và sản phẩm đốt cháy X Đáp số: X là H2 Oxit là H2O Bài 7: Trích đề thi HSG lớp huyện Thiệu Hóa năm 2012- 2013 Một hỗn hợp X có thể tích 17,92 lit gồm hidro và axetilen C 2H2, có tỉ khối so với nitơ là 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 và % khối lượng Y Đáp số: % V O = 33,33%; % V C =66,67% % mO =26,67%; % mC = 73,33% O2 O2 Bài 8: Trích đề thi HSG lớp huyện Vĩnh Tường năm 2013- 2014 Hỗn hợp khí O2 và SO2 có tỉ khối so với H2 24 Sau đun nóng hỗn hợp đó với chất xúc tác thu hỗn hợp khí có tỉ khối so với hidro 30 ( Các khí đo cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất) Tính thành phần % thể tích khí sau phản ứng Đáp số: % V SO = 50% % V O dư = 37,5% % V SO = 12,5% Bài 9: Đốt cháy hoàn toàn 28 lít khí metan (đktc), hấp thụ toàn sản phẩm cháy vào bình đựng lượng dư dung dịch Ba(OH) thì thấy khối lượng bình tăng m1 gam và 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 H 3,36 lít O2 Ngưng tụ sản phẩm, thu chất lỏng A và khí B Cho toàn 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 và khí E Xác định các chất có A,B, C, D, E Tính khối lượng chất có A, C và số mol các 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 và Fe3O4 = 5,8 gam 2 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 các khí trước phản ứng Dẫn khí sau cháy qua H 2SO4 đặc thấy thể tích khí giảm nửa Biết các khí đo cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất Xác định công thức phân tử hidrocacbon Đáp số: C2H4 Bài 13: Có hỗn hợp khí X gồm hidrocacbon A và O2 Trong đó thể tích O2 gấp lần thể tích O2 cần để đốt cháy hết A Đốt cháy hoàn toàn X thu hỗn hợp khí Y có thể tích đúng thể tích X Khi làm ngưng tụ hết nước thì thể tích Y giảm 40% Biết các thể tích đo cùng điều kiện nhiệt độ và 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 và 7,2 g H2O 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 và B Dẫn luồng khí H2 dư qua hỗn hợp Y nung nóng đến phản ứng xẩy hoàn toàn thì 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 là kẽm (Zn); B là nhôm (Al) Bài 16: Đốt cháy hoàn toàn hợp chất X, cần dùng hết 10,08 lít O (ĐKTC) Sau kết thúc phản phản ứng, thu 13,2 gam khí CO2 và 7,2 gam nước a- Tìm công thức hoá học X (Biết công thức dạng đơn giản chính là công thức hoá học X) b- Viết phương trình hoá học đốt cháy X trên ? Đáp số: X là C3H8O Bài 17: Đốt cháy tạ than chứa 96%C, còn lại là tạp chất không cháy Hỏi cần bao nhiêu m3 không khí (ở đktc) để đốt cháy hết lượng than trên? ( Biết V O = V khôngkhí ) Đáp số: Vkhông khí = 896m3 Bài 18: Tính thể tích khí oxi (đktc) cần thiết để đốt cháy 1kg than biết than chứa 96%C và 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 không khí(ở đktc) Nếu đốt cháy 2,5 gam phốt bình thì phốt có cháy hết không? ( Biết V O = V khôngkhí ) Đáp số: P không cháy hết Bài 20: Trích đề thi HSG lớp tỉnh Vĩnh Phúc năm 2010- 2011 Hỗn hợp X gồm axetilen, etilen và metan Biết đốt cháy 9,6 gam X thì thu 10,8 gam nước, còn 11,2 lít X đktc thì phản ứng vừa đủ với dung dịch chứa 100 gam brom Tính % V các chất X Đáp số: %V C 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 và b 2 a a b 3, Đáp số: 6,  3,2b < a < 6,4b Bài 22: Đốt cháy hoàn toàn thể tích khí thiên nhiên gồm metan, etan, propan oxi không khí( không khí oxi chiếm 20% thể tích), thu 7,84 lít khí CO2(đktc) và 9,9 gam H2O Tính thể tích không khí (ở đktc) tối thiểu cần dùng để đốt cháy hoàn toàn lượng khí thiên nhiên trên Đáp số: Vkhông khí = 70 lít PHẦN BA: KẾT LUẬN Đề tài” bài toán oxi” là sở , là tiền đề để học sinh có thể vận dụng để giải bài toán nâng cao , phức tạp lớp học , bậc học Qua việc áp dụng đề tài đã giúp học sinh củng cố và mở rộng các kiến thức oxi từ đó hình thành kĩ và 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 và có ý nghĩa Qua nhiều năm giảng dạy và 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 các bạn đồng nghiệp góp ý chân thành, vì học là không ngừng học Tôi xin trân trọng cảm ơn! TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách giáo khoa lớp 8,9 – NXB Giáo dục 250 bài toán hóa học chọn lọc – NXB Giáo dục- Đào Hữu Vinh Hóa học và nâng cao – NXB Giáo dục – Ngô Ngọc An 400 bài tập hóa học 8– NXB Giáo dục – Ngô Ngọc An 250 bài tập hóa học THCS – NXB Đại học sư phạm – Nguyễn Thị Nguyệt Minh Hình thành kĩ giải bài tập hóa học THCS – NXB Giáo dục - Cao Thị Thặng Báo Hóa học và ứng dụng Đề thi HSG các cấp