Rốn trớ thụng minh cho HS

1.2 .Cơ sở lý luận về bồi dưỡng năng lực tự học

2.4.2. Rốn trớ thụng minh cho HS

HNO3  H+ + - 3 NO 2H+ + - 3 NO + 1e  NO2 + H2O 1,2 1,2

Vậy thể tớch khớ NO2 sinh ra là : VNO2=1,2.22,4.34,8 = 53,76 (lít) 17,4

2.4.2. Rốn trớ thụng minh cho HS

2.4.2.1. Sử dụng bài tập để rốn năng lực lao động sỏng tạo, luụn tỡm con đường đi đến kết quả là con đường ngắn nhất

Con đường tỡm ra kết quả ngắn nhất khụng phải bằng “đoỏn mũ” mà đú là kết quả của cả một quỏ trỡnh suy luận. HS khi đó nắm vững kiến thức cơ bản, tri giỏc một bài toỏn thỡ trong đầu đó hỡnh dung ra hướng đi của lời giải và luụn tỡm “con đường đi ngắn nhất”. Kĩ năng này rất quan trọng, phự hợp với việc phải trả lời nhiều

cõu hỏi trắc nghiệm khỏch quan trong khoảng thời gian nhất định

Vớ dụ 1: Cho 9 gam hỗn hợp bột Mg và bột Al tan hết trong 200 ml dung dịch HCl thấy thoỏt ra khớ A và thu được dung dịch B. Thờm từ từ NaOH vào B sao cho kết tủa đạt tới lượng lớn nhất thỡ dựng hết 500 ml dung dịch NaOH 2M. Lọc kết tủa đem nung đến phản ứng hoàn toàn thu được 16,2 gam chất rắn. Viết PTHH của cỏc phản ứng. Tớnh thể tớch khớ A đktc, nồng độ mol của dung dịch HCl và % khối lượng mỗi kim loại ban đầu.

Cỏc phản ứng:

Mg + 2HCl  MgCl2 + H2

Al + 3HCl  AlCl3 + 1,5H2  HCl + NaOH  NaCl + H2O

MgCl2 + 2NaOH  Mg(OH)2  + 2 NaCl AlCl3 + 3NaOH  Al(OH)3  + 3 NaCl

2Al(OH)3  Al2O3 + 3H2O

Theo phương trỡnh nHCl = nNaOH = 1,0 mol CM(HCl) = 5 M Số mol H2 = số mol oxi trong hai oxit = 16, 2 9

16 

= 0,45 mol  V

2

H = 10,08 lớt Cuối cựng bằng cỏch lập hệ phương trỡnh tớnh được:

%mMg = 40% và %mAl = 60%

Vớ dụ 2: Hỗn hợp gồm Mg và Fe2O3 cú khối lượng 20 gam tan hết trong dung dịch H2SO4 loóng thoỏt ra V lớt H2 đktc và nhận được dung dịch B. Thờm dung dịch NaOH dư vào dung dịch B và lọc kết tủa tỏch ra nung đến khối lượng khụng đổi cõn nặng 28 gam. Viết PTHH của phản ứng xảy ra, tớnh V và % khối lượng hỗn hợp

Sau khi viết PTHH ta nhận xột

+ O 2 3 2 3 Mg MgO Fe O Fe O       

Nờn lượng oxi đó kết hợp với Mg bằng 28 - 20 = 8 (g) hay 0,05 mol

 V=1,12 (dm3), mMg = (8: 16)x 24= 12 (g) chiếm 60%

Vớ dụ 3: Hỗn hợp A chứa Fe và kim loại M cú hoỏ trị khụng đổi. Đem chia đụi 38,4 gam A và cho một phần tan hết trong dung dịch HCl được 8,96 lớt H2 đktc. Phần thứ 2 cho tỏc dụng hết với Cl2 thỡ dựng hết 12,32 lớt đktc. Xỏc định M và % khối lượng hỗn hợp A

Giải:

Với dung dịch HCl Với khớ Cl2

Fe – 2e  Fe2+ Fe – 3e  Fe3+ x 2x x 3x M – ne  Mn+ M – ne  Mn+ y ny y ny 2H+ + 2e  H2 Cl2 + 2e  2Cl- 0,8 0,4 0,55 1,1

Theo định luật bảo toàn e ta cú

Tổng số mol e kim loại nhường bằng tổng số mol e H+ nhận: 2x + ny = 0,8(I)

Tổng số mol e kim loại nhường bằng tổng số mol e Cl2 nhận: 3x + ny = 1,1(II) (II) – (I) x = 0,3 ny = 0,2 1 2mhh = 0,3.56 + M0,2 n = 38,4 2  M = 12 n.

Nghiệm phự hợp là n = 2, M = 24. Vậy kim loại M là Mg

2.4.2.2.Sử dụng bài tập để rốn kĩ năng suy luận logic, lập luận

Vớ dụ 1: Cho 2,16 gam hỗn hợp gồm Al, Mg tan hết trong dung dịch axit HNO3 loóng, đun núng nhẹ tạo ra dung dịch A và 448 ml đktc hỗn hợp khớ B khụ gồm hai khớ khụng màu, khụng đổi màu trong khụng khớ. Tỉ khối của B so với O2 bằng 0,716 lần tỉ khối của CO2 so với N2. Làm khan A một cỏch cẩn thận thu được chất rắn D, nung D đến khối lượng khụng đổi thu được 3,84 gam chất rắn E. Viết PTHH xảy ra, tớnh lượng chất D và % khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp ban đầu.

Giải: Khớ B theo giả thiết chứa N2 và N2O, cỏc PTHH: 5Mg + 12H+ + 2 - 3 NO  5Mg2+ + N2 + 6H2O 4 Mg + 10 H+ + 2 - 3 NO  4 Mg2+ + N2O  + 5H2O 10 Al + 36H+ + 6 - 3 NO  10 Al3+ + 3 N2  + 18H2O 8 Al + 30H+ + 6 - 3 NO  8 Al3+ + 3N2O  + 15H2O

4Al(NO3)3  2Al2O3 + 12NO2  + 3O2 

2 Mg(NO3)2  2MgO + 4NO2 + O2  Al – 3e  Al3+ x 3x Mg – 2e  Mg2+ y 2y 2N+5 + 10e  N2 0,1 0,01 2N+5 + 8 e  N2O 0,08 0,01 Từ dữ kiện nB = 0,02 và MB = 36, tớnh được:

2 2 N N O

n = n = 0,01 (mol)

Gọi x, y lần lượt là số mol Al, Mg cú trong 2,16 gam hỗn hợp

mhỗn hợp = 27x + 24y = 2,16 (I) Tổng số mol e nhường bằng tổng số mol e nhận: 3x + 2y = 0,1 + 0,08 = 0,18 (II)

Từ (I) và (II) x = 0. Từ đõy nảy sinh tỡnh huống cú vấn đề

Theo định luật bảo toàn khối lượng: 3,84 gam chất E chắc chắn là Al2O3 và MgO nờn ta cú:

mE = 1

2x.102 + y.40 = 3,84 (III) Từ (I) và (III) suy ra: x = 0,04 và y = 0,045

 Tổng số mol e mà kim loại nhường là: 3x + 2y = 3.0,04 + 2.0,045 = 0,21 (mol)

Trong khi đú, tổng số mol mà N+5 nhận chỉ là 0,18 mol, chứng tỏ cũn một phần N+5 bằng 0,21 – 0,18 = 0,03 mol đó tham gia phản ứng khỏc, khụng giải phúng khớ, đú là phản ứng 4Mg + 10H+ + - 3 NO  4 Mg2+ + NH4 + 3H2O 8Al + 30H+ +3 - 3 NO  8Al3+ + 3NH4 + 9H2O 2 NH4NO3 t0  N2 + O2 + H2O

Vậy chất D gồm: Al(NO3)3 (8,52 g); Mg(NO3)2 (6,66 g); NH4NO3 (2,4 g) mD = 17,58 gam. Hỗn hợp ban đầu cú 50% khối lượng mỗi kim loại.

Vớ dụ 2: Cho một lượng dung dịch chứa 2,04 gam muối clorua của một kim loại hoỏ trị II khụng đổi tỏc dụng vừa hết với một lượng dung dịch chứa 1,613 gam muối axit của axit sunfuhidric thấy cú 1,455 gam kết tủa tạo thành. Viết PTHH xảy ra và giải thớch tại sao phản ứng đú xảy ra được.

Đặt cụng thức muối clorua là MCl2 và muối sunfuhidric là R(HS)x Nếu phản ứng tạo kết tủa xảy ra

xMCl2 + R(HS)x  xMS  + RClx + xHCl

(cỏc muối clorua đều tan trừ của Ag+, Pb2+ nhưng 2 ion này cũng tạo kết tủa với S2-) Theo phương trỡnh ta thấy

2,04 1, 455

71 32

M   M   M = 65

Kết quả rất phự hợp với khối lượng mol của Zn. Tuy nhiờn bất hợp lý ở chỗ: - Khi thay trị số của M vào tỉ số

( 71) 33

2,04 1,613

x M  R x

  R = 74,53 khụng thoả món muối nào

- Kết tủa ZnS khụng tồn tại trong axit HCl ở cựng vế phương trỡnh phản ứng Vậy khụng tạo kết tủa MS mà tạo ra kết tủa M(OH)2 trong dung dịch nước xMCl2 + 2R(HS)x + 2xH2O  xM(OH)2 + 2xH2S  + 2RClx

Ta cú

2,04 1, 455

71 34

M   M   M = 58 ứng với Ni

Thay trị số của M vào tỉ số

( 71) 33

2,04 1,613

x M  R x

 tớnh được R = 18 ứng với NH4

2.4.2.3. Vận dụng cỏc phương phỏp giải toỏn, cỏc phộp suy luận logic để nhẩm nhanh cỏc bài toỏn trắc nghiệm khỏch quan

Hiện nay trong những kỡ thi quan trọng, người ta thường sử dụng hỡnh thức thi trắc nghiệm khỏch quan, việc phải giải một số lượng lớn cỏc cõu hỏi trong khoảng thời gian ngắn yờu cầu HS phải tỡm con đường đi đến kết quả là ngắn nhất

Vớ dụ 1: Hoà tan hết m gam hỗn hợp X gồm Al và Mg bằng dung dịch HCl thấy thoỏt ra 2,688 lớt khớ H2 đktc. Nếu cũng hoà tan hết lượng X như trờn bằng dung dịch H2SO4 đặc núng thỡ sinh ra 0,03 mol một sản phẩm khử duy nhất. Sản phẩm khử đú là: A.SO2 B. S C. H2S D. SO2 hoặc H2S

Nhận xột: Vỡ Mg, Al cú số oxi hoỏ khụng đổi nờn khi phản ứng với dung dịch HCl và dung dịch H2SO4 đặc chỳng trao đổi cựng lượng electron. Cú nghĩa là số e mà H+ (HCl ) nhận bằng số mol S+6 ( H2SO4) nhận

2H+ + 2e  H2 0,24 0,12 S+6 + (6 - n)e  S+n 0,03(6 - n) 0,03

Ta cú 0,24 = 0,03(6 - n)  n = - 2 Vậy sản phẩm khử đú là H2S. Chọn C

Vớ dụ 2: Hoà tan hoàn toàn 19,2 gam Cu vào dung dịch HNO3 loóng, tất cả khớ NO sinh ra được oxi hoỏ hoàn toàn thành NO2( bằng O2) rồi sục hoàn toàn vào nước cú dũng khớ O2 để chuyển thành HNO3. Thể tớch khớ O2 đktc đó tham gia vào quỏ trỡnh trờn là A. 2,24 lớt B. 4,48 lớt C. 3,36 lớt D. 6,72 lớt

Nhận xột: Cỏch giải thụng thường là viết tất cả cỏc PTHH xảy ra, dựa vào số mol Cu sẽ tớnh được số mol O2, từ đú tớnh được thể tớch O2. Nhưng nếu HS cú khả năng quan sỏt tốt thỡ sẽ thấy được bản chất e ở đõy là N+5 (HNO3) nhận e của Cu rồi sau đú cũng nhường e cho Oxi để viết lạ HNO3. Điều này cú nghĩa là

2 e (Cu nhường) e (O nhận) n = n do đú ta cú: Cu  Cu2+ + 2e 19 2 0 3 64 , ,  0,6 O2 + 4e  2O2- 0,15 0,6 Vậy 2 O V = 0,15.22,4 = 3,36 (lớt)  chọn C

Vớ dụ 3: Khử 4,64 gam hỗn hợp X gồm FeO, Fe3O4, Fe2O3 bằng CO thu được

chất rắn Y. Khớ thoỏt ra sau phản ứng được dẫn vào dung dịch Ba(OH)2 dư thu được 1,79 gam kết tủa. Khối lượng chất rắn Y là

A. 4,48g B. 4,84g C. 4,40g D. 4,68g

Nhận xột: Thụng thường HS sẽ viết 3 PTHH và đặt 3 ẩn số, khi đú, việc giải bài toỏn sẽ trở nờn khú khăn. Đề chỉ yờu cầu tớnh khối lượng chất rắn sau phản ứng nờn ta cú thể dựng định luật bảo toàn khối lượng để giải

X + CO  Y + CO2

CO2 + Ba(OH)2  BaCO3 ↓+ H2O

3 2 BaCO CO 1, 97 n n 0, 01(mol) 197    Ta cú:

2 2 X CO Y CO Y X CO CO m m m m m m m m Y m 4, 64 0, 01(28 44) 4, 48(g)      Chọn A

Vớ dụ 4: Hoà tan hoàn toàn 44,08 gam một oxit sắt FexOy bằng dung dịch HNO3 loóng, thu được dung dịch A. Cho dung dịch NaOH dư vào dung dịch A, thu được kết tủa. Đem nung lượng kết tủa này ở nhiệt độ cao cho đến khối lượng khụng đổi, thu được một oxit kim loại. Dựng H2 để khử hết lượng oxit kim loại thi thu được 31,92 gam kim loại. FexOy là

A. FeO B. Fe2O3 C. Fe3O4 hoặc FeO D. Fe3O4 Áp dụng định luật bảo toàn nguyờn tố đối với Fe ta cú

44 31,92 x 3

.x = =

56x+16y 56  y 4  chọn D

Vớ dụ 5: X là dung dịch AlCl3 aM, Y là dung dịch NaOH 2M. Thờm 150 ml

dung dịch vào cốc chứa 100 ml dung dịch X, khuấy đều cho phản ứng xảy ra hoàn toàn thỡ trong cốc cú 7,8 gam kết tủa. Thờm tiếp vào cốc 100 ml dung dịch Y, khuấy đều để phản ứng xảy ra hoàn toàn thấy trong cốc cú 10,92 gam kết tủa. Giỏ trị của a là A. 3,2 B. 2,0 C. 1,6 D. 1,0.

Gọi x là số mol AlCl3 trong 100 ml dung dịch X Kết tủa AlCl3 lớn nhất cú thể tạo thành là x mol Số mol NaOH dựng để tạo kết tủa lớn nhất là 3x mol

3

Al(OH) (bị hòa tan) NaOH (dùng hòa tan kết tủa) NaOH (tổng cộng) NaOH (tạo kết tủa cực đại)

n = n = n - n 3 ) (OH Al n bị hoà tan bằng (0,1 + 0,15).2 – 3x = 0,5 -3x Ta cú: 3 3 3

Al(OH) (còn lại) Al(OH) (cực đại) Al(OH) (bị hòa tan)

n = n - n

 10,92 =

78 x - (0,5 - 3x) Suy ra x = 0,16 a = 1,6. Chọn C