PHẦN I: MỞ ĐẦU 1.1/ Lí chọn đề tài Hóa học mơn khoa học thực nghiệm định tính lẫn định lượng Trong đó, tập hóa học có vai trị khắc sâu phần lý thuyết học, rèn luyện kĩ vận dụng kiến thức cho học sinh Đồng thời, thông qua tập giúp em củng cố, hệ thống hóa kiến thức cách thuận lợi nhất, phát triển lực nhận thức, rèn luyện trí thơng minh, sáng tạo, khả trực quan nhanh nhạy, nâng cao hứng thú học tập mơn Việc học tốt mơn hóa học giúp em hiểu rõ biến đổi vật chất đời sống hàng ngày Trong trình dạy mơn Hóa học trường THPT từ thực tiễn đổi phương pháp thi từ tự luận sang trắc nghiệm việc tìm hiểu, vận dụng nhiều phương pháp giải toán hoá học nhanh việc làm cần thiết giáo viên học sinh Từ việc tham khảo đề thi Đại học, Cao đẳng nhiều năm gần cá nhân nhận thấy vấn đề kiến thức đề thi rộng, yêu cầu học sinh phải giải thật nhanh xác cho phù hợp với thời gian, số lượng câu hỏi đề Song thực tế cho thấy nhiều học sinh sợ giải tập hóa học cịn lúng túng, tư chậm việc xác định dạng toán phương pháp giải thích hợp Đặc biệt, học sinh gặp tập xác định cơng thức oxit sắt đa số em bở ngỡ, nên chọn phương pháp để làm Do đó, việc phân tích chất phản ứng, định hướng phương pháp giải thích hợp cho em việc làm cần thiết quan trọng Vì vậy, “Rèn luyện khả tư Hóa học cho học sinh THPT thơng qua số dạng tập xác định công thức oxit sắt” vấn đề tâm đắc, định lựa chọn làm đề tài nghiên cứu 1.2/ Mục đích nghiên cứu Hướng dẫn học sinh phân dạng đưa phương pháp giải tập xác định công thức oxit sắt nhằm: - Giúp học sinh hiểu chất phản ứng xảy cho oxit sắt phản ứng với chất như: Axit khơng có tính oxi hóa mạnh (HCl; H 2SO4 lỗng), axit có tính oxi hóa mạnh (HNO3; H2SO4 đặc, nóng), chất khử (Al; CO; H2)… - Phân tích ưu, nhược điểm phương pháp chọn phương pháp thích hợp cho tốn cụ thể Từ đó, phát huy tính tích cực, rèn luyện khả tư sáng tạo, khả giải nhanh tốn hóa học trắc nghiệm khách quan, tạo hứng thú trong việc giải tập hóa học học tập nói chung cho em 1.3/ Đối tượng nghiên cứu Đề tài đưa phương pháp giải tập xác định công thức oxit sắt cho phù hợp với đối tượng học thực tiễn đổi phương pháp dạy học Bản thân áp dụng đề tài học sinh lớp 12B 4, 12B5 trường THPT Quảng Xương năm học 2015 - 2016 1.4/ Phương pháp nghiên cứu Để hoàn thành đề tài nghiên cứu thân sử dụng số phương pháp nghiên cứu: - Phương pháp nghiên cứu xây dựng sở lý thuyết - Phương pháp nêu vấn đề, phân tích, tổng hợp - Phương pháp điều tra khảo sát thực tế, so sánh đúc rút kinh nghiệm PHẦN II: NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM A CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM I/ SẮT 1.1/ Vị trí sắt bảng tuần hồn - Thuộc thứ 26, chu kì 4, nhóm VIIIB 1.2/ Tính chất hóa học sắt - Là kim loại có tính khử trung bình, bị oxi hóa thành Fe2+ Fe3+ VD: + Tác dụng với O2: 3Fe + 2O2→ Fe3O4 ̣(FeO + Fe2O3) + Tác dụng với axit khơng có tính oxi hóa mạnh như: HCl; H2SO4 loãng: PT ion rút gọn: Fe + 2H+ → Fe2+ + H2↑ + Tác dụng với axit có tính oxi hóa mạnh như: HNO3; H2SO4 đặc, nóng: Thơng thường: Fe + 4HNO3loãng → Fe(NO3)3 + NO↑ + 2H2O Fe + 6HNO3đ,n → Fe(NO3)3 + 3NO2↑ + 3H2O 2Fe + 6H2SO4đ,n → Fe2(SO4)3 + 3SO2↑ + 6H2O * Lưu ý: Fe bị thụ động hóa HNO3; H2SO4 đặc, nguội II/ CÁC OXIT CỦA SẮT 2.1/ Sắt (II) oxit: FeO - Là oxit bazơ: FeO + 2H+ → Fe2+ + H2O - Thể tính khử: Tác dụng với chất oxi hóa mạnh như: HNO 3; H2SO4 đặc, nóng VD: 3FeO + 10HNO3loãng → 3Fe(NO3)3 + NO↑ + 5H2O 2FeO + 4H2SO4đ,n → Fe2(SO4)3 + SO2↑ + 4H2O - Thể tính oxi hóa: Tác dụng với chất khử như: Al; CO; H nhiệt độ cao: VD: 3FeO + 2Al → 3Fe + Al2O3 FeO + CO → Fe + CO2 FeO + H2 → Fe + H2O 2.2/ Sắt (III) oxit: Fe2O3 - Là oxit bazơ: Fe2O3 + 6H+ → 2Fe3+ + 3H2O * Lưu ý: Fe2O3 tác dụng với HNO3; H2SO4 đặc, nóng tạo muối sắt (III) + H2O, khơng tạo khí - Thể tính oxi hóa: Tác dụng với chất khử như: Al; CO; H nhiệt độ cao VD: Fe2O3 + 2Al → 2Fe + Al2O3 Fe2O3+ 3COdư → 2Fe + 3CO2 Fe2O3 + 3H2dư → 2Fe + 3H2O 2.3/ Sắt từ oxit: Fe3O4 - Là hỗn hợp FeO Fe 2O3, tác dụng với axit khơng có tính oxi hóa mạnh như: HCl; H2SO4 loãng tạo hỗn hợp muối: Fe3O4 + 8H+ → Fe2+ +2Fe3+ + 4H2O - Thể tính khử: Tác dụng với chất oxi hóa mạnh như: HNO 3; H2SO4 đặc, nóng VD: 3Fe3O4 + 28HNO3loãng → 9Fe(NO3)3 + NO↑ + 14H2O 2Fe3O4 + 10H2SO4đ,n → 3Fe2(SO4)3 + SO2↑ + 10H2O - Thể tính oxi hóa: Tác dụng với chất khử như: Al; CO; H nhiệt độ cao: VD: 3Fe3O4 + 8Al → 9Fe + 4Al2O3 III/ CÁCH XÁC ĐỊNH CÔNG THỨC CỦA OXIT SẮT - Gọi công thức oxit sắt là: FexOy với hóa trị sắt (n) là: n = 2y/x x y + Nếu n =  =1  FexOy là: FeO x =  FexOy là: Fe2O3 y x + Nếu n = 8/3  =  FexOy là: Fe3O4 y - Thơng thường để tìm cơng thức oxit sắt ta xác định qua phân tử khối x n Fe xác định tỷ lệ y = n O IV/ CÁC PHƯƠNG PHÁP ÁP DỤNG 3.1/ Phương pháp bảo toàn khối lượng - Nguyên tắc: Trong phản ứng hóa học, tổng khối lượng chất tham gia phản ứng tổng khối lượng sản phẩm: ∑ m trước PƯ = ∑ m sau PƯ - Trong tốn xảy nhiều phản ứng, khơng thiết phải viết PTPƯ mà cần lập sơ đồ PƯ để có quan hệ tỉ lệ mol chất 3.2/ Phương pháp bảo toàn nguyên tố - Nguyên tắc: Trong phản ứng hóa học thơng thường, ngun tố ln bảo tồn Nghĩa là, tổng số mol nguyên tử nguyên tố trước sau PƯ nhau: ∑ n nguyên tử nguyên tố trước PƯ = ∑ n nguyên tử nguyên tố sau PƯ 3.3/ Phương pháp bảo toàn electron - Nguyên tắc: Khi có nhiều chất oxi hố chất khử hỗn hợp phản ứng (nhiều phản ứng phản ứng qua nhiều giai đoạn) tổng số mol electron mà chất khử cho phải tổng số mol electrron mà chất oxi hoá nhận: ∑ n e nhường = ∑ n e nhận + Nếu n =  - Khi áp dụng phương pháp quan trọng phải xác định trạng thái đầu trạng thái cuối chất oxi hoá, chất khử, nhiều không cần quan tâm tới cân phản ứng - Phương pháp đặc biệt hay tốn oxi hóa – khử phức tạp, xảy nhiều giai đoạn, nhiều trình 3.4/ Phương pháp quy đổi - Quy đổi phương pháp biến đổi toán học nhằm đưa toán ban đầu hỗn hợp phức tạp dạng đơn giản hơn, qua làm cho phép tính trở nên dễ dàng, thuận tiện - Khi áp dụng phương pháp quy đổi cần lưu ý: + Khi quy đổi hỗn hợp chất thành hai hay chất… phải tuân theo định luật bảo toàn: bảo toàn nguyên tố, bảo toàn khối lượng, bảo toàn electron… + Có thể quy hỗn hợp thành cặp chất nào, chí quy đổi chất Nên quy đổi hỗn hợp ban đầu thành chất cho số ẩn (tương ứng với số chất quy đổi) số phương trình đại số lập + Trong q trình tính tốn theo phương pháp quy đổi kết âm bù trừ chất hỗn hợp Trong trường hợp tính tốn bình thường kết cuối thỏa mãn Bài tập sắt – hợp chất sắt tập xác định công thức oxit sắt vận dụng linh hoạt phương pháp tùy thuộc vào toán cho kết xác, phải biện luận, rút ngắn thời gian giải tập B THỰC TRẠNG VẤN ĐỀ TRƯỚC KHI ÁP DỤNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Qua thực tế giảng dạy lớp, kể số lớp 12 thân nhận thấy học sinh thường lúng túng gặp tốn xác định cơng thức oxit sắt thông thường em áp dụng phương pháp đại số, viết PTPƯ, gọi ẩn, lập hệ phương trình để làm Cách làm phức tạp dễ dẫn đến sai lầm đồng thời nhiều thời gian, công sức biến đổi Với kiểu thi trắc nghiệm cách làm khơng phù hợp với em Các em cần phải tư nhanh, vận dụng phương pháp, định luật bảo toàn để đưa kết nhanh xác Khi áp dụng thành thạo định luật bảo tồn vào dạng tốn học sinh vận dụng linh hoạt định luật vào dạng tập hóa học khác Từ góp phần rèn luyện khả tư hóa học nhanh, tạo hứng thú học mơn hóa học cho em C CÁC GIẢI PHÁP ĐÃ SỬ DỤNG ĐỂ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ Để rèn luyện thêm khả tư hóa học cho học sinh THPT, tơi có đưa số dạng tốn hướng dẫn học sinh xác định công thức oxit sắt chủ yếu cách áp dụng định luật bảo tồn * Lưu ý: Mỗi dạng tập có nhiều cách giải khác nhau, để học sinh không bị lúng túng khơng biết chọn cách để giải đề tài dạng giới thiệu phương pháp để học sinh dễ hiểu dễ vận dụng giải tập Dạng 1: Xác định cơng thức oxit sắt có % khối lượng nguyên tố * Phương pháp: - Gọi công thức oxit sắt FexOy x %m Fe %mO : - Cần lập tỉ lệ: = y 56 16 x Sau đưa tỉ lệ nguyên, tối giản Khi đó: y ; Ví dụ 1: Một oxit sắt có % khối lượng sắt chiếm 72,41% Công thức oxit sắt là: A FeO B Fe2O3 C FeO2 D Fe3O4 Hướng dẫn giải: - Gọi công thức oxit sắt FexOy - Ta có: %mO = 100% - 72,41% = 27,59% x 72,41 27,59 : = 1,293 :1,724 = :  = y 56 16  Công thức oxit sắt Fe3O4  Đáp án D Ví dụ 2: Một oxit sắt có % khối lượng oxi chiếm 30% Xác định công thức oxit sắt? A Fe2O B Fe2O3 C FeO D Fe3O4 Hướng dẫn giải: - Gọi công thức oxit sắt FexOy x 70 30 - Ta có: %mFe = 100% - 30% = 70%  = : = 1,25 :1,875 = : y 56 16  Công thức oxit sắt Fe2O3  Đáp án B * Rút kinh nghiệm: Đây dạng tập với mức độ tính tốn u cầu khơng cao Nhưng với học sinh trung bình em chưa hiểu phương pháp gặp lúng túng làm Dạng 2: Oxit sắt tác dụng với dung dịch HCl H2SO4 loãng: * Phương pháp: - Gọi công thức oxit sắt FexOy - Với dạng toán đề thường cho khối lượng oxit sắt, tính số mol axit Khi đó, áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố, bảo toàn khối lượng: x n  nO  mO  mFe = moxit - mO  nFe  y = nFe O + Nếu axit HCl: n O = n H O = n HCl 2 + Nếu axit H2SO4: n O = n H O = n H SO 2 Ví dụ 1: Hịa tan hồn toàn m gam oxit sắt cần 150 ml dung dịch H 2SO4 1M Mặt khác, khử hết m gam oxit sắt CO dư nung nóng thu 8,4 gam sắt Xác định công thức oxit sắt? A FeO B Fe2O3 C Fe3O4 D FeO Fe2O3 Hướng dẫn giải: - Gọi công thức oxit sắt FexOy - Bảo toàn nguyên tố oxi: 8,4 n O = n H O = n H SO = 0,15.1 = 0,15( mol) ; n ( ) = 2 Fe 56 = 0,15 mol x n 0,15 =  Công thức oxit sắt FeO  Đáp án A  = Fe = y n O 0,15 Ví dụ 2: Để hịa tan gam FexOy cần 52,14 ml dd HCl 10% (D =1,05g/ml) Xác định công thức phân tử FexOy? A Fe2O3 B FeO C Fe3O4 D Fe2O3 FeO Hướng dẫn giải: - Tính được: mddHCl = D.V = 1,05 52,14 = 54,747 (g)  mHCl = 5,4747 (g)  nHCl = 0,15 (mol) - Bảo toàn nguyên tố oxi: 1 n O = n H O = n HCl = 0,15 = 0,075( mol)  mO = 0,075.16 = 1,2 (g) 2  mFe = moxit - mO = – 1,2 = 2,8 (g)  nFe = 0,05 (mol) x n 0,05 =  Công thức oxit sắt Fe2O3  Đáp án A  = Fe = y n O 0,075 Ví dụ 3: Hỗn hợp X gồm Fe oxit FexOy có khối lượng 16,16 gam Hịa tan hết X dung dịch HCl thu dung dịch A 0,896 lit khí (ở đktc) Cho dung dịch A tác dụng với dung dịch NaOH dư đem đun sơi khơng khí kết tủa B Nung B nhiệt độ cao đến khối lượng không đổi 17,6 gam chất rắn Xác định công thức FexOy? A FeO B Fe2O3 C Fe3O4 D Không xác định Hướng dẫn giải: - Kết tủa B Fe(OH)  Chất rắn Fe2O3 0,896 17,6 = 0,04 ( mol); n Fe O = = 0,11 ( mol) - Ta có: n H = 22,4 160 2 - PTPƯ: Fe + 2HCl → FeCl2 + H2↑ Mol : 0,04 0,04 - Các sơ đồ PƯ: 2Fe → Fe2O3; 2FexOy → xFe2O3 Mol: 0,04 0,02 0,11- 0,02 = 0,09 (mol) - Bảo toàn nguyên tố Fe  nFe(oxit) = 0,09 = 0,18 (mol) - Mặt khác: m oxit = 16,16 – 0,04 56 = 13,92 (g)  mO(oxit) = 13,92 – 0,18 56 = 3,84 (g)  nO(oxit) = 0,24 (mol) x n 0,18  y = nFe = 0,24 =  Công thức oxit sắt Fe3O4  Đáp án C O Ví dụ 4: Hịa tan hết m gam hỗn hợp A gồm Cu oxit sắt FexOy 320 ml dung dịch HCl 1M (vừa đủ) Dung dịch thu sau phản ứng chứa hai muối FeCl2 (có khối lượng 15,24 gam) CuCl Công thức oxit sắt giá trị m là: A FeO 11,2 g B Fe2O3 12,16g C Fe3O4 11,84g D Fe3O4 14,4 g Hướng dẫn giải: 15,24 = 0,12( mol) - Ta có: nHCl = 0,32 = 0,32 (mol); n FeCl = 127 - Bảo toàn nguyên tố Fe O: n Fe = n FeCl = 0,12( mol) ; n = n O H2O = n HCl = 0,16( mol) x n Fe 0,12  y = n = 0,16 =  Công thức oxit sắt Fe3O4 O - Bảo toàn nguyên tố Cl: n HCl = 2n FeCl + 2n CuCl ⇒ n CuCl = ( 0,32 − 2.0,12) = 0,04( mol) = nCu 2 2  m = mFe + mO + mCu = 0,12 56 + 0,16 16 + 0,04 64 = 11,84 (g)  Đáp án C * Rút kinh nghiệm: Nhiều học sinh gặp tốn thường gọi cơng thức oxit sắt Fe2On để làm, học sinh bị sai oxit Fe 3O4 Có học sinh gọi FexOy viết PƯ em thường viết sai việc cho tạo muối FeCly hay Fe2(SO4)y Sau định hướng cho học sinh cách giải em đa số vận dụng làm cho kết nhanh, xác Dạng 3: Oxit sắt tác dụng với chất khử như: H2; CO… nung nóng * Phương pháp: - Gọi công thức oxit sắt FexOy - Khi cho oxit sắt tác dụng với chất khử H 2; CO… nung nóng khối lượng chất rắn thu giảm khối lượng nguyên tố oxi oxit sắt PƯ - Khi đó, coi: CO + O → CO2; H2 + O → H2O  n O oxit  = n CO = n CO2 ; n O oxit  = n H2 x n Fe mO  mFe = moxit – mO  nFe  Tỉ lệ: y = n O Ví dụ 1: Khử hoàn toàn 5,8 gam oxit sắt CO nhiệt độ cao Dẫn sản phẩm khí vào nước vôi dư thu 10 gam kết tủa Công thức oxit sắt là: A FeO B Fe2O3 C Fe3O4 D Fe4O3 Hướng dẫn giải: - Gọi công thức oxit sắt FexOy 10 = 0,1( mol) - Ta có: n O oxit  = n CO = n CO = n CaCO = 100    mO = 0,1 16 = 1,6 (g)  mFe = 5,8 – 1,6 = 4,2 (g)  nFe = 0,075 (mol) x n Fe 0,075 =  Công thức oxit sắt Fe3O4  Đáp án C  Tỉ lệ: y = n = , O Ví dụ 2: (CĐ – 2007): Cho 4,48 lít khí CO (đktc) từ từ qua ống sứ đựng gam oxit sắt FexOy đến phản ứng xảy hồn tồn Khí thu sau phản ứng có tỉ khối H 20 Công thức oxit sắt % thể tích khí CO2 hỗn hợp khí sau phản ứng là: A Fe2O3; 75% B FeO; 75% C Fe2O3; 65% D Fe3O4; 75% Hướng dẫn giải: - Gọi a số mol CO PƯ  28 (0,2 – a) + 44 a = 20 0,2  a = 0,15 0,15 100% = 75%  %VCO = 0,2 n = n CO = 0,15 ( mol) - Ta có: O oxit   mFe = – 0,15 16 = 5,6(g)  nFe = 0,1 (mol) x n Fe 0,1 =  Công thức oxit sắt Fe2O3  Đáp án A  Tỉ lệ: y = n = 0,15 O Ví dụ 3: Dùng CO dư để khử hoàn toàn m gam bột sắt oxit (Fe xOy) Dẫn tồn lượng khí sinh thật chậm qua lít dung dịch Ba(OH) 0,1M phản ứng vừa đủ thu 9,85 gam kết tủa Mặt khác, hịa tan tồn sắt kim loại thu dung dịch HCl dư cô cạn thu 12,7 gam muối khan Cơng thức sắt oxit (FexOy) là: A FeO B Fe2O3 C Fe3O4 D Fe2O3 Fe3O4 Hướng dẫn giải: 9,85 - Ta có: nBa( OH) = 0,1 = 0,1 mol; nBaCO3 = = 0,05 mol 197 - Do CO2 PƯ vừa đủ với dung dịch Ba(OH)2 nên PTHH: CO2 + Ba(OH)2 → BaCO3↓ + H2O Mol: 0,05 0,05 0,05 2CO2 + Ba(OH)2 → Ba(HCO3)2 Mol: 0,1 0,05  nCO2 = 0,05 + 0,1 = 0,15 (mol) = nO(oxit) 12,7 = 0,1( mol) - Bảo toàn nguyên tố Fe: n Fe = n FeCl = 127 x n Fe 0,1 =  Công thức oxit sắt Fe2O3  Đáp án B  Tỉ lệ: y = n = 0,15 O Ví dụ 4: Khử hồn tồn 2,4 gam hỗn hợp gồm CuO oxit sắt khí hiđro dư nung nóng Sau phản ứng thu 1,76 gam chất rắn X Hòa tan X vào dung dịch HCl dư thấy 0,448 lít khí (đktc) Công thức oxit sắt là: A FeO B Fe2O3 C Không xác định D Fe3O4 Hướng dẫn giải: - Gọi công thức oxit sắt FexOy 0, 448 Ta có: n H = = 0,02 mol 22, - PTPƯ: Fe + HCl → FeCl2 + H2↑ Mol: 0,02 0,02  nFe = 0,02 (mol)  mFe = 0,02 56 = 1,12 (g)  mCu = 1,76 – 1,12 =0,64 (g)  nCuO = nCu = 0,01 (mol)  mCuO = 0,01 80 = 0,8 (g)  moxit sắt = 2,4 – 0,8 = 1,6 (g)  mO(oxit sắt) = 1,6 – 1,12 = 0,48 (g)  nO(oxit sắt) = 0,03 (mol) x n Fe 0,02 =  Công thức oxit sắt Fe2O3  Đáp án B  Tỉ lệ: y = n = , 03 O * Rút kinh nghiệm: Khi chưa định hướng cách giải đa số em viết PƯ, cân tính tốn lần theo số mol Có em gọi cơng thức sai có em lúng túng việc cân PƯ có ẩn x, y Với cách làm em nhiều thời gian công sức để làm Nếu hướng dẫn học sinh giải theo phương pháp trên, em hiểu chất phản ứng, vận dụng nhanh làm tương tự Thậm chí với kiểu tập trắc nghiệm nay, em nhìn vào kiện đề cho mà không cần viết PƯ bấm máy tính để đưa cơng thức cần tìm Dạng 4: Oxit sắt tác dụng với nhơm nung nóng (PƯ nhiệt nhơm) * Phương pháp: - Al khử oxit kim loại đứng sau nhiệt độ cao PƯ gọi PƯ nhiệt nhôm - PTPƯ: 2yAl + 3FexOy → yAl2O3 + 3xFe - Nếu hỗn hợp sau PƯ cho tác dụng với dung dịch kiềm: + Sinh khí H2 Al dư  FexOy PƯ hết PƯ xảy hoàn toàn (H = 100%) PƯ xảy khơng hồn tồn (H < 100%) FexOy dư + Khơng có khí  Al hết, FexOy dư PƯ xảy hồn tồn (H = 100%) - Bài toán thường áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố, bảo toàn khối lượng bảo toàn electron… x n Fe - Để xác định cơng thức oxit sắt cần tìm tỉ lệ: y = n O Ví dụ 1: Thực phản ứng nhiệt nhôm hỗn hợp X gồm nhôm oxit sắt (trong điều kiện khơng có khơng khí) thu 92,35 gam chất rắn Y Hòa tan Y dung dịch NaOH dư thấy có 8,4 lit khí H (ở đktc) cịn lại phần khơng tan Z Cho 1/2 lượng Z vào dung dịch H 2SO4 đặc, nóng, dư thấy có 13,44 lit khí SO2 thoát (ở đktc) Biết phản ứng xảy hồn tồn Khối lượng Al2O3 Y cơng thức oxit sắt là: A 40,8 g Fe3O4 B 45,9 g Fe2O3 C 40,8 g Fe2O3 D 45,9g Fe3O4 Hướng dẫn giải: 8,4 13,44 = 0,375 ( mol); nSO = = 0,6 ( mol) - Ta có: n H = 22,4 22,4 2 - Gọi công thức oxit sắt FexOy - Y tác dụng với dung dịch NaOH dư có tạo khí  Al dư, FexOy PƯ hết (do H = 100%)  Y gồm: Fe; Al2O3 Al dư; phần không tan Z Fe - Các sơ đồ PƯ: Al → 3/2H2↑; 2Fe → 3SO2↑ Mol: 0,25 0,375 0,4 0,6  Z chứa 0,4 = 0,8 (mol) Fe 40,8 = 0,4( mol)  m Al2O3 = 92,35 − 0,8.56 − 0,25.27 = 40,8( g )  n Al O = 102 n =n  = 3n Al O = 3.0,4 = 1,2( mol) - Bảo toàn nguyên tố O: O FexOy  O Al2O3  x n Fe 0,8 =  Công thức oxit sắt Fe2O3  Đáp án C  Tỉ lệ: y = n = , O Ví dụ 2: Cho hỗn hợp gồm bột nhơm oxit sắt Thực hồn tồn phản ứng ̣nhiệt nhơm thu hỗn hợp rắn B có khối lượng 19,82 gam Chia hỗn hợp B thành hai phần nhau: - Phần I: Cho tác dụng với lượng dư dung dịch NaOH thu 1,68 lit khí H2 (ở đktc) - Phần II: Cho tác dụng với lượng dư dung dịch HCl có 3,472 lit khí H (ở đktc) Cơng thức phân tử oxit sắt là: A FeO B Fe2O3 C Fe3O2 D Fe3O4 Hướng dẫn giải: 1,68 3,472 = 0,075( mol); n H p.II = - Ta có: n H ( P.I ) = ) 22,4 = 0,155( mol) 22,4 2( - Gọi công thức oxit sắt FexOy - Hỗn hợp B tác dụng với dung dịch NaOH dư có tạo khí  Al dư, FexOy PƯ hết (do H = 100%)  B gồm: Fe; Al2O3 Al dư - Các sơ đồ PƯ: + Phần I: Al → 3/2H2↑ Mol: 0,05 0,075 + Phần II: Al → 3/2H2↑; Fe → H2↑ Mol: 0,05 0,075 0,08 0,08  Trong B có: nAl = 0,05 = 0,1 (mol); nFe = 0,08 = 0,16 (mol)  m Al O = 19,82 − 0,1.27 − 0,16.56 = 8,16( g ) 8,16 = 0,24( mol) - Bảo toàn nguyên tố O: n O FexOy  = n O Al O  = 3n Al O = 3 102 3    10 x n Fe 0,16 =  Công thức oxit sắt Fe2O3  Đáp án B  Tỉ lệ: y = n = , 24 O Ví dụ 3: Tiến hành phản ứng nhiệt nhơm m gam hỗn hợp gồm X gồm Al FexOy (trong điều kiện khơng có oxi) thu hỗn hợp Y Nghiền nhỏ trộn Y chia làm hai phần: - Phần I có khối lượng 14,49 gam hòa tan hết dung dịch HNO dư thu dung dịch A 3,696 lit khí NO (là sản phẩm khử đktc) - Cho phần II tác dụng với lượng dư dung dịch NaOH thấy 0,336 lit khí (ở đktc) cịn lại 2,52 gam chất rắn không tan Biết phản ứng xảy hồn tồn Xác định cơng thức oxit sắt là: A FeO Fe3O4 B Fe3O4 C FeO D Fe2O3 Hướng dẫn giải: 3,696 0,336 = 0,165 ( mol); n H p.II = = 0,015 ( mol) - Ta có: n NO( P.I ) = ( ) 22,4 22,4 - Phần II tác dụng với dung dịch NaOH có tạo khí  Al dư, FexOy PƯ hết (do H = 100%)  Y gồm: Fe; Al2O3 Al dư  2,52 gam chất rắn không tan Fe Ở phần II tính được: nAl = 0,01 (mol); nFe = 0,045 (mol) Gọi a; b số mol Al Fe phần I a 0,01 ⇒ 4,5a − b = 0( I ) (Vì tỉ lệ số mol Al Fe phần không  = b 0,045 đổi) - Áp dụng định luật bảo toàn electron cho phần I: 3a + 3b = 0,165  a + b = 0,165 (II) - Từ (I) (II)  a = 0,03; b = 0,135  m Al O = 14,49 − 0,03.27 − 0,135.56 = 6,12( g ) 6,12 = 0,18( mol) - Bảo toàn nguyên tố O: n O FexOy  = n O Al O  = 3n Al O = 3 102 3    x n Fe 0,135 =  Công thức oxit sắt Fe3O4  Đáp án B  Tỉ lệ: y = n = 0,18 O * Rút kinh nghiệm: Đây dạng tốn cần mức độ tư cao Thơng thường chưa đinh hướng phương pháp giải học sinh chọn cách đại số, viết PTPƯ lập phương trình giải biện luận Như vậy, em nhiều thời gian công sức để kết cuối Với dạng toán học sinh nên phân tích kĩ kiện đề cho, tóm tắt tốn sơ đồ PƯ áp dụng định luật bảo toàn kết nhanh, xác Dạng 5: Oxit sắt tác dụng với dung dịch HNO3 H2SO4 đặc, nóng * Phương pháp: 11 - Với dạng để đơn giản tốn khơng phải biện luận trường hợp xảy sử dụng phương pháp quy đổi - Quy oxit sắt FexOy dạng nguyên tố Fe O Sau đó, viết q trình nhường, nhận elctron áp dụng định luật: Bảo toàn electron, bảo toàn x n Fe nguyên tố, bảo toàn khối lượng Tương tự dạng cần tìm tỉ lệ: y = n O Ví dụ 1: Hịa tan hoàn toàn 34,8 gam oxit sắt dạng Fe xOy dung dịch H2SO4 đặc, nóng Sau phản ứng thu 1,68 lit khí SO (sản phẩm khử đktc) Công thức FexOy là: A FeO B Fe3O4 C Fe2O3 D FeO Fe3O4 Hướng dẫn giải: - Quy FexOy nguyên tố Fe O với số mol tương ứng a b  56a + 16b = 34,8 (I) + Quá trình oxi hóa: + Các q trình khử: +3 −2 +6 +4 Fe → Fe+ 3e O+ 2e → O ; S + 2e → S Mol: a 3a b 2b 0,15 0,075 - Áp dụng định luật bảo toàn electron: 3a = 2b + 0,15  3a – 2b = 0,15 (II) - Giải hệ phương trình (I) (II)  a = 0,45; b = 0,6 x n Fe 0,45 =  Công thức oxit sắt Fe3O4  Đáp án B  Tỉ lệ: y = n = , O Ví dụ 2: Hịa tan hồn tồn oxit sắt dung dịch H2SO4 đặc, nóng thu khí A dung dịch B Cho khí A hấp thụ hồn tồn dung dịch NaOH dư tạo 12,6 gam muối Mặt khác, cạn dung dịch B thu 120 gam muối khan Xác định công thức oxit sắt? A Fe3O4 B FeO C Fe2O3 D FeO Fe3O4 Hướng dẫn giải: - Khí A SO2; dung dịch B chứa Fe2(SO4)3 12,6 120 - Ta có: nSO = n Na SO = 126 = 0,1 ( mol); n Fe  SO  = 400 = 0,3 ( mol) 2 3 - Quy FexOy nguyên tố Fe O - Bảo toàn nguyên tố Fe: n Fe = 2n Fe  SO  = 2.0,3 = 0,6( mol)  + Quá trình oxi hóa: 3 + Các q trình khử: −2 +6 +4 Fe → Fe+ 3e O+ 2e → O ; S + 2e → S Mol: 0,6 1,8 0,8 1,6 0,2 0,1 - Áp dụng định luật bảo tồn electron tính được: nO = 0,8 (mol) x n Fe 0,6 =  Công thức oxit sắt Fe3O4  Đáp án A  Tỉ lệ: y = n = , O +3 12 Ví dụ 3: Hịa tan hết 32,4 gam FexOy dung dịch HNO3 loãng, thu dung dịch A Cho dung dịch NaOH dư vào dung dịch A, kết tủa thu đem nung nhiệt độ cao khối lượng không đổi thu chất rắn B Dùng H2 dư để khử hết B thu 25,2 gam chất rắn FexOy là: A FeO B Fe2O3 C Fe3O4 D FeO Fe2O3 Hướng dẫn giải: - Sơ đồ PƯ: FexOy → Fe(NO3)3 → Fe(OH)3 → Fe2O3 → Fe  25,2 gam chất rắn Fe  nFe =0,45 (mol)  mO = 32,4 – 25,2 = 7,2 (g)  nO =0,45 (mol) 0,45 x n =  Công thức oxit sắt FeO  Đáp án A  Tỉ lệ: y = nFe = 0,45 O Ví dụ 4: Cho 14,4 gam hỗn hợp X gồm sắt oxit sắt có số mol vào dung dịch H2SO4 đặc, nóng, dư thu 2,24 lít khí SO (ở đktc) Xác định công thức oxit sắt? A Fe3O4 B FeO Fe2O3 C Fe2O3 D Fe2O3 Fe3O4 Hướng dẫn giải: - Gọi công thức oxit sắt FexOy với a (mol) (a số mol Fe) - Quy hỗn hợp X nguyên tố Fe O  Bảo toàn nguyên tố Fe O: nFe = a + ax = b (mol) nO = ay = c (mol) (*)  56b + 16c = 14,4 (I) (Với b; c số mol nguyên tố Fe O) + Quá trình oxi hóa: + Các q trình khử: −2 +6 +4 Fe → Fe+ 3e O+ 2e → O ; S + 2e → S Mol: b 3b c 2c 0,2 0,1 - Áp dụng định luật bảo toàn electron: 3b = 2c + 0,2  3b – 2c = 0,2 (II) - Giải hệ phương trình (I) (II)  b = 0,2; c = 0,2 vào (*): +3  a + ax = 0,2; ay = 0,2  y = 1⇒ y = 1+ x 1+ x  Có hai oxit thỏa mãn là: Fe2O3 Fe3O4  Đáp án D * Rút kinh nghiệm: Khi chưa đưa phương pháp giải thích hợp chủ yếu em chọn cách viết PƯ để làm em gặp khó khăn bước cân PƯ oxi hóa – khử mà có ẩn x, y Với cách làm em nhiều thời gian mà cân PƯ sai em đưa kết khơng xác Do đó, để hạn chế viết cân PƯ em nên sử dụng phương pháp quy đổi kết hợp với định luật bảo toàn để làm Từ toán phức tập trở nên đơn giản em 13 MỘT SỐ BÀI TẬP ÁP DỤNG Bài 1: Cho m gam oxit FexOy vào bình kín chứa khí CO Nung bình thời gian oxit Fe xOy bị khử hoàn toàn thành Fex’Oy’ Biết % khối lượng sắt FexOy Fex’Oy’ 70% 77,78% Công thức tương ứng oxit là: A Fe2O3 Fe3O4 B Fe2O3 FeO C Fe3O4 FeO D Fe3O4 Fe2O3 Bài 2: Hịa tan hồn tồn 16 gam oxit sắt vào 400ml dd HCl 2M Lượng axit dư trung hòa 200ml KOH 1M Oxit sắt có cơng thức là: A FeO B Fe2O3 C Fe3O4 D FeO Fe2O3 Bài 3: Hịa tan hồn tồn 10 gam hỗn hợp gồm Fe Fe xOy dung dịch HCl 1,12 lít H2 (ở đktc) Cũng lượng hỗn hợp hòa tan hết dung dịch HNO3 đặc, nóng, dư thu 5,6 lít NO2 (ở đktc) Xác định FexOy? A FeO B Fe3O4 C Fe2O3 D Không xác định Bài 4: (CĐ – 2009): Khử hoàn toàn oxit sắt nhiệt độ cao cần vừa đủ V lít khí CO (ở đktc), sau phản ứng thu 0,84g Fe 0,02 mol khí CO Cơng thức oxit sắt giá trị V là: A FeO 0,224 B Fe2O3 0,448 C Fe3O4 0,448 D Fe3O4 0,224 Bài 5: Hịa tan hồn tồn m gam oxit sắt dung dịch H 2SO4 đặc, nóng thu 4,48 lít SO2 (đktc) 240 gam muối khan Xác định công thức oxit sắt? A Fe3O4 B Fe2O3 C FeO D FeO Fe3O4 Bài 6: Cho 83,52 gam FexOy tác dụng vừa đủ với dung dịch HCl thu dung dịch A Thêm dung dịch NaOH dư vào dung dịch A thu kết tủa B Nung B khơng khí đến khối lượng khơng đổi thu 86,4 gam chất rắn Công thức oxit sắt là: A Fe3O4 B FeO C Fe2O3 D FeO Fe3O4 Bài 7: Cho a gam oxit sắt phản ứng hồn tồn với CO dư, nung nóng Dẫn khí thu sau phản ứng qua dung dịch Ca(OH) dư tạo 4,5 gam kết tủa Lấy lượng Fe sinh cho phản ứng hết với dung dịch HNO thu dung dịch A chứa loại muối sắt 0,672 lit khí NO (sản phẩm khử đktc) Công thức oxit sắt là: A FeO B Fe2O3 C Fe3O4 D FeO Fe2O3 Bài 8: Cho hỗn hợp A gồm Al oxit sắt Chia hỗn hợp A thành hai phần nhau: Phần I: Cho tác dụng với dung dịch H2SO4 lỗng thu 0,672 lit khí (ở đktc) Phần II: Thực phản ứng nhiệt nhơm hồn tồn thu hỗn hợp B Cho B tác dụng với dung dịch NaOH dư thu 134,4 ml khí (ở đktc) Sau cho tiếp dung dịch H2SO4 lỗng, dư 0,4032 lit khí H2 (ở đktc) Cơng thức oxit sắt là: A FeO B Fe2O3 C Fe3O4 D Không xác định Bài 9: Thực phản ứng nhiệt nhôm hỗn hợp gồm nhôm oxit sắt thu 96,6 gam chất rắn X Hòa tan X dung dịch NaOH dư thu 6,72 lit khí (ở đktc) cịn lại phần khơng tan Y Hịa tan Y dung dịch H2SO4 đặc, nóng, dư 30,24 lit khí (ở đktc) Cơng thức oxit sắt là: A Fe2O3 B FeO C Fe3O4 D Fe3O4 FeO Bài 10: Hịa tan hồn tồn 20,88 gam oxit sắt dung dịch H 2SO4 đặc, nóng thu dung dịch X 3,248 lít khí SO (sản phẩm khử nhất, 14 đktc) Cô cạn dung dịch X, thu m gam muối sunfat khan Công thức oxit sắt giá trị m là: A FeO 116 g B Fe3O4 54g C FeO 58g D Fe2O3và 52,2 g 15 D HIỆU QUẢ CỦA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Để thực nội dung đưa đề tài, áp dụng q trình giảng dạy mơn hóa học trường THPT Quảng Xương với công việc cụ thể sau: Nghiên cứu: Nghiên cứu, tổng hợp vấn đề lý thuyết, dạng tập, phương pháp giải thích hợp cho dạng tốn xác định công thức oxit sắt Sinh hoạt chuyên môn, thảo luận với đồng nghiệp, tiếp thu ý kiến đóng góp Thực giảng dạy: Khi chưa hướng dẫn học sinh phương pháp giải nhanh tốn hóa học học sinh gặp phải toán yêu cầu xác định cơng thức oxit sắt đa số em bở ngỡ, lúng túng áp dụng phương pháp đại số vào giải biện luận trường hợp xảy Với phương pháp đại số mà em lựa chon để áp dụng kết nhiều thời gian, không khả thi việc thi trắc nghiệm Cụ thể, chưa giới thiệu phương pháp giải kết khảo sát học sinh lớp 12B4 lớp 12B5 trường THPT Quảng Xương năm học 2015 – 2016 sau: Kết HS không thực HS thực HS thực hiện chưa đạt yêu cầu đạt yêu cầu Lớp SL % SL % SL % 12B4 (43 HS) 17 39,53 18 41,86 18,61 12B5 (50 HS) 20 40,00 20 40,00 10 20,00 Khi phân dạng tập, giới thiệu phương pháp giải, phân tích định hướng phương pháp thích hợp cho tập xác định cơng thức oxit sắt nhận thấy: Đa số học sinh tiếp thu nhanh hơn, học tích cực hơn, hứng thú làm tập, khả tư hóa học em có tiến hơn; Thời gian làm tập rút ngắn hẳn so với em giải theo phương pháp đại số thông thường; Các em biết vận dụng để làm dạng tập tương tự Thể rõ qua kết khảo sát học sinh hai lớp là: Kết Lớp HS không thực HS thực chưa đạt yêu cầu HS thực đạt yêu cầu SL % SL % SL % 12B4 (43 HS) 6,98 18,60 32 74,42 12B5 (50 HS) 8,00 18,00 37 74,00 16 PHẦN III: KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ Đối với học sinh vào trường THPT em theo thói quen giải tốn hóa học theo phương pháp đại số thông thường làm nhiều thời gian chí khơng thận trọng dễ dẫn đến kết sai lệch Vì vậy, việc giáo viên phân tích chất phản ứng, phân dạng định hướng phương pháp giải thích hợp cho học sinh việc làm quan trọng, giúp học sinh tự rèn luyện cho kĩ phân tích, so sánh, tổng hợp để đưa tốn hóa học phức tạp trở nên đơn giản Từ đó, tạo hứng thú học tập, niềm đam mê, yêu thích mơn Hóa học em Để đạt mục đích giáo viên cần phải liên tục nghiên cứu, tìm tịi phương pháp giải mới, tiếp thu ý kiến đóng góp tích cực đồng nghiệp, tự bồi dưỡng chuyên môn, nghiệp vụ cho thân Với đề tài “Rèn luyện khả tư Hóa học cho học sinh THPT thơng qua số dạng tập xác định công thức oxit sắt” hệ thống, phân loại đưa phương pháp giải thích hợp cho dạng Khi áp dụng đề tài vào lớp dạy cụ thể nhận thấy đa số học sinh đáp ứng yêu cầu đề Trong trình biên soạn đề tài, trường kinh nghiệm hạn chế khơng thể tránh khỏi thiếu sót mà thân chưa phát Để nội dung hình thức đề tài thêm phong phú, tơi mong đóng góp ý kiến Hội Đồng Khoa Học Ngành, đồng nghiệp bạn đọc Tôi xin chân thành cảm ơn XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Thanh Hóa, ngày 15 tháng năm 2016 Tơi xin cam đoan SKKN viết, khơng chép nội dung người khác Người thực Trịnh Thị Xiêm 17 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1/ Sách giáo khoa hóa học 10 (NXB GD – năm 2007) 2/ Sách giáo khoa hóa học 11 (NXB GD – năm 2007) 3/ Sách giáo khoa hóa học 12 (NXB GD – năm 2007) 4/ Hướng dẫn giải nhanh tập Hóa học (Cao Cự Giác – NXB Đại học Quốc Gia Hà Nội – năm 2004) 5/ Phương pháp giải nhanh tập tốn Hóa học trọng tâm (Ths Nguyễn khoa Thị Phượng – NXB Đại học Quốc Gia Hà Nội – năm 2010) 6/ Tuyển tập đề thi tuyển sinh vào trường Đại học Cao đẳng hàng năm 18 ... nghiệp vụ cho thân Với đề tài ? ?Rèn luyện khả tư Hóa học cho học sinh THPT thông qua số dạng tập xác định công thức oxit sắt? ?? hệ thống, phân loại đưa phương pháp giải thích hợp cho dạng Khi áp... VẤN ĐỀ Để rèn luyện thêm khả tư hóa học cho học sinh THPT, tơi có đưa số dạng tốn hướng dẫn học sinh xác định cơng thức oxit sắt chủ yếu cách áp dụng định luật bảo toàn * Lưu ý: Mỗi dạng tập có... định luật bảo toàn vào dạng tốn học sinh vận dụng linh hoạt định luật vào dạng tập hóa học khác Từ góp phần rèn luyện khả tư hóa học nhanh, tạo hứng thú học mơn hóa học cho em C CÁC GIẢI PHÁP