Trường THPT TAM HIỆP SKKN TÊN SKKN: THIẾT LẬP SƠ ĐỒ GIẢI TỐN HĨA HỌC I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI - Trong thực tiễn dạy học trường phổ thơng, tập hóa học giữ vai trò quan trọng việc thực mục tiêu đào tạo Bài tập hóa học vừa nội dung vừa phương pháp dạy học hiệu quả, khơng cung cấp cho học sinh kiến thức, đường chiếm lĩnh kiến thức mà mang lại niềm vui q trình khám phá, tìm tòi Bài tập hóa học phong phú đa dạng nhìn chung có nhiều tập có mối liên hệ với nhau, việc thiết lập sơ đồ giải tốn cần thiết Việc thiết lập sơ đồ giải tốn có ý nghĩa quan trọng, giúp cho người học chủ động hơn, có nhìn tổng qt để giải tốn Vì vậy, tơi chọn đề tài “thiết lập sơ đồ giải tốn hóa học” nhằm nâng cao chất lượng việc dạy học thầy trò II NỘI DUNG ĐỀ TÀI Cơ sở lý luận - Hiện đa số học sinh làm tập thường khơng phát chất phản ứng mối liên hệ đại lượng thơng qua đại lượng trung gian nên việc giải tập thường bị thụ động - Sau số năm giảng dạy, tích lũy kinh nghiệm giải đáp câu hỏi học sinh đưa tập kì thi quốc gia (cao đẳng, đại học) tơi hệ thống lại bốn sơ chung để giải tốn oxi hóa kim loại oxi, sau cho hỗn rắn thu tác dụng với axit loại (HCl, H2SO4 lỗng) axit loại (HNO3 H2SO4 đặc) Nội dung, biện pháp thực giải pháp đề tài Để giải tốn, trước tiên phải hiểu chất phản ứng, sau đặt kiện cho vào sơ đồ tìm mối liên hệ kiện thơng qua đại lượng trung gian Sơ đồ 1: Oxi hóa hồn tồn hỗn hợp kim loại oxi thu hỗn hợp oxit, cho hỗn hợp oxit thu tác dụng với axit loại hỗn hợp axit loại (HCl, H2SO4 lỗng) Sơ đồ 1a: Al  Mg Cu  + O2  t0 (1) Al2O3  MgO  CuO + HCl   (2) AlCl3  MgCl CuCl  + H 2O m gam V lít O2 m1 gam a mol m2 gam Nếu biết đại lượng ta tính đại lượng lại VD: biết m, m ta tính m1, a, V Trang Trường THPT TAM HIỆP SKKN  Trong phản ứng (1) ta tính lượng ion O2- oxit: m O2- = m1 - m  Trong phản ứng (2) xảy phản ứng H+ (axit) với ion O2- oxit có thay ion O2- ion Cl- (bản chất phản ứng) 2H + O 2- +   H 2O O 2- ;   2Cl- Sơ đồ 1b: Al  Mg Cu   t0 (1) + O2 Al2O3  MgO  CuO + H 2SO   (2) Al2 (SO4 )3  MgSO  CuSO4 + H 2O m gam V lít m1 gam a mol m2 gam Nếu biết đại lượng ta tính đại lượng lại VD: biết m, m ta tính m1, a, V  Trong phản ứng (1) ta tính lượng ion O2- oxit: m O2- = m1 - m  Trong phản ứng (2) xảy phản ứng H+ axit với ion O2- oxit có thay ion O2- ion SO 2-4 (bản chất phản ứng) 2H + O2- +   H2O ; O2-   SO2-4 Bài tập áp dụng: VD1: Cho 2,13 gam hỗn hợp X gồm ba kim loại Mg, Cu, Al dạng bột tác dụng hồn tồn với oxi thu hỗn hợp Y gồm oxit có khối lượng 3,33 gam Thể tích dung dịch HCl 2M vừa đủ để phản ứng hết với Y A 90 B 57 C 75 D 50 Giải 1, mO2-  m1 - m  3,33 - 2,13  1, gam  nO2-   0, 075 mol 16 2H + O2- +   H2 O 0,15 mol  0,075 mol nHCl  nH   0,15 mol  VHCl = 0,15 = 0,075 lít = 75 ml Chọn đáp án C VD2: Oxi hóa hồn tồn 1,66 gam hỗn hợp gồm Al, Cu, Mg oxi thu m gam hỗn hợp oxit Hòa tan m gam hỗn hợp oxit lượng H2SO4 lỗng vừa đủ dung dịch X Cơ cạn dung dịch X thu 7,42 gam muối khan Giá trị m A 2,52 B 2,62 C 3,42 D 4,32 Giải 5, 76  0, 06 mol mSO (tạo muối) = 7,42 – 1,66 = 5,76 gam  nSO2-  96 Trong phản ứng (2) có thay ion O2- ion SO42- 24 Trang Trường THPT TAM HIỆP SKKN   O2- SO2-4 0,06 mol   0,06 mol Ta có: m  1, 66  mO2- = 1,66 + 0,06.16 = 2,62 gam Chọn đáp án B VD3: Oxi hóa hồn tồn 2,24 gam hỗn hợp gồm Fe, Cu, Mg oxi thu 3,20 gam hỗn hợp oxit Nếu hòa tan 3,20 gam hỗn hợp oxit dung dịch HCl khối lượng muối thu sau phản ứng A 5,79 B 5,08 C 7,21 D 6,50 Giải 0,96 mO2-  m1 - m  3, 20 - 2, 24  0,96 gam  nO2-   0, 06 mol 16 Trong phản ứng (2) có thay ion O2- ion Cl- O2  2Cl0, 06 mol    m m 0,12 mol + mCl  = 2,24 + 0,12.35,5 = 6,50 gam Chọn đáp án D hh clorua = hh kim loai VD4: Oxi hóa hồn tồn m gam hỗn hợp gồm (Al, Fe, Cu, Mg ) cần dùng vừa đủ V lít khí O2 (đkc), thu hỗn hợp rắn X Nếu hòa tan hỗn hợp X HCl dung dịch sau phản ứng có chứa (m + 14,2) gam Giá trị V A 2,24 B 3,36 C 4,48 D 8,96 Giải mCl  = m  nCl -  hh clorua - m hh kim loai = (m + 14,2) – m = 14,2 gam 14,  0, mol 35,5 Trong phản ứng (2) có thay ion O2- ion Cl- O2- nO2   2Cl- 0, mol   0, mol n 20,  O   0,1 mol 2  VO2  0,1 22,  2, 24 (lít) Chọn đáp án A VD5: Oxi hóa chậm 2,90 gam hỗn hợp gồm Fe, Zn Mg oxi khơng khí thu m gam chất rắn Để hòa tan hồn tồn m gam chất rắn cần dùng vừa đủ 450 ml dung dịch HCl 0,2M Sau phản ứng thu dung dịch X 0,448 lít H2 (đkc) Giá trị m A 3,22 B 3,30 Trang Trường THPT TAM HIỆP SKKN C 3,38 D 3,70 Giải nH   nHCl  0, 45  0,  0, 09 mol ; nH    2H + + 2e 0, 04 mol 2H +  + 0, 448  0, 02 mol 22, H2  0, 02 mol O 2-   H 2O (0,09 - 0,04) mol  0,025 mol  m  2,90  mO2-  2,90  0, 025 16  3,3 gam Chọn đáp án B VD6: Oxi hóa chậm 2,14 gam hỗn hợp gồm Al, Mg, Fe oxi khơng khí, sau thời gian thu 2,94 gam hỗn hợp rắn X Hòa tan hồn tồn hỗn hợp rắn X cần dùng vừa đủ 70 ml dung dịch HCl 2M Sau phản ứng thu dung dịch Y V lít khí (đkc) Giá trị V A 0,224 B 0,336 C 0,448 D 0,896 Giải nH   nHCl  0, 07   0,14 mol mO2-  2,94 - 2,14  0,8 gam  nO2-  O2-   2H + + 0,1 mol 2H + (0,14  VH2  0, 05 mol + 2e   H2  0,1)  0, 02 mol  0, 02  22,  0, 448 (lít ) 0,8  0, 05 mol 16 H2 O Chọn đáp án C Sơ đồ 2: Oxi hóa hỗn hợp kim loại oxi thu hỗn hợp rắn gồm oxit kim loại kim loại, cho hỗn hợp rắn thu tác dụng với axit loại (HNO3, H2SO4 đặc nóng) Sơ đồ 2a: Al  Mg  Zn  mkim loại + O2 V lít  t0 (1) Al2O3 , Al  MgO, Mg  ZnO, Zn  m1   HNO3 (2) a mol Al(NO3 )3   Mg(NO3 )2  Zn(NO )  mhh muối +  NO   NO2 ne Nếu biết đại lượng ta tính đại lượng lại  Trong giai đoạn (1) ta tính lượng ion O2- oxit: m O2- = m1 - m  Trong giai đoạn (2) axit HNO3 tham gia loại phản ứng: a) phản ứng với ion O 2- oxit Trang + H2 O Trường THPT TAM HIỆP SKKN 2HNO3 + 2Ooxit 2HNO3 + 1e   2NO3- (muối) + H2O b) oxi hóa kim loại dư oxi kim loại có hóa trị thấp (FeO, Fe3O4) lên mức oxi hóa cao 4HNO3 + 3e   3NO3- (muối) NO  + 2H O +   NO3- (muối) + NO  + H 2O Sơ đồ 2b: Al  Mg  Zn  + O2 mkim loại  t0 (1) V lít Al2O3 , Al  MgO, Mg ZnO, Zn  Al2 (SO )3  MgSO  ZnSO   H 2SO4 (2) m1 a mol mhh muối Nếu biết đại lượng ta tính đại lượng lại + SO + H 2O ne  Trong giai đoạn (1) ta tính lượng ion O2- oxit: m O2- = m1 - m  Trong giai đoạn (2) axit H2SO4 tham gia loại phản ứng: a) phản ứng với ion O 2- oxit 2H 2SO + Ooxit   SO42- (muối) + H2O b) oxi hóa kim loại dư oxi kim loại có hóa trị thấp (FeO, Fe3O4) lên mức oxi hóa cao 2H 2SO + 2e   SO 42- (muối) SO  + 2H 2O + Bài tập áp dụng: VD7: Nung 2,23 gam hỗn hợp X gồm kim loại Fe, Al, Zn, Mg oxi, sau thời gian thu 2,71 gam hỗn hợp Y Hòa tan hồn tồn hỗn hợp Y vào dung dịch HNO (dư), thu 0,672 lít khí NO (sản phẩm khử nhất, đkc) Số mol HNO3 phản ứng A 0,12 B 0,14 C 0,16 D 0,18 Giải mO2- = m = 2,71 – 2,23 = 0,48 gam  nO hh oxit , kim loai - m hh kim loai  2- 0, 48  0, 03 mol 16 Trong tốn HNO3 tham gia loại phản ứng a) Phản ứng với ion O2- hỗn hợp oxit 22HNO3 + O(oxit)   2NO32- + H2O 0, 06 mol   0, 03 mol b) Oxi hóa kim loại Fe , Al, Zn, Mg dư FeO, Fe3O4 lên mức oxi hóa cao +3 +2 +2 +3 Al, Mg , Zn , Fe +5 4H N O3 0,12 mol  nHNO3  + 3e   3NO3-   0,12  0, 06  0,18 mol +2 + NO  0, 03 mol Trang + 2H2 O Trường THPT TAM HIỆP SKKN Chọn đáp án D VD8: Nung 19,6 gam hỗn hợp X gồm Cu, Fe, Mg oxi, sau thời gian thu m gam rắn Hòa tan hồn tồn hỗn hợp rắn HNO3 đặc nóng (dư) thu 7,84 lít khí NO2 (đkc, sản phẩm khử nhất) dung dịch B có chứa 84,7 gam hỗn hợp muối giá trị m A 25,2 gam B 26,0 gam C 24,4 gam D 23,6 gam Giải n hợp oxit KL Hỗ Cu(NO3 )2 Cu    + O2 (thiế u)  và + HNO3 (dư)   Fe(NO3 )3 + NO2 + H 2O Fe  (1) (2) Mg Kim loại dư Mg(NO )    m 19,6 gam Nhận xét: m hh rắ n n 84,7 gam rắ n = m  hh kim loại NO3- ( hh muố i nitrat ) = 0,35 mol mO2- 84,7 - 19,6  1,05 mol 62 Trong giai đoạn axit HNO3 tham gia loại phản ứng a) Phản ứng với ion O2- oxit 22HNO3 + O(oxit)   H2 O + 2NO3-   0,35 mol (1,05 - 0,35) mol +2 +2 +3 b) Oxi hóa kim loại Fe , Cu, Mg dư FeO, Fe3O4 lên mức oxi hóa cao Mg , Cu , Fe +5 2H N O3  + mhh rắn =  Chọn đáp án A 1e   m hh kim loại NO3- +4 N O2  + + H2 O 0,35 mol   0,35 mol  mO2- = 19,6 + 0,35.16 = 25,2 gam VD9: Nung 26,4 gam hỗn hợp gồm Fe, Cu Mg oxi, sau thời gian thu m gam rắn X Hòa tan hồn tồn rắn X HNO3 lỗng dư Sau phản ứng thu dung dịch Y 5,6 lít NO (đkc) Giá trị m bao nhiêu? (Biết phản ứng có 1,45 mol HNO3 tham gia phản ứng) A 30,8 gam B 30,4 gam C 30,0 gam D 29,2 gam Giải n hợp oxit KL Hỗ Cu(NO3 )2 Cu    + O2 (thiế u)  và + HNO3 (dư)   Fe(NO3 )3 + NO  + H 2O Fe  (1) (2) Mg  Mg(NO )  Kim loại dư  26,4 gam m rắ n 1,45 mol Trang 0,25 mol Trường THPT TAM HIỆP SKKN Trong giai đoạn (2) HNO3 đặc tham gia loại phản ứng: a) phản ứng với ion O2- oxit 2HNO3 + O2  2NO3- + H 2O (1, 45 - 1) mol   0, 225 mol b) oxi hóa Cu, Fe, Mg, FeO, Fe3O4 lên mức oxi hóa cao Cu 2+ , Mg 2+ , Fe3+ +5 4H N O3   + 3e +2 3NO3-   mol m + 2H O 0, 25 mol m = Chọn đáp án C hh rắ n NO  + hh kim loại  mO2- = 26,4 + 0,225.16 = 30 gam VD10: Oxi hóa chậm 20,8 gam hỗn hợp gồm Al, Zn, Mg oxi khơng khí thu m gam hỗn hợp X gồm oxit kim loại dư Để hòa tan m gam hỗn hợp X cần 1,4 lít dung dịch HNO 1M Sau phản ứng thu dung dịch X 4,48 lít NO (đkc) Giá trị m A 24,0 B 25,6 C 27,2 D 26,4 Giải Al  Mg  Zn  + O2 Al2O3 , Al  MgO, Mg  ZnO, Zn  t   20,8 gam HNO3   Al(NO3 )3  Mg(NO )2  Zn(NO )  + NO + H 2O m gam 4, 48  0, mol 22, Trong sơ đồ HNO3 tham gia phản ứng với hai chức năng: nHNO3  1, 1  1, mol ; nNO  +3 +2 +2 1) Oxi hóa kim loại Al, Zn, Mg dư lên mức oxi hóa cao Al, Mg , Zn 4HNO3 +   3NO3- 3e   0,8 mol + NO + 2H2 O 0, mol 2) Phản ứng với ion O2- hỗn hợp oxit ( nHNO3 phản ứng với O2- = 1,4 – 0,8 = 0,6 mol) 2HNO3 + 0, mol    O2-   H2 O + 2NO3- 0,3 mol mhh kim loai + mO2 m = Chọn đáp án B = 20,8 + 0,3.16 = 25,6 gam VD11: Oxi hóa chậm m gam hỗn hợp gồm Al, Zn, Cu oxi khơng khí, sau phản ứng thu 14,8 gam hỗn hợp gồm oxit kim loại dư Để hòa tan 14,8 gam hỗn hợp cần dùng vừa đủ 350 ml dung dịch HNO3 2M, sau phản ứng thu dung dịch Y 2,24 lít NO (đkc) Giá trị m A 12,4 B 13,2 C 11,6 D 10,8 Trang Trường THPT TAM HIỆP SKKN Giải 2,24 = = 0,1 mol 22,4 n HNO3 = 0,35  = 0,7 mol ; n NO 4HNO3 +   3NO3- 3e +   0, mol NO + 2H2 O 0,1 mol 2- Số mol HNO3 phản ứng với ion O = 0,7 – 0,4 = 0,3 mol 2HNO3 0,3 mol   m  m   O2- + H2 O + 2NO3- 0,15 mol = hh oxit , kim loai hh kim loai m m hh kim loai + mO2- = hh oxit , kim loai - mO 2= 14,8 – 0,15.16 = 12,4 gam Chọn đáp án A VD12: Nung 24,2 gam hỗn hợp gồm (Fe, Cu, Mg, Al) oxi, thu m gam hỗn hợp rắn X Hòa tan hồn tồn m gam rắn X HNO3 lỗng dư thu 4,48 lít NO (sản phẩm khử nhất, đkc) dung dịch Y chứa 117,2 gam muối Giá trị m A 31,4 B 32,2 C 30,6 D 33,8 Giải n NO3- (muối) = 117,2 - 24,2 = 1,5 mol 62 Trong phản ứng HNO3 tham gia loại phản ứng: 1) oxi hóa kim loại dư, FeO, Fe3O4 lên mức oxi hóa cao 4HNO3 + 3e   3NO3- + NO + 2H2 O 0, mol   0, mol 22) phản ứng với ion O oxit 2HNO3 + O2  H2 O + 2NO30, 45 mol  m = 24,2 + mO2Chọn đáp án A   (1,5 - 0, 6) mol = 24,2 + 0,45.16 = 31,4 (gam) VD13: Nung 23,15 gam hỗn hợp gồm (Fe, Zn, Mg, Al) oxi, thu 27,15 gam hỗn hợp rắn X Hòa tan hồn tồn 27,15 gam rắn X HNO3 lỗng dư thu 6,72 lít NO (sản phẩm khử nhất, đkc) dung dịch Y chứa m gam muối Giá trị m A 78,95 B 97,55 C 82,95 D 109,95 Giải mO2- = 27,15 – 23,15 = 4,0 gam  nO 2- = 0,25 (mol) Trong phản ứng HNO3 tham gia loại phản ứng: Trang Trường THPT TAM HIỆP SKKN 1) oxi hóa kim loại dư, FeO, Fe3O4 lên mức oxi hóa cao 4HNO3 + 3e   3NO3- + NO + 2H2 O 0,9 mol   0,3 mol 22) phản ứng với ion O oxit 2HNO3 + O2  H 2O + 2NO3- n 0, 25 mol NO3-   0,5 mol (muối) = 0,9 + 0,5 = 1,4 (mol)  m = 23,15 + mNO3- = 23,15 + 1,4.62 = 109,95 (gam) Chọn đáp án D III HIỆU QUẢ CỦA ĐỀ TÀI - Sau sử dụng đề tài “Thiết lập sơ đồ giải tốn hóa học” học sinh hứng thú nhận thức hơn, hưng phấn việc giải tập Xuất phát từ đam mê, học sinh hứng thú với mơn học, chủ động sưu tầm tài liệu nâng cao chất lượng học tập Mỗi sơ đồ biến hóa nhiều tập mới, cần học sinh nắm chất phản ứng giải tập biến hóa - Đề tài áp dụng cho lớp 11A1 (năm học 2011-2012), 90% học sinh lớp làm tập biến hóa từ sơ đồ mà khơng cần hướng dẫn giáo viên IV ĐỀ XUẤT, KHUYẾN NGHỊ KHẢ NĂNG ÁP DỤNG - Áp dụng đề tài “Thiết lập sơ đồ giải tốn hóa học” phương pháp tạo hứng thú học tập cho em, giúp em đam mê học tập, chủ động mở rộng kiến thức Đây phương pháp thiết thực để khơi gợi hứng thú học tập, phát huy tinh thần tự học em áp dụng phạm vi rộng đem lại hiệu cao Tuy nhiên phạm vi đề tài áp dụng cho học sinh lớp 11, lớp 12 học sinh có học lực từ trung bình trở lên V TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách giáo khoa hóa học 10, 11, 12 Đề thi cao đẳng, đại học 2008 2010 Trang