Sáng kiến kinh nghiệm Phương pháp quy đổi

Nội dung text: Sáng kiến kinh nghiệm Phương pháp quy đổi

1. Đề tài trao đổi kinh nghiệm giảng dạy Giáo viên thực hiện : Trương Ngọc Bình PHẦN I : MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài . Trong những năm gần đây , vấn đề thi cử đối với học sinh nhất là hình thức thi trắc nghiệm , thì ngoài vấn đề học sinh nắm vững kiến thức, kĩ năng , cách nhận dạng một bài toán hóa học cần phải có những phương pháp giải khoa học nhanh gọn , hiệu quả rút ngắn thời gian làm bài là một vấn đề rất thiết thực . Từ các vấn đề thực tế trên , trong những năm giảng dạy ở thpt với vốn kinh nghiệm được tích lũy và tìm những tài liệu tham khảo . Vì vậy , hôm nay tôi xin được trình bày cùng với quí thầy cô và các đồng nghiệp một số bài toán hóa học của hợp chất sắt bằng Phương pháp qui đổi .Trong quá trình thực hiện hoàn thiện đề tài sẽ không tránh khỏi những sai sót nhất định , vì vậy kính mong được sự góp ý rất chân thành của quí thầy cô và các bạn đồng nghiệp. Xin chân thành cảm ơn . 1. Đối tượng nghiên cứu đề tài . Dùng cho tất cả học sinh THPT 2. Phạm vi nghiên cứu đề tài . Hợp chất của sắt và một số hợp chất khác . 3. Ưu điểm đề tài . Từ nhiều chất ban đầu qui đổi thành số chất ít hơn . 4. Nhược điểm đề tài . Không sử dụng rộng rãi trong các hợp chất khác đa dạng . 5. Phương pháp nghiên cứu đề tài . Nghiên cứu SGK 10 ,11 , 12 và các tài liệu tham khảo . Ea Rốk , ngày 22 tháng 03 năm 2013 Trường THPT Ea Rốk Năm học 2012- 2013 1
2. Đề tài trao đổi kinh nghiệm giảng dạy Giáo viên thực hiện : Trương Ngọc Bình PHẦN II .NỘI DUNG ĐỀ TÀI 1. Quy đổi chất 1. Nguyên tắc áp dụng : - Nếu đề bài cho hỗn hợp gồm các chất Fe, Fe 2O3, Fe3O4, FeO thì ta có thể quy đổi thành hỗn hợp Fe và Fe2O3. - Nếu đề bài cho hỗn hợp gồm các chất Fe2O3, Fe3O4, FeO thì ta có thể quy đổi thành hỗn hợp FeO và Fe2O3. - Nếu đề bài cho hỗn hợp gồm các chất Fe 2O3, Fe3O4, FeO với số mol FeO và Fe2O3 bằng nhau thì ta có thể quy đổi thành Fe3O4. - Khi đề bài cho một hỗn hợp các chất mà chỉ được tạo thành từ 2 hoặc 3 nguyên tố hóa học thì ta quy đổi hỗn hợp các chất đó thành hỗn hợp của các nguyên tố. 2. Các ví dụ minh họa : 1. Quy đổi chất Ví dụ 1: Hòa tan 14,52 gam hỗn hợp X gồm NaHCO3, KHCO3, MgCO3 bằng dung dịch HCl dư, thu được 3,36 lít khí CO2 (đktc). Khối lượng KCl tạo thành trong dung dịch sau phản ứng là A. 8,94. B. 16,17. C. 7,92. D. 11,79. Hướng dẫn giải Quy đổi hỗn hợp X thành hỗn hợp NaHCO3 và KHCO3 (vì KLPT của MgCO3 và NaHCO3 bằng nhau). NaHCO3 + HCl  NaCl + H2O + CO2 (1) x x x KHCO3 + HCl  KCl + H2O + CO2 (2) y y y x y 0,15 x 0,03mol Ta có hệ phương trình: 84x 100y 14,52 y 0,12mol Vậy mKCl = 0,12. 74,5 = 8,94 gam. Ví dụ 2: Để hoà tan hoàn toàn 23,2 gam hỗn hợp gồm FeO, Fe 3O4 và Fe2O3 (trong đó số mol FeO bằng số mol Fe2O3), cần dùng vừa đủ V lít dung dịch HCl 0,5M. Giá trị của V là A. 1,8. B. 0,8. C. 2,3. D. 1,6. Hướng dẫn giải Vì số mol của FeO và Fe2O3 trong hỗn hợp bằng nhau nên ta quy đổi hỗn hợp FeO, Fe3O4 và Fe2O3 thành Fe3O4. 23,3 Ta có nFe3O4 = 233 = 0,1 mol Fe3O4 + 8HCl  FeCl2 + 2FeCl3 + 4H2O (1) 0,1 mol 0,8 mol 0,8 Vdd HCl = 0,5 = 1,6 lít. Đáp án D. Ví dụ 3: Cho m gam hỗn hợp gồm FeO, Fe 2O3, Fe3O4 tác dụng với dung dịch HCl (dư). Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, được dung dịch Y. Cô cạn Y thu được 7,62 gam FeCl 2 và 9,75 gam FeCl3. Giá trị của m là A. 9,12.B. 8,75.C. 7,80.D. 6,50. Hướng dẫn giải Quy đổi hỗn hợp FeO, Fe3O4 và Fe2O3 thành FeO và Fe2O3. FeO + 2HCl  FeCl2 + 2H2O (1) 0,06 mol  0,06 mol Fe2O3 + 6HCl  2FeCl3 + 3H2O (2) 0,03 mol  0,06 mol Từ (1) và (2) m = 0,06.72 + 0,03.160 = 9,12 gam. Đáp án A. Ví dụ 4: Nung 8,4 gam Fe trong không khí, sau phản ứng thu được m gam chất rắn X gồm Fe, Fe2O3, Fe3O4, FeO. Hòa tan m gam hỗn hợp X vào dung dịch HNO3 dư thu được 2,24 lít khí NO2 Trường THPT Ea Rốk Năm học 2012- 2013 2
3. Đề tài trao đổi kinh nghiệm giảng dạy Giáo viên thực hiện : Trương Ngọc Bình (đktc) là sản phẩm khử duy nhất. Giá trị của m là A. 11,2 gam.B. 10,2 gam.C. 7,2 gam.D. 6,9 gam. Hướng dẫn giải Quy hỗn hợp X về hai chất Fe và Fe2O3: Hòa tan hỗn hợp X vào dung dịch HNO3 dư ta có Fe + 6HNO3  Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O 0,1 3  0,1 mol Số mol của nguyên tử Fe tạo oxit Fe2O3 là 8,4 0,1 0,35 0,35 n n Fe 56 3 3 Fe2O3 3 2 m m m Vậy: X Fe Fe2O3 0,1 0,35 m 56 160 X 3 3 = 11,2 gam. Quy hỗn hợp X về hai chất FeO và Fe2O3: FeO + 4HNO3  Fe(NO3)3 + NO2 + 2H2O 0,1  0,1 mol 2Fe O2  2FeO 0,1 0,1 mol ta có: 0,15 mol 4Fe 3O2  2Fe2O3 0,05 0,025 mol m h2 X = 0,1 72 + 0,025 160 = 11,2 gam. Đáp án A. Chú ý: Vẫn có thể quy hỗn hợp X về hai chất (FeO và Fe 3O4) hoặc (Fe và FeO), hoặc (Fe và Fe3O4) nhưng việc giải trở nên phức tạp hơn (cụ thể là ta phải đặt ẩn số mol mỗi chất, lập hệ phương trình, giải hệ phương trình hai ẩn số). Quy hỗn hợp X về một chất là FexOy: FexOy + (6x 2y)HNO3  Fe(NO3)3 + (3x 2y) NO2 + (3x y)H2O 0,1 3x 2y mol  0,1 mol. 8,4 0,1.x x 6 n Fe 56 3x 2y y 7 mol. Vậy công thức quy đổi là Fe6O7 (M = 448) và 0,1 n Fe6O7 3 6 2 7 = 0,025 mol. m X = 0,025 448 = 11,2 gam. Nhận xét: Quy đổi hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4 về hỗn hợp hai chất là FeO, Fe2O3 là đơn giản nhất. Ví dụ 5: Hòa tan hết m gam hỗn hợp X gồm FeO, Fe2O3, Fe3O4 bằng HNO3 đặc nóng thu được 4,48 lít khí NO2 (đktc). Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được 145,2 gam muối khan giá trị của m là A. 35,7 gam.B. 46,4 gam.C. 15,8 gam.D. 77,7 gam. Hướng dẫn giải Quy hỗn hợp X về hỗn hợp hai chất FeO và Fe2O3 ta có FeO + 4HNO3  Fe(NO3)3 + NO2 + 2H2O 0,2 mol  0,2 mol  0,2 mol Fe2O3 + 6HNO3  2Fe(NO3)3 + 3H2O 0,2 mol  0,4 mol 145,2 n Fe(NO3 )3 242 = 0,6 mol. m X = 0,2 (72 + 160) = 46,4 gam. Đáp án B. Trường THPT Ea Rốk Năm học 2012- 2013 3
4. Đề tài trao đổi kinh nghiệm giảng dạy Giáo viên thực hiện : Trương Ngọc Bình Ví dụ 6: Hòa tan hoàn toàn 49,6 gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4 bằng H2SO4 đặc nóng thu được dung dịch Y và 8,96 lít khí SO2 (đktc). a. Tính phần trăm khối lượng oxi trong hỗn hợp X. A. 40,24%.B. 30,7%.C. 20,97%.D. 37,5%. b. Tính khối lượng muối trong dung dịch Y. A. 160 gam.B.140 gam.C. 120 gam.D. 100 gam. Hướng dẫn giải m Fe2O3 = 49,6 0,8 72 = 8 gam  ( 0,05 mol) n O (X) = 0,8 + 3 ( 0,05) = 0,65 mol. 0,65 16 100 %m Vậy: a) O 49,9 = 20,97%. Đáp án C. m b) Fe2 (SO4 )3 = [0,4 + (-0,05)] 400 = 140 gam. Đáp án B. Ví dụ 7: Để khử hoàn toàn 3,04 gam hỗn hợp X gồm FeO, Fe2O3, Fe3O4 thì cần 0,05 mol H2. Mặt khác hòa tan hoàn toàn 3,04 gam hỗn hợp X trong dung dịch H2SO4 đặc nóng thì thu được thể tích khí SO2 (sản phẩm khử duy nhất ở đktc) là. A. 224 ml.B. 448 ml.C. 336 ml.D. 112 ml. Hướng dẫn giải Quy hỗn hợp X về hỗn hợp hai chất FeO và Fe2O3 với số mol là x, y, ta có: to FeO + H2  Fe + H2O x y to Fe2O3 + 3H2  2Fe + 3H2O x 3y x 3y 0,05 x 0,02 mol 72x 160y 3,04 y 0,01 mol 2FeO + 4H2SO4  Fe2(SO4)3 + SO2 + 4H2O 0,02  0,01 mol V Vậy: SO2 = 0,01 22,4 = 0,224 lít (hay 224 ml). Đáp án A. Ví dụ 8: Nung m gam bột sắt trong oxi, thu được 3 gam hỗn hợp chất rắn X. Hòa tan hết hỗn hợp X trong dung dịch HNO3 (dư) thoát ra 0,56 lít NO (ở đktc) (là sản phẩm khử duy nhất). Giá trị của m là A. 2,52 gam.B. 2,22 gam.C. 2,62 gam.D. 2,32 gam. Hướng dẫn giải Quy hỗn hợp chất rắn X về hai chất Fe, Fe2O3: Fe + 4HNO3  Fe(NO3)3 + NO + 2H2O 0,025  0,025  0,025 mol m Fe2O3 = 3 56 0,025 = 1,6 gam 1,6 m 2 Fe (trong Fe2O3 ) 160 = 0,02 mol m Fe = 56 (0,025 + 0,02) = 2,52 gam. Đáp án A Ví dụ 9: Hỗn hợp X gồm (Fe, Fe2O3, Fe3O4, FeO) với số mol mỗi chất là 0,1 mol, hòa tan hết vào dung dịch Y gồm (HCl và H2SO4 loãng) dư thu được dung dịch Z. Nhỏ từ từ dung dịch Cu(NO3)2 1M vào dung dịch Z cho tới khi ngưng thoát khí NO. Thể tích dung dịch Cu(NO3)2 cần dùng và thể tích khí thoát ra ở đktc thuộc phương án nào? A. 25 ml; 1,12 lít.B. 0,5 lít; 22,4 lít. C. 50 ml; 2,24 lít. D. 50 ml; 1,12 lít. Hướng dẫn giải Quy hỗn hợp 0,1 mol Fe2O3 và 0,1 mol FeO thành 0,1 mol Fe3O4. Hỗn hợp X gồm: Fe3O4 0,2 mol; Fe 0,1 mol + dung dịch Y + 2+ 3+ Fe3O4 + 8H  Fe + 2Fe + 4H2O 0,2 0,2 0,4 mol + 2+  Fe + 2H  Fe + H2 Trường THPT Ea Rốk Năm học 2012- 2013 4
5. Đề tài trao đổi kinh nghiệm giảng dạy Giáo viên thực hiện : Trương Ngọc Bình 0,1 0,1 mol 2+ 3+ Dung dịch Z: (Fe : 0,3 mol; Fe : 0,4 mol) + Cu(NO3)2: 2+ + 3+  3Fe + NO3 + 4H  3Fe + NO + 2H2O 0,3 0,1 0,1 mol V NO = 0,1 22,4 = 2,24 lít. 1 n n Cu( NO3 )2 = 0,05 mol. 2 NO3 0,05 V 2 = 0,05 lít (hay 50 ml). Đáp án C. d Cu( NO3 )2 1 Ví dụ 10: Nung 8,96 gam Fe trong không khí được hỗn hợp A gồm FeO, Fe3O4, Fe2O3. A hòa tan vừa vặn trong dung dịch chứa 0,5 mol HNO3, bay ra khí NO là sản phẩm khử duy nhất. Số mol NO bay ra là.A. 0,01.B. 0,04.C. 0,03.D. 0,02. 8,96 n 0,16 Hướng dẫn giải Fe 56 mol Quy hỗn hợp A gồm (FeO, Fe3O4, Fe2O3) thành hỗn hợp (FeO, Fe2O3) ta có phương trình: 2Fe + O2  2FeO x x 4Fe + 3O2  2Fe2O3 y y/2 3FeO + 10HNO3  3Fe(NO3)3 + NO + 2H2O x 10x/3 x/3 Fe2O3 + 6HNO3  2Fe(NO3)3 + 3H2O y/2 3y Hệ phương trình: x y 0,16 x 0,06 mol 10x 3y 0,5 y 0,1 mol 3 0,06 n 0,02 NO 3 mol. Đáp án D. Ví dụ 11: Hòa tan hoàn toàn 30,4 gam chất rắn X gồm Cu, CuS, Cu2S và S bằng dung dịch HNO3 dư, thoát ra 20,16 lít khí NO duy nhất (đktc) và dung dịch Y. Thêm Ba(OH)2 dư vào dung dịch Y thu được m gam kết tủa. Giá trị của m là A. 81,55. B. 110,95. C. 115,85. D. 104,20. Hướng dẫn giải Quy đổi hỗn hợp X thành hỗn hợp Cu và S. Quá trình oxi hóa : Cu Cu+2 + 2e x 2x S S+6 + 6e y 6y Quá trình oxi khử : N+5 + 3e N+2 (NO) 3.0,9 0,9 2x 6y 0,9.3 x 0,3 mol Ta có hệ phương trình: 64x 32y 30,4 y 0,35 mol 2+ 2- Ba + SO4 BaSO4 0,35 0,35 2+ - Cu + 2OH Cu(OH)2 0,3 0,3 Vậy m = 0,35.233 + 0,3. 98 = 110,95 gam. Đáp án B. Ví dụ 12: Hỗn hợp A gồm O2 và O3 có tỉ khối so với hiđro là 19,2. Hỗn hợp B gồm H2 và CO có tỉ khối so với hiđro là 3,6. Tính thể tích khí A (đktc) cần dùng để đốt cháy hoàn toàn 3 mol khí B. A. 9,318 lít.B. 28 lít.C. 22,4 lít. D. 16,8 lít. Trường THPT Ea Rốk Năm học 2012- 2013 5