SKKN: Rèn luyện tư duy học sinh để giải nhanh các bài tập áp dụng định luật bảo toàn

Chia sẻ: Lê Thị Diễm Hương | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:24

Thêm vào BST

Báo xấu

211
lượt xem 47
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giải nhanh các bài tập Hóa học áp dụng định luật bảo toàn là một trong những kĩ năng mà học sinh cần phải có nhưng nó lại là bài toán khó với nhiều học sinh, kể cả học sinh khá, giỏi. Với mong muốn giúp các em học sinh hiểu được những kiến thức cơ bản và thấy yêu thích môn Hóa hơn, bản thân người giáo viên luôn cố gắng tìm tòi những phương pháp dạy học phù hợp với nội dung kiến thức, với từng đối tượng học sinh, đặc biệt là những đối tượng học sinh trung bình, yếu, kém; đồng thời giáo dục tư tưởng, ý thức, thái độ và lòng ham muốn học tập môn Hóa của các em. Mời quý thầy cô tham khảo sáng kiến “Rèn luyện tư duy học sinh để giải nhanh các bài tập áp dụng định luật bảo toàn”.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: SKKN: Rèn luyện tư duy học sinh để giải nhanh các bài tập áp dụng định luật bảo toàn

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM RÈN LUYỆN TƯ DUY HỌC SINH ĐỂ GIẢI NHANH CÁC BÀI TẬP ÁP DỤNG ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN
MỤC LỤC STT NỘI DUNG TRANG ĐẶT VẤN ĐỀ 1 Lý do chọn đề tài 2 2 Thực trạng 4 3 Mục đích 4 4 Nhiệm vụ , yêu cầu nghiên cứu 5 5 Đối tượng nghiên cứu 5 5 Phương pháp nghiên cứu 5 6 Phạm vi nghiên cứu và thời gian nghiên cứu 6 7 Điều tra cơ bản ban đầu 6 GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 9 Kiến thức cần sử dụng 7 10 Ví dụ vận dụng 9 11 Bài tập tự giải 23 12 Kết quả thu được sau khi áp dụng đề tài 25 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 13 Kết luận 26 14 Điều kiện áp dụng 27 15 Kiến nghị 27 TÀI LIỆU THAM KHẢO
SƠ YẾU LÝ LỊCH Họ và tên : ĐỖ THỊ NGÂN Ngày, tháng, năm sinh : 18 - 11 - 1986 Năm vào nghành : 2010 Chức vụ : Giáo viên Đơn vị công tác : Trường THPT Ba Vì Trình độ chuyên môn : Cử nhân Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên ngành : Hóa học Bộ môn giảng dạy : Toán học Trình độ ngoại ngữ : Tiếng Anh B Trình độ chính trị : Sơ cấp
A - ĐẶT VẤN ĐỀ I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 1. Cơ sở lý luận Trong quá trình dạy học môn Hóa học, bài tập được xếp trong hệ thống phương pháp giảng dạy (phương pháp luyện tập), phương pháp này được coi là một trong các phương pháp quan trọng nhất để nâng cao chất lượng giảng dạy bộ môn. Thông qua việc giải bài tập, giúp học sinh rèn luyện tính tích cực, trí thông minh, sáng tạo, bồi dưỡng hứng thú trong học tập. Việc lựa chọn phương pháp thích hợp để giải bài tập lại càng có ý nghĩa quan trọng hơn. Mỗi bài tập có thể có nhiều phương pháp giải khác nhau. Nếu biết lựa chọn phương pháp hợp lý, sẽ giúp học sinh nắm vững hơn bản chất của các hiện tượng hoá học. Để đáp ứng yêu cầu đổi mới phương pháp kiểm tra, đánh giá kết quả học tập và thi theo hình thức trắc nghiệm khách quan đòi hỏi học sinh phải có kĩ năng giải nhanh và chính xác bài tập trong thời gian ngắn nhất. Muốn làm được điều đó học sinh cần phải nắm vững những kiến thức cơ bản và áp dụng thành thạo vào các bài tập. Giải nhanh các bài tập hóa học áp dụng định luật bảo toàn là một trong những kĩ năng mà học sinh cần phải có nhưng nó lại là bài toán khó với nhiều học sinh, kể cả học sinh khá, giỏi. Với mong muốn giúp các em học sinh hiểu được những kiến thức cơ bản và thấy yêu thích môn Hóa hơn, bản thân người giáo viên luôn cố gắng tìm tòi những phương pháp dạy học phù hợp với nội dung kiến thức, với từng đối tượng học sinh, đặc biệt là những đối tượng học sinh trung bình, yếu, kém; đồng thời giáo dục tư tưởng, ý thức, thái độ và lòng ham muốn học tập môn Hóa của các em . 2. Cơ sở thực tiễn Khi làm các bài tập áp dụng các định luật bảo toàn, học sinh phải nắm vững được những kiến thức cơ bản về các định luật bảo toàn như nội dung định luật, phạm vi áp dụng định luật… Tuy nhiên trong quá trình giảng dạy và trao đổi với các đồng nghiệp khác trong tổ chuyên môn khi dạy phần kiến thức này, tôi nhận thấy rất nhiều các em học sinh ở những lớp khác nhau nhưng mắc những sai lầm giống nhau khi giải các bài tập đó thậm chí có cả học sinh khá, giỏi.
Những hạn chế mà học sinh thường gặp phải như: chưa biết cách áp dụng từng định luật bảo toàn vào các dạng bài tập nào; Giải sai hoặc tính toán nhầm do kỹ năng giải bài tập chưa thuần thục. Nguyên nhân là do: Phần lớn học sinh của trường thuộc 7 xã miền núi, kinh tế gia đình còn nhiều khó khăn, ngoài giờ lên lớp thì các em phải làm việc phụ giúp gia đình nên các em không có thời gian để học bài ở nhà và cũng không có tiền để mua các loại sách tham khảo hay vào mạng internet để xem về các phương pháp giải toán hóa học nhanh . Lời giải các bài tập trong sách giáo khoa và sách bài tập cũng không áp dụng các phương pháp giải nhanh mà chỉ là các phương pháp thông thường, cơ bản. Thời lượng các tiết học trên lớp về mảng kiến thức này còn hạn chế. Những dạng bài tập nâng cao hơn thì hầu như rất ít khi được đưa vào do hạn chế về thời lượng số tiết dạy theo phân phối chương trình và đối tượng học sinh khá, giỏi chiếm tỷ lệ rất ít. Không đồng đều về nhận thức của học sinh trong một lớp nên gần như các tiết dạy chính trên lớp tập trung vào những kiến thức cơ bản cho các em, còn phần mở rộng hay những bài tập dạng nâng cao hơn thì để vào các giờ bài tập, ôn tập hay các giờ tự chọn theo chủ đề. Chính vì vậy mà các em chưa có điều kiện tìm hiểu rõ cũng như chưa nắm vững các định luật hoá học để đưa ra phương pháp giải nhanh các bài tập hóa học. II. THỰC TRẠNG TRƯỚC KHI THỰC HIỆN SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Đầu năm học 2011 - 2012, khi giảng dạy môn Hóa khối 12 ở 3 lớp 12A7, 12A8, 12A9 của trường THPT Ba Vì, tôi nhận thấy rất nhiều học sinh còn lúng túng và bị động với việc giải bài tập. Các lỗi giống nhau này không chỉ xảy ra ở những lớp tôi giảng dạy mà còn ở các lớp khác của đồng nghiệp. Những kiến thức cơ bản về các định luật bảo toàn học sinh đã được học từ bậc THCS nên trong quá trình làm bài tập áp dụng phần kiến thức này, tôi cho các em làm theo cách của các em và từ đó tôi hướng dẫn các em tư duy để giải nhanh được bài tập hóa học . Một khó khăn nữa mà tôi cũng gặp trong quá trình giảng dạy trên đó là việc dạy học phân hóa theo từng đối tượng học sinh. Những lớp tôi nhận nhiệm vụ giảng dạy, học sinh trung bình, yếu, kém là đa số, còn học sinh khá, giỏi là rất ít nên các giáo án, các ví dụ và bài tập của tôi hướng chủ yếu vào học sinh trung bình và yếu, kém còn những bài tập nâng cao áp dụng các định luật bảo toàn chỉ mang tính giới thiệu.
III. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Với mong muốn giúp học sinh nhận ra và khắc phục những hạn chế trong quá trình giải bài tập áp dụng các định luật bảo toàn, giúp các em nắm vững, nắm chắc những kiến thức cơ bản về mảng kiến thức này, có thể tự mình giải quyết những bài tập cơ bản trong sách giáo khoa và sách bài tập hoặc những bài tập nâng cao hơn một chút để các em thấy say mê hơn với môn Hóa, tôi mạnh dạn viết sáng kiến kinh nghiệm : “Rèn luyện tư duy học sinh để giải nhanh các bài tập áp dụng định luật bảo toàn” áp dụng cho các khối lớp ở trường THPT Ba Vì trong năm học 2011 - 2012 với đối tượng chủ yếu là học sinh trung bình, yếu, hy vọng phần nào giúp các em làm được những bài tập hóa học một cách nhanh nhất và chính xác nhất để đáp ứng cho quá trình kiểm tra và thi theo hình thức trắc nghiệm. IV. NHIỆM VỤ - YÊU CẦU NGHIÊN CỨU 1. Nhiệm vụ Giúp học sinh rèn luyện tư duy thông qua hệ thống các bài tập áp dụng định luật bảo toàn. 2. Yêu cầu - Giúp học sinh nhận dạng bài toán - Giúp học sinh nắm được cách giải nhanh bài tập hóa học liên quan một cách thành thạo. V. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Học sinh khối 12 của trường THPT Ba Vì trong năm học 2011-2012. Cụ thể là các lớp 12A7, 12A8, 12A9. VI. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Đọc kỹ tài liệu sách giáo khoa, sách bài tập Hóa học 10, 11, 12; sách giáo viên và một số tài liệu tham khảo khác. - Dạy học và trắc nghiệm trên 3 đối tượng: Giỏi - Khá - Trung bình, yếu, kém trong đó nội dung dạy học, phương pháp thực hiện và kết quả thu được đánh giá chủ yếu đối với đối tượng học sinh trung bình, yếu, kém. - Đưa ra bàn luận trước tổ, nhóm chuyên môn để tham khảo ý kiến và cùng thực hiện. - Tham khảo ý kiến các trường bạn, ý kiến đóng góp của các thầy cô dạy lâu năm đã có nhiều kinh nghiệm. - Dự giờ, kiểm tra, đánh giá chất lượng của học sinh. - Dạy thực nghiệm trên 3 lớp 12 của trường là: 12A7, 12A8, 12A9.
VII. PHẠM VI NGHIÊN CỨU VÀ THỜI GIAN NGHIÊN CỨU - Nghiên cứu về các định luật bảo toàn và các bài tập áp dụng - Thời gian làm trắc nghiệm trong một năm - Kinh nghiệm của bản thân trong quá trình giảng dạy. VIII. ĐIỀU TRA CƠ BẢN BAN ĐẦU Kết quả khảo sát đầu năm học 2011-2012: Học lực Giỏi Khá Trung bình Yếu - Kém Lớp Số Tỉ lệ Số Tỉ lệ Số Tỉ lệ Số Tỉ lệ (Sĩ số) lượng lượng lượng lượng 12A7(40) 1 2,5% 8 20% 21 52,5% 10 25% 12A8(41) 1 2,4 % 9 22% 24 58,5% 7 17,1% 12A9(42) 1 2,4 % 9 21,4% 22 52,4% 10 23,8% Đây là 3 lớp của khối 12 mà đối tượng học sinh chủ yếu là trung bình, yếu, học sinh khá, giỏi rất ít. Vì thế yêu cầu kiến thức đưa ra cũng phải phù hợp với nhận thức và khả năng của các em, không gây sự chán nản, học chống đối để các em có thể nắm chắc kiến thức cơ bản, giải thành thạo một số dạng bài tập áp dụng định luật bảo toàn và ngày càng say mê, hứng thú với bộ môn Hóa hơn. B - GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ I. KIẾN THỨC CẦN SỬ DỤNG Để giải tốt các dạng bài tập dùng các định luật bảo toàn đòi hỏi học sinh phải nắm vững các điểm lí thuyết quan trọng của các định luật bảo toàn, đồng thời ứng dụng linh hoạt những lí thuyết đó vào từng dạng bài toán cụ thể. * Các định luật bảo toàn: 1. Định luật bảo toàn nguyên tố: a. Nội dung Trong một quá trình phản ứng, tổng số mol nguyên tố tham gia bằng tổng số mol nguyên tố tạo thành hoặc tổng khối lượng nguyên tố tham gia bằng tổng khối lượng nguyên tố tạo thành. b. Các bài toán thường dùng định luật bảo toàn nguyên tố: - Bài toán đốt cháy hợp chất hữu cơ với điều kiện biết rõ có thể tính số mol bên tham gia phản ứng và bên sản phẩm.
- Bài toán nhiệt nhôm - Bài toán CO 2 tác dụng với dụng dịch kiềm - Bài toán cho một số liệu liên quan đến các nguyên tố. 2. Định luật bảo toàn khối lượng: a. Nội dung Trong một phản ứng hóa học, tổng khối lượng các chất tham gia phản ứng bằng tổng khối lượng các chất tạo thành sau phản ứng. Trong đó chúng ta cần vận dụng các hệ quả: Hệ quả 1: Gọi m T là tổng khối lượng các chất trước phản ứng, mS là tổng khối lượng các chất sau phản ứng. Dù phản ứng xảy ra với hiệu suất bất kì ta đều có: mT = mS Hệ quả 2: Khi cation kim loại kết hợp với anion phi kim để tạo ra các hợp chất ta luôn có: Khối lượng chất = khối lượng cation + khối lượng anion. Khối lượng của cation hoặc anion ta coi như bằng khối lượng của nguyên tử cấu tạo thành. b. Các bài toán thường dùng định luật bảo toàn khối lượng: - Bài toán hỏi khối lượng - Bài toán chỉ cho khối lượng - Bài toán oxit kim loại, muối cacbonat của kim loại tác dụng với axit (HCl, H 2SO4 loãng) - Bài toán axit tác dụng với kiềm - Bài toán hỗn hợp các chất hữu cơ tác dụng với Br2 3. Định luật bảo toàn electron: a. Nội dung Trong các phản ứng oxi hóa khử , tổng số mol electron do các chất oxi hóa nhận luôn bằng tổng số mol electron do các chất khử nhường. Khi vận dụng định luật bảo toàn electron cần lưu ý: + Trong phản ứng hoặc một hệ phản ứng chỉ cần quan tâm đến trạng thái đầu và trạng thái cuối mà không cần quan tâm đến trạng thái trung gian. + Nếu có nhiều chất oxi hóa và chất khử thì số mol electron trao đổi là tổng số mol của tất cả các chất nhường hoặc chất nhận electron. + Số mol electron = số mol chất x chênh lệch số oxi hóa. b. Bài toán thường dùng định luật bảo toàn electron : Kim loại tác dụng với HNO3, H 2SO4 đặc nóng. 4. Định luật bảo toàn điện tích: a. Nội dung
Trong một dung dịch nếu tồn tại đồng thời các ion dương và âm thì tổng số mol điện tích dương bằng tổng số mol điện tích âm. Khi vận dụng định luật bảo toàn điện tích cần lưu ý: Số mol điện tích bằng tích số mol ion và giá trị tuyệt đối của điện tích. b. Các bài toán thường dùng định luật bảo toàn điện tích: - Bài toán cho các ion trong dung dịch - Bài toán tính khối lượng của muối - Bài toán nước cứng * Phương pháp giải: Để giải nhanh bài toán hóa nói chung và bài toán áp dụng các định luật bảo toàn nói riêng luôn có 3 bước cơ bản: - Bước 1: Tóm tắt bằng sơ đồ phản ứng (yêu cầu phải nhớ lí thuyết) - Bước 2: Tư duy : Đề bài cho gì? Đề hỏi gì? Mối quan hệ giữa cho và hỏi ? - Bước 3 : Tính toán kết quả II. VÍ DỤ VẬN DỤNG 1. Phương pháp bảo toàn nguyên tố Ví dụ 1: Hỗn hợp chất rắn X gồm 0,2 mol FeO , 0,4 mol Fe2O3 , 0,2 mol Fe3O4. Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp X trong dung dịch HCl dư thu được dung dịch Y. Cho dung dịch NaOH dư vào dung dịch Y thu được dung dịch T và kết tủa Z . Lọc kết tủa Z, rửa sạch cẩn thận rồi nung trong không khí đến khối lượng không đổi thu được chất rắn E có khối lượng là : A. 128 gam B. 64 gam C. 40 gam D. 80 gam Hướng dẫn giải * Phân tích: Thông thường khi làm bài tập này các em học sinh thường viết đầy đủ các phương trình hóa học (8 phương trình), sau đó tính số mol của Fe2O 3 được tạo thành. Tuy nhiên nếu các em nhanh ý phát hiện ở đây tổng số mol nguyên tố Fe được bảo toàn thì việc giải bài toán trở nên đơn giản hơn nhiều. * Bài giải: Bước 1: Tóm tắt Sơ đồ phản ứng: FeO 0,2 mol  + HCl FeCl 2 + NaOH  Fe  OH 2 nung trong không khí   Fe 2O3 0,4 mol       Fe2O3 ( E )  Fe O 0,2 mol  FeCl3   Fe  OH 3  3 4 Bước 2: (Tư duy trong đầu): + Đề cho: số mol 3 oxit sắt + Đề hỏi: khối lượng sắt (III) oxit.
+ Mối quan hệ giữa cho và hỏi là nguyên tố Fe → bảo toàn nguyên tố Fe Bước 3: Tính toán kết quả Theo phương pháp bảo toàn nguyên tố ta có: nFe trong hỗn hợp X = nFe trong E 1,6 → nFe trong E = 0,2 + 0,4 . 2 + 0,2 . 3 = 1,6 mol hay nFe2O3(E) = = 0,8 mol 2 Vậy mFe2O3 = 0,8 . 160 = 128 gam → Đáp án A đúng Ví dụ 2: Khi đốt cháy một amin đơn chức X thu được 8,4 lít khí CO 2 ; 1,4 lít khí N 2 (các thể tích khí đo ở đktc) và 10,125 gam H2O. Công thức phân tử của X là: A. CH3NH 2 B. C3H7NH2 C. C2H5NH2 D. C4H 9NH 2 Hướng dẫn giải Gọi công thức của X là : CxHyN : a mol Bước 1: Sơ đồ phản ứng: ì ï CO 2 0,375 mol ï ï C x H y N (a mol) ¾ +¾2¾ ï H 2 O 0,5625 mol O ® í ï ï N 0,0625 mol ï 2 ï î Bước 2: + Đề cho: số mol các nguyên tố CO2, H 2O, N 2 + Đề hỏi: công thức amin + Mối quan hệ giữa cho và hỏi là các nguyên tố C, H, N → bảo toàn nguyên tố C, H, N. Vì amin đơn chức nên bảo toàn nguyên tố N trước. Bước 3: Bảo toàn nguyên tố N ta có: a = 2 0,0625 = 0,125 mol Bảo toàn nguyên tố C ta có : 0,125x = 0,375 → x= 3 Vì chỉ có đáp án B có số nguyên tử C = 3 → chọn B là đáp án đúng Ví dụ 3: Đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol một axit cacboxylic đơn chức cần vừa đủ V(lít) O2 (đktc) thu được 0,3 mol CO2 và 0,2 mol H2O. Tính V A. 11,2 B. 8,96 C. 6,72 D. 4,48 (Trích Đề thi Đại học khối B năm 2007) Hướng dẫn giải Bước 1: Gọi công thức axit cacboxylic là CxH yO2 ì CO 2 0,3 mol ï Cx H yO 2 + O 2 ® ï í 0,1 mol a mol ï H 2 O 0,2 mol ï î Bước 2:
+ Đề cho : số mol CxHyO2, CO2, H2O + Đề hỏi : thể tích O2 + Mối quan hệ giữa cho và hỏi: đều liên quan đến nguyên tố O → bảo toàn nguyên tố O Bước 3: Bảo toàn nguyên tố O ta có: 0,1.2 + 2a = 0,3.2 + 0,2 .1 → a = 0,3 → V = 0,3.22,4 = 6,72 lít → Đáp án C đúng 2. Phương pháp bảo toàn electron Ví dụ 1: Hòa tan hoàn toàn m (g) Al trong HNO3 dư thu được 13,44 lít (đktc) hỗn hợp khí gồm NO, N2O và N 2 với tỉ lệ VNO : VN2O : VN2 = 3:2:1 và dung dịch A(không chứa muối NH4NO3) . Tính m A. 32,4g B. 31,5g C. 40,5g D. 24,3g Hướng dẫn giải Bước 1 Gọi n N2 = a mol ® n N2O = 2a , n NO = 3a 13,44 Ta có: a + 2a + 3a = = 0,06 → a = 0,1 mol 22,4 Sơ đồ phản ứng: ì NO 0,3 mol ï ï ï ï Al + HNO3 → Muối + í N 2 O 0,2 mol ï ï N 0,1 mol ï 2 ï î Bước 2: + Đề cho: số mol các khí (sản phẩm khử) + Đề hỏi: khối lượng Al (chất khử) + Mối quan hệ giữa cho và hỏi: bảo toàn electron Bước 3: 0 + 3 + Chất khử: Al ® Al → ne = 3nAl = 3x +5 +2 +1 0 + Chất oxi hóa: N ® NO , N2 O , N2 → ne = 3n NO + 8n N2O + 10n N2 = 3.0,3 + 8.0,2 + 10.0,1 = 3,5 mol Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có: 3,5 3,5 3x = 3,5 → x = → m = 27. = 31,5g → Đáp án đúng là B 3 3
Ví dụ 2: Cho 3,024 g một kim loại M tan hết trong HNO3 loãng thu được 940,8 ml N xOy (sản phẩm khử duy nhất ở điều kiện tiêu chuẩn) có tỉ khối so với H2 là 22. NxO y và M là: A. NO và Mg B. N2O và Al C. N2O và Fe D. NO2 và Al Hướng dẫn giải Bước 1: Nx Oy d H2 = 22 Þ MNx Oy = 22.2 = 44 Þ Nx Oy là N2O Sơ đồ phản ứng: ì M(NO3 ) n ï ï ï M + HNO3 ® ï N 2O í ï ïH O ï 2 ï î Bước 2: + Đề cho: số mol khí (sản phẩm khử) + Đề hỏi: khối lượng kim loại (chất khử) + Mối quan hệ giữa cho và hỏi: bảo toàn electron Bước 3: 3,024n + Chất khử: M0 → M+n Þ ne khử = M 8.0,9408 + Chất oxi hóa: N+5 → N+1 (N2O) Þ ne oxi hoá = 8n N 2 O = = 0,336 mol 22, 4 Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có: 3,024n ìn=3 ï = 0,336 Þ M = 9n Þ ï í Þ Đáp án B đúng M ï M = 27(Al) ï î Ví dụ 3: Hòa tan hoàn toàn 14,4 gam hỗn hợp gồm Fe, Cu, Mg bằng dung dịch HNO 3 vừa đủ thu được 0,1 mol NO2; 0,2 mol NO và dung dịch Y (không có NH4NO3). Cô cạn dung dịch Y thu được m(g) muối. Giá trị của m là: A. 57,8 B. 58 C. 33 D. 66 Hướng dẫn giải Bước 1: Sơ đồ phản ứng: ì ï Fe ì ï Fe(NO3 )3 ï ï ï ï ì NO 2 (0,1 mol) ï í Cu + HNO3 ® ï Cu(NO3 )2 + ï í í + H2O ï ï Mg ï ï Mg(NO ) ï NO (0,2 mol) ï î ï ï î ï ï î 3 2 Bước 2: + Đề cho: số mol các khí (sản phẩm khử), khối lượng kim loại (chất khử)
+ Đề hỏi: khối lượng muối (chất khử) + Mối quan hệ giữa cho và hỏi: muối được tạo thành kim loại và gốc NO 3- Bước 3: n NO - = n e = n NO2 + 3n NO = 0,1 + 3.0,2 = 0,7 mol Þ m NO - = 0,7.62 = 43,4 g 3 3 Þ m = mkim loai + m NO - = 14,4 + 43,4 = 57,8 g 3 Þ Đáp án A đúng Ví dụ 4: Hòa tan hoàn toàn 12,42g Al bằng dung dịch HNO3 loãng dư thu được dung dịch X và 1,344 lít (đktc) hỗn hợp khí Y gồm N2O và N2 . Tỉ khối của Y so với H2 là 18 . Cô cạn dung dịch X thu được m (g) chất rắn khan. Giá trị của m là: A. 97,98 B. 106,38 C. 38,34 D. 34,08 Hướng dẫn giải Bước 1: 12,42 1,344 n Al = = 0,46 mol , M Y = 18.2 = 36 , n Y = = 0,06 mol 27 22,4 Sơ đồ phản ứng: ì N 2O ï Al + HNO3 → dd X + Yï í ï N2 ï î 0,46 mol 0,06 mol Bước 2: + Đề cho: số mol các khí (sản phẩm khử), số mol kim loại Al (chất khử) + Đề hỏi: khối lượng muối + Mối quan hệ giữa cho và hỏi: bảo toàn electron Bước 3: +5 +1 0 + Chất oxi hóa: N ® N2 O , N2 Áp dụng sơ đồ đường chéo ta có: N 2 O (a mol) 44 8 a 36 Þ = 1 Þ a = b = 0,03 mol b N 2 (b mol) 28 8 Þ ne oxi hóa= 8n N2 O +10n N2 = 8.0,03 + 10.0,03 = 0,54 mol 0 +3 + Chất khử: Al ® Al Þ ne khử = 3nAl = 3.0,46 = 1,38 mol ≠0,54 mol ® dung dịch X chứa NH 4NO3 + Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có:
1,38 = 0,54 + 8 nNH4NO3 Þ nNH4NO3 = 0,105 mol ® m = m Al(NO3 )3 + m NH 4 NO 3 = 0,46.213 + 0,105.80 = 106,38 g Þ Đáp án B đúng 3. Phương pháp bảo toàn khối lượng Ví dụ 1: Cho m gam hỗn hợp 3 kim loại Fe, Cu, Al vào một bình kín chứa 1 mol O 2. Nung nóng bình một thời gian cho đến khi thể tích oxi giảm 3,5% thì thu được 2,12 gam chất rắn. Tính m . Hướng dẫn giải * Phân tích: Có rất nhiều em học sinh khi làm bài tập này đã viết đầy đủ 3 phương trình rồi đặt ẩn và giải. Thực tế là ta không biết được có bao nhiêu % mỗi kim loại đã phản ứng với oxi nên việc giải hệ phương trình là không thể thực hiện được. Dễ dàng nhận thấy tổng khối lượng hỗn hợp sau phản ứng bằng khối lượng kim loại ban đầu cộng với khối lượng oxi đã phản ứng. Cho nên chỉ việc tính khối lượng oxi đã phản ứng là bao nhiêu, sau đó lấy khối lượng chất rắn thu được sau phản ứng trừ đi khối lượng oxi đã phản ứng ta sẽ tính được khối lượng các kim loại ban đầu. * Bài giải: ì Fe ï ï ï to Bước 1: Sơ đồ phản ứng: í Cu + O 2 ¾ ¾ 2,12 g chất rắn ï ® ï Al ï ï î Bước 2: + Đề cho: số mol O2 phản ứng → khối lượng O 2 phản ứng, cho khối lượng chất rắn + Đề hỏi: khối lượng kim loại + Mối quan hệ giữa cho và hỏi: bảo toàn khối lượng Bước 3: 3,5 nO2 phản ứng = = 0,035 mol → mO2 đã phản ứng = 0,035.32 = 1,12 g 100 Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: m + mO2 = m chất rắn → m = 2,12 – 1,12 = 1 g Ví dụ 2: Hòa tan hoàn toàn 2,81g hỗn hợp gồm Fe2O3, MgO, ZnO trong 500 ml dung dịch H2SO 4 0,1M (vừa đủ). Cô cạn dung dịch sau phản ứng thì khối lượng muối khan thu được là: A. 6,81 g B. 4,81 g C. 5,81 g D. 7,81 g (Trích Đề thi Đại học khối A năm 2007) Hướng dẫn giải
Bước 1: n H 2SO 4 = 0,5.0,1 = 0,05 mol ì Fe 2 O 3 ï ì Fe 2 (SO 4 ) 3 ï ï ï ï ï MgO + H SO ® ï MgSO ï + H 2O Sơ đồ phản ứng: ï í 2 4 í ï 4 ï ZnO ï ï ZnSO ï ï î ï î 4 Bước 2: + Đề cho: số mol H2SO4 → số mol H2O → khối lượng H2SO 4 , H2O ; cho khối lượng hỗn hợp oxit kim loại. + Đề hỏi: khối lượng muối. + Mối quan hệ giữa cho và hỏi: bảo toàn khối lượng. Bước 3: Ta thấy: n H2O = n H 2SO4 = 0,05 mol Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có: mhỗn hợp + m H2SO4 = mmuối + m H O 2 Þ mmuối = 2,81 + 98.0,05 – 18.0,05 = 6,81 g Þ Đáp án A đúng Ví dụ 3: Trung hòa 5,48 gam hỗn hợp gồm axit axetic, phenol và axit benzoic cần dùng 600 ml dung dịch NaOH 0,1 M. Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được m gam hỗn hợp rắn. Giá trị của m là: A. 8,64 B. 6,84 C. 4,90 D. 6,80 (Trích Đề thi Đại học khối A năm 2008) Hướng dẫn giải Bước 1 Sơ đồ phản ứng: ì ï CH 3COOH ì ï CH 3COONa ï ï ï ï ï C H OH + NaOH ® ï C 6 H 5ONa + H 2O í 6 5 í ï ï C H COOH ï ï C H COONa ï 6 5 ï î ï 6 5 ï î Bước 2: + Đề cho: số mol NaOH → số mol H 2O → khối lượng NaOH , H2O ; cho khối lượng hỗn hợp + Đề hỏi: khối lượng muối. + Mối quan hệ giữa cho và hỏi: bảo toàn khối lượng. Bước 3: nNaOH = 0,6.0,1 = 0,06 mol Ta thấy: nH2O= nNaOH = 0,06 mol Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có:
mhỗn hợp + mNaOH = mmuối + mH2O Þ m = 5,48 + 0,06.40 – 0,06.18 = 6,8 g Þ Đáp án D đúng Ví dụ 4: Đun nóng hỗn hợp gồm 0,06 mol C2H2 và 0,04 mol H2 với xúc tác Ni, sau một thời gian thu được hỗn hợp khí Y. Dẫn Y qua bình Br2 dư còn lại 0,448 lít hỗn hợp khí Z (đktc). Tỉ khối của Z so với O2 là 0,5. Khối lượng bình Br2 tăng là: A. 1,04 g B. 1,32 g C. 1,64 g D. 1,2 g (Trích Đề thi Đại học khối A năm 2008) Hướng dẫn giải Bước 1: 0,448 nZ = = 0,02 mol , MZ = 0,5.32 = 16 Þ mZ = 0,02.16 = 0,32 g 22,4 Sơ đồ phản ứng: ì C2 H 2 0,06 mol t o ddBr2 ì khí Z ï ï Xïí ® Y® ï í ï H 2 0,04 mol ï î ï m bình tang = m anken + m ankin ï î Bước 2: + Đề cho: số mol các chất trong hỗn hợp X → khối lượng hỗn hợp X ; khối lượng Z + Đề hỏi: khối lượng bình tăng + Mối quan hệ giữa cho và hỏi: bảo toàn khối lượng. Bước 3: Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có: mX = mY = m bình tăng + mZ mà mX = 0,06.26 + 2.0,04 = 1,64 g mZ = 16.0,02 = 0,32 g → mbình tăng = 1,64 – 0,32 = 1,32 g Þ Đáp án B đúng 4. Phương pháp bảo toàn điện tích a. Kết hợp bảo toàn điện tích với bảo toàn khối lượng Ví dụ 1: Cho dung dịch A gồm 0,1 mol Fe2+ ; b mol Al3+ ; 0,1 mol Cl- ; 0,2 mol SO 42-. Cô cạn dung dịch A thu được m(g) muối. Tính m. Hướng dẫn giải Bước 1:
ì Fe 2+ 0,1 mol ï ï ï 3+ ï Al b mol ï Sơ đồ: Aï - í ¾ cô can ® m(g) muôi ¾¾ ï Cl 0,1 mol ï ï ï ï SO 4 2- 0,2 mol ï î Bước 2: + Đề cho: số mol các ion + Đề hỏi: khối lượng muối + Mối quan hệ giữa cho và hỏi: bảo toàn điện tích và bảo toàn khối lượng. Bước 3: Áp dụng định luật bảo toàn điện tích ta có: 0,1.2 + 3b = 0,1 + 0,2.2 → b = 0,1 Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: mmuối = m Al3+ + m Fe2+ + mSO 2- + m Cl- 4 m = 0,1.27 + 56.0,1 + 96.0,2 + 35,5.0,1 = 31,05 g Ví dụ 2: Dung dịch A gồm 0,1 mol Na+ ; 0,2 mol Ca2+ ; a mol Cl- ; b mol NO3-. Cô cạn dụng dịch A thu được 36 g muối. Tính a và b. Hướng dẫn giải Bước 1: Sơ đồ: ì Na + 0,1 mol ï ï ï 2+ ï Ca 0,2 mol ï Aï - í ¾ cô can ® 36 (g) muôi ¾¾ ï Cl a mol ï ï ï ï NO 3 - b mol ï î Bước 2: + Đề cho: số mol các ion dương ; cho khối lượng muối + Đề hỏi: số mol các ion âm + Mối quan hệ giữa cho và hỏi: bảo toàn điện tích và bảo toàn khối lượng. Bước 3: Áp dụng định luật bảo toàn điện tích ta có: 0,1 + 0,2.2 = a + b → a + b = 0,5 (1) Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: mmuối = m Na + + m Ca 2+ + m NO - + mCl- 3 Û 36 = 0,1.23 + 0,2.40 + 35,5a + 62b Þ 35,5a + 62b = 25,7 (2)
ì a = 0,2 ï ï Từ (1) và (2) Þ í ï b = 0,3 ï î b. Kết hợp bảo toàn điện tích và bảo toàn nguyên tố: Ví dụ 1: Hòa tan hỗn hợp gồm 0,12 mol FeS2 và a mol Cu2S vào HNO3 vừa đủ thu được dung dịch X (chỉ chứa muối sunfat) và khí NO duy nhất. Giá trị của a là: A. 0,04 B. 0,075 C. 0,12 D. 0,06 (Trích đề thi Đại học khối A năm 2007) Hướng dẫn giải Bước 1: Sơ đồ phản ứng: ì ï Cu 2+ ì Cu 2S a mol ì CuSO4 ï ï ï ï ï ï ï í ®í Û í Fe3+ ï FeS2 0,12 mol ï Fe2 (SO4 )3 ï ï î ï î ï ï SO4 2- ï î Bước 2: + Đề cho: số mol FeS2 + Đề hỏi: số mol Cu2S + Mối quan hệ giữa cho và hỏi: bảo toàn nguyên tố và bảo toàn điện tích. Bước 3: Bảo toàn nguyên tố Cu ta có: nCu = nCu2+ = 2a Bảo toàn nguyên tố Fe ta có: nFe = nFe3+ = 0,12 Bảo toàn nguyên tố S ta có: nS = nSO42- = a + 0,12.2 = a + 0,24 Bảo toàn điện tích ta có: 2a.2 + 0,12 . 3 = 2(a + 0,24)→ a = 0,06 → Đáp án D Ví dụ 2 : Có 300 ml dung dịch A gồm Na+ , NH4+ , CO32- , SO42- chia làm 3 phần bằng nhau: Phần 1: Tác dụng với dung dịch HCl thu được 2,24 lít CO 2(đktc). Phần 2: Tác dụng với Ba(NO3)2 thu được 43g kết tủa. Phần 3: Tác dụng với NaOH thu được 4,48 lít khí. Cô cạn dung dịch A thu được m (g) muối. Tính m Hướng dẫn giải Bước 1: Sơ đồ phản ứng:
ì NH4 + (x mol) ï ï ï Na (y mol) é HCl ® CO2 0,1 mol ï + ï ê + ï í ® ê Ba(NO3 )2 z mol ® 43 g ¯ + ï CO32- (z mol) ê ï ï ê NaOH ® 0,2 mol NH + ï 2- ï SO4 (t mol) ë 3 ï î Bước 2: + Đề cho: số mol các chất: CO2 , NH3 và kết tủa + Đề hỏi: khối lượng muối + Mối quan hệ giữa cho và hỏi: bảo toàn nguyên tố và bảo toàn điện tích. Bước 3: Bảo toàn nguyên tố C ta có: z = 0,1 mol (1) m ¯ = m BaCO3 + m BaSO4 = 43g Û 197z + 233t = 43 (2) Từ (1) và (2) → t = 0,1 Bảo toàn nguyên tố N ta có: x = 0,2 mol Bảo toàn điện tích ta có: x + y = 2z + 2t → y = 2.0,1 + 2.0,1 – 0,2→ y = 0,2 Bảo toàn khối lượng ta có: mmột phần A = mNH4+ + mNa+ + mCO32- + mSO42- = 0,2.18 + 0,2.23 + 0,1.60 + 0,1.96 mmột phần A = 23,8 g → m A = 23,8.3 = 71,4 g III. BÀI TẬP TỰ GIẢI * BÀI TẬP DÙNG ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NGUYÊN TỐ 1. Cho một hỗn hợp A gồm Fe, Fe2O 3, FeO, Fe3O 4 tác dụng hoàn toàn với HNO3 dư sau phản ứng thu được dung dịch B và khí C. Cho dung dịch B tác dụng hoàn toàn với NaOH dư thu được kết tủa E. Nung kết tủa E trong không khí đến khối lượng không đổi thu được 16 gam chất rắn F . Mặt khác cho một luồng khí CO dư đi qua hỗn hợp A thì thu đựợc m gam chất rắn. Tính m. Biết các phản ứng đều xảy ra hoàn toàn . A. 2,8g B. 5,6g C. 11,2g D. 22,4g Đáp án : C 2. Đốt cháy hoàn toàn một lượng chất hữu cơ X thu được 3,36 lít khí CO 2, 0,56 lít khí N 2 (các khí đo ở đktc) và 3,15 gam H2O. Khi X tác dụng với dung dịch NaOH thu được sản phẩm có muối H 2N-CH2-COONa. Công thức cấu tạo thu gọn của X là (cho H = 1, C = 12, O = 16) A. H2N-CH2-COO-C3H 7 B. H2N-CH 2-CH2-COOH C. H 2N-CH2-COO-C2H5 D. H 2N-CH2-COO-CH3 Đáp án : D
3. Cho 50 gam hỗn hợp gồm FeSO 4 và Fe2(SO4)3 trong đó S chiếm 22 % về khối lượng. Đem hòa tan hỗn hợp trên vào nước để được dung dịch A. Cho dung dịch A tác dụng hoàn toàn với NaOH dư thu được kết tủa . Nung kết tủa trong không khí đến khối lượng không đổi thu được m gam chất rắn. Tính m A. 27,945 B. 26,487 C. 24,540 D. 24,286 Đáp án : D * BÀI TẬP DÙNG ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ELETRON 1. Cho 7,04 gam kim loại đồng được hòa tan hết bằng dung dịch HNO3, thu được hỗn hợp 2khí là NO2 và NO. Hỗn hợp khí này có tỉ khối với hiđro là 18,2. Thể tích mỗi khí thu được ở đktc là: A. 4,48lít NO 2 ; 3,36 lít NO B. 0,896 lít NO2 ; 1,344 lít NO C. 2,464 lít NO 2 ; 3,696 lít NO D. 2,24 lít NO2 ; 3,36 lít NO Đáp án : B 2. Cho 26 gam Zn tác dụng vừa đủ với dd HNO3 thu được 11,2 lít hỗn hợp khí NO và NO2 (đktc). Số mol HNO3 có trong dung dịch là: A. 1,3 B. 0,7 C. 1,4 D. 1,2 Đáp án : A 3. Cho 1,35 g hh X gồm Cu, Mg, Al tác dụng hết với dd HNO 3 thu được hỗn hợp khí gồm 0,01 mol NO và 0,04 mol NO2. Khối lượng muối trong dung dịch là ( biết trong dung dịch có 3 muối nitrat) A. 3,21 gam B. 4,45 gam C. 6,70 gam D. 5,69 gam Đáp án : D * BÀI TẬP DÙNG ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN KHỐI LƯỢNG 1. Cho 3,6 gam axit cacboxylic no, đơn chức X tác dụng hoàn toàn với 500 ml dung dịch gồm KOH 0,12M và NaOH 0,12M. Cô cạn dung dịch thu được 8,28 gam hỗn hợp chất rắn khan. Công thức phân tử của X là A. CH3COOH. B. C2H5COOH C. C3H7COOH D. HCOOH Đáp án : A 2. Cho 10 gam amin đơn chức X phản ứng hoàn toàn với HCl (dư), thu được 15 gam muối. Số đồng phân cấu tạo của X là A. 6 B. 8 C. 7 D. 5 Đáp án : B 3. Cho 15 gam hỗn hợp X gồm Fe, Mg, Al tác dụng hoàn toàn với dung dịch HCl dư thu được 8,96 lít H2 ( đktc). Tính khối lượng muối thu được. A. 40,4 g B. 43,4 g C. 54,4 g D. 60,3g Đáp án : B * BÀI TẬP DÙNG ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐIỆN TÍCH