SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM MỐI QUAN HỆ GIỮA SỐ MOL SẢN PHẨM KHỬ VỚI SỐ MOL GỐC AXÍT TRONG MUỐI CỦA KIM LOẠI ĐƯỢC TẠO RA - TRONG PHẢN ỨNG GIỮA KIM LOẠI VỚI AXIT (AXIT DƯ HOẶC VỪA ĐỦ ) - TRƯỜNG THPT VĨNH THẠN I-LÍ DO VÀ MỤC ĐÍCH CHỌN ĐỀ TÀI Khi giảng dạy bộ môn Hóa học ,yêu cầu chính của người thầy đối với học trò là :ngoài việc biết ,hiểu kiến thức ,học sinh còn phải biết vận dụng kiến thức , để giải thích các hiện tượng ,tính toán lượng chất thông qua việc thiết lập các phương trình hóa học và từ đó hình thành được các kỉ năng giải được các bài tập có liên quan .Trong đó , phản ứng oxihóa-khử là loại phản ứng rất đa dạng và phong phú ;từ việc viết được sơ đồ phản ứng chính xác ,đòi hỏi học sinh phải nắm vững kiến thức đã học ;bên cạnh đó ,học sinh cần phải cân bằng được phương trình ,xác định chính xác hệ số của các chất , sau đó mới có thể giải được chính xác các bài tập có liên quan .Trong số các loại phản ứng oxihóa-khử thường gặp ,thì phản ứng giữa kim loại với axit ,thường làm cho học sinh có nhiều lúng túng khi cân bằng ; đó là chưa nói đến nhiều trường hợp không cân bằng được hoặc cân bằng sai , nhất là học sinh ở miền núi ,kiến thức cơ bản ở lớp dưới phần nhiều không được chắc chắn ,nhiều em còn thiếu tự tin , mặc dù lên cấp 3 đã được trang bị đầy đủ các phương pháp . Trước thực trạng trên ,người thầy cần giúp học sinh nắm chắc kiến thức thông qua việc hiểu rõ thêm vần đề ,bằng cách trang bị thêm cho học sinh phương pháp phân tích thêm các yếu tố có liên quan giứa các chất trong một phương trình hóa học .Xuất phát từ yêu cầu trên ,tác giả đã hình thành nên sáng kiến kinh nghiệm này ! II-PHẠM VI 1-Đối tượng : -Với học sinh yếu ,trung bình : sáng kiến này có thể giúp cho các em chọn được các hệ số thích hợp cho các chất trong phương trình ,từ đó đi đến việc hoàn thành phương trình một cách chính xác và nhanh chóng .Thực tế cho thấy việc áp dụng sáng kiến này ,đã mang lại hiệu quả rất rõ rệt . -Với học sinh khá ,giỏi :không cần viết phương trình hóa học cũng có thể nhẩm và tìm ra kết quả nhanh cho nhiều bài tập trắc nghiệm và có sự định hướng nhanh , chính xác khi giải các bài tập tự luận có liên quan . 2-Giới hạn của đề tài : -Chỉ giúp giải quyết các bài tập có liên quan đến phản ứng giữa kim loại với axit hoặc kim loại với nước . III-NỘI DUNG –GIẢI PHÁP 1-Cơ sở của phương pháp: Trước hết ,ta xét các phản ứng tổng quát giữa kim loại M (hóa trị n) với các axít thường gặp : 2M + 2n H Cl ® 2MCl n + n 2 H 2M + nH 2 SO 4 ® M 2 (SO 4 )n + nH 2 2M + 2nH 2 SO 4 ® M 2 (SO 4 )n + nSO 2 - + 2nH 2 O 6M + 4nH 2 SO 4 ® 3M 2 (SO 4 )n +nS ¯ + 4nH 2 O 8M + 5nH 2 SO 4 ® 4M 2 (SO 4 )n + nH 2 S + 4nH 2 O M + 2nHNO 3 ® M(NO 3 ) n + nNO 2 + n H 2 O 3M + 4nHNO 3 ® 3M(NO 3 ) n + nNO + 2n H 2 O 8M + 10nHNO 3 ® 8M(NO 3 ) n + nN 2 O + 5n H 2 O 8M + 10nH +5 N O 3 ® 8M(NO 3 )n + n -3 N H 4 NO 3 + 3n H 2 O Từ mỗi phương trình hóa học tổng quát trên , ta luôn có hai quá trình đồng thời xảy ra -Quá trình oxihoá kim loại thành ion: M n M ne + ® + (n là hóa trị của kim loại ,n=1;2 hoặc 3) -Quá trình khử chất oxihóa (N +5 ,S +6 , ) thành sản phẩm khử: R a +(a-b)e b R ¾ ¾® (a,b là số oxihóa đầu và cuối của R;Rcó thể là N,S, ) Theo ĐLBT electron ,số electron do kim loại nhường luôn bằng số electron do chất oxihóa nhận ,ta có: (a-b). M n M ne + ® + n. R a +(a-b)e b R ¾ ¾® -Nhận xét :để tạo ra (a-b) mol n M + ,đồng thời kim loại đã trao cho chất oxihóa n(a- b) mol electron ® tương đương với (a-b) x mol muối M x (X) n cũng đồng thời được tạo ra (với x là hóa trị của gốc axit X ) như vậy ,khi tạo ra n mol sản phẩm khử , kim loại đã nhường n(a-b) mol electron và tạo ra muối M x (X) n có số mol gốc x X - là n. (a-b) x 2- Nhận xét : từ cơ sở trên ta nhận thấy: mol do chÊt oxihãa ®Ó t¹o 1 mol s¶n phÈm khö sè e nhËn hãa trÞ cña gèc = a b x - Û mol do chÊt oxihãa ®Ó t¹o 1 mol s¶n phÈm khö sè e nhËn hãa trÞ cña gèc = sè mol gèc axit(trong muèi cña kim lo¹i) sè mol s¶n phÈm khö (*) Để đơn giản ,ta có thể qui ước : goi số mol electron do chất oxihóa nhận để tạo ra 1 mol sản phẩm khử là số oxihóa giảm từ (*) Þ oxihãa ¶ sè gi m hãa trÞ cña gèc = sè mol gèc axit(trong muèi cña kim lo¹i) sè mol s¶n phÈm khö 3-Áp dụng : Nếu sử dụng phương pháp thăng bằng electron ,phương pháp ion-electron ,phương pháp tăng giảm số oxihóa , ta cũng có thể dễ dàng cân bằng được các phương trình này . Tuy nhiên ,dựa vào mối quan hệ trên ,xin mạnh dạn đề xuất một phương pháp nữa , cũng cân bằng được các phương trình trên ,nhưng lại tốn ít thời gian,công sức hơn : a-Giúp cân bằng nhanh phương trình phản ứng: -Khi tạo ra mỗi mol sản phẩm khử ,xác định xem số oxihóa giảm bao nhiêu ,lấy con số này đem chia cho hóa trị của gốc .Kết quả sẽ cho ta biết tỉ lệ giữa số mol gốc axit với số mol sản phẩm khử. Ví dụ ở phản ứng M + H +5 N O 3 ® M(NO 3 )n + -3 N H 4 NO 3 + H 2 O +5 N +8e ® -3 N vậy số oxihóa giảm là 8 mà gốc - 3 NO lại có hóa trị 1 Từ đó : 8 8 1 = Þ số gốc - 3 NO trong muối của kim loại gấp 8 lần số phân tử -3 N H 4 NO 3 Từ đó tiến hành cân bằng phương trình theo trình tự sau : Þ số gốc +5 - 3 NO trong muối của kim loại là 8n và số phân tử -3 N H 4 +5 N O 3 là n (do kim loại hóa hóa trị n nên số Nguyên tử kim loại là 8 ) Þ số Nguyên tử +5 N bị khử là n và số Nguyên tử +5 N làm môi trường là 9n Þ tổng số Nguyên tử +5 N đã phản ứng là 10n Þ số phân tử HNO 3 trong phương trình là 10n Từ đó ta có thể tiếp tục cân bằng cho số Nguyên tử H. b-Áp dụng để giải 1 một số bài tập trắc nghiệm Qúa trình cân bằng theo phương pháp trên giúp học sinh nhận ra được qui luật sau : n gèc axit(trong muèi cña kim lo¹i) = sè oxihãa gi¶m . n s¶n phÈm khö hãa trÞ cña gèc Þ số mol sản phẩm khử = g ( ¹ ) oxihãa ¶ sè mol èc axit trong muèi cña kim lo i sè gi m hãa trÞ cña gèc Có nghĩa là :SỐ MOL GỐC AXIT =SỐ MOL ELECTRON DO CHẤT OXIHOÁ NHẬN ĐỂ TẠO SẢN PHẨM KHỬ,CHIA CHO HÓA TRỊ CỦA GỐC . Như vậy chỉ cần biết được số mol sản phẩm khử , viết được quá trình nhận electron để tạosản phẩm khử ,biết được hóa trị của gốc axit , là ta có thể xác định được số mol gốc axit và ngược lại ;thông qua hóa trị kim loại ,ta cũng nhẩm ra được số mol của kim loại đó, cũng có nghĩa là biết được khối lượng kim loại bị hòa tan, cũng như khối lượng muối khan tạo thành và kể cả số mol axit đã tham gia phản ứng. Ví dụ1: Tính tổng khối lượng muối thu được sau phản ứng trong mỗi trường hợp sau:. Trường hợp 1 :-Hòa tan hết 13,8 gam hỗn hợp kim loại Al ,Fe trong dung dịch HCl,thu được dung dịch A có chứa m gam muối và 0,35 mol khí H 2 .Cô khan dung dịch A thu Trường hợp 2 :-Hòa tan hoàn toàn 12,1 gam hỗn hợp kim loại trong axít sunfuric đặc, nóng (dư), sau phản ứng thu được 0,25 mol khí SO 2 . Giải : Trường hợp 1: Ta có :quá trình tạo ra sản phẩm khử : + 0 2 2H +2e H ¾ ¾® vậy có số oxihoa giảm 2 m muối =m kim loại bị hòa tan +m gốc axit =13,8 + - Cl m =13,8 +n.35,5 =13,8+ 2 . .35,5 1 2 H n =13,8+ .0,35.35,5 1 2 = 20,0125 (g) Trng hp 2: Ta cú :quỏ trỡnh to ra sn phm kh : +6 4 2S +2e S + ắ ắđ vy cú s oxihoa gim 2 m mui =m kim loi b hũa tan +m gc axit =12,1 + 2 4 SO m - =12,1 +n.96 =12,1+ 2 . .96 2 2 SO n =12,1+ 1.0,25.96 = 36,1 (g) Vớ d 2 : Hũa tan hon ton 2,7 gam Al trong dung dch HNO 3 loóng, thu c dung dch A (khụng cú khớ thoỏt ra ).Nu cho NaOH d vo dung dch A un núng ,s thu c ti a bao nhiờu mol khớ X? A.0,025 B.0,5 C. 0,0375 D. 0,075 Gii : Trc ht ,cn nhn nh :Dung dch A cha mui 3 3 ( ) Al NO ,sn phm kh NH 4 NO 3 .Khi cho NaOH vo A sinh ra khớ NH 3 cú s mol bng s mol NH 4 NO 3 . (8Al + 30H +5 N O 3 đ 8Al(NO 3 ) 3 + -3 4 3 3 N H NO + 9 H 2 O NH 4 NO 3 + NaOH đ NH 3 +NaNO 3 +H 2 O ) T ú ,Ta cú th nhm nh sau : Nh vy s mol NH 3 =s mol NH 4 NO 3 = 3 3 3 3 ( ( ) ) 3. 0,1.3 0,0375( ) ố oxihóa giảm 8 8 Al số molNO trongAl NO n mol s hóa trị củaNO - - = = = ỏp ỏn :chn C Vớ d 3 Hũa tan ht hn hp A gm x mol Fe v y mol Ag bng dung dch hn hp HNO 3 v H 2 SO 4 , cú 0,062 mol khớ NO v 0,047 mol SO 2 thoỏt ra. em cụ cn dung dch sau phn ng thỡ thu c 22,164 gam hn hp cỏc mui khan. Tr s ca x v y A . x = 0,08; y = 0,03 B . x = 0,12; y = 0,02 C . x = 0,07; y = 0,0 7 D . x = 0,09; y = 0,01 Giải Thực chất là đã xảy ra quá trình oxihóa-khử ,trong đó kim loại là chất khử bị oxihóa;axít bị khử . -Quá trình oxihóa kim loại : Fe 3 3 Fe e + ¾ ¾® + x 3x Ag 1 Ag e + ¾ ¾® + y y -Quá trình khử : - +5 2 + 3 2 NO +4H +3e 2 0,186 0,062 mol NO H O + ® + 6 4 2 4 2 2 4 2 2 0,094 0,047 mol S O H e S O H O + + - + + + ® + Áp dụng định luật BTKL ,ta có 3x+y=0,186+0,094 (1) Mặc khác, khối lượng muối =khối lượng kim loại bị hòa tan + khối lượng gốc axít trong muối Þ 22,164=56x+108y+ m - NO 3 + 2 4 m SO - Û 22,164=56x+108y +n.62+n / .96 (với n là số mol = = = - 3 +5 oxihãa ¶ sè mol e do N nhËn 0,186 - NO = 0,186( ) 3 1 1 NO sè gi m mol hãa trÞ cña gèc , n / là số mol = = 4 2- 4 2- +6 oxihãa ¶ sè mol e do S nhËn SO = 0,047 ( ) 2 S O sè gi m mol hãa trÞ cña gèc Û 22,164=56x+108y + 0,186.62+0,047.96 (2) Từ (1),(2) giải ra được x=0,09;y=0,01 (chọn D) IV-LỜI KẾT -Đây chẳng qua cũng chỉ là 1 sáng kiến nhỏ,cũng có thể xem như một tiện ích ,được kế thừa dựa trên nền tảng của các phương pháp bảo toàn electron và bảo toàn điện tích , nên cũng có mặt ưu và nhược điểm của nó ; không khỏi tránh phần thiếu sót .Vậy rất mong các quý thầy ,cô và các bạn đồng nghiệp hãy chân thành nhận xét , góp ý ,để cho sáng kiến được ngày càng hoàn thiện hơn .Xin chân thành cảm ơn ! Hết . NGHIỆM MỐI QUAN HỆ GIỮA SỐ MOL SẢN PHẨM KHỬ VỚI SỐ MOL GỐC AXÍT TRONG MUỐI CỦA KIM LOẠI ĐƯỢC TẠO RA - TRONG PHẢN ỨNG GIỮA KIM LOẠI VỚI AXIT (AXIT DƯ HOẶC VỪA ĐỦ ) - TRƯỜNG THPT VĨNH THẠN. x là hóa trị của gốc axit X ) như vậy ,khi tạo ra n mol sản phẩm khử , kim loại đã nhường n(a-b) mol electron và tạo ra muối M x (X) n có số mol gốc x X - là n. (a-b) x 2- Nhận xét :. ¾® -Nhận xét :để tạo ra (a-b) mol n M + ,đồng thời kim loại đã trao cho chất oxihóa n(a- b) mol electron ® tương đương với (a-b) x mol muối M x (X) n cũng đồng thời được tạo ra (với x