Năng lực tiếp thu kiến thức thể hiện ở: - Khả năng nhận thức vấn đề nhanh, rừ ràng.
- Luụn hứng thỳ trong cỏc tiết học, nhất là bài học mới.
- Cú ý thức tự bổ sung, hoàn thiện những tri thức đó thu được ngay từ dạng sơ khai.
Bài 1. Cho sơ đồ chuyển hoỏ sau : N2 (1)
NH3 (2) NO (3) NO2 (4) HNO3 a) Viết cỏc PTHH biểu diễn sơ đồ biến đổi..
b) hợp chất nào của Nitơ cú nhiều ứng dụng trong thực tiễn ? lấy vớ dụ minh họa? HDG:
HS cần hiểu rừ chất đúng vai trũ oxi húa hoặc khử trong phản ứng húa học. Tớnh chất húa học của chất này là phương phỏp điều chế của chất kia. HS hiểu được mối quan hệ giữa cỏc đơn chất và hợp chất của Nitơ .
Khắc sõu kiến thức ứng dụng thực tiễn của cỏc hợp chất Nitơ, để thấy được hợp chất HNO3 và NH3 cú nhiều ứng dụng quan trọng.
49 N 2 + 3H2 o t ,xt 2NH3 4NH3 + 5O2 o t ,xt 4NO + 6H2O 2NO + O2 2NO2 4NO2 + O2 + 2H2O 4HNO3
– Ứng dụng : + NH3 dựng sản xuất HNO3, phõn bún hoỏ học … + HNO3 dựng sản xuất phõn bún hoỏ học, thuốc nổ … Bài 2: Ca dao Việt Nam cú cõu: "Lỳa chiờm lấp lú đầu bờ Hễ nghe tiếng sấm phất cờ mà lờn"
Cõu này mang hàm ý của khoa học húa học như thế nào? Hóy dựng kiến thức húa học để giải thớch kinh nghiệm sản xuất của ụng cha ta.
HDG: Do trong khụng khớ cú ~ 80% khớ N2 và ~ 20% khớ O2, khi cú sột (tia lửa điện) sẽ tạo điều kiện cho N2 hoạt động, khớ N2 và O2 trong khụng khớ phản ứng với nhau tạo ra NO, NO bị oxi húa tiếp thành NO2, gặp nước mưa tạo thành axit nitric, theo nước mưa rơi xuống, phản ứng với cỏc hợp chất kim loại trong đất tạo muối nitrat là phõn đạm rất tốt cho cõy:
N2 + O2 2NO 2NO + O2 2NO2
4NO2 + O2 + 2H2O 4HNO3 HNO3 + KOH KNO3
Nhờ hiện tượng này, hàng năm làm tăng 6 -7 kg Nitơ cho mỗi mẫu đất. Ngày nay, người ta điều chế Ure [(NH2)2CO] từ khụng khớ để chủ động bún cho cõy trồng.
Áp dụng giải thớch thực tiễn,vào vụ chiờm, khi lỳa đang trổ đũng đũng mà cú trận mưa rào, kốm theo sấm chớp thỡ sẽ rất tốt cho cõy lỳa và nõng cao năng suất sau này. HS khu vực làm nụng nghiệp cú thể kiểm nghiệp trong đời sống, hứng thỳ học tập và nghiờn cứu húa học.
Bài 3. Bỡnh cầu (trong hỡnh vẽ bờn) chứa đầy khớ
amoniac khụ, được ỳp ngược lờn một cốc chứa nước pha dung dịch Phenolphtalein khụng màu . Nước phun lờn trong bỡnh cầu và chuyển thành màu hồng. Thớ nghiệm này đó chứng minh:
A. Tớnh tan nhiều của NH3 trong nước. B. Tớnh axit yếu của NH3.
C. Tớnh ba zơ mạnh của NH3 TLĐ
50 D. Tỉ khối hơi của NH3 nhẹ hơn khụng khớ. HDG HS cần hiểu:
Bazơ làm Phenolphtalein chuyển hồng.
Amoniac tan nhiều trong nước tạo dung dịch BaZơ yếu. Khi Amoniac tan trong nước thỡ ỏp suất trong bỡnh giảm, nhờ đú nước cú thể phun lờn, dịch amoniac tớnh ba zơ. yếu đó làm Phenolphtalein chuyển hồng.
Bài 4: Bổ tỳc và cõn bằng cỏc phương trỡnh phản ứng sau bằng phương phỏp thăng bằng electron:
a) FeS2 + HNO3 H2SO4 + NO + .... b) Fe + HNO3 NO + N2O+ ....
Biết tỉ khối của hỗn hợp khớ đối với H2 bằng 16,75. c) FexOy + HNO3 NnOm + ....
HDG
a) FeS2 + HNO3 H2SO4 + NO + Fe(NO3)3 + H2O 1
5
FeS2 Fe+3 + 2S+6 + 15e N+5 + 3e N+2
FeS2 + 5N+5 Fe+3 + 2S+6 + 5N+2
Cõn bằng: FeS2 + 8HNO3 2H2SO4 + 5NO + Fe(NO3)3 + 2H2O b) Fe + HNO3 Fe(NO3)3 + NO + N2O+ H2O
Gọi x là số mol NO trong 1 mol hỗn hợp ta cú:
30x + 44(1 - x) = 16,752 = 33,5 x = 0,75 Tỉ lệ mol NO : N2O là 3:1 cho 17
3
Fe+3 Fe+2 + 3e
5N+5 + 17e 3N+2(NO) + N+22 (N2O) Cõn bằng: 17Fe + 66HNO3 17Fe(NO3)3 + 9NO + 3N2O+ 33H2O c) FexOy + HNO3 Fe(NO3)3 + NnOm + H2O
(5n - 2m)
(3x - 2y)
xFe xFe + (3x - 2y)e nN + (5n - 2m)e nN
Cõn bằng: (5n - 2m)FexOy + (18nx - 6mx - 2ny)HNO3 (5n - 2m)xFe(NO3)3 + (3x - 2y)NnOm + (9nx - 3mx - ny)H2O +5 +2m/n
51
Bài 5: Cho từng chất Fe, FeS, FeO, Fe2O3, Fe3O4, Fe(OH)2, Fe(OH)3, FeBr2, FeBr3, FeCl2, FeCl3 lần lượt tỏc dụng với dung dịch HNO3. Số trường hợp xảy ra phản ứng oxi húa-khử là:
A. 9 B. 10 C. 8 D. 7
Bài 6: Một dung dịch chứa cỏc muối NH4NO3, Fe2(SO4)3. Dung dịch đú cú cỏc ion nào. Nờu cỏch nhận biết mỗi ion đú trong dd muối trờn.
HDG: Một dung dịch chứa cỏc muối NH4NO3, Fe2(SO4)3 . Dung dịch đú cú cỏc ion NH4+, Fe3+, NO3-, SO42-. Nhận biết: NH4 + Fe3+ NO3 - SO4 2- dd NaOH cú khớ mựi khai cú kết tủa nõu đỏ dd BaCl2 cú kết tủa trắng dd H2SO4đặc, núng và Cu cú dd màu xanh lam và khớ màu nõu Phương trỡnh hoỏ học: NH4 + + OH- NH3 + H2O, Fe3+ + 3OH- Fe(OH)3 Ba2+ + SO4 2- BaSO4 Cu + 4H+ + 2NO3 - t0 Cu2+ + 2NO2 + 2H2O Bài 7: Phõn biệt cỏc khớ riờng biệt sau bằng phương phỏp hoỏ học: NH3; HCl, N2, O2. Viết cỏc phương trỡnh phản ứng?
HDG: Phõn biệt cỏc khớ bằng phương phỏp hoỏ học: NH3; HCl, N2, O2.
Thuốc thử NH3 HCl N2 O2
Giấy quỳ tớm ẩm xanh đỏ tớm tớm
Tàn đúm núng đỏ x x 0 bựng chỏy
Bài 8: Hỗn hợp gồm Al, Al2O3, Cu, Zn Hoà tan hoàn toàn trong dung dịch HNO3 loóng được dung dịch G. Cho G tỏc dụng với dung dịch NH3 dư thu được kết tủa T. Nung T tới khối lượng khụng đổi được chất rắn R. Thành phần của R là
A. Al2O3. B. Al2O3, CuO. C. Al2O3, ZnO. D. Al2O3, CuO, ZnO. HDG: Chọn A. Vỡ Cu và Zn cú khả năng tạo ion phức với NH3 R là Al2O3. Bài 9: Dựng cụng thức phõn tử cỏc hợp chất khỏc nhau của nitơ để thoả món số oxi hoỏ của chỳng trong sơ đồ biến hoỏ sau và viết PHHH
N+5 N+2 N+4 N+5 N–3 N–3 HDG: Cỏc chất khỏc nhau thoả món sơ đồ biến hoỏ
52 Na 5 NO3 2 NO 4 NO2 H 5 NO3 3 NH4NO3 3 NH3
Cỏc PTHH: 2NaNO3 + 3Cu + 4H2SO4 loóng 3CuSO4 + Na2SO4 + 2NO + 4H2O 2NO + O2 2NO2
4NO2 + O2 + 2H2O 4HNO3
4Zn + 10HNO3 loóng 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O NH4NO3 + NaOH NH3 + H2O + NaNO3
Bài 10: Nhận biết cỏc dung dịch sau bằng phương phỏp hoỏ học:(NH4)2SO4; NH4Cl; NH3; NaNO3. Viết cỏc phương trỡnh hoỏ học của phản ứng?
HDG: Nhận biết bằng phương phỏp hoỏ học cỏc dung dịch: (NH4)2SO4; NH4Cl; NH3; NaNO3.
Thuốc thử (NH4)2SO4 NH4Cl NH3 NaNO3
Giấy quỳ tớm ẩm đỏ đỏ xanh tớm
Dung dịch BaCl2 ↓ 0 x x
Bài 11: Cho sơ đồ chuyển húa
Fe(NO3)3 X Y Z + T Fe(NO3)3
Cỏc chất X và T lần lượt là
A. FeO và NaNO3 . B. FeO và AgNO3.
C. Fe2O3 và Cu(NO3)2 . D. Fe2O3 và AgNO3.
HDG: X là Fe2O3; Y là Fe ; Z là FeCl2 T hoặc là HNO3 hoặc là AgNO3 mới oxi húa Fe2+ lờn Fe3+
53
2.4.2. Sử dụng bài tập phỏt triển năng lực suy luận biện luận lụ gic. [ 32, 33, 20]
Năng lực suy luận luận biện logic thể hiện ở:
- Biết phõn tớch sự vật, hiện tượng qua cỏc dấu hiệu đặc trưng của chỳng. - Biết thay đổi gúc nhỡn khi xem xột một sự vật hiện tượng.
- Biết cỏch tỡm con đường ngắn để sớm đi đến kết luận cần thiết. - Biết xột đủ cỏc điều kiện cần thiết để đạt được kết luận mong muốn. - Biết xõy dựng cỏc vớ dụ để loại bỏ một số miền tỡm kiếm vụ ớch. - Biết quay lại điểm vừa xuất phỏt để tỡm đường đi mới.
Bài 1: Cho phương trỡnh phản ứng
Fe(NO3)2 + KHSO4→ Fe(NO3)3 + Fe2(SO4)3 + K2SO4 + NO + H2O
Tổng hệ số cõn bằng của cỏc chất tham gia phản ứng trong phương trỡnh trờn là: A. 43. B. 21 . C. 27. D. 9.
HDG: Vỡ Fe2+ cho 1 e và NO nhận 3e nờn pt được viết lại
3Fe(NO3)2 + 2xKHSO4 5/3Fe(NO3)3 + x/3Fe2(SO4)3 + xK2SO4 + NO + xH2O Thăng bằng Fe: 5/3 + 2x/3 = 3 x = 2; nhõn 3 vào 2 vế của pt được hệ số 2 chất phản ứng là 9 và 12 chọn B. 21.
Bài 2: Cõn bằng phản ứng oxi húa - khử sau
CuFeS2 + Fe2(SO4)3 + O2 + H2O CuSO4 + FeSO4 + H2SO4
HDG Phương trỡnh dạng ion:
3CuFeS2 + 8H2O + 16Fe3+ + 8O2 19Fe2+ + 6SO42- + 3Cu2+ + 16H+ Cặp oxihúa-khử: SO2
4
/CuFeS2 và Fe3+ + O2/ Fe2+ + H2O.
Tuy nhiờn, đõy là phương trỡnh ghộp của cỏc phản ứng nờn cú thể cú nhiều cặp nghiệm thỏa món. Cụ thể: đặt cho mỗi bỏn phản ứng sau đõy một ẩn số
m (CuFeS2 Cu2+ + Fe2+ + 2S+6 + 16 e) n (2Fe3+ + 2e 2Fe2+)
p ( O2 + 4e 2O2) Ta cú: 16m = 2n + 4p
* ứng với m = 1 cú 3 cặp giỏ trị sau n = 2; p = 3
n = 4 ; p = 2 n = 6 ; p = 1
Khi đú cú 3 cặp hệ số thoả món phương trỡnh đó cõn bằng CuFeS2 + 4Fe3+ + 3O2 + 2H2O Cu2+ + 5Fe2+ + 4H++ 2SO2
4
54
CuFeS2 + 8Fe3+ + 2O2 +4H2O Cu2+ + 9Fe2+ + 8H+ + 2SO2 4
CuFeS2 + 12Fe3++ O2 + 6H2O Cu2+ + 13Fe2++12H+ + 2SO2 4
* ứng với m = 2, 3, ... ta cú nhiều cặp hệ số của phương trỡnh đó cho Bài 3: Cỏc chất khớ điều chế trong phũng thớ nghiệm thường được thu theo phương phỏp đẩy khụng khớ (cỏch 1, cỏch 2) hoặc đẩy nước (cỏch 3) như cỏc hỡnh vẽ dưới đõy:
Cỏch 1 Cỏch 2 Cỏch 3 Cú thể dựng cỏch nào trong 3 cỏch trờn để thu khớ NH3?
A. Cỏch 3. B. Cỏch 1. C. Cỏch 2. D. Cỏch 2 hoặc cỏch 3. HDG. Chọn 1 vỡ NH3 làchất khớ dễ tan trong nước và nhẹ hơn khụng khớ.
Bài 3. Để loại bỏ ion amoni trong nước thải, trước tiờn người ta phải kiềm húa dung dịch nước thải bằng natri hiđroxit đến pH = 11 sau đú cho chảy từ trờn xuống trong một thỏp được nạp đầy cỏc vũng đệm bằng sứ, cũn khụng khớ được thổi ngược từ dưới lờn. Phương phỏp này loại bỏ được khoảng 95% lượng amoni trong nước thải. a) Giải thớch cỏch loại bỏ amoni núi trờn? Viết cỏc phương trỡnh húa học.
b) Kết quả phõn tớch hai mẫu nước thải được xỏc định như sau:
Mẫu nước thải Tiờu chuẩn hàm lượng
amoni cho phộp(mg/lớt)
Hàm lượng amoni trong nước thải (mg/lớt)
Nhà mỏy phõn đạm. 1,0 18
Bói chụn lấp rỏc. 1,0 160
Hai loại nước thải sau khi được xử lớ theo phương phỏp trờn đó đạt tiờu chuẩn để thải ra mụi trường chưa?
HDG: Đõy là bài toỏn vận dụng kiến thức vào thực tiễn giỳp HS hiểu sõu hơn lý thuyết cơ bản.
a) Kiềm húa amoni để chuyển thành amoniac, sau đú oxi húa bằng oxi khụng khớ. Phương phỏp ngược dũng và cỏc đệm sứ nhằm mục đớch tăng diện tớch tiếp xỳc giữa amoniac với oxi khụng khớ.
55
NH4+ + OH- NH3+ H2O (1) 4NH3 + 3O2 2N2 + 6H2O (2)
b) Phương phỏp xử lớ trờn loại bỏ 95% amoni. Lượng amoni cũn lại là: Loại nước thải ở nhà mỏy phõn đạm : 18 5
100
= 0,9 (mg/l) < 1,0 (mg/l) đạt tiờu chuẩn. Loại nước thải ở bói chụn lấp rỏc: 160 5
100
= 8 (mg/l) > 1,0 (mg/l) chưa đạt tiờu chuẩn cho phộp.
Bài 4. Trong phũng thớ nghiệm khi xắp xếp lại hoỏ chất, một bạn vụ ý làm mất nhón một lọ chứa dung dịch khụng màu. Bạn đú cho rằng cú thể đú là dung dịch amoni sunfat. Hóy chọn một thuốc thử để kiểm tra xem lọ đú cú phải chứa amoni sunfat hay khụng?
HDG:Vỡ ion NH+ tỏc dụng với OH-tạo ra khớ mựi khai NH3 nờn cú thể chọn dung dịch Ba(OH)2. Đun núng hiện tượng xảy ra là tạo kết tủa trắng và cú khớ mựi khai bay ra thỡ đú là dung dịch amoni sunfat.
Ba(OH)2 + (NH4)2SO4 2NH3 + BaSO4 + 2H2O.
Bài 5: Cho 2,16 gam hỗn hợp gồm Al và Mg tan hết trong dung dịch axit HNO3
loóng, đun núng nhẹ tạo ra dung dịch A và 448 ml ( đo ở 354,9 K và 988 mmHg) hỗn hợp khớ B khụ gồm 2 khớ khụng màu, khụng đổi màu trong khụng khớ. Tỷ khối của B so với oxi bằng 0,716 lần tỷ khối của CO2 so với nitơ. Làm khụ A một cỏch cẩn thẩn thu được chất rắn D, nung D đến khối lượng khụng đổi thu được 3,84 gam chất rắn E. Viết phương trỡnh phản ứng, tớnh lượng chất D và % lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp ban đầu.
HDG:
Khớ B theo giả thiết chứa N2 và N2O. A chứa 2 muối 4Al(NO3)3 2Al2O3 + 12 NO2 + 3O2
2Mg(NO3)3 2MgO + 4 NO2 + O2
Với KL mol TB của 2 khớ = 36 và tổng số mol 2khớ = 0,02 ta cú thể tớnh được số mol N2 = 0,01 và N2O = 0,01. Sau đú lập phương trỡnh theo quy tắc bảo toàn số mol electron : Al Al3+ + 3e . Mg Mg2+ + 2e .
x 3x y 2y
2N+5 + 10 e N2. 2N+5 + 8 e N2O 0,1 0,01 0,08 0,01
56
dẫn tới hệ phương trỡnh : 3x + 2y = 0,18 (I) và 27x + 24y = 2,16 (II) Hệ phương trỡnh này khi giải sẽ cho x = 0.
Theo định luật BTKL : 3,84 gam chất E chắc chắn là : Al2O3 và MgO.
Từ lượng 2 kim loại và lượng 2 oxit tớnh được số mol Al = 0,04 và Mg = 0,045. Hỗn hợp ban đầu cú 50% lượng mỗi kim loại.
Lặp lại tớnh toỏn như trờn : Al Al3+ + 3e . Mg Mg2+ + 2e . 0,04 0,12 0,045 0,09 2N+5 + 10 e N2. 2N+5 + 8 e N2O 0,1 0,01 0,08 0,01 ta thấy : tổng số mol e nhường (0,21) > tổng số mol e thu (0,18) chứng tỏ cũn một phần N+5 = 0,21 – 0,18 = 0,03 mol đó tham gia phản ứng khỏc, khụng giải phúng khớ. Đú là phản ứng tạo NH4: NO3 + 10H+ + 8e NH4 + 3H2O
sau đú: NH4NO3 N2O + 2H2O
Vậy chất D cú lượng = 17,58 gam gồm :
Al(NO3)3 (8,52 gam) ; Mg(NO3)2 (6,66 gam) ; NH4NO3 (2,4 gam)
Bài 6: Cho m gam hỗn hợp A gồm Cu, Mg, Fe, Al tỏc dụng với dung dịch HNO3
loóng, sau phản ứng thu được 8,96 lớt hỗn khớ X(đktc) gồm NO và N2O cú tỉ khối hơi so với H2 là 17,625 và dung dịch A. Cụ cạn dung dịch A thu được chất rắn đem nung đến khối lượng khụng đổi thu được a gam chất rắn Z. Tớnh a theo m.
Giải: Số mol X = 0,4 mol; MX = 17,625.2 = 35,25.
Số mol NO = x; N2O = y x + y = 0,4 (I) và 30x + 44y = 35,250,4 = 14,1 (II) Giải hệ cho x = 0,25 và y = 0,15 Sơ đồ phản ứng: Cu m gam A Al ddHNO3 Mg Fe Cu(NO3)2 Al(NO3)3 t0 Mg(NO3)2 Fe(NO3)3 CuO a gam Al2O3 MgO Fe2O3 Quỏ trỡnh cho nhận e: N+5 + 2e N+2 N+5 + 8e 2N+1 O + 2e O-2 Số mol e cho = số mol e nhận = 0,25.2 + 0,15.8 = 1,7mol
Số mol O = 1,7/2 = 0,85 molmO = 0,85.16 = 13,6g
Áp dụng định luật bảo toàn nguyờn tố ta cú: moxit = mkim loại + mO = m + 13,6 Vậy a = m + 13,6.
57
2.4.3. Sử dụng bài tập phỏt triển năng lực quan sỏt và nhận xột để tỡm con đường ngắn nhất đến kết quả. [ 11,13,15]
Xỏc định chớnh xỏc mục đớch và nhiệm vụ của quan sỏt.Chuẩn bị tốt tri thức và đối tượng quan sỏt: dụng cụ, mỏy múc, thời gian. Lập kế hoạch tỉ mỉ trong quan sỏt. Khi quan sỏt, tập trung sự chỳ ý trong phạm vi đó quy định và đối với từng khõu cần thực hiện quan sỏt chu đỏo, chớnh xỏc cần ghi chộp tỉ mỉ, cụ thể, chuẩn xỏc.
Tăng cường sử dụng yếu tố tư duy trong quan sỏt. Nghĩa là tăng cường so sỏnh, phõn tớch, tổng hợp, suy xột.v.v..để cú kết quả cuối cựng đỏp ứng mục đớch quan sỏt đó đề ra
. Quan sỏt là hỡnh thức phỏt triển cao độ tri giỏc cú chủ định, cú ý nghĩa cực kỳ quan trọng trong hoạt động thực tiễn, sỏng tạo của loài người.
Quan sỏt chiếm vị trớ quan trọng số một trong sỏng tạo. Rất nhiều phỏt minh sỏng tạo vĩ đại bắt đầu từ sự quan sỏt chu đỏo. Do đú, năng lực quan sỏt tinh