Sáng kiến kinh nghiệm: Vận dụng phương pháp bảo toàn mol electron và phương pháp bảo toàn khối lương để giải các bài tập của axit nitric và muối nitrat

Chia sẻ: Thành Thành | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:16

Thêm vào BST

Báo xấu

87
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Phương pháp bảo toàn electron sẽ làm hệ số nhỏ và đễ dàng hơn khi có những nguyên tố chưa biết hóa trị, giúp các bạn viết phương trình nhanh hơn. Đây cũng là mục tiêu chính của sáng kiến kinh nghiệm này.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Sáng kiến kinh nghiệm: Vận dụng phương pháp bảo toàn mol electron và phương pháp bảo toàn khối lương để giải các bài tập của axit nitric và muối nitrat

1 PHỤ LỤC I PHẦN MỞ ĐẦU………………………………………………….trang 2 II PHẦN NỘI DUNG…………………………………………….….trang 3 1 Cơ Sở Lí Luận………………………………………………trang 3 2 Áp Dụng Thực Tiễn…………………………………………trang4 3 Các giải pháp………………………………………….…….trang 10 4Kết luận.....................................................................................trang 10 III KẾT LUẬN....................................................................................trang 11 IV TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………….trang12
2 VẬN DỤNG PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN MOL ELECTRON VÀ PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN KHỐI LƯỢNG ĐỂ GIẢI CÁC BÀI TẬP CỦA AXIT NITRIC VÀ MUỐI NITRAT I PHẦN MỞ ĐẦU Đổi mới phương pháp đánh giá trong kiểm tra giúp phân loại học sinh và nâng cao chất lượng giáo dục. Trong đổi mới phương pháp đánh giá, đề kiểm tra có phần trắc nghiệm đòi hỏi học sinh phải làm nhanh đồng thời kiến thức phải vững. Đặc biệt là môn Hóa học, học sinh phải viết và cân bằng tốt các phương trình hóa học, nhất là các phương trình oxi hóa khử. Khi cân bằng một phản ứng oxi hóa khử, học sinh phải thực hiện qua nhiều bước như xác định số oxi hóa của các chất, viết hai quá trình cho nhận, tìm hệ số cho từng quá trình. Với những phương trình tạo ra nhiều chất và chưa biết hóa trị của các chất gây cho học sinh nhiều khó khăn và mất nhiều thời. Đối với bài tập trắc, thời gian rất ngắn đồng thời có thể không đầy đủ dữ kiện như bài tập tự luận. Đó cũng là một điểm khó khăn cho học sinh khi giải bài tập trắc nghiệm. Qua qua trình giảng dạy, ôn luyện học sinh giỏi và luyện thi đại học , tôi nhận thấy bài “ AXIT NITRIC VÀ MUỐI NITRAT” được phân phối trong chương trình của học kì I, lớp 11 nhưng có liên quan rất nhiều đến chương trình của lớp 12 và thi đại học. Các dạng bài tập của bài “AXIT NITRIC VÀ MUỐI NITRAT” là những loại bài tập khó, các phản ứng tập trung vào dạng oxi hóa khử. Mặt khác, có nhiều phương trình hệ số rất lớn gây thiếu sót cho các em khi cân bằng. Phương pháp bảo toàn electron sẽ làm hệ số nhỏ và đễ dàng hơn khi có những nguyên tố chưa biết hóa trị, giúp các em viết phương trình nhanh hơn. Đó cũng là lí do tôi chọn đề tài sáng kiến kinh nghiệm “VẬN DỤNG
3 PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN MOL ELECTRON VÀ PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN KHỐI LƯƠNG ĐỂ GIẢI CÁC BÀI TẬP CỦA AXIT NITRIC VÀ MUỐI NITRAT” cho mình. II PHẦN NỘI DUNG 1 Cơ Sở Lí Luận: Phương pháp bảo toàn mol electron là các để giải một bài toán oxi hóa khử dựa trên nguyên tắc : số mol electron cho bằng số mol electron nhận. Trong cách giải này, người ta sử dụng các bán phản ứng cho nhận electron. Đối với bài tập của axit nitric và muối nitrat ta có các bán phản ứng như sau: a Kim loại (M) tác dụng với axit nitric(HNO3) M → Mn+ + ne Sản phẩm khử là NO2 2 HNO3 + 1e → NO2 + NO3 + H2O Sản phẩm khử là NO 4 HNO3 + 3e → NO + 3 NO3 + 2H2O Sản phẩm khử là N2O 10 HNO3 + 8e → N2O + 8 NO3 + 5 H2O Sản phẩm khử là N2 12 HNO3 + 10e → N2 + 10 NO3 + 6H2O Sản phẩm khử là NH4NO3 10 HNO3 + 8e → NH4NO3 + 8 NO3 + 3 H2O ( Hệ số NO3 bằng với hệ số electron nhận) b Kim loại (M) tác dung với muối nitrat (NO 3) trong môi trường axit (H+) ( Sản phẩm khử thường là NO) M → Mn+ + ne
4 4 H+ + NO3 + 3e → NO + 2H2O Phương pháp bảo toàn khối lượng là cách để tính toán lượng chất dựa trên nguyên tắc: tổng khối lượng ban đầu bằng tổng khối lượng lúc sau. Nguyên tắc này thể hiện như sau: A + B → C + D Thì mA + mB = mC + mD Hoặc X + dung dịch Y → dung dịch Z + T ( với T là chất rắn hoặc chất khí ) Thì mX + m ddY = mdd Z + mT Riêng trong bài tập : Axit nitric và muối nitrat, phương pháp bảo toàn khối lượng được áp dung để tính khối lượng muối nitrat. (Khối lượng muối nitrat bằng khối lượng kim loại phản ứng cộng kh ối lượng gốc nitrat ) Dựa trên cơ sở lí luận đó, chúng ta vận dụng vào bài tập cụ thể theo từng trường hợp của đề bài để chọn những phương trình phù hợp. 2 Áp Dụng Thực Tiễn a. Bài tập mẫu Bài tập 1: Oxi hóa hoàn toàn 0,728 gam bột Fe ta thu được 1,016 gam hỗn hợp hai oxit sắt (hỗn hợp A). Hòa tan hỗn hợp A bằng dung dịch axit nitric loãng dư. Tính thể tích khí NO duy nhất bay ra (ở đktc). A. 2,24 ml. B. 22,4 ml. C. 33,6 ml. D. 44,8 ml. Giải Fe → Fe3+ + 3e 0,013mol 0,013 x 3 mol O2 +4e → 2 O2 0,009mol 0,009x 4 mol 4 HNO3 + 3e → NO + 3 NO3 + 2H2O
5 3 x amol a mol nFe = 0,728/56 = 0,013mol , nO = 1, 0160 , 728 =0.009 mol 2 32 Theo phương pháp bảo toàn mol electron, ta có 0,013x3 =0,009 x 4 + 3x a suy ra a = 0,001 mol V NO = 0,001 x 22.4 = 0,0224 lit = 22,4 ml Bài tập này giải theo cách viết phương trình hóa học là rất khó vì khi sắt kết hợp với oxi cho ra nhiều chất. Bài tập 2: Hỗn hợp A gồm 2 kim loại R1, R2 có hoá trị x, y không đổi (R1, R2 không tác dụng với nước và đứng trước Cu trong dãy hoạt động hóa học của kim loại). Cho hỗn hợp A phản ứng hoàn toàn với dung dịch HNO 3 dư thu được 1,12 lít khí NO duy nhất ở đktc. Giải Cho lượng hỗn hợp A trên phản ứng hoàn toàn với dung dịch HNO3 nếu sản phẩm khử là N2, thì thu được bao nhiêu lít N2. Các thể tích khí đo ở đktc. A. 0,224 lít. B. 0,336 lít. C. 0,448 lít. D. 0,672 lít. Giải R1 → R1x+ + xe R2 → R2y+ + ye 4 HNO3 + 3e → NO + 3 NO3 + 2H2O 3 x 0,05 mol 0,05 mol R1 → R1x+ + xe R2 → R2y+ + ye 12 HNO3 + 10e → N2 + 10 NO3 + 6H2O 3x 0,05 mol 3x0,05/10 Do hai kim loại có sự cho electron ở hai phần bằng nhau, dựa vào phương pháp bảo toàn mol electron suy ra hai số mol electron nhận ở hai phần như nhau.
6 nNO = 1,12/ 22,4 = 0,05 mol suy ra =3x 0,05/10 = 0,015 mol nN 2 = 0,015 x22,4 = 0,336 lit VN2 Bài này giải theo cách viết phương trinh hóa học sẽ gặp nhiều khó khăn: viết bốn phương trình với ẩn x,y. Bài Tập 3: Cho 1,35 gam hỗn hợp gồm Cu, Mg, Al tác dụng hết với dung dịch HNO3 thu được hỗn hợp khí gồm 0,01 mol NO và 0,04 mol NO2. Tính khối lượng muối tạo ra trong dung dịch. A. 10,08 gam. B. 6,59 gam. C. 5,69 gam. D. 5,96 gam. Giải 2+ 2+ 3+ Cu Cu + 2e Mg Mg + 2e Al Al + 3e 4 HNO3 + 3e → NO + 3 NO3 + 2H2O 0,01mol → 0,03mol 2 HNO3 + 1e → NO2 + NO3 + H2O 0,04 mol 0,04 mol Số mol NO3 = 0,03 + 0,04 = 0,07 mol Áp dụng phương pháp bảo toàn khối lượng: Khối lượng muối nitrat là 1,35 + 62 0,07 = 5,69 gam. Dạng bài này nếu viết phương trình hóa học thì không đủ dữ kiện để chúng ta lập hệ phương trình và đồng thời phải viết tới 6 phương trình hóa học. Bài tập 4: Cho 3 kim loại Al, Fe, Cu vào 2 lít dung dịch HNO3 phản ứng vừa đủ thu được 1,792 lít khí X (đktc) gồm N2 và NO2 có tỉ khối hơi so với He bằng 9,25. Nồng độ mol/lít HNO3 trong dung dịch đầu là A. 0,28M. B. 1,4M. C. 1,7M. D. 1,2M.
7 Giải Gọi số mol N2 là a mol, số mol NO2 là b mol Ta có: MX 9,25 x 4 = 37gam /mol, n hỗn hợp =1,792/ 22,4 =0,08 mol mX = 37 x 0,08 = 2,96 gam a + b = 0,08 28 a + 46 b = 2,96 Suy ra a = b = 0,04 mol 2 HNO3 + 1e → NO2 + NO3 + H2O 0,08 mol ← 0,04 mol 12 HNO3 + 10e → N2 + 10 NO3 + 6H2O 0,48 mol ← 0,04 mol Do đó: số mol HNO3 là 0,48 + 0,08 = 0,56 mol 0,56 [ HNO3 ] = = 0,28M. 2 Đây là dạng bài có nhiều chất tác dụng nên có nhiều phương trình phản ứng, nếu chúng ta giải theo cách viết phương trình thì mất nhiều thời gian và không đủ dữ kiện. Bài tập 5: Đem nung 10,1 gam KNO3 trong một thời gian rồi dừng lại, để nguội đem cân thì thu được 8,9 gam chất rắn. Tính hiệu xuất của phản ứng nhiệt phân. A. 25% B. 50% C. 75% D. 85% Giải Cách 1: 2 KNO3 → 2KNO2 + O2 amol a mol Khối lượng chất rắn bằng khối lượng KNO2 cộng với khối lượng của KNO3 dư. 10,1 – a x 101 + a x 85 = 8,9 Suy ra a = 0,075 mol
8 H% = 0,075 x 101x 100% / 10,1 = 75% Cách giải này học sinh dễ nhầm chất rắn là khối lượng KNO 2 dẫn đến sai kết quả và biểu thức tìm a cũng làm cho học sinh sai sót. Cách 2: 2 KNO3 → 2KNO2 + O2 0,075 mol ← 0,0375 mol Theo phương pháp bảo toàn khối lượng : m m KNO m KNO2 O2 = = 10,1 – 8,9 =1,2 gam 3 = 1,2 / 32 = 0,0375 mol n O2 H% = 0,075 x 101x 100% / 10,1 = 75% Bài tập 6: Hòa tan hoàn toàn m gam đồng trong 200ml dung dịch hỗn hợp gồm NaNO3 0,5M và HCl 1 M, thu được khí NO ( sản phẩm khử duy nhất). Giá tri của m là A. 0,32 B. 0,48 C. 0,56 D. 0,64 Giải Cu → Cu2+ + 2e 0,0075 mol 0,015mol 4 H+ + NO3 + 3e → NO + 2H2O 0,02 mol 0,01 mol 0,02 x 3 / 4 Trong dung dịch, các chất điều tồn tại dưới dạng ion: Số mol H+ là 0,2 x 0,1 = 0,02 mol Số mol NO3 là 0,1x 0,5 = 0,1 mol Dựa vào hệ số của phương trình thì số mol NO3 dư nên số mol electron được tính theo số mol H+. Vậy mCu = 0,0075 x 64 = 0,48 gam
9 Dạng bài này mà sử dụng phương trình phân tử sẽ mất thời gian và dễ thiếu sót vì sản phẩm có nhiều chất. b Bài tập làm thêm 1/ Đem nung một lượng Cu(NO3)2 sau một thời gian thì dừng lại, để nguội, đem cân thấy khối lượng giảm 54 gam. Vậy khối lượng Cu(NO 3)2 đã bị nhiệt phân là A. 50 gam B. 49 gam C. 94 gam D. 98 gam 2/ Hoà tan hoàn toàn m gam Al vào dung dịch HNO 3 rất loãng thì thu được hỗn hợp gồm 0,015 mol khí N2O và 0,01mol khí NO (phản ứng không tạo NH4NO3). Giá trị của m là A. 13,5 gam. B. 1,35 gam. C. 0,81 gam. D. 8,1 gam. 3/ Cho 13g kim loại R hóa trị II tác dụng HNO3 thu được 1.12 lít N2O. Xác định R ? A. Zn B. Ca C. Fe D . Mg 4/ Cho 1,86 g hợp kim Mg và Al vào dd HNO3 loãng, dư thấy có 560 ml ( đktc) khí N2O duy nhất bay ra. Khối lượng của Mg trong 1,86 g hợp kim là A. 2,4g B. 0,24g C. 0,36g D. 0,08g 5/ Cho 12,8g Cu tan hoàn toàn trong dd HNO 3 thấy thoát ra hỗn hợp 2 khí NO và NO2 có tỉ khối đối với H2 bằng 19. Thể tích hỗn hợp đó ở đktc là A. 1,12lít B. 2,24lít C. 4,48 lít D. 0,448 lít 6/ Khi hoà tan 30g hỗn hợp đồng và đồng (II) oxit trong dd HNO 3 1 M lấy dư, thấy thoát ra 6,72 lít khí NO ( ở đktc). Hàm lượng % của đồng (II) oxit trong hỗn hợp ban đầu là A. 4,0% B. 2,4% C. 3,2% D. 4,8g 7/ Hòa tan 6,25 gam hỗn hợp Zn và Al vào 275 ml dung dịch HNO 3 thu được dung dịch A, chất rắn B gồm các kim loại chưa tan hết cân nặng 2,516 gam và 1,12 lít hỗn hợp khí D (ở đktc) gồm NO và NO2. Tỉ khối của hỗn hợp D so với H2 là
10 16,75. Tính nồng độ mol/l của HNO3 và tính khối lượng muối khan thu được khi cô cạn dung dịch sau phản ứng. A. 0,65M và 11,794 gam. B. 0,65M và 12,35 gam. C. 0,75M và 11,794 gam. D. 0,55M và 12.35 gam 8/ Đốt cháy 5,6 gam bột Fe trong bình đựng O2 thu được 7,36 gam hỗn hợp A gồm Fe2O3, Fe3O4 và Fe. Hòa tan hoàn toàn lượng hỗn hợp A bằng dung dịch HNO3 thu được V lít hỗn hợp khí B gồm NO và NO2. Tỉ khối của B so với H2 bằng 19. Thể tích V ở đktc là A. 672 ml. B. 336 ml. C. 448 ml. D. 896 ml. 9/ Hòa tan hoàn toàn m gam hỗn hợp gồm ba kim loại bằng dung dịch HNO 3 thu được 1,12 lít hỗn hợp khí D (đktc) gồm NO2 và NO. Tỉ khối hơi của D so với hiđro bằng 18,2. Tính thể tích tối thiểu dung dịch HNO3 37,8% (d = 1,242g/ml) cần dùng. A. 20,18 ml. B. 11,12 ml. C. 21,47 ml. D. 36,7 ml. 10/ Cho 1,35 gam hỗn hợp Cu, Mg, Al tác dụng với HNO3 dư được 896 ml hỗn hợp gồm NO và NO2 có M = 42 . Tính tổng khối lượng muối nitrat sinh ra (khí ở đktc). A. 9,41 gam. B. 10,08 gam. C. 5,07 gam. D. 8,15 gam. Phương pháp bảo toàn mol electron và phương pháp bảo toàn khối lượng sẽ giúp các em rút ngắn thời gian trong quá trình giải bài tập. Học sinh viết ít phương trình với hệ số cân bằng nhỏ hạn chế tối đa sai sót. Tuy nhiên, bài tập của Axit nitric và muối nitrat thuộc dạng khó. Đa số học sinh không có thiện cảm với môn hóa dẫn đến việc hợp tác giữa thầy – trò còn gặp nhiều khó khăn trong quá trình dạy và học. Về mặt khách quan, học sinh không có thiện cảm với môn Hóa học là do môn Hóa học là một môn học có lượng kiến thức lớn và rộng, phương trình phản ứng có nhiều dạng khác nhau làm cho học sinh lúng túng, từ đó sinh ra tâm lí chán ghét và bỏ lơ dẫn đến học sinh bị mất kiến thức. Lâu dần
11 hình thành nên tâm lí chây lười, thiếu sự năng động và ham thích đối với môn Hóa học dẫn đến thiếu sự hợp tác trong quá trình dạy và học giữa thầy và trò. Về mặt chủ quan, người thầy luôn tìm mọi cách để rèn luyện học sinh yếu kém và mở rộng nâng cao cho học sinh khá giỏi, mà trong một lớp học, thông thường có sự phân nhóm giữa học sinh yếu kém và học sinh khá giỏi, thời lượng bài dạy ít, lưu lượng bài dạy nhiều khiến cho giáo viên phân vân trong việc lựa chọn giữa việc rèn luyện học sinh yếu kém và nâng cao mở rộng cho học sinh khá giỏi vì sự lựa chọn nào cũng làm cho một số học sinh nhàm chán và thiếu sự hợp tác. 3 Các giải pháp Để đạt kết quả trong quá trình giảng dạy nói chung và vận dụng những phương pháp để giải các bài tập đặc biệt là bài tập môn hóa học, chúng ta có thể thực hiện một số giải pháp sau: Chia nhóm thảo luận ( có học sinh khá giỏi và học sinh yếu kém, để học sinh khá giỏi hỗ trợ học sinh yếu kém). ( giáo viên bộ môn) Sắp lớp theo môn tự chọn nâng cao của học sinh. (nhà trường) Tăng tiết cho các môn tự chọn nâng cao của học sinh và môn hóa. (nhà trường) Thực hiện giảm tải chương trình môn Hóa học. (bộ giáo dục và đào tạo) 4Kết luận Với những giải pháp đó, tôi đã vận dụng phương pháp bảo toàn mol electron và phương pháp bảo toàn khối lượng để giải các bài tập của axit nitric và muối nitrat vào hai lớp 11: lớp 11ª 1 ( lớp theo môn tự chọn nâng cao và có tăng tiết) và lớp 11ª7 đã đạt kết quả như sau: Mức Độ Chưa Hiểu Hiểu và Vận Dụng Vận Dụng Thành Thạo Số lượng % Số % Số lượng %
12 lượng Lớp 11ª1 0 0% 6 20% 24 80% Lớp 11ª7 13 40,6 % 6 18,8% 13 40,6% Đối với lớp 11ª1, các em được sắp theo lớp tự chọn nâng cao và có tăng tiết nên các em vận dụng tốt phương pháp này, còn lớp 11ª7 đa số các em mất kiến thức về môn Hóa học mà thời gian vận dụng ít. Tuy nhiên với tỉ lệ như trên là điều rất khả quan. III KẾT LUẬN “ Vận dụng phương pháp bảo toàn mol electron và phương pháp bảo toàn khối lượng để giải các bài tập của axit nitric và muối nitrat” là một trong những phương pháp giúp giáo viên nâng cao cho học sinh khá giỏi đồng thời cũng sẽ rèn luyện phần nào cho học sinh yếu kém. Bởi vì, khi học sinh vận dụng phương pháp trên để giải các bài về axit nitric và muối nitat hoặc những bài tập khác thì việc viết phương trình hóa học dễ dàng hơn. Đây cũng là tầm quan trọng của hai phương pháp này, khi chúng ta hướng dẫn học sinh vận dụng tốt hai phương pháp này sẽ giúp cho các em giải được bài tập hóa học lôi cuốn được các em yêu thích môn Hóa học và các em sẽ không còn nhàm chán mà thấy hứng thú khi học môn Hóa học. Phương pháp bảo toàn mol electron và phương pháp bảo toàn khối lượng sẽ được áp dụng có hiệu quả hơn khi được kết hơp với một số phương pháp khác như phương pháp bảo toàn mol nguyên tố, phương pháp tính lượng chất trung bình... Tôi chọn đề tài sáng kiến kinh nghiêm “Vận dụng phương pháp bảo toàn mol electron và phương pháp bảo toàn khối lượng để giải các bài tập của axit nitric và muối nitrat” với mong muốn chia sẽ một ít kinh nghiệm với đồng nghiệp đồng thời cũng mong sự đóng góp ý kiến chân thành của đồng nghiệp để tôi hoàn thiện hơn trong việc giảng dạy và nâng cao chất lượng học sinh. Thạnh Trị, tháng 05 năm 2014
13 Người thực hiện Phương Hoài Tâm IV TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 HÓA HỌC 11 Nhà Xuất Bản Giáo Dục Việt Nam 2 HÓA HỌC VÀ ỨNG DỤNG – Tạp Chí Của Hội Hóa Học Việt nam 3 BÀI TẬP HÓA HỌC 11 Nhà Xuất Bản Giáo Dục Việt Nam 4 VIOLET
14 NHÂN XET CUA TÔ CHUYÊN MÔN ̣ ́ ̉ ̉ …………………………………………………………………………........... ………. ………………………………………………………………………........... ………………….…………………………………………………………........... ……………………….……………………………………………………........... ……………………………………………………………………………........... ̣ ̣ Thanh Tri, ngay thang năm 2014 ̀ ́ ̉ TÔ TR ƯỞNG …………………………. NHÂN XET CUA HÔI ĐÔNG XET DUYÊT SANG KIÊN CAI TIÊN KY ̣ ́ ̉ ̣ ̀ ́ ̣ ́ ́ ̉ ́ ̃ THUÂT TR ̣ ƯƠNG THPT TRÂN VĂN BAY ̀ ̀ ̉ …………………………………………………………………………........... ………………………………………………………………………………......... ..
15 ……………………………………………………………………………........... …………………….………………………………………………………........... …………………………….………………………………………………........... ̣ ̣ Thanh Tri, ngay thang năm 2014 ̀ ́ CHU TICH HÔI ĐÔNG ̉ ̣ ̣ ̀ HIÊU TR ̣ ƯỞNG NHÂN XET CUA HÔI ĐÔNG XET DUYÊT SANG KIÊN CAI TIÊN KY ̣ ́ ̉ ̣ ̀ ́ ̣ ́ ́ ̉ ́ ̃ THUÂT NGANH GIAO DUC TINH ̣ ̀ ́ ̣ ̉ …………………………………………………………………………........... ……………………..………………………………………………………........... ……………………………………………………………………………........... ……………………………………………………………………………........... ………………………….…………………………………………………........... ………………………………. ………………………………………………........... …………………………………………………………………………........... ……………………….……………………………………………………........... ………………………..……………………………………………………........... ………………………….…………………………………………………........... ……………………….
16 ………………………………………………………........... …………………………………………………………………………........... ……………………….……………………………………………………........... ……………………………………………………………………………........... ……………………………………………………………………………...........