Những sai lầm trong phương pháp quy đổi trong hóa học

Chia sẻ: Ngô Xuân Quỳnh | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:7

0
401
lượt xem
189
download

Những sai lầm trong phương pháp quy đổi trong hóa học

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong đời sống hằng ngày chúng ta thường xuyên dùng phép quy đổi để tiện cho việc thanh toán như quy giá trị của hàng hóa ra tiền để trả tiền chứ không như đổi hàng hóa ở thời trung cổ, đối với những tài sản giá trị lớn như nhà, đất, … thì quy ra giá trị vàng hoặc đôla để thanh toán. Trong hóa học ở nhiều trường hợp phản ứng có những trường hợp có những quá trình phản ứng diễn ra rất phức tạp như trong phản ứng oxi hóa - khử chẳng hạn có nhiều phản...

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Những sai lầm trong phương pháp quy đổi trong hóa học

  1. LUYỆN THI ĐẠI HỌC NĂM 2009 & 2010 UY Ă CHUYÊN ĐỀ: NHỮNG SAI LẦM GẶP PHẢI TRONG GIẢI TOÁN Ề H VÀ HIỆU QUẢ CỦA PHƯƠNG PHÁP QUY ĐỔI À PH NG Trong đời sống hằng ngày chúng ta thường xuyên dùng phép quy đổi để tiện cho việc thanh toán như quy giá trị của hàng hóa ra tiền để trả tiền chứ không như đổi hàng hóa ở thời trung cổ, đối với những tài sản giá trị lớn như nhà, đất, … thì quy ra giá trị vàng hoặc đôla để thanh toán. Trong hóa học ở nhiều tr ường hợp phản ứng có những tr ường hợp có những quá trình phản ứng diễn ra rất phức tạp như trong phản ứng oxi hóa - khử chẳng hạn có nhiều phản ứng mà tất cả các chất trong cùng một hợp chất, hỗn hợp đ ều đóng vai trò là ch ất oxi hóa hoặc kh ử. Ví dụ: Hỗn hợp chứa FeO, Fe3O4, Fe2O3 hoặc hỗn hợp chứa Fe, FeS và FeS2, … Cho nên đối với những bài tập tính toán dạng này mà chúng ta dùng quá trình trao đ ổi electron thì s ẽ r ất là ph ức t ạp, hay là trong nh ững ph ản ứng cháy của polime, hoặc những phản ứng trong dung dịch … Nếu giải theo cách thông th ường thì rất mất nhiều thời gian, thậm chí còn không giải được. Vì thế nảy sinh ra vấn đề là phải “quy đổi” để làm đơn giản hơn, thuận lợi hơn. Phương pháp quy đổi là một ph ương pháp biến đổi toán học nhằm đưa bài toàn ban đầu là một hỗn hợp phức tạp về dạng đơn giản, qua đó làm cho các phép tính tr ở nên dễ dàng, thu ận ti ện. Vậy với phương pháp quy đổi thì việc giải toán trở nên tương đối là đơn giản. Nhưng nếu chúng ta không biết cách áp dụng và hiểu rõ về bản chất của các phản ứng hóa học xảy ra trong dung dịch thì việc áp dụng phương pháp này sẽ không tránh khỏi những sai xót. Chúng ta cùng nhau xét ví dụ sau Ví dụ: Hòa tan hoàn toàn 11,2 gam hỗn hợp X gồm: Fe; FeO; Fe 2O3 và Fe3O4 trong HCl dư, sau phản ứng thấy tạo ra 12,7 gam FeCl 2. Hỏi số gam FeCl3 thu được là bao nhiêu? Hướng dẫn: Trước tiên tôi xin đưa ra theo hướng giải của phương pháp quy đổi: Phương pháp quy đổi như thế nào? Với bài toán này thì chúng ta biết rằng hỗn hợp X gồm: Fe; FeO; Fe 2O3 và Fe3O4 có thể có nhiều hướng quy đổi: (Fe và Fe2O3); (Fe và FeO); (Fe và Fe3O4); (FeO và Fe3O4); (FeO và Fe2O3); (Fe3O4 và Fe2O3) hoặc thậm chí là chỉ một chất FexOy. Nhưng không phải là cách giải trong các phương pháp quy đổi trên là gi ống nhau mà nó c ần ph ải chú ý d ựa vào b ản ch ất c ủa ph ản ứng. Trong các phương pháp quy đổi ở trên thì việc hiểu sai bản chất của phản ứng sẽ dẫn tới kết quả khác nhau. bản chất của phản ứng sẽ dẫn tới kết quả khác nhau. 1) Cách quy đổi 01 : Quy đổi hỗn hợp X về: FeO và Fe 3O4  {  FeCl2 FeO →  x {  x Ta có:   {4  {2 + 2 {3 Fe3O → FeCl FeCl  y  y 2y Gọi x và y lần lượt là số mol của FeO và Fe3O4 => ta có: 72x + 232y = 11,2 gam (*) Mặt khác ta có: nFeCl2 = x + y = 0,1 mol (2*)  x = 0, 075mol Từ (*) và (2*) =>   mFeCl3 = 2.0, 025.(56 + 35,5.3) = 8,125 gam →  y = 0,025mol 2) Cách quy đổi 02 : Quy đổi hỗn hợp X về : FeO và Fe2O3  {  FeCl2 FeO →  x {  x Ta có   {3  2 {3 Fe2 O → FeCl  y  2y Gọi x và y lần lượt là số mol của FeO và Fe2O3 => ta có 72x + 160y = 11,2 gam (*) Mặt khác nFeCl2 = x= 0,1 mol (2*) Từ (*) và (2*) => y = 0,025 mol => mFeCl3 = 2.0, 025.(56 + 35,5.3) = 8,125 gam 3) Cách quy đổi 03: Quy đổi hỗn hợp X về: Fe3O4 và Fe2O3 Để tìm hiểu và đăng kí học, hãy gọi điện tới số 09798.17.8.85 (gặp Thầy Quỳnh) Biên soạn và giảng dạy: Thầy Ngô Xuân Quỳnh (E_mail: hoahoc.org@gmail.com – Website: hoahoc.org)  TRÊN ĐƯỜNG THÀNH CÔNG KHÔNG CÓ BƯỚC CHÂN CỦA KẺ LƯỜI BIẾNG
  2. LUYỆN THI ĐẠI HỌC NĂM 2009 & 2010 UY Ă CHUYÊN ĐỀ: NHỮNG SAI LẦM GẶP PHẢI TRONG GIẢI TOÁN Ề H VÀ HIỆU QUẢ CỦA PHƯƠNG PHÁP QUY ĐỔI À PH NG  Fe3O4  FeCl2 + 2 FeCl3 → { { {  x x 2x Ta có  {Fe2 O3  2 FeCl3 → {  y  2y Gọi x và y lần lượt là số mol của Fe3O4 và Fe2O3 => ta có 232x + 160y = 11,2 gam (*) Mặt khác nFeCl2 = x= 0,1 mol (2*) Từ (*) và (2*) => y = -0,075 mol => nFeCl3 = 2 x + 2 y = 0,1.2 + 2.(-0,075) = 0,05mol => mFeCl3 = 8,125 gam 4) Cách quy đổi 04 : Quy đổi về FexOy FexOy => (3x-2y)FeCl 2 + (2y-2x)FeCl 3 0,1 0,1 x 6 Ta có nFeCl2 = 0,1 mol => nFex Oy = mol  → (56 x + 16 y ) = 11, 2 => =  Fe6O7 → 3x − 2 y 3x − 2 y y 7 Vậy : Fe6O7 + 14HCl => 4FeCl2 + 2FeCl3 + 7H2O Ta có nFeCl2 = 0,1 mol => nFeCl2 = 0,05mol => mFeCl3 = 8,125 gam 5) Cách quy đổi 05: Quy đổi hỗn hợp X về: Fe và Fe2O3  {  FeCl2 Fe →  x {  x  {Fe2 O3  2 FeCl3 → {  y  2y Gọi x và y lần lượt là số mol của Fe và Fe2O3 => ta có 56x + 160y = 11,2 gam Ta có nFeCl2 = x = 0,1 mol => y = 0,035 mol => => mFeCl3 = 2.0, 035.162,5 = 11,375 gam ≠ 8,125 gam 6) Cách quy đổi 06 : Quy đổi hỗn hợp X về : Fe và Fe3O4  {  FeCl2 Fe →  x {  x   {4  {2 + 2 {3 Fe3O → FeCl FeCl  y  y 2y Gọi x và y lần lượt là số mol của Fe và Fe3O4 => 56x + 232y = 11,2 gam (*) Mặt khác nFeCl2 = x + y = 0,1 mol (2*)  3  x = 44 mol  7 Từ (*) và (2*) =>   mFeCl3 = 2. → .(56 + 35, 5.3) = 10,341 ≠ 8,125 gam  y = 7 mol 220   220 Tại sao ở hai phương án quy đổi về : Fe và Fe2O3 và Fe và Fe3O4 lại có kết quả sai như vậy ? Liệu chúng ta có sai lầm nào trong quá trình giải với hai cách quy đ ổi này hay không? Ta chú ý về vị trí của các cặp oxi hóa – khử trong dãy điện hóa của các kim loại: Fe 2 + 2H + Fe 3+ ........ ........ Fe H2 Fe 2 + Ta căn cứ vào ý nghĩa của dãy điện hóa (hóa học 12), cặp chất nào càng ở xa nhau thì khả năng xảy ra ph ản ứng s ẽ mạnh. Vậy thì khi đó giữa hai phản ứng : Fe + 2 H +  Fe 2+ + H 2 và 2 Fe3+ + Fe  3Fe 2 + → ↑ → thì phản ứng nào sẽ xảy ra đầu tiên? Phản ứng: 2 Fe3+ + Fe  3Fe2 + sẽ xảy ra đầu tiên và sau khi hết Fe3+ thì mới có phản ứng Fe + 2H+ => Fe2+ + H2 → Nhận xét; Để tìm hiểu và đăng kí học, hãy gọi điện tới số 09798.17.8.85 (gặp Thầy Quỳnh) Biên soạn và giảng dạy: Thầy Ngô Xuân Quỳnh (E_mail: hoahoc.org@gmail.com – Website: hoahoc.org)  TRÊN ĐƯỜNG THÀNH CÔNG KHÔNG CÓ BƯỚC CHÂN CỦA KẺ LƯỜI BIẾNG
  3. LUYỆN THI ĐẠI HỌC NĂM 2009 & 2010 UY Ă CHUYÊN ĐỀ: NHỮNG SAI LẦM GẶP PHẢI TRONG GIẢI TOÁN Ề H VÀ HIỆU QUẢ CỦA PHƯƠNG PHÁP QUY ĐỔI À PH NG + Khi cho hỗn hợp: Fe; FeO; Fe2O3 và Fe3O4 thì khi có khí H2 thoát ra thì dung dịch thu được chỉ gồm có Fe 2+. + Thứ tự phản ứng: Oxit sắt + axit; Sắt (III) + Sắt; Sắt + axit (chỉ xét với dung dịch axit HCl và H 2SO4 loãng) Khi đó bài toán trên với hai trường hợp quy đổi trên ta sẽ tính toán như sau: 5”) Cách quy đổi 05: 6”) Cách quy đổi 06 : Quy đổi hỗn hợp X về: Fe và Fe2O3 Quy đổi hỗn hợp X về : Fe và Fe3O4 Fe2O → 2 {+  Fe3 HCl 2 {+ + Fe  3 {+ Fe3 { → Fe 2 Fe3O  FeCl2 + 2 FeCl3 {4 → { { 2 {+ + Fe  3 Fe 2 + Fe3 { → { {3 2y 2y x 0,1 2y x 3x y y y 2y Do có sự hình thành Fe3+ nên Fe phản ứng hết Fe3+ dư Do có sự hình thành Fe3+ nên Fe phản ứng hết Fe3+ dư Gọi x và y lần lượt là số mol của Fe và Fe2O3 Gọi x và y lần lượt là số mol của Fe và Fe3O4 => ta có 56x + 160y = 11,2 gam => ta có 56x + 232y = 11,2 gam (*) 0,1 7 Ta có nFeCl2 = 0,1 mol => 3x + y = 0,1 mol (2*) Ta có nFeCl2 = 0,1 mol => x = mol => y = mol 3 120  x = 0, 01875mol  7 0,1  Từ (*) và (2*) =>  => mFeCl3 = 2 -2 .162,5 = 8,125 gam  y = 0, 04375mol  120 3 ÷  mFeCl3 = ( 2 y − 2 x ) .162,5 = 8,125 gam → Ngoài ra chúng ta còn có thể quy đổi về hỗn hợp chỉ chứa Fe và O. Gọi a và b lần lượt là số mol của Fe và O => 56x + 16y = 11,2 (*) + { − 2e  Fe (1) Fe { → {2 0,1 0,1 0,1 Khi đó để thu được FeCl2 và FeCl3 thì: O + 2e  O −2 (3) { { → { → Fe + Fe − 3e  {3 (2) { b 2b a − 0,1 3( a − 0,1) a − 0,1 Ta có nFeCl2 = 0,1 mol => ne Fe /(1) = 0, 2mol vµ nFe / (1) = 0,1mol  nFe / (2) = ( a − 0,1) mol  neFe / (1) = 3 ( a − 0,1) mol → → Theo định luật bảo toàn electron ta có : 0,2 + 3.(a – 0,1) = 2b <=> 3a – 2b = 0,1 (2*) Từ (*) và (2*) = ta có a = 0,15 mol và b = 0,175 mol => nFeCl3 = 0,15 − 0,1= 0,05mol => mFeCl3 = 8,125 gam --------- & --------- Riêng với trường hợp quy đổi thành Fe và FeO thì việc cho hai chất này tác dụng với HCl không thể tạo ra FeCl 3. Vì khi đó thì bài toán sai hoàn toàn về bản chất hóa học. Nhưng theo các bạn thì liệu rằng có thể làm được bài này hay không? Chúng ta có thể đưa ra lựa chọn chất có khả năng biến thành Fe 3+ được không? Nếu chúng ta xác định được chất có khả năng tạo ra Fe3+ thì bài toán có thể giải được? Các bạn hãy cùng suy nghĩ ? Ví dụ: Hòa tan hoàn toàn 11,2 gam hỗn hợp X gồm: Fe; FeO; Fe 2O3 và Fe3O4 trong HCl dư, sau phản ứng thấy tạo ra 12,7 gam FeCl 2. Hỏi số gam FeCl3 thu được là bao nhiêu? Với cách quy đổi hỗn hợp X về Fe và FeO [???] Ngoài ra với bài toán này chúng ta có thể áp dụng phương pháp và cách làm sau: Fe Fe3O4 FeCl 2 cã mFeCl2 =12,7gam  Sơ đồ hóa bài toán:  +  HCl →  nFeCl2 = 0,1mol FeO Fe2O3 FeCl 3 cã mFeCl 3 = ?  Ta thấy: O2−  2Cl − th×khèi l­ î ng t¨ ng thªm 2.35,5­16=55gam → Đặt số mol của FeCl 3 là a mol. => tổng số mol ion Cl − lµ: 0,1.2 + 3.a (mol) O2−  2mol Cl − → Khèi l­ î ng t¨ng thªm 55 gam 0,2 + 3amol Cl − khèi l­ î ng t¨ng thªm 12,7+a.162,5­11,2gam Để tìm hiểu và đăng kí học, hãy gọi điện tới số 09798.17.8.85 (gặp Thầy Quỳnh) Biên soạn và giảng dạy: Thầy Ngô Xuân Quỳnh (E_mail: hoahoc.org@gmail.com – Website: hoahoc.org)  TRÊN ĐƯỜNG THÀNH CÔNG KHÔNG CÓ BƯỚC CHÂN CỦA KẺ LƯỜI BIẾNG
  4. LUYỆN THI ĐẠI HỌC NĂM 2009 & 2010 UY Ă CHUYÊN ĐỀ: NHỮNG SAI LẦM GẶP PHẢI TRONG GIẢI TOÁN Ề H VÀ HIỆU QUẢ CỦA PHƯƠNG PHÁP QUY ĐỔI À PH NG  2.(12,7 + 162,5a − 11,2) = 55.(0,2 + 3a) => a = 0,05mol => mFeCl3 = 8,125gam → Phương pháp làm này chỉ được áp dụng khi lượng chất trong hỗn hợp chỉ phản ứng v ới l ượng axit đã cho mà không có b ất kì ph ản ứng nào khác. Và khi có những phản ứng khác xảy ra giữa các chất trong hỗn hợp với axit thì cách làm trên s ẽ sai hoàn toàn. Và để chứng minh cho điều này và nhằm nhấn mạnh hiệu quả của phương quy đổi chúng ta s ẽ xét ví dụ sau: Ví dụ 1: Cho 20 gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe 3O4 và Fe2O3 hòa tan vừa đủ trong 560 ml dung dịch HCl 1M, thu đ ược 0,224 lít H2 (ở đktc) và dung dịch D. Cho dung dịch D tác dụng với dung dịch NaOH d ư, lọc kết tủa và đem nung ngoài không khí đến khối lượng không đổi thu đư ợc m gam chất rắn. Xác định giá trị m. Ví dụ 2: Cho 20 gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe 3O4 và Fe2O3 hòa tan trong lượng dư dung dịch HCl 1M, thu đ ược 0,224 lít H2 (ở đktc) và dung dịch D. Cho dung dịch D tác dụng với dung dịch NaOH d ư, lọc kết tủa và đem nung ngoài không khí đến khối lượng không đổi thu đư ợc m gam chất rắn. Xác định giá trị m Nhận xét: Vậy là cùng với dạng toán là cho hỗn hợp sắt và các oxit tác dụng với dung dịch HCl dư thì ta cũng s ẽ có m ột bài toán khác. Nh ưng có thể nói đây là bài toán sẽ có tác dụng nhấn mạnh được việc hiểu rõ bản chất của các phản ứng hóa học xảy ra khi đề bài cho sự hình thành khí H2. Và đây cũng là điểm mấu chốt khiến cho không ít người sai lầm trong phương pháp gi ải. Với bài toán này tôi mong rằng các em học sinh cũng như các bạn đ ồng nghi ệp c ần ph ải chú ý tìm hiểu kỹ về bản chất phản ứng hóa học của một bài toán rồi hãy đưa ra phương pháp giải cho phù hợp. Tránh tình trạng hiểu sai bản chất về phản ứng, để rồi dẫn tới đưa ra kết quả sai. Khi học xong dãy điện hóa của kim loại thì ta có đư ợc vị trí của các cặp oxi hóa – khử, ta sẽ có vị trí cặp oxi hóa khử của s ắt: Fe2 + 2H + Fe3+ Fe H2 Fe 2 + Như nhận xét đã nói ở trên: + Khi cho hỗn hợp: Fe; FeO; Fe2O3 và Fe3O4 thì khi có khí H2 thoát ra thì dung dịch thu được chỉ gồm có Fe 2+. + Thứ tự phản ứng: Oxit sắt + axit; Sắt (III) + Sắt; Sắt + axit (chỉ xét với dung dịch axit HCl và H 2SO4 loãng) Vậy thì khi đó giữa hai phản ứng : Fe + 2 H +  Fe 2 + + H 2 và 2 Fe3+ + Fe  3Fe 2 + → ↑ → Thì phản ứng: 2 Fe3+ + Fe  3Fe 2 + sẽ xảy ra đầu tiên và sau khi hết Fe3+ thì mới có phản ứng Fe + 2H+ => Fe2+ + H2 → Nếu chúng ta không lắm rõ được điều này thì việc giải toán và áp dụng các phương pháp giải sẽ sai lầm. Trước tiên tôi xin đưa ra cách làm của bài toán theo hướng của phương pháp quy đổi a) Hướng quy đổi 01 : Ta quy đổi hỗn hợp X về : Fe và Fe2O3 với số mol lần lượt là a và b mol => 56a + 160b = 20 gam (*) Ta có các phương trình phản ứng : Fe2O3 + 6HCl => 2FeCl3 + 3H2O b mol 2b mol Fe 2 + 2H + Fe3+ Sau đó, do vị trí của cặp oxi hóa – khử : Fe H2 Fe2 + Nên sẽ có phản ứng : 2FeCl3 + Fe => 3FeCl2 2b mol a mol Do có sự hình thành khí H2 thì FeCl3 sẽ phản ứng hết (a > b) sau đó có tiếp phản ứng của: Fe + 2HCl => FeCl 2 + H2 mol a - b mol a - b mol Theo đề bài ta có: a – b = 0,01 mol (2*) Từ (*) và (2*) => a = 0,1 mol và b = 0,09 mol Để tìm hiểu và đăng kí học, hãy gọi điện tới số 09798.17.8.85 (gặp Thầy Quỳnh) Biên soạn và giảng dạy: Thầy Ngô Xuân Quỳnh (E_mail: hoahoc.org@gmail.com – Website: hoahoc.org)  TRÊN ĐƯỜNG THÀNH CÔNG KHÔNG CÓ BƯỚC CHÂN CỦA KẺ LƯỜI BIẾNG
  5. LUYỆN THI ĐẠI HỌC NĂM 2009 & 2010 UY Ă CHUYÊN ĐỀ: NHỮNG SAI LẦM GẶP PHẢI TRONG GIẢI TOÁN Ề H VÀ HIỆU QUẢ CỦA PHƯƠNG PHÁP QUY ĐỔI À PH NG Vậy tổng số mol của nguyên tử Fe là: a + 2b = 0,28 mol => mFe2 O3 = 22, 4 gam b) Hướng quy đổi 02: Ta quy đổi hỗn hợp về Fe và O với số mol lần lợt là a và b mol => 56a + 16b = 20 gam (*) Trong phản ứng của hỗn hợp X với dung dịch HCl thì sau cùng chỉ thu đ ược Fe2+ nên ta có: O o + 2e  O −2 { { → Fe { → 2+ { − 2e  Fe b 2b a 2a  2a = 2b + 0, 02 → (2* ) 2 H + + 2e  H 2 { →{ 0,02 0,01 Từ (*) và (2*) => a = 0,28 mol và b = 0,27 mol => mFe2 O3 = 22, 4 gam c) Hướng quy đổi 03: Quy đổi về hỗn hợp Fe và FeO với số mol lần lượt là a và b mol => 56a + 72b = 20 gam (*) Fe { → 2+ { − 2e  Fe 2H + + 2e  H 2 { →  2a = 0, 02 → (2* ) a 2a 0,02 { 0,01 Từ (*) và (2*) => a = 0,01 mol và b = 0,27 mol. Vậy tổng số mol của Fe là: a + b = 0,28 mol => KQ Đó là ba kết quả có được khi tiến hành theo ph ương pháp quy đổi phân tử và quy đổi nguyên tử. Qua đó chúng ta có thể thấy được hiệu quả của phư ơng pháp quy đổi cùng với việc hiểu rõ bản chất phản ứng hóa học xảy ra khi áp dụng vào việc giải toán. Còn với các hướng và cách quy đổi khác như: (FeO, Fe 2O3), … thì nó sẽ khiến cho bài toán là phi thực tế do không có khả năng tạo ra khí H2. Vậy việc hiểu bản chất hóa học xảy ra trong một bài toán là rất quan tr ọng, nó s ẽ quyết đ ịnh xem chúng ta gi ải bài toán đó đúng hay sai. Còn nếu ta xét bài toán theo phương pháp tăng giảm khối lượng thì như thế nào? Ta có sơ đồ hóa bài toán: Fe   FeO  + HCl H 2  → + NaOH d- t0 Fe3O4  dung dich D  KÕ tña  m gam r¾ → t kk → n Fe2O3   Ta có Fe + 2HCl => FeCl 2 + H2 nH2 = 0,01mol  nHCl = 0,02mol  sè mol HCl ph¶n øng ví i oxit lµ: 0,54mol → pø → Vậy khi đó O2−   2Cl − vậy khi đó số mol của O trong oxit là: 0,27 mol thay b»ng → => mFe = 20 – 0,27.16 = 15,68 gam => nFe = 0,28 mol => Vậy khối lượng của Fe2O3 là: 0,14.160 = 22,4 gam ≠ 24 gam Qua đây ta nhận thấy rằng có hai kết quả khác nhau? Vậy cách nào là cách sai? Và sai ở đi ểm nào? Ta phân tích chi tiết bài toán theo từng phương trình: Khi cho hỗn hợp X gồm: Fe, FeO, Fe3O4 và Fe2O3 vào dung dịch axit HCl thì sẽ có các phản ứng sau: Fe2O3 + 6HCl => 2FeCl3 + 3H2O Fe3O4 + 8HCl => 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O FeO + 2HCl => FeCl2 + H2O Fe2 + 2H + Fe3+ Sau đó, do vị trí của cặp oxi hóa – khử : Fe H2 Fe 2 + 3 2 2 2 Vậy khi đó sẽ có phản ứng giữa : 2FeCl + Fe => 3FeCl sau đó mới có phản ứng Fe + 2HCl => FeCl + H Để tìm hiểu và đăng kí học, hãy gọi điện tới số 09798.17.8.85 (gặp Thầy Quỳnh) Biên soạn và giảng dạy: Thầy Ngô Xuân Quỳnh (E_mail: hoahoc.org@gmail.com – Website: hoahoc.org)  TRÊN ĐƯỜNG THÀNH CÔNG KHÔNG CÓ BƯỚC CHÂN CỦA KẺ LƯỜI BIẾNG
  6. LUYỆN THI ĐẠI HỌC NĂM 2009 & 2010 UY Ă CHUYÊN ĐỀ: NHỮNG SAI LẦM GẶP PHẢI TRONG GIẢI TOÁN Ề H VÀ HIỆU QUẢ CỦA PHƯƠNG PHÁP QUY ĐỔI À PH NG Khi ta bỏ qua phản ứng giữa FeCl3 với Fe thì khi đó ta sẽ có cứ 2 O2- sẽ bị thay thế bởi 2Cl-. Mà quên đi lượng Fe đã tham gia phản ứng với muối FeCl 3 khi đó kết quả của bài toán sẽ sai lệch đi một l ượng do thiếu lượng Fe tham gia phản ứng này. Và ở bài toán này đã được khá nhiều tác giả giải và cho rằng cách trên là đúng. H ọ cho r ằng: “Trong ví dụ này do sau phản ứng sắt không thay đổi số oxi hóa hoàn toàn thành số oxi hóa cao nhất mà nó l ại bao g ồm s ắt có s ố oxi hóa là (+2) và (+3). Nên chúng ta sẽ không thể nào kết hợp được phương pháp bảo toàn electron với phương pháp quy đổi để giải. Vậy ra cần chú ý rằng : Không phải bất cứ bài toán nào liên quan tới các oxit sắt cũng có thể giải bằng phư ơng pháp quy đổi kết hợp với phương pháp bảo toàn electron. Chúng ta chỉ có thể áp dụng phương pháp quy đổi được khi mà sắt thay đổi nên trạng thái 1 số oxi hóa. Với bài toán này chúng ta cũng vẫn sẽ dùng ph ương pháp quy đổi nh ưng kết hợp với phư ơng pháp bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố và bảo toàn điện tích” Như vậy là họ đã sai lầm và chưa hiểu rõ bản chất của các quá trình phản ứng xảy ra trong dung dịch. -------------------- & -------------------- Vậy khi đó dữ kiện : “vừa đủ trong 560 ml dung dịch HCl 1M” này không cần dùng tới trong việc giải toán khi áp dụng phương pháp quy đổi và bảo toàn electron. Nó chỉ được áp dụng khi sử dụng phương pháp bảo toàn khối l ượng, bảo toàn nguyên t ố và b ảo toàn đi ện tích. Với đề bài này chúng ta sẽ áp dụng phương pháp bảo toàn khối l ượng, bảo toàn nguyên t ố và b ảo toàn đi ện tích đ ể gi ải khi mà chúng ta tìm được lượng Fe hoặc lượng FeCl3 tham gia phản ứng với nhau. Phương pháp giải khi áp dụng phương pháp trên Fe   FeO  + HCl H 2 Ta có sơ đồ hóa bài toán:  → + NaOH d- t0 Fe3O4  dung dich D  KÕ tña  m gam r¾ → t kk → n Fe2O3   Ta có Fe + 2HCl => FeCl 2 + H2 nH2 = 0,01mol  nHCl = 0,02mol  sè mol HCl ph¶n øng ví i oxit lµ: 0,54mol → pø → 3 2 Mặt khác ta có phản ứng: 2FeCl + Fe => 3FeCl 3 Gọi a là số mol của Fe tham gia phản ứng => số mol của FeCl là 2a mol + 2- 2 Trong phản ứng giữa hỗn hợp X với axit thì 2H + O => H O Vậy khi đó số mol của O trong oxit là: 0,27 mol => mFe = 20 – 0,27.16 = 15,68 gam Theo định luật bảo toàn nguyên tố Fe ta có: 0,01.56 + 56a + 2a.56 = 15,68 => a = 0,09 mol Vậy tổ số mol của Fe sẽ là: 0,01 + 0,09.3 = 0,28 mol Vậy khối lượng của Fe2O3 là 24,0 gam. Và cũng từ bài toán trên, chúng ta có thể biến đổi thành nhi ều bài toán khác t ương đ ương: Bài 1: Cho 20 gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe 3O4 và Fe2O3 hòa tan vừa đủ trong 600ml dung dịch HCl aM, thu được V lít H2 (ở đktc) và dung dịch D. Cho dung dịch D tác dụng với dung dịch NaOH dư, lọc kết tủa và đem nung ngoài không khí đến khối lượng không đổi thu được 24 gam chất rắn. Xác định giá trị V và a . Hướng dẫn: Ta có nFe2 O3 = 0,15mol  nFe = 0,3mol  nO = 0,2mol → → Ta quy đổi hỗn hợp X về hỗn hợp chỉ chứa Fe và O. khi đó ta có các quá trình cho và nh ận electron. O o + 2e  O −2 { { → Fe { → 2+ { − 2e  Fe 0,2 2.0,2 0,3 2.0,3 +  2.0,3 = 2.0, 2 + 2 x  x=0,1 mol =>V=2,24 lit → → 2 H + 2e  H 2 { → {2x x Để tìm hiểu và đăng kí học, hãy gọi điện tới số 09798.17.8.85 (gặp Thầy Quỳnh) Biên soạn và giảng dạy: Thầy Ngô Xuân Quỳnh (E_mail: hoahoc.org@gmail.com – Website: hoahoc.org)  TRÊN ĐƯỜNG THÀNH CÔNG KHÔNG CÓ BƯỚC CHÂN CỦA KẺ LƯỜI BIẾNG
  7. LUYỆN THI ĐẠI HỌC NĂM 2009 & 2010 UY Ă CHUYÊN ĐỀ: NHỮNG SAI LẦM GẶP PHẢI TRONG GIẢI TOÁN Ề H VÀ HIỆU QUẢ CỦA PHƯƠNG PHÁP QUY ĐỔI À PH NG Vậy khi đó ta sẽ dễ dàng tính được số mol axit phản ứng 2H+ + O2- => H2O và 2H+ => H2 là các phương trình có sự tham gia của H+/HCl Vậy tổng số mol của HCl là: 0,1.2 + 0,2.2 = 0,6 mol => CM = 1M HCl Bài 2: Cho 20 gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe 3O4 và Fe2O3 hòa tan vừa đủ trong V ml dung dịch HCl 1M, thu được 2,24 lít H2 (ở đktc) và dung dịch D. Cho dung dịch D tác dụng với dung dịch NaOH dư, lọc kết tủa và đem nung ngoài không khí đến khối l ượng không đổi thu được m gam chất rắn. Xác định giá trị V và m. Đáp số: V = 600 ml Bài 3: Cho 20 gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe 3O4 và Fe2O3 hòa tan vừa đủ trong V ml dung dịch H 2SO4 1M, thu được 2,24 lít H2 (ở đktc) và dung dịch D. Cho dung dịch D tác dụng với dung dịch NaOH dư, lọc kết tủa và đem nung ngoài không khí đến khối l ượng không đổi thu được m gam chất rắn. Xác định giá trị V và m. Đáp số: V = 300 ml và m = 24 gam Bài 4: Cho 20 gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe 3O4 và Fe2O3 hòa tan trong 300 ml dung dịch H 2SO4 1M, thu được 2,24 lít H2 (ở đktc) và dung dịch D. Cho dung dịch D tác dụng với dung dịch Ba(OH) 2 dư, lọc kết tủa và đem nung ngoài không khí đến khối l ượng không đổi thu được m gam chất rắn. Xác định giá trị m. Đáp số: 93,9 gam Bài 6: Cho 20 gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe 3O4 và Fe2O3 hòa tan trong 200 ml hỗn hợp Y gồm: H 2SO4 1M và HCl 0,1M, thu được 2,24 lít H2 (ở đktc) và dung dịch D. Cho dung dịch D tác dụng với dung dịch Ba(OH) 2 dư, lọc kết tủa và đem nung ngoài không khí đến khối l ượng không đổi thu được m gam chất rắn. Xác định giá trị m. Đáp số: 70,6 gam Bài 7: Bài toán gốc: (Trích trong ví dụ 01 – Trang 38 – Sách 16 phương pháp và kĩ thuật gi ải nhanh – Tác gi ả: Ph ạm Ng ọc B ằng (ch ủ biên) Hòa tan hỗn hợp X gồm 0,2 mol Fe và 0,1 mol Fe 2O3 vào dung dịch HCl dư, sau phản ứng thu được dung dịch D. Cho dung dịch D tác dụng với dung dịch NaOH dư thu được kết tủa . Lọc kết tủa, rửa sạch và đem nung nóng trong không khí đ ến khối l ượng không đ ổi đ ược m gam ch ất rắn Y. Giá trị m là A. 16,0 gam B. 30.4 gam C. 32,0 gam D. 48,0 gam Trên cơ sở đó ta có thể phát triển thành một số dạng bài tập khác tương tự có độ phức t ạp hơn như: Bài 7”: Hòa tan hỗn hợp X gồm 0,2 mol Fe và 0,1 mol Fe 2O3 vào dung dịch HCl dư, sau phản ứng thu được dung dịch D và V lít khí ( ở đi ều kiện tiêu chuẩn). Cho dung dịch D tác dụng với dung dịch NaOH dư thu đ ược k ết t ủa . L ọc k ết t ủa, r ửa s ạch và đem nung nóng trong không khí đến khối lượng không đổi được m gam chất rắn Y. Giá trị m và V là A. 16,0 gam và 2,24 lít C. 32,0 gam và 4,48 lít B. 32,0 gam và 2,24 lít D. 48,0 gam và 4,48 lít Ngoài ra các bạn có thể phát triển thêm thành nhiều dạng bài toán khác dựa trên cơ s ở của bài toán gốc. Bài viết này được tôi viết trong thời gian ngắn, ngay sau khi phát hi ện những sai l ầm của các em h ọc sinh và c ủa một s ố b ạn đ ồng nghi ệp. Nên sẽ không tránh khỏi những thiếu xót. Rất mong ghi nhận được những ý kiến đóng góp về bài viết này. Để tìm hiểu và đăng kí học, hãy gọi điện tới số 09798.17.8.85 (gặp Thầy Quỳnh) Biên soạn và giảng dạy: Thầy Ngô Xuân Quỳnh (E_mail: hoahoc.org@gmail.com – Website: hoahoc.org)  TRÊN ĐƯỜNG THÀNH CÔNG KHÔNG CÓ BƯỚC CHÂN CỦA KẺ LƯỜI BIẾNG
Đồng bộ tài khoản