intTypePromotion=1

Sáng kiến kinh nghiệm Trung học cơ sở: Xây dựng tư duy qua bài tập CO, H2 khử Oxit kim loại

Chia sẻ: Tran Thi Nghia | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:37

0
16
lượt xem
0
download

Sáng kiến kinh nghiệm Trung học cơ sở: Xây dựng tư duy qua bài tập CO, H2 khử Oxit kim loại

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

Mục tiêu nghiên cứu của sáng kiến kinh nghiệm nhằm nâng cao chất lượng và hiệu quả dạy – học Hóa học; giúp cho học sinh nắm chắc được phương pháp làm nhanh một số dạng bài tập; từ đó rèn kĩ năng giải nhanh một số dạng bài tập Hóa học.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Sáng kiến kinh nghiệm Trung học cơ sở: Xây dựng tư duy qua bài tập CO, H2 khử Oxit kim loại

  1. Xây dựng tư duy qua bài tập CO, H2 khử Oxit kim loại MỤC LỤC NỘI DUNG Trang Phần I: Đặt vấn đề 2 I. Lý do chọn đề tài 2 II. Mục đích nhiệm vụ 3 III. Đôi tượng, thời gian, phương pháp 3 PhầnII. Giải quyết vấn đề 4 I.Cơ sở lý luận 4 II. Cơ sở thực tiễn 5 II. Đánh giá thực trạng 6 Bài tập định tính 11 Bài tập định lượng 12­ 28 Phần III.Kết luận và kiến nghị 33 I.Thực nghiệm sư phạm 33 II.Điều kiện áp dụng. 34 III. Đề xuất kiến nghị. 35 IV. Kết luận chung 35 Tài  liệu tham khảo 36 1
  2. Xây dựng tư duy qua bài tập CO, H2 khử Oxit kim loại PHẦN I. ĐẶT VẤN ĐỀ I . LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI              Hóa  học là bộ môn khoa học quan trọng trong nhà trường phổ thông. Môn  Hóa  học cung cấp cho học sinh một hệ thống kiến thức phổ thông cơ bản và thiết  thực đầu tiên về Hóa  học, giáo viên bộ môn Hóa  học cần hình thành ở các em một   kĩ năng cơ bản, phổ thông và thói quen học tập và làm việc khoa học làm nền tảng  cho việc giáo dục xã hội chủ  nghĩa, phát triển năng lực nhận thức, năng lực hành  động. Có những đức tính cẩn thận, kiên trì, trung thực, tỉ mỉ, chính xác, yêu chân lí  khoa học, có ý thức trách nhiệm với bản thân, gia đình và xã hội, có thể  hòa nhập  với môi trường thiên nhiên chuẩn bị cho học sinh học lên hoặc đi vào cuộc sống lao   động.         Đối với dạng bài tập CO, H 2 khử Oxit kim loại loại nếu học sinh chỉ áp dụng   theo phương pháp thông thường thì mất rất nhiều thời gian làm bài, hơn nữa lại   trình bày dài dòng và khó hiểu; hơn nữa để giải nhanh bài tập nhất là bài tập trắc   nghiệm định lượng cần đòi hỏi phải tiết kiệm thời gian mà đề  thi trắc nghiệm   trong các bài kiểm tra định kì chiếm khoảng từ 20% đến 50%, thi Đại học 100%...   Xuất phát từ thực tế giảng dạy, nhiều năm ôn thi học sinh giỏi cấp huyện, cấp tỉnh  tôi thấy dạng bài tập CO, H2 khử Oxit kim loại là dạng bài tập Hóa  học phổ biến,   xuất hiện rất nhiều trong bài tập đại trà, thi học sinh giỏi các cấp, thi đại học. Hệ  thống bài tập và phương pháp giải bài tập CO, H 2  khử  Oxit kim loại có nhiều ý  nghĩa: Học sinh tìm ra phương pháp giải nhanh rất hiệu quả đặc biệt trong dạng bài  tập trắc nghiệm khách quan Đòi hỏi học sinh không những nắm rõ bản chất, kĩ năng tính toán mà còn tìm  hướng giải quyết nhanh, ngắn gọn, tiết kiệm thời gian. Trong thời gian ngắn nhất đưa ra kết quả chính xác nhất và đó chính là mục  tiêu chung của giáo viên,  học sinh sẽ tận dụng tốt thời gian kiểm tra, thi cử.   Học sinh có cách kiểm tra nhanh kết quả, rèn luyện tư duy cho học sinh đích  đến, điểm đến. Vậy để nâng cao chất lượng giáo dục đại trà, tập trung mũi nhọn đội tuyển   thi học sinh giỏi cấp huyện, cấp tỉnh. Tôi mạnh dạn đưa và chọn đề tài “ Xây dựng  tư duy qua  bài tập CO, H2 khử Oxit kim loại  ”  II. MỤC ĐÍCH VÀ NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI 2
  3. Xây dựng tư duy qua bài tập CO, H2 khử Oxit kim loại 1. Mục đích : ­ Nâng cao chất lượng và hiệu quả dạy – học Hóa  học. ­ Giúp cho học sinh nắm chắc được phương pháp làm nhanh một số dạng bài  tập. Từ đó rèn kĩ năng giải nhanh một số dạng bài tập Hóa  học. ­ Phát huy tính tích cực và tạo hứng thú cho học sinh trong học tập đặc biệt   là trong giải bài tập Hóa  học. ­ Là tài liệu rất cần thiết cho việc ôn HSG khối 9 và giúp giáo viên hệ thống  Hóa  được kiến thức, phương pháp dạy học. 2. Nhiệm vụ: ­ Nêu được những cơ sở lí luận về phương pháp giải nhanh các bài toán Hóa  học, nêu ra một số  phương pháp cụ  thể  và nguyên tắc áp dụng cho mỗi phương   pháp. ­ Thực trạng về trình độ và điều kiện học tập của học sinh lớp 9, đặc biệt là  học sinh trong đối tượng HSG lớp 8, lớp 9 trước và sau khi vận dụng đề tài. ­ Từ  việc nghiên cứu vận dụng đề  tài, rút ra bài học kinh nghiệm để  phát   triển thành diện rộng, góp phần nâng cao chất lượng giảng dạy đặc biệt là việc   bồi dưỡng HSG. ­ Một số bài tập minh họa và bài tập vận dụng.  III .   ĐỐI TƯỢNG, THỜI GIAN,  PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU  1. Đối tượng nghiên cứu  Các dạng bài tập CO, H2 khử Oxit kim loại loại  trong chương trình Hóa học  THCS. 2. Thời gian nghiên cứu  Hệ  thống bài tập tích lũy nhiều năm. Đã áp dụng giảng dạy bồi dưỡng học sinh   giỏi.   Tôi tiến hành nghiên cứu thêm và bổ  sung hoàn thiện trong năm hoc 2017­ 2018.  3. Phương pháp nghiên cứu  Để  hoàn thành tốt đề  tài này, tôi đã vận dụng các phương pháp nghiên cứu khoa  học như: 3
  4. Xây dựng tư duy qua bài tập CO, H2 khử Oxit kim loại ­ Phân tích lí thuyết, điều tra cơ  bản, tổng kết kinh nghiệm sư phạm và sử  dụng một số  phương pháp thống kê toán học trong việc phân tích kết quả  thực  nghiệm sư phạm v.v… . ­ Khảo sát đánh giá thực trạng học sinh giỏi Hóa học, qua đó đề  ra những  giải pháp hữu hiệu. ­ Nghiên cứu kĩ SGK Hóa  học 9 và các sách nâng cao về  phương pháp giải   bài tập, tham khảo các tài liệu đã được biên soạn và phân tích, hệ  thống các dạng  bài toán Hóa  học theo nội dung đã đề ra. ­ Đúc rút kinh nghiệm của bản thân trong quá trình dạy học. ­ Tham khảo, học hỏi kinh nghiệm một số đồng nghiệp. ­ Áp dụng đề  tài vào chương trình giảng dạy đối với học sinh lớp 9 đại trà  và ôn thi HSG. PHẦN II. NỘI DUNG GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ I. CƠ SỞ LÝ LUẬN           Dạng bài toán cơ  bản là dạng bài toán có nội dung đơn giản, chỉ  vận dụng   trực tiếp những kiến thức vừa học xong và vận dụng rất ít những kiến thức đã   học, đa số học sinh đều có thể giải được. Từ  bài toán cơ  bản thay đổi giả  thiết hoặc kết luận ta có những bài toán  mới. Từ bài toán cơ bản kết hợp với các bài toán phụ dạng khác ta có bài tập nâng  cao. Từ những bài tập nâng cao ta tìm ra nhũng cách giải mới hay hơn nhanh hơn. Về nguyên tắc, muốn giải nhanh và chính xác một bài toán Hóa  học thì nhất   thiết học sinh phải hiểu sâu sắc nội dung và đặc điểm của bài toán đó. Nắm vững   các mối quan hệ  giữa các lượng chất cũng như  tính chất của các chất, viết đúng   các phương trình phản ứng xảy ra. Thực tế có rất nhiều bài toán phức tạp: các dữ  kiện đề bài cho ở dạng tổng quát hoặc không rõ, hoặc thiếu nhiều dữ kiện…tưởng   chừng như không bao giờ  giải được. Muốn giải chính xác và nhanh chóng các bài  toán loại này thì phải chọn một phương pháp phù hợp nhất (phương pháp giải  thông minh). Vì vậy học sinh phải biết nhận dạng bài tập, xác định hướng giải có   phù hợp. Đây là khâu quan trọng nhất của quá trình giải bài tập. Để làm được điều   đó học sinh đọc kĩ bài, tóm tắt được đầu bài theo sơ đồ  tư duy: điều đã biết, điều  chưa biết, sử dụng phương pháp nào nhanh và hiệu quả nhất. Trong đề tài này tôi  khai thác định luật bảo toàn khối lượng, định luật bảo toàn nguyên tố, định luật   bảo toàn electron va dạng bài tập chất khí. Trong phạm vi của đề  tài này, tôi xin   4
  5. Xây dựng tư duy qua bài tập CO, H2 khử Oxit kim loại được trình bày một số bài tập định tính và bốn dạng bài tập định lượng. II. CƠ SỞ THỰC TIỄN Thực tế cho thấy quá trình học Hóa học đa số các em học sinh chỉ nắm được   các khái niệm, các tính chất mà chưa biết vận dụng,khai thác, mở  rộng, nâng cao  bài toán, khó khăn khi kết hợp các dạng bài tập với nhau. Thậm chí có em còn mất  gốc cả  kiến thức cơ  bản. Đối với giáo viên chỉ  mới cung cấp kiến thức cơ  bản   sách giáo khoa hoặc các tài liệu tham khảo mà chưa có hệ  thống các bài tập mở  rộng giúp học sinh hiểu tận gốc rễ và cách phát triển mở  rộng các bài toán.Trong   quá trình dạy học người giáo viên phải giúp học sinh xây dựng tư  duy:  biết cách  phát triển tính logic, tổng hợp bài toán, phát triển bài toán từ bài toán gốc, kết hợp  nhiều dạng toán trong một bài để có những bài toán hay. Dạng bài tập CO, H2 khử Oxit kim loại có sơ đồ phản ứng: Chất rắn X  + CO,(H2 )  –> Chất rắn Y + CO2 (H2O,CO, H2 ) Bài toán thường tính toán các đại lượng như khối lượng chất rắn trước và sau   phản  ứng hoặc thể  tích khí CO, H2 tham gia phản  ứng hoặc lượng CO2, H2O tạo  thành.   Hoặc   cho   các   đại   lượng   yêu   cầu   xác   định   công   thức   hóa   học   của   hợp   chất.Nhưng ở các bài toán mở rộng, để xác định được lượng chất  rắn Y và lượng   chất khí , (hơi nước ) sau phản  ứng thường kết hợp với nhiều bài toán phụ  như:  cho chất rắn Y phản ứng với dung dịch axit loãng (bài mở rộng cơ  bản), cho chất   rắn Y phản  ứng với dung dịch axit đặc (bài nâng cao), cho hơi nước hấp thụ  vào  axit H2SO4 đặc, cho CO2 phản  ứng với dung dịch kiềm....Vì vậy khi mở  rộng bài  toán cơ bản phải kết hợp với bài toán phụ như:  Dạng bài tập CO2 phản ứng với dung dịch kiềm. Dạng bài tập kim loại phản ứng với dung dịch axit Dạng bài tập nồng độ dung dịch. Dạng bài tập chất khí. Dạng bài tập xác định công thức hóa học của hợp chất. Và cần vận dụng các phương pháp giải bài tập như: Phương pháp bảo toàn khối lượng ( BTKL ). Phương pháp bảo toàn nguyên tố. Phương pháp bảo toàn electron. 5
  6. Xây dựng tư duy qua bài tập CO, H2 khử Oxit kim loại Phương pháp  quy đổi. III.ĐÁNH GIÁ THỰC TRẠNG     Trong những năm gần đây, vấn đề dạy và học môn hoá học đã và đang đổi   mới và là một trong những môn có chuyển biến mạnh mẽ về đổi mới phương pháp   dạy học.  Được sự đồng tình của xã hội, nhất là các bậc cha mẹ học sinh tích cực  phối  hợp cùng với nhà trường  trong công tác giáo dục đạo đức cho học sinh. ­Khó khăn:  Đối với học sinh trung học cơ sở  thì môn Hoá học cũng thế kiến thức nhiều  mà đòi hỏi các em phải học nhớ rất kỹ thì mới có thể làm bất cứ dạng bài tập nào  Đa số  các em học sinh không thể  phân biệt được các dạng bài tập và không  nhớ  nổi các phương pháp giải bài toán. Nhiều học sinh còn tình trạng luời học ,   không xác định được mục đích học tập nên mất gốc ngay từ đầu nên khi học  Hóa  cảm thấy vô cùng phức tạp. Tôi đã tiến hành khảo sát bài tập dạng 1,2 tại lớp 9A và 9B và thu được kết   quả như sau: Kết quả khảo sát bài dạng 1,2 : (Chưa áp dụng đề tài) Điểm  Điểm  Điểm  Điểm yếu Lớp Sĩ số giỏi khá TB SL % SL % SL % SL % 9 50 2 4 13 26 23 46 12 24 Qua kết quả trên ta thấy rằng số học sinh đạt điểm giỏi rất thấp,còn các em  đạt điểm yếu kém khá nhiều. IV. GIẢI PHÁP 1.Mục tiêu của giải pháp 6
  7. Xây dựng tư duy qua bài tập CO, H2 khử Oxit kim loại Đưa ra các dạng bài tập, đặc điểm từng dạng và phương pháp giải từng dạng,  cách kết hợp với các dạng bài tập khác,cách sử dụng các phương pháp giải giúp  học sinh xây dựng tư duy giải bài tập CO, H2 khử Oxit kim loại cho học sinh đại  trà và giúp học sinh giỏi thành thạo loại bài tập này. 2.Nội dung và cách thức thực hiện giải pháp A. BÀI TẬP ĐỊNH TÍNH 1. Đặc điểm bài toán   Viết các phương trình phản  ứng khi cho CO hoặc H 2  qua hỗn hợp các oxit, xác  định sản phẩm thu được, hoặc cho sản phẩm  phản  ứng với các chất khác. Viết   các phương trình phản ứng. 2. Phương pháp giải ­ Dãy hoạt động hóa học của kim loại: K , Na, Ba, Ca, Mg, Al, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb, H, Cu Ag, Hg, Pt, Au ­ CO, H2 khử được các oxit kim loại từ Zn trở về cuối dãy điện hóa theo phương  trình: nCO  + M2On      2M   +   nCO2  nH2  + M2On      2M   +   nH2 O  ­ Sản phẩm  của quá trình khử cho phản ứng với các chất khác. 3. Bài tập   Bài 1: Cho một luồng khí  H2 (dư) lần lượt đi qua các ống mắc nối tiếp đựng các  oxit được nung nóng sau đây:   Ống 1 đựng 0,01mol CaO,ống 2 đựng 0,02 mol CuO,   Ống 3 đựng 0,02mol Al2O3,ống 4 đựng 0,01mol Fe3O4  và ống 5 đựng 0,05mol Na2O. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, lấy từng chất  rắn còn lại trong mỗi ống lần lượt cho tác dụng với dung dịch: NaOH, CuCl2. Hãy  viết các phương trình phản ứng xảy ra. BÀI GIẢI 7
  8. Xây dựng tư duy qua bài tập CO, H2 khử Oxit kim loại Vì các phản ứng xảy ra hoàn toàn nên các oxit cũng được khử hết:                                        CuO + H2  Cu  + H2O                                          0,02                       0,02                                        Fe3O4 + 4H2  3Fe  +  4H2O                                        0,01                               0,04 Nước  di chuyển theo 1 chiều .       Tổng số mol H2O là :      0,02  +  0,04   =  0,06 (mol)                                       Na2O + H2O  2NaOH                                       0,05       0,06         Na2O hết, sau phản ứng hoàn toàn còn lại các chất rắn: CaO, Al2O3, Cu, Fe  Tác dụng với dung dịch NaOH có các phản ứng:                                       CaO + H2O  Ca(OH)2                                       Al2O3 + 2NaOH   2NaAlO2 +H2O                                       Al2O3 + Ca(OH)2   Ca(AlO2)2 +H2O  Tác dụng với dung dịch CuCl2  có các phản ứng:                                      CaO + H2O  Ca(OH)2                                      2NaOH + CuCl2 2NaCl + Cu(OH)2                                      Ca(OH)2 + CuCl2 CaCl2 + Cu(OH)2                                      Fe +  CuCl2  FeCl2 + Cu Bài 2:   Dẫn luồng khí H2  dư đi qua các ống lần lượt chứa các chất rắn dạng bột:  CaO, CuO,  Al2O3, Fe2O3 và Na2O, các ống đó đều được đốt nóng và mắc nối tiếp  bằng các ống dẫn khí. Sau đó lấy các sản phẩm còn lại trong mỗi ống chia làm 2  phần:  ­ Phần 1 lần lượt tác dụng với khí CO2 . ­ Phần 2 lần lượt cho tác dụng với dd AgNO3. Viết các PTPƯ.  BÀI GIẢI Vì oxit của các kim loại đứng trước Al trong dãy hoạt động Hóa  học không  bị H2 khử.            Khi dẫn luồng khí H2 qua CaO, CuO, Al2O3, Fe2O3, Na2O.                          CaO + H2  không  phản ứng.                            CuO + H2  Cu+H2O                           Al2O3 + H2  không  phản ứng.                            Fe2O3 + 3H2  2Fe + 3H2O    8
  9. Xây dựng tư duy qua bài tập CO, H2 khử Oxit kim loại                         Na2O + H2  không  phản ứng.           Trong quá trình phản ứng thì các oxit bazơ tan sẽ tác dụng với nước để tạo  thành dd bazơ.                         Na2O + H2O  2NaOH                           CaO + H2O  Ca(OH)2          Sau phản ứng ta thu được: Al2O3, Ca(OH)2, Cu, Fe, NaOH, CaO dư, Na2O dư.  Đem sản phẩm tạo thành vào:  +Phần I : Có khí CO2  Xuất hiện kết tủa có màu trắng:                       CaO + CO2  CaCO3                         CO2  + Ca(OH)2  CaCO3 + H2O                         Na2O + CO2 Na2CO3  (rắn, khan)    Xuất hiện dung dịch không màu:                       CO2  + 2NaOH  Na2CO3 + H2O                          CO2  +  NaOH  NaHCO3                         Al2O3  +  Ca(OH)2  Ca(AlO2)2 + H2O                         Al2O3 + 2NaOH   2NaAlO2 + H2O            Ngoài ra chúng ta còn thu được chất rắn màu xám nhẹ của Fe, màu đỏ của Cu  do không phản ứng với CO2.  Phần II: Cho tác dụng với dd AgNO3.  Xuất hiện kết tủa có màu đen:                          AgNO3 + NaOHAgOH + NaNO3                        2AgNO3 + Ca(OH)22AgOH + Ca(NO3)2          Xuất hiện chất rắn màu xám bạc, sau đó một thời gian lại xuất hiện chất rắn  màu đỏ.                          Fe + 2AgNO3Fe(NO3)2 + 2Ag                          Cu + 2AgNO3Cu(NO3)22 + 2Ag                          Fe(dư) + Cu(NO3)2Fe(NO3)2 + Cu           Ngoài ra chúng ta thu được Al2O3 , CaO và Na2O có màu trắng. Nhận xét: Để làm được loại bài tập định tính học sinh cần nắm được kiến  thức về tính chất hóa học của nước,về tính chất hóa học của oxit axit ,oxit  bazơ,về tính chất hóa học của muối và các hợp chất khác kết hợp với dạng CO, H2  khử oxit kim loại.Từ đó viết đúng các phương trình phản ứng. 9
  10. Xây dựng tư duy qua bài tập CO, H2 khử Oxit kim loại B: BÀI TẬP ĐỊNH LƯỢNG  DẠNG  1  BÀI T   ẬP CO,    H 2 KHỬ OXIT KIM LOẠI SỬ DỤNG ĐỊNH LUẬT  BTKL, BẢO TOÀN NGUYÊN TỐ VÀ CÁC CÔNG THỨC CƠ BẢN . 1. Đặc điểm bài toán Bài toán thường tính toán các đại lượng như khối lượng chất rắn trước và sau   phản  ứng hoặc thể  tích khí CO, H2 tham gia phản  ứng hoặc lượng CO2, H2O tạo  thành. Hoặc cho các đại lượng yêu cầu xác định công thức hóa học của hợp chất. 2. Phương pháp giải Khi  cho CO, H2  phản ứng với Oxit kim loại hoặc hỗn hợp oxit kim lo ại ( ch ất   rắn X) thu được kim loại hoặc hỗn hợp kim loại và các oxit ( chất rắn Y)  và CO 2 ,  H2.Ta có sơ đồ: Chất rắn X  + CO,(H2 )  –> Chất rắn Y + CO2 (H2O,CO, H2 ) ­ CO, H2 khử được các oxit kim loại từ Zn trở về cuối dãy điện hóa. * Khử các oxit, CO , H2 lấy oxi của oxit để tạo ra kim loại và CO2 , H2O theo phản  ứng: CO + O (oxit)  CO2 H2 + O (oxit)  H2O => nO (oxit) = nCOpu = npu = nCO2 = nH2O Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng: mY = mX  ­ mO Khối lượng chất rắn X giảm chính là khối lượng của của Oxi trong các oxit. 3. Các trường hợp thường gặp Trường hợp 1:Bài toán cơ bản:  Bài toán cho hai trong ba đại lượng khối lượng của chất rắn X, khối lượng   chất rắn Y, lượng CO,CO2, H2 ,H2O.Tính một đại lượng còn lại. Ví dụ 1: Khử hoàn toàn 24 gam hỗn hợp CuO và FexOy bằng H2  dư ở nhiệt độ cao thu  được 17,6 gam hỗn hợp 2 kim loại. Khối lượng H2O tạo thành là bao nhiêu. 10
  11. Xây dựng tư duy qua bài tập CO, H2 khử Oxit kim loại BÀI GIẢI mO (trong oxit)  =  moxit   mkloại = 24   17,6 = 6,4 gam. mO ( H 2O) = 6,4 gam ;  mol gam.  Cách nhẩm:   Khi làm trắc nghiệm ta chỉ  cần nhẩm: nH2O  = nO  = 0,4.Khối   lượng H2O =7,2g. Ví dụ 2: Thổi rất chậm 2,24 lít (đktc) một hỗn hợp khí gồm CO và H2 qua một ống sứ  đựng hỗn hợp Al2O3, CuO, Fe3O4, Fe2O3   có khối lượng là 24 gam dư  đang được  đun  nóng. Sau khi kết thúc phản ứng khối lượng chất rắn còn lại trong ống sứ là bao  nhiêu. BÀI GIẢI Thực chất phản ứng khử các oxit là: CO  +  O       CO2                     H2  +  O       H2O. Vậy: . mO = 1,6 gam. Khối lượng chất rắn còn lại trong ống sứ là: 24   1,6 = 22,4 gam Cách nhẩm: nO trong hỗn hợp oxit  bằng số mol khí nên:  mY  = 24­ 0,1.16 =   22,4g Ví dụ 3:   Thổi từ từ V lít hỗn hợp khí (đktc) gồm CO và H2 đi qua một ống đựng 16,8  gam hỗn hợp 3 oxit: CuO, Fe3O4, Al2O3 nung nóng, phản ứng hoàn toàn. Sau phản  ứng thu được m gam chất rắn và một hỗn hợp khí và hơi nặng hơn khối lượng của   hỗn  11
  12. Xây dựng tư duy qua bài tập CO, H2 khử Oxit kim loại hợp V là 0,32 gam. Tính V và m. BÀI GIẢI Thực chất phản ứng khử các oxit trên là CO  +  O      CO2 H2  +  O   H2O. Khối lượng hỗn hợp khí tạo thành nặng hơn hỗn hợp khí ban đầu chính là khối   lượng của nguyên tử Oxi trong các oxit tham gia phản ứng. Do vậy: mO = 0,32 gam. . Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: moxit = mchất rắn + 0,32 16,8 = m + 0,32               m = 16,48 gam. lít. Nhận xét: Đây là các bài toán cơ  bản mở  đầu làm cơ  sở  cho các dạng tiếp   theo nên giáo viên cho học sinh hiểu rõ bản chất và vận dụng thành thạo. Khi gặp   những bài này trong đề trắc nghiệm học sinh chỉ cần nhẩm kết quả. Thay đổi hình thức giả thiết và kết luận ta các trường hợp sau:  Trường hợp 2 :     Chất rắn X  + CO,(H2 )  –> Chất rắn Y + CO2 (H2O )   Chất rắn Y cho tác dụng với lượng dung dịch axit thu  được lượng chất  khí.Sử dụng định luật bảo toàn nguyên tố: lượng kim loại trong X bằng lượng kim   loại trong Y bằng lượng kim loại cho phản  ứng với axit.Đưa bài toán về  dạng cơ  bản như trường hợp 1. Ví dụ 1: Khử hết m  gam Fe3O4 bằng CO thu được hỗn hợp A gồm FeO và Fe. A tan  vừa đủ trong 0,3 lít dung dịch H2 SO4 1M cho ra 4,48 lít khí (đktc). Tính m? BÀI GIẢI   Fe3O4       (FeO, Fe)         3Fe2+ 12
  13. Xây dựng tư duy qua bài tập CO, H2 khử Oxit kim loại    n mol mol Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố Fe: 3n = 0,3        n = 0,1  gam  Ví dụ 2: Dẫn H2 đến dư đi qua 25,6 gam hỗn hợp X gồm  Fe3O4, MgO, CuO nung  nóng cho đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn. Sau phản ứng thu được 20,8 gam  chất rắn. Mặt khác 0,15 mol hỗn hợp X tác dụng vừa đủ với 225ml dung dịch HCl  2M. Hãy viết các phương trình phản ứng xảy ra và tính % số mol của mỗi chất  trong hỗn hợp X. BÀI GIẢI Gọi a,b,c lần lượt là các số mol các oxit  Fe3O4, MgO, CuO Ptpư: Fe3O4    +  4H2    3Fe  + 4H2O  (1)   a              3a CuO   + H2  Cu   +  H2O (2)   c          c Fe3O4+  8 HCl → 2FeCl3  +  FeCl2  + 4H2O (3)                   a         8a MgO  +  2HCl    →         MgCl2   +    H2O (4)     b            2b              CuO   +  2HCl     →      CuCl2    +  H2O (5)            c             2c * Theo 3,4,5 ta có 0,15 mol hh X phản ứng vừa đủ với 0,45 mol HCl Vậy (a+b+c)…………………… ….(8a+2b+2c)…….      13
  14. Xây dựng tư duy qua bài tập CO, H2 khử Oxit kim loại Ta có : 0,15(8a+2b+2c) = 0,45(a+b+c) => 5a – b – c = 0   (**) * Vậy ta có hệ pt:  232a +40 b + 80 c = 25,6 168a + 40b + 64c = 20,8 5a – b – c = 0   Giải hệ pt ta có a= 0,05 ; b = 0,15; c=0,1 * % số mol trong hỗn hợp: %n Fe3O4=0,05 .100/0,3 = 16,67% % nMgO = 0,15 .100/0,3 = 50 %                                                % n CuO = 0,1. 100/0,3 = 33,33% Trường hợp 3: H2   khử  oxit kim loại sau phản  ứng cho hỗn hợp khí và hơi qua  H2SO4 đặc.H2SO4  đặc  hấp thụ  H2O làm  giảm nồng  độ. Từ   đó   tính  được  khối lượng  H2O.Đưa bài toán về dạng cơ bản như trường hợp 1. Ví dụ : Khử một lượng oxit sắt chư biết bằng H2 nóng, dư. Sản phẩm hơi tạo ra  hấp thụ bằng 100g axit H2SO4 98% thì nồng độ axit giảm đi 3,405%. Chất rắn thu  được sau phản ứng khử được hoà tan bằng axit sunfuric H2SO4 loãng thấy thoát ra  3,36 lít khí. Tìm công thức của oxit sắt đã dùng BÀI GIẢI Gọi công thức oxit sắt là: FexOy Phương trình phản ứng : FexOy + yH2  xFe + yH2O Fe + H2SO4  FeSO4 + H2 Nồng độ H2SO4 còn lại là: 98 – 3,405 =94,595% Gọi là khối lượng H2O là a.   = 0,94595 14
  15. Xây dựng tư duy qua bài tập CO, H2 khử Oxit kim loại   = 3,6 nH2O  = 0,2 mol nH2      = 0,15mol = > nFe = 0,15 mol = nO ta có    =   =  Công thức oxit sắt là: Fe3O4 Nhận xét : Để  giải được bài toán này học sinh cần nắm rõ kiến thức nồng   độ dung dịch, kết hợp với bài toán cơ bản CO, H2 khử oxit kim loại. Trường hợp 4 : Xác định công thức oxit kim loại. Trong phần này thường gặp bài tập xác định công thức oxit kim loại hoặc   oxit sắt. Để xác định công thức của oxit sắt (FexOy) ta có thể làm như sau: x n Fe x n Fe y nO y nO Cách 1: Lập tỉ lệ   hoặc  ,   hoặc   có các trường hợp sau: x n 1 2 3 hoÆc Fe (FeO) ; (Fe2 O3 ) ; (Fe3O4 ) y nO 1 3 4 Fex Oy Cách 2: Xác định khối lượng mol phân tử  Ví dụ 1: Tìm công thức một oxit sắt biết nung nóng 11,6 gam oxit này và cho một   dòng khí CO đi qua đến phản  ứng hoàn toàn nhận được sắt nguyên chất và một   lượng khí được hấp thụ bởi dd Ca(OH)2 dư tách ra 20 gam kết tủa. BÀI GIẢI FexOy + yCO  xFe + yCO2 (1)                                              0,2 CO2  +  Ca(OH)2  CaCO3  +  H2O (2) 15
  16. Xây dựng tư duy qua bài tập CO, H2 khử Oxit kim loại 0,2                                    0,2 Từ (1) ta có:  x = 3  và y = 4 CTHH: Fe3O4 Ví dụ 2: Dẫn H2 dư qua 8,14 gam hỗn hợp A gồm CuO, Al2O3 ,FenOm nung nóng, sau  khi phản ứng hoàn toàn thu được 1,44 gam H2O. Mặt khác, hoà tan hoàn toàn 8,14  gam A cần dùng 170 ml dung dịch H2SO4 loãng 1M thu được dung dịch B. Cho B tác  dụng với dung dịch NaOH loãng dư, lọc lấy kết tủa đem nung trong không khí đến  khối lượng không đổi thu được 5,2 gam chất rắn. Xác định công thức FenOm và tính  khối lượng từng chất trong A.  BÀI GIẢI Đặt x, y, z là số mol của CuO, Al2O3 và FenOm trong hỗn hợp:                 80x + 102y + (56n + 16m)z = 8,14 (1)   Phản ứng khử bằng H2:                  CuO + H2  Cu + H2O                    x                                      x                 FenOm + mH2  nFe + mH2O                      z                                      mz      Ta có số mol H2O:          x + mz =  1,44/18  = 0,08 (2)          A + dd H2SO4  CuO + H2SO4  CuSO4 + H2O             mol: x           x                    x       Al2O3 + 3H2SO4  Al2(SO4)3 + 3H2O mol:   y           3y                     y          2FenOm + 2mH2SO4   nFe2(SO4)2m/n + 2mH2O mol:      z              mz                        nz/2 16
  17. Xây dựng tư duy qua bài tập CO, H2 khử Oxit kim loại  Ta có số mol H2SO4 :           x + 3y + mz = 0,17             (3)   Dd B có:         CuSO4 = x mol                          Al2(SO4)3 = y mol                          Fe2(SO4)2m/n = 0,5nz mol. B + NaOH dư :             CuSO4 + 2NaOH Na2SO4 + Cu(OH)2 mol:       x                                                        x             Al2(SO4)3 + 8NaOH 2NaAlO2 + 3Na2SO4 + 4H2O                     y                         Fe2(SO4)2m/n + 4m/n NaOH 2Fe(OH)2m/n + 2m/n Na2SO4                  0,5nz                                                 nz   Nung kết tủa:                              Cu(OH)2  CuO + H2O                        x                        x                      2Fe(OH)2m/n   Fe2O3                         nz                        0,5nz Ta có:                 80x + 160 .0,5nz = 5,2                               hay      x + nz  = 0,065         (4)                Từ (1), (2), (3), (4):  x= 0,02; y=0,03; mz =0,06; nz=0,045 n: m = 3: 4        (Fe3O4)                                             z = 0,015  mCuO = 1,60 g ; m Al2O3 = 3,06 g ; m Fe3O4 = 3,48 g .  Nhận xét : Để giải được bài toán này học sinh cần nắm rõ kiến thức về cách   lập công thức hóa học của hợp chất, kết hợp với bài toán cơ bản CO, H 2 khử oxit   kim loại. 17
  18. Xây dựng tư duy qua bài tập CO, H2 khử Oxit kim loại Tiếp tục tăng độ khó các bài toán bằng để tìm được lượng chất khí sau phản   ứng hoặc tìm được chất rắn sau phản  ứng bằng các bài toán phụ khi cho các chất  này phản ứng với các chất khác. Ta có thêm các dạng sau:  DANG  2: BÀI T   ẬP CO,     KHỬ OXIT KIM LOẠI KẾT HỢP VỚI BÀ I TẬP   CO2 PHẢN ỨNG VỚI KIỀM. 1. Đặc điểm bài toán Bài toán thường tính toán các đại lượng như  khối lượng chất rắn trước và sau   phản ứng hoặc thể tích khí CO, tham gia phản ứng hoặc lượng CO 2, tạo thành, kết  hợp với  dạng bài CO2 phản ứng với kiềm cho bài toán nghịch. 2. Phương pháp giải Chất rắn X  + CO  –> Chất rắn Y + CO2 (CO ) Cho hỗn hợp chất khí sau phản ứng  tác dụng với dung dịch kiềm.Để tính được  lượng CO2 cần sử dụng phương pháp giải toán CO2 phản ứng với kiềm.Sau khi tìm  được lượng CO2 đưa bài toán về dạng cơ bản.Thường gặp bài toán nghịch. Bài toán nghịch: VD: Cho x mol CO2 tác dụng với a mol OH­ tạo thành b mol kết  tủa ( b mol muối trung hòa). Tìm giá trị x biết  b, biết a và b Phương trình: CO2 +2    + H2O              (1) CO2 +  H                          (2) Giải: Với bài toán này thì chúng ta chú ý đến giá trị a, b. ­     Nếu a=2b thì bài toán rất đơn giản x= b ­   Nếu a> 2b thì bài toán có thể có 2 đáp số vì xảy ra 2 trường hợp + Trường hợp 1: OH­ dư, tức là chỉ xảy ra phản ứng (1) Vậy x= b + Trường hợp 2: Xảy cả 2 phản ứng (1),(2): Vậy x= a­b 3. Bài tập Trường hợp 1 : OH­ dư, tức là chỉ xảy ra phản ứng (1) Vậy x= b Ví dụ 1: Thổi một luồng khí CO dư  đi qua  ống sứ  đựng hỗn hợp hai oxit Fe 3O4  và  CuO nung  nóng đến  khi phản  ứng xảy ra hoàn toàn thu được 2,32 gam hỗn hợp  18
  19. Xây dựng tư duy qua bài tập CO, H2 khử Oxit kim loại kim loại. Khí thoát ra đưa vào bình đựng dung dịch Ca(OH)2 dư thấy có 5 gam kết  tủa trắng. Tính khối lượng hỗn hợp hai oxit kim loại ban đầu? BÀI GIẢI  Phương trình  Fe3O4  +  4CO 3Fe  +  4CO2                 (1) CuO  +  CO  Cu  +  CO2                           (2) CO2  + Ca(OH)2  CaCO3  +  H2O    (3)  Ta có:  Theo phương trình (1) và (2):  Theo định luật bảo toàn khối lượng:  Ví dụ 2:  Cho khí CO qua  ống sứ đựng 0,04 mol hỗn hợp A gồm FeO và  Fe2O3  đốt nóng.  Sau khi kết thúc thí nghiệm thu được chất rắn B gồm 4 chất có khối lượng 4,784   gam. Khí đi ra khỏi  ống được hấp thụ  bằng dung dịch Ba(OH) 2 dư và ta thu được  9,062 gam kết tủa. Mặt khác hòa tan B bằng dung dịch HCl dư thấy thoát ra 0,6272  lít khí H2 (đktc) a. Tính thành phần phần trăm khối lượng các chất trong A. b. Tính thành phần phần trăm khối lượng các chất trong B. Biết trong B số mol   Fe3O4 bằng 1/3 tổng số mol FeO và, Fe2O3 . BÀI GIẢI Câu a:  Fe2O3  + CO  2 Fe3O4 + CO2  Fe3O4   + CO  3FeO + CO2    FeO      + CO   Fe + CO2 CO2 + Ba(OH)2 → BaCO3↓+ H2O  Chất rắn B gồm 4 chất có số mol: , Fe2O3  (x mol);  Fe3O4 (y mol); FeO (z mol); Fe  (u mol) 19
  20. Xây dựng tư duy qua bài tập CO, H2 khử Oxit kim loại  9,062 : 197 = 0,046 (mol) Theo định luật BTKL:  mA +   mCO      =    mB  +  mCO2 Hay       mA + 28. 0,046 = 4,784 + 44. 0,046 mA = 5,52 (g) Gọi a, b lần lượt là số mol FeO và, Fe2O3  trong hỗn hợp A, ta có hệ PT a + b = 0,04 a = 0,01 mol 72a + 160b = 5,52 b = 0,03 mol % FeO = .100% = 13%   và   % , Fe2O3  = 100% ­ 13% = 87% Câu b:  , Fe2O3  + 6HCl → 2FeCl3 + 3H2O Fe3O4 + 8HCl → 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O   FeO   + 2HCl  → FeCl2 + H2O Fe      + 2HCl  → FeCl2 + H2↑  Số mol Fe = u = số mol H2 = 0,6272 : 22,4 = 0,028 (mol) (I) Theo đề số mol  Fe3O4 bằng 1/3 tổng số mol FeO và Fe2O3  Hay y = 1/3(z + x) (II)  Khối lượng rắn B: 160x + 232y + 72z + 56u = 4,784 (III) Vì     nFe trong A  =   nFe trong B  Nên       a + 2b       =  2x  + 3y   + z  + u 0,01+ 2.0,03 =  2x  + 3y   + z  + u (IV) Giải hệ PT(I, II, III, IV) ta có : x =  y = 0,006 ; z = 0,012 ; u = 0,028 % Fe2O3 = = 20,07% %  Fe3O4 = = 29,10% % FeO =  = 18.06% % Fe = 100% ­ (20,07+ 29,10 + 18.06)% = 32,77% Nhận xét : Qua 2 ví dụ ta thấy để  đưa bài toán về dạng cơ bản cần tính  được  lượng CO2 .Muốn tính lượng CO2 phải thông qua bài toán phụ qua dạng toán CO2   phản ứng với kiềm. Tăng độ khó ở bài toán phụ xác định lượng CO2 bằng  trường hợp sau : 20
ADSENSE
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2