SKKN Áp dụng các định luật bảo toàn giải các bài tập về phản ứng hóa học không cần viết các phương trình phản ứng - Phan Thọ Nhật

Nội dung text: SKKN Áp dụng các định luật bảo toàn giải các bài tập về phản ứng hóa học không cần viết các phương trình phản ứng - Phan Thọ Nhật

1. SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM : “Áp dụng các định luật bảo toàn giải các bài tập về phản ứng hóa học không cần viết các phương trình phản ứng “ Phan Thọ Nhật , giáo viên trường THPT Hương khê- Hà Tĩnh . A.ĐẶT VẤN ĐỀ: I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Trong chương trình thiTHPT Quốc Gia , câu hỏi vận dụng và vận dụng cao khá phức tạp, bài tập ra với nhiều phương trình phản ứng ,nếu giải theo cách giải thông thường thì rất dài, mất nhiều thời gian . Để khắc phục khó khăn này nếu có giải pháp không cần viết phương trình hóa học thì quả thực thật tuyệt vời. Áp dụng các nguyên tắc bảo toàn ta có thể giải quyết một cách trọn vẹn và nhanh chóng. Từ những lý do trên tôi trình bày sáng kiến kinh nghiệm: “Áp dụng các định luật bảo toàn giải các bài tập về phản ứng hóa học không cần viết các phương trình phản ứng “ II. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU: Để hoàn thành đề tài nói trên tôi đã nghiên cứu trên rất nhiều dạng bài tập về hóa vô cơ cũng như hóa hữu cơ phức tạp từ các đề thi THPT Quốc Gia nhiều năm.Các vấn đề trong bài viết này sẽ hỗ trợ cho các em học sinh lớp 12 chuẩn bị thi THPT Quốc Gia có những ứng dụng tốt. III. MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU - Mục tiêu nghiên cứu : Mục tiêu nghiên cứu của đề tài này là giúp các em học sinh lớp 12 tiếp cận với bài toán phức tạp bằng công cụ hữu hiệu đó là phương pháp Bảo toàn.Đồng thời rèn luyện cho học sinh kỹ năng giải và trình bày dạng toán này . - Nhiệm vụ nghiên cứu : Nghiên cứu các tài liệu ,xây dựng và trình bày một cách có hệ thống các bài tập phức tạp . IV. GIẢ THUYẾT KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI - Về nguyên tắc ta có Định luật bảo toàn khối lượng trong phản ứng hóa hoc.Định luật bảo toàn nguyên tố , bảo toàn mol electron cho-nhận, bào toàn điện tích. - Hướng dẫn học sinh giải đúng theo các nguyên tắc trên,lập đúng quy trình giải toán; kiểm tra kết quả để có kết luận xác đáng .
2. V. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU +) Nghiên cứu lý luận: Nghiên cứu các tài liệu về bài tập vận dụng và vận dụng cao trong các đề thi THPT Quốc Gia. +) Nghiên cứu thực tiễn: Khảo sát năng lực học sinh trong vấn đề tiếp cận và giải quyết bài toán có nhiều phản ứng phức tạp . +) Thực nghiệm sư phạm : Tiến hành dạy thực nghiệm một số tiết ở lớp 12 để xem xét tính khả thi và hiệu quả của đề tài . VI. DỰ BÁO NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA ĐỀ TÀI - Trong thực tiễn dạy học của bản thân,tôi đã áp dụng đề tài của mình vào giảng dạy và đã thu được kết quả rất khả quan, hầu hết sau đó các em đã rất chủ động và hứng thú khi tiếp cận với những bài toán giải bằng phương pháp không cần viết các phương trình hóa học. Từ đó phát huy tính tích cực, tư duy sáng tạo của mình trong học tập. Đề tài có thể làm tài liệu tham khảo cho giáo viên và học sinh trong việc bồi dưỡng học sinh giỏi, luyện thi THPT quốc gia để vào các trường Đại học - Cao đẳng. B.GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ I.CƠ SỞ KHOA HỌC 1. Cơ sở lý luận: Về nguyên tắc ta hoàn toàn dựa vào các định luật bảo toàn để giải quyết bài toán, không câu nệ vào việc viết phương trình hóa học. 2. Cơ sở thực tiễn: Qua quá trình giảng dạy tôi thấy nội dung chương trình thiTHPT đề cập rất nhiều đến các bài tập hay và khó do đó việc đưa ra được giải pháp giải bài toán không cần viết phương trình hóa học là một giải pháp hữu hiệu nhằm giúp cho học sinh hoàn thành tốt bài thi của mình. II.CÁC BÀI TẬP ÁP DỤNG Câu 1: Đốt cháy hoàn toàn 17,4 gam hỗn hợp Mg và Al trong khí oxi (dư) thu được 30,2 gam hỗn hợp oxit. Thể tích khí oxi (đo ở đktc) đã tham gia phản ứng là A. 11,20 lít. B. 17,92 lít. C. 4,48 lít. D. 8,96 lít. Bảo toàn khối lượng: mO2 = 30,2 – 17,4 = 12,8 gam , nO2 = 0,4 mol , VO2= 0,4.22,4 = 8,96 lít.Chọn D. Câu2: Khi cho 5,6 gam Fe tác dụng với 250 ml dung dịch AgNO 3 1M thì sau khi phản ứng kết thúc thu được bao nhiêu gam chất rắn? A. 27,0 gam. B. 20,7 gam. C. 37,0 gam. D. 21,6 gam. 2+ 3+ nAgNO3/nFe=2,5 nên tạo 2 muối Fe và Fe ; bảo toàn Ag:0,25.108 = 27,0 gam. Chọn A.
3. Câu3: Dẫn khí than ướt qua m gam hỗn hợp X gồm các chất Fe 2O3, CuO, Fe3O4 (có số mol bằng nhau) đun nóng thu được 36 gam hỗn hợp chất rắn Y. Cho Y phản ứng hết với dung dịch HNO3 loãng dư thu được 11,2 lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất đo ở đktc). Giá trị của m là A. 48,2. B. 54,2. C. 47,2. D. 46,4. Coi số mol mỗi oxit là a mol; => nFe=5a, nCu=a, nO dư =b ; 344a + 16b = 36; bảo toàn e cho hỗn hợp 36 gam; 3*Fe + 2*nCu = 3*nNO + 2* nO dư => 15a + 2a = 2b + 3*0,5; a=0,1; b=0,1; m = 472*0,1=47,2 gam.ChọnC. Câu4: Để khử hoàn toàn 17,6 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe 2O3, Fe3O4 cần dùng vừa đủ 2,24 lít H2 (đo ở đktc). Khối lượng Fe thu được là A. 15 gam. B. 17 gam. C. 16 gam. D. 18 gam. m Fe = 17,6 – mO = 17,6 – 0,1*16=16 gam. Do nO = nH2 . Chọn C Câu5: Hòa tan hoàn toàn 9,95 gam hỗn hợp X gồm Na, K và Ba vào 100 ml dung dịch HCl 1M thu được dung dịch Y và 2,24 lít khí H 2 (đo ở đktc). Cô cạn dung dịch Y thu được m gam chất rắn. Giá trị của m là A. 15,2. B. 13,5. C. 17,05. D. 11,65. m chất rắn =m Kl + mCl + mOH- . Tổng số mol OH- = 2nH2 = 0,1.2 =0,2. nOH- dư = 0,2 -0,1 = 0,1. M chất rắn = 9,95 + 0,1.35,5 + 0,1.17 = 15,2 gam . Chọn A. Câu6: Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm 2 ancol đa chức, mạch hở, thuộc cùng dãy đồng đẳng thu được 11,2 lít khí CO 2 (đo ở đktc) và 12,6 gam H 2O. Mặt khác, nếu cho m gam hỗn hợp X tác dụng với 10 gam Na thì sau phản ứng thu được a gam chất rắn. Giá trị của a và m lần lượt là A. 9,2 và 22,6. B. 23,4 và 13,8. C. 13,8 và 23,4. D. 9,2 và 13,8. nCO2=0,5; nH2O=0,7; n ancol = 0,2 mol; số C = 2,5 => Có ancol C2H4(OH)2; m =mC+mH+mO=0,5*12+1,4+0,4*16=13,8; nH2=1/2nOH=0,2; Bảo toàn khối lượng 13,8+ 10 = m chất rắn + 0,2*2 ; => m chất rắn =23,4 gam. Chọn B. Câu7: Điện phân (với điện cực trơ) 300 ml dung dịch Cu(NO 3)2 nồng độ a mol/l, sau một thời gian thu được dung dịch Y vẫn còn màu xanh, có khối lượng giảm 72 gam so với dung dịch ban đầu. Cho 67,2 gam bột sắt vào Y, sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 31,2 gam hỗn hợp kim loại. Biết NO là sản phẩm khử - duy nhất của NO3 . Giá trị của a là A. 3,60. B. 4,05. C. 3,90. D. 3,75. + nCu tạo ra =2x; nO2=x (bảo toàn e); 64*2x+32x=72; => x=0,45 mol; nH =4*nO2= 1,8 mol; nCu2+ dư =y mol; bảo toàn e: 2*nFe=2y + 3*nNO; nNO=1/4*nH + =0,45 mol; (1,2-nFe)*56+64y=31,2; giải hệ => nFe phản ứng =0,9; nCu2+ dư = y =0,225 mol; => nCu2+ ban đầu = 0,9+0,225=1,125 mol; => a=1,125/0,3=3,75 mol;Chọn D.
4. Câu8: Hỗn hợp X gồm Al, Fe3O4 và CuO, trong đó oxi chiếm 25% khối lượng hỗn hợp. Cho 1,344 lít khí CO (đo ở đktc) đi qua m gam X nung nóng, sau một thời gian thu được chất rắn Y và hỗn hợp khí Z có tỉ khối so với H 2 bằng 18. Hòa tan hoàn toàn Y trong dung dịch HNO 3 loãng (dư), thu được dung dịch chứa 3,08m gam muối và 0,896 lít khí NO (là sản phẩm khử duy nhất đo ở đktc). Giá trị m gần nhất với giá trị nào sau đây? A. 9,0. B. 8,0. C. 8,5. D. 9,5. Ban đầu, mkl=0,75m, mO=0,25m giải hệ pt=>CO2=CO=0,03 => nO trong oxit đã bị lấy=0,03=> nO còn:0,25m/16-0,03 nHNO3 pư=2nO +4NO=0,25m/8 +0,1 bảo toàn N: nNO3 tạo muối= HNO3-NO=0,25m/8 +0,06 m muối=mkl +mNO3-=>3,08m=62*(0,25m/8 +0,06) +0,75m m=9,48=> đáp án D . Câu9: Hỗn hợp X chứa 4 hiđrocacbon đều ở thể khí có số nguyên tử cacbon lập thành cấp số cộng và có cùng số nguyên tử hiđro. Nung nóng 6,72 lít hỗn hợp E chứa X và H2 có mặt Ni làm xúc tác thu được hỗn hợp F có tỉ khối so với He bằng 9,5. Dẫn toàn bộ F qua bình đựng dung dịch Br 2 dư thấy số mol Br 2 phản ứng là a mol; đồng thời khối lượng bình tăng 3,68 gam. Khí thoát ra khỏi bình (hỗn hợp khí T) có thể tích là 1,792 lít chỉ chứa các hiđrocacbon. Đốt cháy toàn bộ T thu được 4,32 gam nước. Thể tích các khí đều đo ở đktc. Giá trị của a là A. 0,12 mol. B. 0,14 mol. C. 0,13 mol. D. 0,16 mol. 4 chất là CH4, C2H4, C3H4, C4H4. a, b, c, d mol tương ứng nE=0,3 mol; MF=38; m phần không no =3,68 gam;n phần no =0,08 mol; nH2O=0,24 mol; nCO2=0,24-0,08=0,16 mol; m phần no =0,16*12+2*0,24= 2,4 gam;mF=3,68+2,4 =6,08; => nF=6,08/38=0,16; nH2 ban đầu= nE-nF=0,3-0,16=0,14 mol; nX =0,16 mol; mX=6,08-0,14*2=5,8; =>nC(trong X)=(5,8-0,16*4)/12=0,43 mol; Bảo toàn C và tổng số mol: a+ 2b+3c+4d=0,43; a+b+c+d=0,16; =>b+2c+3d= 0,27= nH2+nBr2 => nBr2=0,13 mol Câu10: Hỗn hợp khí A gồm Cl2 và O2. Cho A phản ứng vừa đủ với 1 hỗn hợp gồm 4,8 gam Mg và 8,1 gam Al thu được 37,05 gam hỗn hợp các muối clorua và các oxit của 2 kim loại. Thành phần % theo khối lượng của các khí trong A là: A. 90% và 10%.B. 15,5% và 84,5%. C. 73,5% và 26,5%. D. 56% và 35%.
5. Chọn đáp án C Cl2 : a(mol) BTKL BTE 71a 32b 37,05 4,8 8,1 a 0,25(mol) Ta có : A  O2 : b(mol) 2a 4b 0,2.2 0,3.3 b 0,2(mol) 0,25.71 %m 73,5% %m 26,5% Cl2 0,25.71 0,2.32 O2 Câu11: Cho 300ml dung dịch Ba(OH)2 0,1M và 250 ml dung dịch Al2(SO4)3 x(M) thu được 8,55 gam kết tủa. Thêm tiếp 400 ml dung dịch Ba(OH)2 0,1M vào hỗn hợp phản ứng thì lượng kết tủa thu được là 18,8475 gam. Giá trị của X là: A. 0,10.B. 0,12.C. 0,06.D. 0,09. Chọn đáp án D n 2 0,03mol BaSO : 0,03 Nhận thấy ban đầu : Ba BTNT m 8,55 4 x 0,06 n 0,06mol  Al(OH) : 0,02 OH 3 n 2 0,07mol 0,14 Ba BTNT mMax 0,07.233 .78 19,95 18,8475 Với   n 0,14mol 3 OH BaSO4 Al(OH)3 Do đó,lượng kết tủa Al(OH)3 đã bị tan một phần. n 0,5x mol BaSO4 : 0,75x Al3 Khi đó Ba(OH)2 dư và 18,8475 n 0,75x mol 18,8475 0,75x.233 SO2 Al(OH) : 4 3 78 18,8475 0,75x.233 BT.Nhãm OH 0,14 0,5x.3 (0,5x ) x 0,09 (M) 78 Câu 12: Hỗn hợp X gồm: C4H4, C4H2, C4H6, C4H8, C4H10. TL khối của X so với H2 là 27. Đốt cháy hoàn toàn X, cần dung vừa đủ V lít O2 (đktc), thu được CO2 và 0,03 mol H2O. Giá trị của V là: A. 1,232. B. 2,464.C. 3,696.D. 7,392. Chọn đáp án A Nhận thấy các chất trong X đều có 4C do đó. Quy X về : C4Hn 4.12 n 27.2 n 6 X : C4H6 Ta có : n 0,03 BTNT n 0,04 BTNT.O n 0,055(mol) V 1,232(lit) H2O CO2 O2 Câu 13: Thủy phân một lượng pentapeptit mạch hở X chỉ thu được 3,045 gam Ala-Gly-Gly; 3,48 gam Gly-Val; 7,5 gam Gly; 2,34 gam Val; x mol Val-Ala và y mol Ala.Biết X có công thức Ala Gly Gly Val Ala Tỷ lệ x:y là: A. 6:1. B. 2:5. C. 11:16. D. 7:20. Chọn đáp án D Ta gọi : Ala Gly Gly Val Ala : a (mol)