Đang tải... (xem toàn văn)
Trong xu hướng đổi mới hình thức thi cử như hiện nay của các kỳ thi quốc gia (tốt nghiệp và tuyển sinh đại học, cao đẳng) việc giải nhanh, chính xác các câu hỏi trắc nghiệm khách quan luôn là vấn đề lớn mà bất cứ học sinh nào cũng muốn tìm ra cho mình hướng giải quyết. Nhằm giúp các em giải quyết tốt dạng bài tập cơ bản và chiếm một tỉ lệ khá lớn trong các đề thi tôi đã tổng kết những kinh nghiệm và rút ra một số kết luận cho bài toán: kim loại phản ứng với axit HNO3 và H2SO4 đặc nhằm tiết kiệm tối đa thời gian cho các em học sinh trong việc giải các đề thi và làm cơ sở cho việc nghiên cứu các nội dung khác. Tất nhiên đề tài này không khuyến khích các em học sinh học một cách máy móc, lười tư duy mà chúng có tác dụng kích thích khả năng tư duy, sáng tạo và nhận định tổng kết một vấn đề nào đó trong học tập bởi để nhớ được các công thức học sinh cần phải hiểu được công thức và cách xây dựng công thức đó.
Samaccat Gv: Nguyeãn Vaên Sôn MỤC LỤC Trang Phần 1: Mở đầu 2 1. Lý do chọn đề tài 3 2. Mục đích của đề tài 3 3. Giới hạn của đề tài: 3 4. Đối tượng nghiên cứu: 3 5. Phương pháp nghiên cứu 3 Phân2: Nội dung 5 1. Cơ sở lí luận 5 2. Thực trạng của vấn đề 5 3. Giải pháp cho vấn đề 5 4. Lý thuyết áp dụng 6 5. Các hệ quả 6 6. Bài tập minh họa 9 7. Bài tập áp dụng 15 Kiểm nghiệm 16 Phần 3: Kết luận 17 Tài liệu tham khảo 18 1 Samaccat Gv: Nguyeãn Vaên Sôn PHẦN I: MỞ ĐẦU I. Lí do chọn đề tài Trong xu hướng đổi mới hình thức thi cử như hiện nay của các kỳ thi quốc gia (tốt nghiệp và tuyển sinh đại học, cao đẳng) việc giải nhanh, chính xác các câu hỏi trắc nghiệm khách quan luôn là vấn đề lớn mà bất cứ học sinh nào cũng muốn tìm ra cho mình hướng giải quyết. Nhằm giúp các em giải quyết tốt dạng bài tập cơ bản và chiếm một tỉ lệ khá lớn trong các đề thi tôi đã tổng kết những kinh nghiệm và rút ra một số kết luận cho bài toán: kim loại phản ứng với axit HNO 3 và H 2 SO 4 đặc nhằm tiết kiệm tối đa thời gian cho các em học sinh trong việc giải các đề thi và làm cơ sở cho việc nghiên cứu các nội dung khác. Tất nhiên đề tài này không khuyến khích các em học sinh học một cách máy móc, lười tư duy mà chúng có tác dụng kích thích khả năng tư duy, sáng tạo và nhận định tổng kết một vấn đề nào đó trong học tập bởi để nhớ được các công thức học sinh cần phải hiểu được công thức và cách xây dựng công thức đó. Do lần đầu tiên viết đề tài này và kinh nghiệm bản thân còn hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong được sự đóng góp ý kiến của các đồng nghiệp và bạn đọc. Xin chân thành cám ơn! 2 Samaccat Gv: Nguyeãn Vaên Sôn II. Mục đích của đề tài: Nhằm nâng cao chất lượng, hiệu quả của quá trình giảng dạy và học tập môn hóa học ở trường phổ thông. Giúp các em học sinh thi vào các trường đại học – cao đẳng có được kết quả khả quan nhất. Giúp đỡ bản thân và đồng nghiệp trong quá trình giảng dạy. III. Giới hạn của đề tài: - Hướng dẫn học sinh THPT ôn thi tốt nghiệp, luyện thi đại học- cao đẳng. - Thực hiện công tác bồi dưỡng học sinh giỏi. IV. Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống kiến thức, kỹ năng hóa học THPT chương trình lớp 10, 11, 12 trọng tâm là phản ứng oxi hóa – khử. Các bài tập hóa học chương trình phổ thông, bài tập trong các đề thi quốc gia tốt nghiệp THPT và tuyển sinh đại học cao đẳng. Các định luật cơ bản trong hóa học: Định luật bảo toàn nguyên tố, định luật bảo toàn electron. V. Phương pháp nghiên cứu. 1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết. Nghiên cứu lí luận dạy học và lý luận dạy học hóa học, các tài liệu có liên quan đến đề tài đặc biệt là lý thuyết về phản ứng oxi hóa – khử về lý thuyết và bài tập trong cấu trúc chương trình hóa học phổ thông và đề thi tốt nghiệp THPT, tuyển sinh đại học – cao đẳng từ năm 2007 đến nay. Căn cứ vào nhiệm vụ của đề tài nghiên cứu kỹ về cơ sở lý thuyết phản ứng của kim loại với axit HNO 3 , H 2 SO 4 đặc trong chương trình hóa học vô cơ ở trường THPT. Nghiên cứu sâu vào bản chất của các định luật cơ bản trong hóa học: Bảo toàn khối lượng, bảo toàn electron, bảo toàn nguyên tố. 3 Samaccat Gv: Nguyeãn Vaên Sôn 2. Phương pháp quan sát. Quan sát quá trình dạy học hóa học và luyện thi đại học – cao đẳng ở trường THPT với hình thức thi trắc nghiệm khách quan. Quan sát quá trình kiểm tra đánh giá kiến thức, kỹ năng trong các kỳ thi quốc gia. 3. Nguyên tắc xây dựng. Trên cơ sở phân loại bài tập hóa học ở trường phổ thông để chia bài tập thành các mức độ khác nhau: Nhận biết, thông hiểu, vận dụng và vận dụng nâng cao mà chủ yếu và mức độ vận dụng và vận dụng nâng cao. Xây dựng cách giải bài tập trắc nghiệm hóa học theo hướng giải nhanh trong các đề thi và kiểm tra đánh giá. 4. Tư liệu nghiên cứu. Đề thi tuyển sinh đại học – cao đẳng từ năm 2007 – năm 2010. SGK hóa học chương trình THPT cơ bản và nâng cao Tài liệu tham khảo liên quan đến định luật cơ bản trong hóa học 4 Samaccat Gv: Nguyeãn Vaên Sôn PHẦN II. NỘI DUNG I. Cơ sở lí luận: Trong quá trình giảng dạy môn hóa học ở trường phổ thông không chỉ dừng lại ở việc hướng dẫn các em học sinh học lý thuyết mà còn phải làm bài tập thông qua việc nắm vững lý thuyết. Bài tập hóa học phổ thông giúp học sinh yêu thích môn học và tin tưởng vào năng lực của bản thân. Giải nhanh các bài tập hóa học là góp phần giúp học sinh rèn luyện khả năng tư duy và tốc độ giải quyết vấn đề. Bài tập hóa học phổ thông mô phỏng một số tình huống thực tế của đời sống mà việc giải nhanh bài tập là công việc mà qua đó kích thích khả năng tìm tòi, sáng tạo giải quyết vấn đề một cách tối ưu nhất. II. Thực trạng của vấn đề: Đa số học sinh khi giải bài tập liên quan đến phản ứng oxi hóa – khử thường cảm thấy bế tắc trong một số điểm như: - Xác định sản phẩm tạo thành trong các phản ứng oxi hóa – khử. - Cân bằng phương trình phản ứng oxi hóa – khử - Xác định chất oxi hóa, chất khử và số mol e nhường, mol e nhận. - Tính toán một số đại lượng theo yêu cầu của bài toán một cách rườm rà, máy móc. - Mất quá nhiều thời gian cho việc xác định các quá trình oxi hóa và quá trình khử. III. Giải pháp cho vấn đề: Hình thành công thức chung cho bài toán oxi hóa khử giúp học sinh nhận định nhanh các sản phẩm tạo thành. Tổng kết các quá trình oxi hóa, quá trình khử giúp học sinh dễ dàng xác định chất oxi hóa, chất khử và nhẩm nhanh mol e nhường và mol e nhận. Sử dụng các định luật trong hóa học giúp học sinh hiểu rõ và tính toán các đại lượng theo yêu cầu của bài toán ngắn gọn nhất. 5 Samaccat Gv: Nguyeãn Vaên Sôn Rút ngắn tối đa các bước tính toán giúp học sinh tiết kiệm thời gian cho mỗi bài toán. IV. Lý thuyết áp dụng: 1. Định lật bảo toàn e trong phản ứng oxi hóa khử: Trong phản ứng oxi hóa khử tổng số mol e chất khử nhường bằng tổng số mol e chất oxi hóa nhận. ∑ mol e nhường = ∑ mol e nhận. 2. Định luật bảo toàn nguyên tố trong hóa học: Trong một phản ứng hóa học tổng khối lượng của một nguyên tố trước và sau phản ứng được bảo toàn. ∑ m nguyên tố tham gia = ∑ m nguyên tố đó trong sản phẩm V. Các hệ quả: * Công thức phản ứng: Kim loại + Axit → Muối + spk + nước Điều kiện chất tham gia và sản phẩm: - Xảy ra với hầu hết kim loại (trừ Au, Pt). - Muối: Trong đó kim loại có hóa trị cao nhất (*) 1. Áp dụng định luật bảo toàn e. - Chất nhường electron: Kim loại Mol e nhường = Mol kl phản ứng x hóa trị kim loại. - Chất nhận electron: HNO 3 và H 2 SO 4 đặc Mol e nhận, N +5 , S +6 + e 2.SO 2 (không màu) 1.NO 2 (nâu đỏ) 3.NO (không màu bị hóa nâu) 8.N 2 O (không màu) 10.N 2 (không màu) 8.NH 4 NO 3 (*) Trừ một số trường hợp như Cr, Pb… tuy nhiên phần này ít gặp trong đề thi. 6 Samaccat Gv: Nguyeãn Vaên Sôn 2. Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố. a. Với axit HNO 3 (1) n muối = n kl phản ứng (2) m muối = m kl + m NO 3 - (muối) (3) n NO 3 - (muối) = mol e nhận = mol e nhường n NO 3 - (muối) 1NO 2 3NO 8N 2 O 10N 2 (4) n HNO 3 pứ = n N(NO 3 - muối) + n N(Spk) n HNO 3 pứ 2NO 2 4NO 10N 2 O 12N 2 10NH 4 + * Chú ý: Nếu là Mg, Al, Zn phản ứng với axit HNO 3 loãng cần kiểm tra xem sản phẩm khử có sinh ra NH 4 NO 3 hay không. Có 3 cách cơ bản để xác định. - Mol e nhường > mol e nhận chứng tỏ có NH 4 NO 3 Mol e nhường – mol e nhận n NH 4 NO 3 = 8 - Cho dung dịch NaOH vào dung dịch sau phản ứng có khí mùi khai thoát ra chứng tỏ có NH 4 NO 3 NaOH + NH 4 NO 3 → NaNO 3 + NH 3 ↑ + H 2 O n NH 4 NO 3 = n NaOH = n NH 3 7 Samaccat Gv: Nguyeãn Vaên Sôn - Khối lượng muối nitrat kim loại < khối lượng muối bài cho chứng tỏ có thêm muối NH 4 NO 3 Muối bài cho – muối nitrat kim loại n NH 4 NO 3 = 80 ∑ muối = muối nitrat kim loại + NH 4 NO 3 b. Với axit H 2 SO 4 đặc. (1) m muối = m kl phản ứng + m SO 4 2- (muối) Mol e nhận (2) n SO 4 2- (muối) = 2 (3) n SO 4 2- (muối) = n SO 2 (4) n H 2 SO 4 pứ = n S(SO4 2- muối) + n S(Spk) (5) n H 2 SO 4 pứ = 2n SO 2 * Chú ý: - Al, Fe, Cr không phản ứng với axit HNO 3 đặc nguội, H 2 SO 4 đặc nguội. - Các công thức trên chỉ nên áp dụng cho bài toán kim loại phản ứng với từng loại axit, không nên áp dụng cho bài toán hỗn hợp axit. c. Với hỗn hợp axit HNO 3 và H 2 SO 4 . (1) n NO 3 - (tạo muối) = n HNO 3 – n N(Spk) Nếu sinh khí NO: n NO 3 - (tạo muối) = n HNO 3 – n NO (2) n SO 4 2- (tạo muối) = n H 2 SO 4 – n SO 2 Nếu không có khí SO 2 sinh ra thì: n SO 4 2- (tạo muối) = n H 2 SO 4 (3) m Muối = m Klpứ + m NO 3 - (tạo muối) + m SO 4 2- (tạo muối) 8 Samaccat Gv: Nguyeãn Vaên Sôn VI. BÀI TẬP MINH HỌA Bài số 1: Cho m gam Al hòa tan hoàn toàn trong dung dịch HNO 3 thì thấy thoát ra 11.2 lít khí A gồm ba khí N 2 , NO, N 2 O có tỉ lệ số mol tương ứng là 2: 1: 2. Giá trị của m là: A. 2,7 B. 16,8 C. 3,51 D. 35,1 Cách 1: Giải theo định luật bảo toàn e thông thường. Tóm tắt: Al 3 HNO → Al(NO 3 ) 3 + N 2 + NO + N 2 O + H 2 O m gam 0,2 0,1 0,2 Quá trình nhường: Al → Al 3+ + 3e x 3.x (mol) Quá trình nhận: N +5 + 3e → N +2 3.0,1 0,1 2N +5 + 8e → 2N +1 8.0,2 0,2 2N +5 + 10e → N 2 0 10.0,2 0,2 Theo định luật bảo toàn e: 3x = 3.0,1 + 8.0,2 + 10.0,2 x = 1,3 Khối lượng của nhôm phản ứng là: 35,1 gam Phương án: D Cách 2: Giải theo định luật bào toàn e thu gọn: Tóm tắt: Al 3 HNO → Al(NO 3 ) 3 + N 2 + NO + N 2 O + H 2 O m gam 0,2 0,1 0,2 - Nhìn vào sơ đồ tóm tắt bài toán và những công thức kinh nghiệm trong phần lí thuyết dễ dàng thấy để tính m chỉ cần vận dụng định luật bảo toàn e. Mol e nhường = Mol e nhận 3n Al = 3n NO + 8n N 2 O + 10n N 2 n Al = 1,3 mol m Al = 35,1 gam (Phương án: D) Nhận xét: -Đa số học sinh học khá sẽ giải được theo cách này cũng khá nhanh nhưng vẫn tốn nhiều thời gian do viết quá nhiều. - Học sinh hay nhầm lẫn tỉ lệ ở quá trình nhận thứ 2. - Thường thì học sinh không dám làm theo công thức vì sợ không nhớ được công thức đó là do học sinh học tập không chịu nhìn lại vấn đề để rút ra kinh nghiệm cho bản thân. 9 Samaccat Gv: Nguyeãn Vaên Sôn - Nếu làm thuần thục công thức đối với câu này chỉ cần khoảng tối đa 10s là giải xong. Bài số 2: Trích đề thi ĐH khối A năm 2007 Hòa tan hoàn toàn 12 gam hỗn hợp Fe, Cu (tỉ lệ mol 1:1) bằng axit HNO 3 , thu được V lít (ở đktc) hỗn hợp khí X (gồm NO và NO 2 ) và dung dịch Y (chỉ chứa hai muối và axit dư). Tỉ khối của X đối với H 2 bằng 19. Giá trị của V là: A. 3,36. B. 2,24. C. 5,60. D. 4,48. Cách 1: Giải theo định luật bảo toàn e. Tóm tắt: Đặt mol Fe = Cu = x mol 56x + 64x = 12 x = 0,1 Bằng phương pháp đường chéo dễ thấy n NO = n NO 2 = a mol Quá trình nhường: Fe → Fe 3+ + 3e 0,1 3.0,1 Cu → Cu 2+ + 2e 0,1 2.0,1 Quá trình nhận: N +5 + 1e → N +4 1.a a N +5 + 3e → N +2 3.a a Theo định luật bảo toàn e: 3.0,1 + 2.0,1 = 1.a + 3.a a = 0,125 Thể tích khí NO và NO 2 là V = 0,125.2.22,4= 5,6 lít Phương án C Cách 2: Giải theo công thức Đặt mol Fe = Cu = x mol 56x + 64x = 12 x = 0,1 Bằng phương pháp đường chéo dễ thấy n NO = n NO 2 = a mol Theo định luật bảo toàn e: 3n Fe + 2n Cu = 1n NO 2 + 3n NO n NO 2 = n NO = 0,125 V= 5,6 lít 10 [...]... nH2SO4 = 1: 1 axit dư (không phù hợp) Nếu sinh sản phẩm khử là SO2 và Fe → Fe3+ thì nFe : nH2SO4 = 2 : 3 sau phản ứng có cả Fe2+ và Fe3+ nH2SO4pứ = 2nSO2 = mol e nhận = mol e nhường = y Phương án D Nhận xét: - Đây là bài tập khó thường học sinh bị nhầm lẫn vào đáp án A hoặc B - Đề làm tốt bài tập này cần nắm vứng tỉ lệ của phản ứng và tỉ lệ mol của H2SO4 và SO2 Bài số 8: ( Trích 16 phương pháp. .. sinh giải theo phương trình phản ứng thì rất dài và việc cân bằng phản ứng mất nhiều thời gian - Nếu giải theo định luật bảo toàn e thông thường thì phải viết quá trình nhường và nhận mất thời gian mà không hiệu quả Bài số 3: Trích đề thi ĐH khối B 2009 Cho hỗn hợp chứa 0,15 mol Cu và 0,15 mol Fe phản ứng vừa đủ với dung dịch HNO3 được 0,2 mol khí NO sản phẩm khử duy nhất Tổng khối lượng các muối sau phản. .. thuật giải nhanh bài tập Hóa học) Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp gồm 9,75 gam Zn và 2,7 gam Al vào 200 ml dung dịch chứa đồng thời HNO3 2,5M và H2SO4 0,75M chỉ thu được khí NO sản phẩm khử duy nhất và dung dịch muối chỉ gồm các muối Cô cạn dung dịch thì khối lượng muối khan thu được là: A 57,85 g B 52,65 g C 45,45 g D 41,25 g Bài giải Sau phản ứng kim loại tan hết, dung dịch chỉ có muối nên axit phản ứng. .. - 2011 12A09 Trước khi hướng dẫn Sau khi hướng dẫn 16 Số bài Số bài đạt Tỉ lệ 48 15 31,2% 48 35 72,9% 44 10 22,7% 44 31 70,4% 43 5 11,6% 43 20 45,4% Samaccat Gv: Nguyeãn Vaên Sôn PHẦN 3: KẾT LUẬN I Bài học kinh nghiệm Qua thực tế giảng dạy tôi thấy học sinh rất hứng thú với việc học tập môn hóa học và giải bài tập hóa học, việc giải nhanh bài tập dựa trên những nhận định tổng quát giúp học sinh không... trình bày được áp dụng trong năm học vừa qua tôi thấy học sinh có sự biến chuyển rõ rệt trong việc giải bài tập hóa học và có kết quả rất khả quan - Khi chưa hướng dẫn học sinh giải bài tập rất yếu và mất nhiều thời gian - Sau khi được hướng dẫn thì đại đa số học sinh đều giải được bài tập và nhiều em đã giải rất nhanh Kết quả kiểm tra được thống kê trong bảng sau Năm học Lớp Kiểm tra 2009 – 2010 12A01... Câu 5: Hòa tan hoàn toàn 12,9 gam hỗn hợp X gồm hai kim loại Mg và Al lượng vừa đủ 100 dung dịch Y gồm HNO 3 4M và H2SO4 7M đặc thu được 0,1 mol mỗi khí SO2, NO, N2O Khối lượng muối thu được sau phản ứng là: A 77,6g B 67,7 g C 76,7 g D 77,7g Câu 6: Cho 3,2 gam bột Cu tác dụng với 100 ml dung dịch hỗn hợp HNO 3 0,8M và H2SO4 0,2M Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn sinh ra V lít khí NO sản phẩm khử... muối tạo thành sau phản ứng là: A 55,18 gam B 33,48 C 76,88 D 54,18 Câu 3: Cho 3 kim loại Al, Fe, Cu vào hai lít dung dịch HNO 3 phản ứng vvừa đủ thu được 1,792 lít khí X đktc gồm N 2 và NO2 có tỉ khối so với He bằng 9,25 Nồng độ mol của HNO3 trong dung dịch đầu là: A 0,28M B 1,4M C 1,7M D 1,2M Câu 4: Hòa tan 14,8 gam hỗn hợp Cu và Fe vào lượng dư dung dịch hỗn hợp HNO3 và H2SO4 đặc nóng thu được 10,08... nhất Tổng khối lượng các muối sau phản ứng là: A 64,5 gam B 40,8 gam C 51,6 gam D 55,2 gam Cách 1: Giải theo phương trình phản ứng Khi cho Fe và Cu vào dung dịch axit HNO3 vừa đủ các phản ứng có thể xảy ra là: Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O 3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O Fe + 2Fe(NO3)3 → 3Fe(NO3)2 Cu + 2Fe(NO3)3 → 2Fe(NO3)2 + Cu(NO3)2 Như vậy sau phản ứng có thể chỉ tạo ra Fe(NO 3)3 và Cu(NO3)2... thấy có khí SO2 nghĩ rằng H2SO4 không phản ứng Bài số 9 : (Trích Hóa học và ứng dụng) Cho 13,24 gam hỗn hợp X gồm Al, Cu, Mg tác dụng với oxi dư thu được 20,12 gam hỗn hợp 3 oxit Nếu cho 13,24 gam hỗn hợp X tác dụng với dung dịch HNO3 dư thu được dung dịch Y và sản phẩm khử duy nhất là NO Cô cạn dung dịch Y thu được bao nhiêu gam muối khan: A 64,33 B 66,56 C 80,22 D 82,85 Bài giải Cùng khối lượng hỗn... giải Cùng khối lượng hỗn hợp Al, Cu, Mg khi tác dụng với oxi dư và với HNO 3 thì mol e nhường là bằng nhau, vậy mol e nhận cũng bằng nhau Phản ứng với oxi: Mol e nhường = mol e nhận = 4nO2 = 0,86 Phản ứng với HNO3 dư: Mol e nhường = mol e nhận = 3nNO nNO3-(tạo muối) = 3nNO = 4nO2 = 0,86 mMuối = mKl + mNO3-(tạo muối) = 13,24 + 62.0,86 = 66,56 gam Bài số 10 : Trích đề thi tuyển sinh CĐ 2010 Cho hỗn . quả: * Công thức phản ứng: Kim loại + Axit → Muối + spk + nước Điều kiện chất tham gia và sản phẩm: - Xảy ra với hầu hết kim loại (trừ Au, Pt). - Muối: Trong đó kim loại có hóa trị cao nhất. Khối lượng muối nitrat kim loại < khối lượng muối bài cho chứng tỏ có thêm muối NH 4 NO 3 Muối bài cho – muối nitrat kim loại n NH 4 NO 3 = 80 ∑ muối = muối nitrat kim loại + NH 4 NO 3 b 2,16 gam Mg tác dụng với dung dịch HNO 3 dư sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 0,896 lít khí NO ở đktc và dung dịch X. Khối lượng muối khan thu khi làm bay hơi dung dịch X là: A. 8.88