SKKN Bài toán kim loại tác dụng với axit cho lượng sản phẩm khác nhau tùy theo cách đánh giá sản phẩm

Nội dung text: SKKN Bài toán kim loại tác dụng với axit cho lượng sản phẩm khác nhau tùy theo cách đánh giá sản phẩm

1. CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc TÊN ĐỀ TÀI BÀI TOÁN KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI AXIT CHO LƯỢNG SẢN PHẨM KHÁC NHAU TÙY THEO CÁCH ĐÁNH GIÁ SẢN PHẨM Quảng Bình, tháng 01 năm 2019
2. CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc TÊN ĐỀ TÀI BÀI TOÁN KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI AXIT CHO LƯỢNG SẢN PHẨM KHÁC NHAU TÙY THEO CÁCH ĐÁNH GIÁ SẢN PHẨM Họ và tên: Trần Hữu Quyền Chức vụ: Tổ phó chuyên môn Đơn vị công tác: Trường THPT Lê Hồng phong Quảng Bình, tháng 01 năm 2019
3. Mục lục Nội dung Trang Mục lục 1 1. Phần mở đầu . 2 1.1. Lý do chọn đề tài 2 1.2. Phạm vi áp dụng của đề tài 2 2. Phần nội dung . 3 2.1. Thực trạng của đề tài nghiên cứu 3 2.1.1. Các Trường hợp thường gặp trong các bài toán dạng này 3 2.1.2. Các phương pháp giải . 4 2.2. Nội dung của đề tài 4 2.2.1. Phân tích những hướng sai mà người đọc có thể mắc phải . 4 2.2.2. Một số bài toán tương tự 15 2.2.3. Áp dụng vào thực tiễn 23 2.2.4. Một số kinh nghiệm khi giải các bài tập dạng này 24 3. Phần kết luận 24 3.1. Ý nghĩa của đề tài 24 3.2. Kiến nghị, đề xuất 24 Tài liệu tham khảo . 25
4. Sáng kiến kinh nghiệm BÀI TOÁN KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI AXIT CHO LƯỢNG SẢN PHẨM KHÁC NHAU TÙY THEO CÁCH ĐÁNH GIÁ SẢN PHẨM Bộ môn: Hóa Học NĂM 2018 – 2019 1. Phần mở đầu 1.1. Lý do chọn đề tài - Hóa học là một bộ môn khoa học thực nghiệm nên rèn luyện cho học sinh kỷ năng thí nghiệm thông qua các thí nghiệm nói chung và các bài tập tập thực nghiệm nói riêng có một ý nghĩa to lớn trong việc khắc sâu kiến thức, tạo sự hứng thú và đam mê học tập môn hóa hơn. - Trong bộ môn hóa học có thể nói rằng việc xác định đúng sản phẩm tạo thành hết sức quan trọng vì nó quyết định kết quả của bài toán định tính cũng như bài toán định lượng, đặc biệt trong các đề thi chọn Học sinh giỏi, thi tuyển sinh Đại học, Cao đẳng hiện nay. Chính vì vậy tôi chọn đề tài: “ Bài toán kim loại tác dụng với axit cho lượng sản phẩm khác nhau tùy theo cách đánh giá sản phẩm”. Thông qua đề tài này nhằm phân tích những sai sót mà người đọc có thể mắc phải, từ đó rút ra hướng khắc phục những sai sót kiến thức, hiểu sai về quá trình giải bài tập, đặc biệt là giúp người đọc tham khảo áp dụng trong việc giải các bài tập trong các đề thi tuyển sinh Đại học, Cao đẳng và cũng là tài liệu cho học sinh tham khảo, kinh nghiệm nhỏ cho đồng nghiệp tham khảo nhằm nâng cao chất lượng dạy và học, đáp ứng yêu cầu đổi mới phương pháp dạy và học hiện nay. Trong giới hạn của đề tài này Tôi chỉ trình bày phần kim loại tác dụng với axit tính oxi hóa do gốc axit. 1.2. Phạm vi áp dụng đề tài + Áp dụng cho các đối tượng là học sinh luyện thi ĐH - CĐ, bồi dưỡng học sinh giỏi + Kim loại tác dụng với HNO3 hoặc hỗn hợp HNO3 và H2SO4; + Hỗn hợp kim loại tác dụng với một axit hay hỗn hợp axit tính oxi hóa do gốc axit Trang 2
5. Sáng kiến kinh nghiệm 2. Phần nội dung 2.1 Thực trạng của nội dung cần nghiên cứu - Bài toán kim loại tác dụng với axit tính oxi hoá do gốc axit trong các đề thi Đại học và đề thi học sinh giỏi phụ thuộc vào cách đánh giá sản phẩm. Nếu có cách đánh giá sản phẩm không đúng sẽ đưa bài toán sang một đáp án khác sai lệch. Chính vì vậy việc hiểu rõ bản chất hoá học và xác định đúng sản phẩm giúp chúng ta tìm được đáp án đúng. 2.1.1. Các trường hợp thường gặp trong các bài toán dạng này 2.1.1.1. Một kim loại tác dụng với một axit tạo ra hỗn hợp sản phẩm khử: + Nếu axit dư thì sản phẩm chứa muối có số oxi hóa cao nhất của kim loại và axit dư + Nếu kim loại dư thì chú ý thứ tự các cặp oxi hóa-khử (với kim loại có nhiều cặp oxi hóa – khử) 2.1.1.2. Một kim loại tác dụng với hỗn hợp axit tạo ra hỗn hợp sản phẩm khử + Xác định sản phẩm tương tự trường hợp 2.1.1.1 + Nguyên tắc phản ứng: Chất oxi hóa mạnh + Chất khử mạnh → Chất oxi hóa yếu + Chất khử yếu. + Lưu ý thêm: Nên sử dụng phương trình ion rút gọn (có ở phần phương pháp). 2.1.1.3. Hỗn hợp kim loại tác dụng với một axit tạo ra hỗn hợp sản phẩm khử + Xác định sản phẩm tương tự trường hợp 2.1.1.1 + Nguyên tắc phản ứng: oxi hóa mạnh + khử mạnh → oxi hóa yếu + khử yếu. 2.1.1.4. Hỗn hợp kim loại tác dụng với hỗn hợp axit tạo ra hỗn hợp sản phẩm khử. + Xác định sản phẩm tương tự trường hợp 2.1.1.1 + Nguyên tắc phản ứng: oxi hóa mạnh +khử mạnh → oxi hóa yếu + khử yếu. + Lưu ý thêm: Nên sữ dụng phương trình ion rút gọn (có ở phần phương pháp). Trang 3
6. Sáng kiến kinh nghiệm -> Với các bài toán dạng này cần Chú ý thứ tự phản ứng của các cặp oxi hóa- khử. 2.1.2. Các phương pháp giải + Phương pháp phương trình ion rút gọn - + n+ 3 M + n NO3 + 4n H → 3M + nNO + 2nH2O + Phương pháp bảo toàn electron Chất khử Chất Oxi hoá M0 → Mn+ + n.e N+5 + x.e → N+(5-x)  ne chất khử nhường =  ne Chất oxi hoá nhận + Sữ dụng công thức giải nhanh (phương pháp bảo toàn nguyên tố) n trong muối = ne chất khử nhường = ne Chất oxi hoá nhận NO3   nHNO phản ứng = n trong muối - nN trong các sản phẩm khử 3 NO3 = 2. n + 4. n + 10. n + 10. n + 12. n NO2 NO N2O NH 4 NO3 N2 2.2. Nội dung của đề tài - Phân tích những hướng sai mà người đọc có thể mắc phải. - Các bài tập tương tự - Áp dụng vào thực tiễn - Rút ra những kinh nghiệm khi giải những bài tập dạng này. 2.2.1. Phân tích những hướng sai mà người đọc có thể mắc phải Ví dụ 1: (THPT QG 2017 – MĐ 204) Câu 79. Cho 2,49 gam hỗn hợp Al và Fe (có tỉ lệ mol tương ứng 1: 1) vào dung dịch chứa 0,17 mol HCl, thu được dung dịch X. Cho 200 ml dung dịch AgNO3 1M vào X, thu được khí NO và m gam chất rắn. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn, NO là sản phẩm khử duy nhất của N+5. Giá trị của m gần nhất với giá trị nào sau đây? A. 24,5.B. 27,5.C. 25,0.D. 26,0. - Số mol: nFe = nAl = 0,03 - nH+ phản ứng = 2nFe + 3nAl = 0,15 và nH+ dư = 0,02 mol Trang 4
7. Sáng kiến kinh nghiệm Dung dịch X gồm: Fe2+ (0,03mol); Al3+ (0,03mol); H+ (0,02mol) và Cl- (0,17mol) Tình huống 1: Khi cho AgNO3 dư vào dung dịch X, học sinh xác định chỉ có kết tủa AgCl (0,17 mol) m = 0,17 * 143,5 = 24,395 gam gần đáp án A (sai) Tình huống 2: Học sinh xác định kết tủa chứa cả AgCl và Ag: Ag+ + Cl- → AgCl↓ dư 0,17 mol 0,17mol và Fe2+ + Ag+ → Fe3+ + Ag 0,03mol 0,03mol Nên: m = 0,17* 143,5 + 0,03* 108 = 27,635 Gần đáp án B (sai) Tình huống 3: Học sinh xác định kết tủa chứa cả AgCl và Ag: Xác định đúng số mol Cl- là 0,17 mol Ag+ + Cl- → AgCl↓ dư 0,17 mol 0,17mol 2+ 3+ - + Ngoài ra, Fe → Fe + 1e NO3 + 4H + 3e → NO + 2H2O 0,03mol 0,03mol dư 0,02 0,015 Ag+ + 1e → Ag x mol x mol Bảo toàn electron : 0,03 = 0,015 + x nAg = x = 0,015 m = 0,17* 143,5 + 0,015* 108 = 26,015 Đáp án D Hoặc: Học sinh xác định đúng số mol Cl- là 0,17 mol Ag+ + Cl- → AgCl↓ dư 0,17 mol 0,17mol 2+ - + 3+ Ngoài ra, 3Fe + NO3 + 4H → 3Fe + NO + 2H2O 0,015mol 0,02mol Fe2+ + Ag+ → Fe3+ + Ag 0,015mol 0,015mol Nên: m = 0,17* 143,5 + 0,015* 108 = 26,015 Đáp án D Trang 5
8. Sáng kiến kinh nghiệm Hoặc: Học sinh xác định đúng số mol Cl- là 0,06 mol Ag+ + Cl- → AgCl↓ dư 0,17 mol 0,17mol Ngoài ra, bảo toàn electron cho cả bài toán (phải xác định số mol H2) 0 3+ + Al → Al + 3e 2H + 2e H2 (phải chú ý QT này) 0,03mol 0,09mol 0,15 0,15 < 0,075mol 0 3+ - + Fe → Fe + 3e NO3 + 4H + 3e → NO + 2H2O 0,03mol 0,09mol dư 0,02 0,015 Ag+ + 1e → Ag x mol x mol Bảo toàn electron nAg = x = 0,015 Nên: m = 0,17* 143,5 + 0,015* 108 = 26,015 Đáp án D Ví dụ 2: (THPT QG 2015 – MĐ 748)Câu 32: Hòa tan 1,12 gam Fe bằng 300 ml dung dịch HCl 0,2 M , thu được dung dịch X và khí H2. Cho dung dịch +5 AgNO3 dư vào X, thu được khí NO (sản phẩm khử duy nhất của N ) và m gam kết tủa. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Giá trị của m là A. 10,23 B. 8,61 C. 7,36 D. 9,15 Bài giải Trước hết ta xác định được nFe = 0,02 mol; nHCl = 0,06 mol + 2+ Fe + 2H Fe + H2 2+ + - Dung dịch X gồm: Fe (0,02 mol); H dư (0,02 mol) và Cl (0,06 mol). Thêm AgNO3 dư vào dung dịch X: Tình huống 1: Học sinh xác định chỉ có kết tủa AgCl (0,06 mol) m = 0,06 * 143,5 = 8,61 gam Đáp án B (sai) Tình huống 2: Học sinh xác định kết tủa chứa cả AgCl và Ag: Xác định đúng số mol Cl- là 0,06 mol Ag+ + Cl- → AgCl↓ dư 0,06 mol 0,06mol Trang 6
9. Sáng kiến kinh nghiệm - + Ngoài ra, NO3 + 4H + 3e → NO + 2H2O dư 0,02mol 0,015mol và Ag+ + 1e Ag 0,015mol 0,015mol (do nhầm) Nên được kết quả: m = 0,04* 143,5 + 0,015* 108 = 7,36 Đáp án C (sai) Nên kết quả là: m = 0,06* 143,5 + 0,015* 108 = 10,23 Đáp án A (sai) Tình huống 3: Học sinh xác định kết tủa chứa cả AgCl và Ag: - Nhưng do xác định sai số mol Cl là 0,04 mol (chỉ có trong FeCl2) Ag+ + Cl- → AgCl↓ dư 0,04 mol 0,04mol - + Ngoài ra, NO3 + 4H + 3e → NO + 2H2O dư 0,02mol 0,015mol và Ag+ + 1e Ag 0,015mol 0,015mol (do nhầm) Nên được kết quả: m = 0,04* 143,5 + 0,015* 108 = 7,36 Đáp án C (sai) Tình huống 4: Học sinh xác định kết tủa chứa cả AgCl và Ag: Xác định đúng số mol Cl- là 0,06 mol Ag+ + Cl- → AgCl↓ dư 0,06 mol 0,06mol 2+ 3+ - + Ngoài ra, Fe → Fe + 1e NO3 + 4H + 3e → NO + 2H2O 0,02mol 0,02mol dư 0,02 0,015 Ag+ + 1e → Ag x mol x mol Bảo toàn electron nAg = 0,005 m = 0,06* 143,5 + 0,005* 108 = 9,15 Đáp án D Hoặc: Học sinh xác định đúng số mol Cl- là 0,06 mol Ag+ + Cl- → AgCl↓ dư 0,06 mol 0,06mol Trang 7
10. Sáng kiến kinh nghiệm 2+ - + 3+ Ngoài ra, 3Fe + NO3 + 4H → 3Fe + NO + 2H2O 0,015mol 0,02mol Fe2+ + Ag+ → Fe3+ + Ag 0,005mol 0,005mol Nên: m = 0,06* 143,5 + 0,005* 108 = 9,15 Đáp án D Hoặc: Học sinh xác định đúng số mol Cl- là 0,06 mol Ag+ + Cl- → AgCl↓ dư 0,06 mol 0,06mol Ngoài ra, bảo toàn electron cho cả bài toán 0 3+ + Fe → Fe + 3e 2H + 2e H2 (phải chú ý QT này) 0,02mol 0,06mol 0,04 < 0,02mol - + NO3 + 4H + 3e → NO + 2H2O dư 0,02 0,015 Ag+ + 1e → Ag x mol x mol Bảo toàn electron nAg = x = 0,005 m = 0,06* 143,5 + 0,005* 108 = 9,15 Đáp án D Ví dụ 3: (ĐH KB-2012, HSG 11 QB V1-2014) Câu 27: Cho 29 gam hỗn hợp gồm Al, Cu và Ag tác dụng vừa đủ với 950 ml dung dịch HNO 3 1,5M, thu được dung dịch chứa m gam muối và 5,6 lít hỗn hợp khí X (đktc) gồm NO và N2O. Tỉ khối của X so với H2 là 16,4. Giá trị của m là A. 98,20 B. 97,20 C. 98,75 D. 91,00 Sau khi chúng ta xác định được: 5,6 n = = 0,25 mol ; M = 16,4.2 = 32,8 gam; n = 1,5.0,95 = 1,425 mol X 22,4 X HNO3 Gọi a, b lần lượt là số mol của NO và N2O trong 5,6 lít hỗn hợp X. Theo bài ra ta có: a + b = 0,25. (1) 30a + 44b = 0,25.32,8 = 8,2 (2) Giải hệ 2 phương trình (1) và (2) ta được: a = 0,2; b = 0,05 Trang 8