Phương pháp giải bài tập về axitnitric và muối nitrat

  • Số trang: 17 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 96 |
  • Lượt tải: 0
dinhthithuyha

Đã đăng 3359 tài liệu

Mô tả:

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO LÀO CAI TRƯỜNG THPT SỐ 1 THÀNH PHỐ LÀO CAI S¸NG KIÕN KINH NGHIÖM Tªn ®Ò tµi: PH¦¥NG PH¸P GI¶I BµI TËP VÒ AXIT NITRIC Vµ MuèI NITRAT Ng−êi thùc hiÖn: NguyÔn ThÞ Thu HiÒn Tæ chuyªn m«n: Hãa- Sinh Lµo Cai, th¸ng 4 n¨m 2011 PHẦN I: MỞ ĐẦU I) SỰ CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Kiến thức về ‘‘axit nitric và muối nitrat’’ là một mảng quan trọng trong chương trình hóa học phổ thông. Ở ñó các em học sinh có ñiều kiện củng cố các kiến thức về axit, về phản ứng oxi hóa khử: sự phụ thuộc của bản chất chất phản ứng, sự ảnh hưởng của nồng ñộ, nhiệt ñộ ñến sản phẩm của phản ứng oxi hóa khử; sự quyết ñịnh của môi trường phản ứng ñến khả năng phản ứng; khả năng oxi hóa – khử của các chất ảnh hưởng quyết ñịnh ñến thứ tự và tiến trình phản ứng... Sách giáo khoa Hoá học lớp 11 nâng cao trong bài “ Axit nitric và muối nitrat ” ñã ñưa ra một lượng kiến thức nhất ñịnh giúp học sinh hiểu rõ ñược tính chất của axit nitric và muối nitrat. Tuy nhiên, do lượng kiến thức nhiều và khó, các bài tập chưa ña dạng nên học sinh còn gặp khó khăn trong việc tiếp nhận kiến thức cũng như giải các bài tập liên quan. Nhằm giúp học sinh tiếp nhận kiến thức dễ dàng hơn và vận dụng ñược ñể giải nhanh các bài tập ñể thích ứng với phương pháp thi trắc nghiệm khách quan, cũng như giúp bản thân giáo viên hiểu sâu sắc hơn, có ñược một cách nhìn khái quát hơn, từ ñó việc truyền ñạt kiến thức cho học sinh sẽ tự nhiên, dễ hiểu tôi chọn ñề tài: “Phương pháp giải bài tập về axit nitric và muối nitrat ” II) TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU Là một giáo viên có kinh nghiệm trong công tác, ñược dạy nhiều ñối tượng học sinh khác nhau nên việc nghiên cứu thực hiện ñề tài của tôi có nhiều thuận lợi. Tuy nhiên, do lượng kiến thức rộng, cách kiểm tra ñánh giá yêu cầu học sinh phải giải quyết nhanh, gọn nên trong quá trình nghiên cứu tôi ñã phải có sự ñầu tư suy nghĩ, tìm tòi ñể ñạt hiệu quả trong giảng dạy. III) MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI - Giúp học sinh nắm ñược tính chất hóa học của axit nitric và muối nitrat. - Giúp học sinh hình thành kỹ năng giải bài tập về axit nitric và muối nitrat. - Hình thành phương pháp giải nhanh gọn, thích ứng với thi trắc nghiệm khách quan. III) NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI - Trình bày cơ sở lý thuyết về axit nitric và muối nitrat. - Phân loại các bài tập về axit nitric và muối nitrat và nêu phương pháp giải phù hợp, nhanh gọn, dễ hiểu. IV) PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về axit nitric và muối nitrat. - Nghiên cứu các bài tập trong sách giáo khoa, sách bài tập, tài liệu tham khảo, ñề thi tuyển sinh ñại học ,cao ñẳng và qua thực tế giảng dạy, tổng hợp và phân loại các bài tập, ñưa ra phương pháp giải phù hợp. - Thực hành giảng dạy cho học sinh lớp 11A1 trong tiết lí thuyết, luyện tập, ôn tập theo cấu trúc ñề thi tuyển sinh ñại học, cao ñẳng. - Nhận xét, kết luận về hiệu quả của ñề tài ở học sinh lớp 11A1 V) ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Áp dụng hướng dẫn học sinh lớp 11A1 trường THPT số 1 TP Lào Cai, năm học 20102011. Nội dung các dạng bài tập về axit nitric và muối nitrat trong chương trình hóa học phổ thông ñể ôn thi tốt nghiệp, ôn thi ñại học. THỰC HIỆN ĐỀ TÀI PHẦN II I) CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1 . AXIT NITRIC O H CTCT O N O a. Tính chất hóa học TÝnh axit m¹nh HNO3 T¸c dông víi kim lo¹i TÝnh oxi hãa m¹nh T¸c dông víi phi kim T¸c dông víi hîp chÊt * Tính axit mạnh Axit nitric là một trong số các axit mạnh, trong dung dịch loãng nó phân li hoàn toàn thành H+ và NO3Dung dịch HNO3 làm ñỏ quỳ tím, tác dụng với oxit bazơ, bazơ và muối của axit yếu hơn tạo ra muối nitrat. * Tính oxi hóa mạnh Tùy thuộc vào nồng ñộ của axit , bản chất của chất khử và nhiệt ñộ phản ứng mà HNO3 có thể bị khử ñến các sản phẩm khác nhau của nitơ : +4 +2 +1 0 -3 N O 2 ; N O ; N 2 O ; N 2 ; N H 4 NO3 - Tác dụng với hầu hết kim loại, trừ Ag, Pt t Fe + 6HNO3 ñặc  → Fe(NO3)3 + 3NO2 ↑ + 3H2O → 3Cu(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O 3Cu + 8HNO3 loãng  + Các kim loại Al, Fe bị thụ ñộng trong dung dịch HNO3 ñặc nguội + Dung dịch chứa muối nitrat (VD: KNO3) trong môi trường axit cũng có tính chất tương tự như dung dịch HNO3, vì trong dung dịch tồn tại H+ và NO3 . 0 - Tác dụng với phi kim: S + 6HNO3  → H2SO4 + 6NO2↑ + 2H2O - Tác dụng với hợp chất có tính khử: FeCO3 + 4HNO3  → Fe(NO3)3 + NO2↑ + CO2↑ + 2H2O FeS2 + 18HNO3  → Fe(NO3)3 + 2H2SO4 + 15NO2↑ + 7H2O b. Điều chế - Trong phòng thí nghiệm: t NaHSO4 + HNO3 NaNO3 tinh thể + H2SO4 ñặc → - Trong công nghiệp: 0 Sản xuất từ amoniac. Quá trình sản xuất gồm 3 giai ñoạn: (1) (2) (3) NH3  → NO  → NO2  → HNO3. + Giai ñoạn 1: Oxi hóa NH3 thành NO bằng oxi không khí o 850 900 C → 4NO + 6H2O 4NH3 + 5O2  Pt + Giai ñoạn 2: Oxi hóa NO thành NO2 2NO + O2  → 2NO2 + Giai ñoạn 3: Chuyển hóa NO2 thành HNO3 → 4HNO3 4NO2 + 2H2O + O2  2. MUèI NITRAT a) Tính tan: Tất cả các muối nitrat ñều tan trong nước. b) Phản ứng nhiệt phân (thể hiện tính kém bền nhiệt): - Muối nitrat của kim loại hoạt ñộng mạnh (thường ñứng trước Mg trong dãy ñiện hóa) bị phân hủy bởi nhiệt tạo ra muối nitrit và oxi: t 2M(NO3)n → 2M(NO2)n + nO2↑ 0 - Muối nitrat của các kim loại hoạt ñộng trung bình (từ Mg - Cu) bị phân hủy bởi nhiệt tạo ra oxit, nitơ ñioxit và oxi: t 2M(NO3)n → M2On + 2nNO2↑ + 0 n O 2↑ 2 - Muối nitrat của kim loại ñứng sau Cu nhiệt phân tạo ra kim loại, nitơ ñioxit và oxi. t M(NO3)n → M + nNO2↑ + 0 n O 2↑ 2 c) Nhận biết dung dịch muối nitrat: Dùng Cu và dung dịch H2SO4 3Cu + 8H+ + 2NO3-  → 3Cu2+ + 2NO↑ + 4H2O 2NO + O2 (không màu)  → 2NO2 (màu nâu) II – MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP DẠNG 1: TÌM LƯỢNG CHẤT KHI CHO CÁC CHẤT TÁC DỤNG VỚI HNO3 Thí dụ 1: Bài 7 – Trang 55 ( sgk HH11NC) Cho 13,5 gam nhôm tác dụng vừa ñủ với 2,2 lít dung dịch HNO3, phản ứng tạo ra muối nhôm và một hỗn hợp khí gồm NO và N2O. Tính nồng ñộ mol của dung dịch HNO3. Biết rằng tỷ khối hơi của hỗn hợp khí ñối với H2 bằng 19,2. Giải: Cách 1: Gọi số mol 2 khí NO và N2O lần lượt là x, y Mhhk= 19,2. 2 = 38,4. Lập tỷ lệ mol của 2 khí dựa vào Mhhk và quy tắc ñường chéo NO 30 5,6  38,4 x 2 = y 3 44 8,4 N2 O Viết 2 pthh: Al + 4HNO3 → Al(NO3)3 + NO + 2H2O ( mol) x x 8Al + 30HNO3 → 8Al(NO3)3 + 3N2O + 15H2O (mol) 8 y 3 y Theo ñề bài, ta có hệ phương trình: 3x- 2y = 0 x + 8/3y = 13,5/27  x = 0,1 ; y = 0,15 Vậy số mol HNO3 tham gia phản ứng là: 4.0,1 + 10. 0,15 = 1,9 (mol)  CM(HNO3) = 1,9/2,2 = 0,8636M Cách 2: Áp dụng ñịnh luật bảo toàn electron - Tương tự như trên, ta có: x 2 =  y = 1,5x y 3 - Các quá trình: Al → Al3+ + 3e ( mol) 0,5 1,5 +5 N + 3e → N+2 (mol) 3x x +5 N + 4e → N+1 (mol) 12x 3x Ta có phương trình: 15x = 1,5 → x = 0,1 Số mol HNO3 phản ứng là: 1,5 + 0,1 + 0,3 = 1,9 (mol) CM(HNO3) = 1,9/2,2 = 0,8636M Thí dụ 2: Cho 12,45 gam hỗn hợp X (Al và 1 kim loại hóa trị II) tác dụng với dung dịch HNO3 dư thu ñược 1,12 lít hỗn hợp N2O và N2 có tỉ khối hơi ñối với H2 bằng 18,8 và dung dịch Y. Cho dung dịch Y tác dụng với dung dịch NaOH dư thu 0,448 lít khí NH3. Xác ñịnh kim loại M và khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp ñầu. Biết nX=0,25 mol; các thể tích khí ño ở ñktc. Giải: - Tính số mol 2 khí trong hỗn hợp khí: Gọi số mol N2O, N2 lần lượt là x, y nhhk = 0,05 (mol) Áp dụng quy tắc ñường chéo: x N2 O 44 9,6 37,6  x 3 = . Vậy x = 0,03; y = 0,02 y 2 y N2 28 6,4 - Lập hệ phương trình áp dụng ñịnh luật bảo toàn electron: Gọi số mol Al và kim loại hóa trị II lần lượt là a, b Các quá trình oxi hóa và khử : M → M2+ + 2e Al → Al3+ + 3e (mol) a 3a b 2b +5 +1 +5 0 N + 4e N+5 + 8 e → N ; N + 5e →N ; → N-3 (mol) 0,24 0,06 0,2 0,04 0,16 0,02 Ta có phương trình: 3 a + 2 b = 0,24 + 0,2 + 0,16 Theo ñề bài, ta có: 27. a + M b = 12,45 a + b = 0,25 Giải hệ phương trình 3 ẩn trên, ta có : a = 0,1 ; b = 0,15 ; M = 65 Vậy kim loại M là kẽm ( Zn) Khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp ban ñầu là : mAl = 2,7 (g) ; mZn = 9,75 (g). Thí dụ 3: Hỗn hợp A gồm FeCO3 và FeS2. A tác dụng với dung dịch axit HNO3 63% (khối lượng riêng 1,44g/ml) theo các phản ứng sau: FeCO3 + HNO3 → muối X + CO2 + NO2 + H2O (1) FeS2 + HNO3 → muối X + H2SO4 + NO2 + H2O (2) Được hỗn hợp khí B và dung dịch C. Tỉ khối của B với oxi bằng 1,425. Để phản ứng vừa hết các chất trong dung dịch C cần dùng 540ml dung dich Ba(OH)2 0,2M. Lọc lấy kết tủa, ñem nung ñến khối lượng không ñổi, ñược 7,568 gam chất rắn (BaSO4 coi như không bị nhiệt phân). Các phản ứng xảy ra hoàn toàn. 1. X là muối gì? Hoàn thành các phương trình phản ứng (1) và (2). 2. Tính khối lượng hỗn hợp từng chất trong hỗn hợp A. 3. Xác ñịnh thể tích dung dịch HNO3 ñã dùng (giả thiết HNO3 không bị bay hơi trong quá trình phản ứng) Giải : 1. X là muối Fe(NO3)3 FeCO3 + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + CO2 + NO2 + 2H2O (1) (mol) x x x x FeS2 + 18HNO3 → Fe(NO3)3 + 2H2SO4 + 15NO2 + 7H2O (2) (mol) 0,2x 0,2x 0,4x 3x 2. Tính khối lượng từng chất trong hỗn hợp A - Tìm tỷ lệ mol 2 khí trong B CO2 : 44 0,4 45,6  nCO 2 1 = . n NO 2 4 NO2 : 46 1,6 Gọi số mol CO2 là x , theo (1) ta có nNO2 = x ( mol), thì số mol NO2 ở (2) là 3x Phản ứng xảy ra khi cho dung dịch C tác dụng với Ba(OH)2: Ba2+ + SO42- → BaSO4 (3) (mol) 0,4 x 0,4x 3+ Fe + 3OH → Fe(OH)3 (4) (mol) 1,2x 1,2x + H + OH → H2O (5) Khi nung kết tủa ñến khối lượng không ñổi, ta có 2Fe(OH)3 → Fe2O3 + 3H2O (mol) 1,2 x 0,6 x Theo ñề bài , ta có phương trình: 233. 0,4x + 160 . 0,6x = 7,568  x = 0,04 Khối lượng từng chất trong hỗn hợp A là: mFeCO3 = 116. 0,04 = 4,64 (g) ; mFeS2 = 0,08 . 120 = 0,96 (g) 3. – Số mol OH- trong dung dịch Ba(OH)2 là: 0,216 (mol) Số mol OH- ñã tác dụng với H+ của H2SO4 và Fe3+là: 0,4. 0,04. 2 + 1,2. 3. 0,04 = 0,176 (mol) Vậy số mol OH- tác dụng với H+ của HNO3 là: 0,216 – 0,176 = 0,04 (mol) Ta có: số mol HNO3 ban ñầu là: 4x + 3,6 x + 0,04 = 0,344 (mol) Vậy thể tích dung dịch HNO3 là: V= 0,344 × 63 × 100 = 23,89 ( ml) 63 × 1,44 DẠNG 2: XÁC ĐỊNH SẢN PHẨM KHỬ CỦA N+5 TRONG HNO3 Thí dụ 1: Một miếng Mg bị oxi hóa một phần thành oxit, chia miếng ñó làm hai phần bằng nhau. - Phần I: cho hòa tan hết trong dung dịch HCl thì ñược 3,136 lít khí. Cô cạn thu ñược 14,25g chất rắn A. - Phần II: cho hòa tan hết trong dung dịch HNO3 thì thu ñược 0,448 lít khí X nguyên chất, phần dung dịch cô cạn ñược 23g chất rắn B. Xác ñịnh công thức phân tử khí X (các thể tích khí ño ở ñktc). Giải: - Phần I: các phản ứng MgO + 2H+ → Mg2+ + H2O Mg + 2H+ → Mg2+ + H2 Chất rắn A là MgCl2 có số mol là: 14,25 : 95 = 0,15 (mol) nMg = nH2 = 3,136 : 22,4 = 0,14 ( mol) ; Số mol MgO là : 0,15 – 0,14 = 0,01 (mol) - Phần 2 : Mg, MgO → Mg(NO3)2 Khối lượng muối Mg(NO3)2 là: 0,15 . 148 = 22,2 (g) < 23 (g). Vậy trong B phải còn một muối khác, ñó chỉ có thể là NH4NO3 với số mol là: ( 23- 22,2) : 80 = 0,01 (mol) Khí X có thể là: NO2, NO, N2O, N2 Gọi số oxi hóa của N trong khí X là a, số nguyên tử N trong X là x ( x chỉ nhận giá trị 1 hoặc 2) Các quá trình oxi hóa và khử: Mg → Mg2+ + 2e (mol) 0,14 0,28 +5 -3 N + 8e → N ; N+5 + ( 5-a) e → N+a (mol) 0,08 0,01 (5-a). 0,02x 0,02 Áp dụng ñịnh luật bảo toàn electron, ta có: (5-a).0,02x + 0,08 = 0,28 Với x = 1, ta có: a = -5 ( loại) Với x = 2, ta có : a = 0 ( nhận). Vậy công thức phân tử của khí X là N2 Thí dụ 2: Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp gồm 0,72 g Mg và 1,95 g Zn trong dung dịch HNO3 loãng, dư, thu ñược 0,015 mol sản phẩm khử duy nhất X. Xác ñịnh công thức phân tử của X. Giải: Sản phẩm khử duy nhất có thể là: NO2, NO, N2O, N2, NH4NO3 Gọi số oxi hóa của N trong sản phẩm khử là a, số nguyên tử N bị khử trong 1 phân tử X là x. Ta có số mol các chất: nMg= 0,72 : 24 = 0,03 (mol); nZn = 1,95 : 65 = 0,03 (mol) Quá trình khử và oxi hóa: Mg → Mg2+ + 2e ; Zn → Zn2+ + 2e (mol) 0,03 0,06 0,03 0,06 +5 +a N + ( 5 – a) e N → ( mol) ( 5 – a). 0,015 x 0,015x Áp dụng ñịnh luật bảo toàn electron, ta có: ( 5-a). 0,015 x = 0,12 Với x = 1, ta có : a = -3  X là NH4NO3 Với x = 2, ta có : a = 1  X là N2O Thí dụ 3: Cho m gam hỗn hợp gồm Al và Al2O3 hòa tan trong lượng dư HNO3 rất loãng. Sau phản ứng hoàn toàn, thu ñược 0,03 mol khí N2 ( ở ñktc) và dung dịch A. Cô cạn cẩn thận dung dịch A thu ñược 83,34 gam muối khan. Mặt khác, nếu cho dung dịch A tác dụng với lượng dư dung dịch NH3 thấy tạo thành 29,64 gam kết tủa. a) Tính m. b) Tính thể tích dung dịch HNO3 0,01M ñã lấy, biết rằng lượng HNO3 ñã dùng dư 20% so với lượng cần thiết. Giải: a) Dung dịch A tác dụng với lượng dư dung dịch NH3, có phản ứng tạo kết tủa: 3NH3 + 3H2O → Al3+ + Al(OH)3 + 3NH4+ Số mol kết tủa Al(OH)3 là: 29,64/ 78 = 0,38 (mol) Vậy trong dung dịch A có muối Al(NO3)3 với khối lượng là: 0,38. 213 = 80,94 (g) < 83,34 (g). Vậy trong dung dịch A ngoài muối Al(NO3)3 còn một muối khác, ñó là NH4NO3 . Số mol NH4NO3 là: ( 83,34 – 80,94) : 80 = 0,03 ( mol). Gọi số mol Al, Al2O3 ban ñầu lần lượt là a, b. (a, b >0). Theo ñề bài, ta có a + 2b = 0,38 (1) Các quá trình oxi hóa khử : Al → Al3+ + 3e (mol) 2N (mol) +5 a 3a + 10 e → N2 0,3 ; N+5 + 8e 0,03 Áp dụng ñịnh luật bảo toàn electron, ta có: → 0,24 3 a = 0,54 N-3 0,03 → a = 0,18 (2) Từ (1) và (2) ta có: a = 0,18 ; b = 0,1 Khối lượng hỗn hợp ban ñầu là: m = 0,18. 27 + 0,1. 102 = 15,06 ( g ). b) Số mol HNO3 ñã phản ứng là: nHNO3 = 0,38. 3 + 0,03.2 + 0,03.2 = 1,26 (mol) Vì axit ñã dùng dư 20% so với lượng cần thiết nên số mol HNO3 trong dung dịch ban ñầu ñã lấy là: 1,26 + 0,2. 1,26 = 1,512 (mol) Thể tích dung dịch HNO3 ñã lấy là: V = 1,512 = 151,2(l ) 0,01 DẠNG 3: KHẢ NĂNG OXI HÓA CỦA ION NO3- TRONG MÔI TRƯỜNG AXIT. Thí dụ 1: ( ĐH- Khối B- 2007) Thực hiện hai thí nghiệm: 1) Cho 3,84 gam Cu phản ứng với 80 ml dung dịch HNO3 1M thoát ra V1 lít NO. 2) Cho 3,84 gam Cu phản ứng với 80 ml dung dịch chứa HNO3 1M và H2SO4 0,5 M thoát ra V2 lít NO. Biết NO là sản phẩm khử duy nhất, các thể tích khí ño ở cùng ñiều kiện. Quan hệ giữa V1 và V2 là : A. V2 = V1. B. V2 = 2,5V1. C. V2 = 2V1. Giải : TN1 : nCu = 3,84/64 = 0,06 (mol) ; nHNO3 = 0,08 (mol) D. V2 = 1,5V1. TN2: nCu = 0,06 (mol) ; nH+ = 0,08 + 0,08 = 0,16 (mol); nNO3- = 0,08 (mol) Phản ứng xảy ra ở 2 thí nghiệm : 3Cu + 2NO3- + 8H+ → 3Cu2+ + 2NO + 4H2O TN1 ( mol) 0,03 0,02 0,08 0,02 TN2 ( mol) 0,06 0,04 0,16 0,04 Các khí ño ở cùng ñiều kiện nên: V2 n 2 2 = = ⇒ V2 = 2V1 . Chọn C. V1 n1 1 Thí dụ 2: Dung dịch B là dung dịch chứa HNO3 1M và H2SO4 0,2M. Để tác dụng vừa ñủ với 11,28 gam hỗn hợp X gồm Cu, Ag cần dùng 200ml dung dịch B. Kết thúc thí nghiệm thu ñược dung dịch Y và khí Z (sản phẩm khử duy nhất) không màu, hóa nâu trong không khí. - Xác ñịnh thể tích khí Z ở 27,3°C; 1atm. - Tính nồng ñộ mol các ion có trong dung dịch Y. Coi thể tích dung dịch vẫn là 200 ml. Giải: Trong dung dịch B, ta có: nH+ = 0,2 + 0,04.2 = 0,28 (mol); nNO3- = 0,2 (mol) Gọi số mol Cu, Ag trong X là a, b (mol). Khối lượng hỗn hợp X là: 64a + 108b = 11,28 (1) Các quá trình oxi hóa và khử xảy ra là: Cu → Cu2+ + 2e (mol) ( mol) a ; Ag → Ag1+ + 1e 2a NO3- + 4H+ + 3e 0,07 0,28 b → 0,21 b NO + 2H2O 0,07 Vì ñề bài cho hỗn hợp axit tác dụng vừa ñủ nên H+ hết, NO3- dư nên số mol khí tính theo số mol H+. Thể tích khí Z ở 27,30C, 1 atm là: V = nRT 0,07 × 0,082 × 300,3 = 1,724 (lít) = P 1 Áp dụng ñịnh luật bảo toàn electron với quá trình trên, ta có: 2 a + b = 0,21 (2) Từ (1) và (2), ta có : a = 0,075 ; b = 0,06 Nồng ñộ các ion trong dung dịch Y là: Cu2+ : 0,075/0,2 = 0,375 M ; SO42- : 0,2M; Ag+ : 0,06/ 0,2 = 0,3M; NO3- : 0,13/0,2 = 0,65M Thí dụ 3: ( ĐH- Khối B – 2010) Cho 0,3 mol bột Cu và 0,6 mol Fe(NO3)2 vào dung dịch chứa 0,9 mol H2SO4 (loãng). Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu ñược V lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất, ở ñktc). Giá trị của V là A. 6,72 B. 8,96 Giải: Các phản ứng xảy ra: 3Cu + 2NO3- + 8H+ (mol) (mol) C. 4,48 → 3Cu 0,3 0,2 0,8 2+ 3Fe + NO3 + 4H+ 0,6 0,2 2+ → 3Fe 3+ + 2NO 0,2 + NO 0,8 D. 10,08 + 4H2O + 2H2O 0,2 Sau phản ứng : H+ và NO3- còn dư Thể tích khí thoát ra ở ñktc là: 0,4 . 22,4 = 8,96 ( lít). Chọn B Thí dụ 4: ( ĐH- Khối B- 2009) Cho m gam bột Fe vào 800 ml dung dịch hỗn hợp gồm Cu(NO3)2 0,2M và H2SO4 0,25M. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu ñược 0,6m gam hỗn hợp bột kim loại và V lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất, ở ñktc). Giá trị của m và V lần lượt là: A. 10,8 và 4,48. B. 10,8 và 2,24. C. 17,8 và 2,24. D. 17,8 và 4,48. Giải: Sau phản ứng hoàn toàn, thu ñược hỗn hợp bột kim loại, chứng tỏ Fe dư, dung dịch thu ñược chứa muối sắt (II). Số mol các ion trong dung dịch hỗn hợp: nH+ = 0,5. 0,8 = 0,4 (mol); Các phản ứng xảy ra: 3Fe ( mol) nNO3- = 0,4. 0,8 = 0,32 ( mol); nCu2+ = 0,16 (mol) + 2NO3- 0,15 0,1 Fe + Cu2+ (mol) 0,16 + 8H+ → 3Fe2+ + 2NO + 4H2O 0,4 → 0,1 Fe2+ + Cu 0,16 Theo phương trình ta có: m – ( 0,15 + 0,16). 56 + 64. 0,16 = 0,6m  m = 17,8 (g) V = 0,1 . 22,4 = 2,24 (lít) . Chọn C DẠNG 4: BÀI TẬP VỀ PHẢN ỨNG NHIỆT PHÂN MUỐI NITRAT. Thí dụ 1: ( CĐ- Khối A- 2008) Nhiệt phân hoàn toàn 34,65 gam hỗn hợp gồm KNO3 và Cu(NO3)2, thu ñược hỗn hợp khí X (tỉ khối của X so với khí hiñro bằng 18,8). Khối lượng Cu(NO3)2 trong hỗn hợp ban ñầu là: A. 8,60 gam. B. 20,50 gam. C. 11,28 gam. D. 9,40 gam. Giải: Hỗn hợp khí X gồm NO2 và O2 có MX = 18,8 . 2 = 37,6 NO2 : 46 5,6 n NO 2 2 = nO 2 3  37,6 O2 : 32 8,4 Gọi số mol NO2 là a (mol) thì số mol O2 là: 1,5.a t KNO3 → KNO2 + 0 Các phản ứng nhiệt phân: ( mol) 2,5 a 1,5 a – 0,25 a Cu(NO3)2 ( mol) 1 O2 2 t CuO + 2NO2 + → 0 0,5 a a 1 O2 2 0,25a Khối lượng hỗn hợp 2 muối: 101. 2,5 a + 188. 0,5 a = 34,65 → a = 0,1 Khối lượng Cu(NO3)2 trong hỗn hợp ban ñầu là: 0,05 . 188 = 9,4 (g) . Chọn D Thí dụ 2: Nhiệt phân hoàn toàn 9,4 gam muối nitrat của kim loại M thì thu ñược 4 gam chất rắn. Xác ñịnh kim loại M. Giải Gọi a là số mol của muối M(NO3)n trong 9,4 gam muối Ta có ( M + 62n ) a = 9,4 (1) M(NO3)n bị nhiệt phân theo 3 trường hợp: - Trường hợp 1: M là kim loại mạnh ( trước Mg trong dãy ñiện hóa) t 2M(NO3)n → 2M(NO2)n + nO2↑ 0 mM(NO3)2 = ( M + 46n). a = 4 (2) Từ (1) và (2) ta có: M + 62n 9,4  M < 0 ( loại) = M + 46n 4 - Trường hợp 2 : M là kim loại yếu ( sau Cu trong dãy ñiện hóa) t M(NO3)n → M + nNO2↑ + 0 n O 2↑ 2 mM = M.a = 4 (3) Từ (1) và (3), ta có: M + 62n 9,4 = M 4  M = 45,92n Với n nhận các giá trị: 1, 2, 3 không có kim loại nào phù hợp. - Trường hợp 3: M là kim loại khác t M2On + 2nNO2↑ + 2M(NO3)n → 0 n O 2↑ 2 MM2On = ( 2M + 16n) .0,5 a = 4 ( 4 ) Từ (1) và (4) ta có: M + 62n 9,4  M = 32n = M + 8n 4 Thay các giá trị n bằng 1, 2, 3 ta thấy chỉ có n = 2; M = 64 phù hợp,. Kim loại M cần tìm là Cu. Thí dụ 3: ( ĐH- Khối A – 2009) Nung 6,58 gam Cu(NO3)2 trong bình kín không chứa không khí, sau một thời gian thu ñược 4,96 gam chất rắn và hỗn hợp khí X. Hấp thụ hoàn toàn X vào nước ñể ñược 300 ml dung dịch Y. Giá trị pH của dung dịch Y là: A. 3. B. 2. C. 1. D. 4. Giải: Phản ứng nhiệt phân: Cu(NO3)2 t CuO + 2NO2 + → 0 ( mol) 4a 1 O2 2 a Khối lượng chất rắn trong bình giảm chính bằng khối lượng khí X. Gọi số mol O2 là a ( mol) thì số mol NO2 là 4 a (mol) Ta có phương trình: 32a + 46. 4a = 6,58 – 4,96  a = 0,0075 Hấp thụ X vào nước, xảy ra phản ứng: 4NO2 + O2 + 2H2O → 4HNO3 Nồng ñộ ion H+ trong dung dịch Y là: CM = 0,0075.4/0,3 = 0,1 M = 10-1M Vậy pH = 1. Chọn C. * Các bài tập vận dụng: Bài 1( ĐH – Khối A – 2008) Cho 3,2 gam bột Cu tác dụng với 100 ml dung dịch hỗn hợp gồm HNO3 0,8M và H2SO4 0,2M. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, sinh ra V lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất, ở ñktc). Giá trị của V là A. 0,746. B. 0,448. Bài 2 ( ĐH – Khối B – 2008) C. 0,672. D. 1,792. Cho 2,16 gam Mg tác dụng với dung dịch HNO3 (dư). Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu ñược 0,896 lít khí NO (ở ñktc) và dung dịch X. Khối lượng muối khan thu ñược khi làm bay hơi dung dịch X là : A. 8,88 gam. B. 13,92 gam. C. 6,52 gam. D. 13,32 gam. Bài 3 ( CĐ- Khối A – 2008) Cho 3,6 gam Mg tác dụng hết với dung dịch HNO3 (dư), sinh ra 2,24 lít khí X (sản phẩm khử duy nhất, ở ñktc). Khí X là B. NO2. C. N2. D. NO. A. N2O. Bài 4 ( CĐ – Khối A- 2010) Cho hỗn hợp gồm 6,72 gam Mg và 0,8 gam MgO tác dụng hết với lượng dư dung dịch HNO3. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu ñược 0,896 lít một khí X (ñktc) và dung dịch Y. Làm bay hơi dung dịch Y thu ñược 46 gam muối khan. Khí X là: A. N2O. B. NO2. C. N2. D. NO. Bài 5 ( CĐ – Khối A- 2010) Cho a gam Fe vào 100 ml dung dịch hỗn hợp gồm HNO3 0,8M và Cu(NO3)2 1M. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu ñược 0,92a gam hỗn hợp kim loại và khí NO (sản phẩm khử duy nhất của N+5 ). Giá trị của a là A. 5,6. B. 11,2. C. 8,4. D. 11,0. III. KẾT QUẢ CỦA ĐỀ TÀI Sau khi áp dụng ñề tài vào giảng dạy cho học sinh lớp 11A1, tôi thấy học sinh ñã biết vận dụng tính chất hóa học của axit nitric, ion nitrat và muối nitrat vào giải các bài tập, từ bài tập ñơn giản là viết phương trình hoá học các phản ứng xảy ra, HS ñã chú ý phát hiện những phản ứng hóa học bị ẩn trong ñề bài . Từ bài tập lí thuyết, học sinh ñã vận dụng ñể giải quyết các bài tập tính toán mà không bị sai, không bị thiếu trường hợp. Bên cạnh ñó, học sinh ñã vận dụng ñược một số phương pháp, ñịnh luật trong hoá học, giúp giải quyết bài tập nhanh gọn hơn, thích ứng dần với phương pháp thi trắc nghiệm. Khi tìm ñược quy luật về phản ứng oxi hóa khử, ñặc biệt thể hiện trong các phản ứng của axit nitric với các chất có tính khử, phản ứng của ion nitrat trong môi trường axit, phản ứng nhiệt phân muối nitrat thì các bài toán trở nên ñơn giản hơn, ở ñó học sinh ñã tìm thấy sự hứng thú hơn khi làm các bài tập liên quan axit nitric và muối nitrat và hiệu quả học tập cũng ñược nâng lên. Kết quả khảo sát về các dạng bài tập trên ñối với học sinh lớp 11A1 cho kết quả: Giỏi Khá Trung bình Yếu Kém Số lượng 8 20 12 0 0 Tỷ lệ % 20 50 30 0 0 PHẦN III KẾT LUẬN Bài tập về axit nitric và muối nitrat là loại bài tập tương ñối khó và phổ biến trong các ñề thi, qua những bài tập này, học sinh có ñiều kiện khắc sâu kiến thức về phản ứng oxi hóa khử, rèn luyện tư duy logic, xây dựng mối liên hệ giữa các kiến thức trong chương trình hóa vô cơ: phản ứng oxi hóa khử, axit, bazơ, kim loại, hợp chất vô cơ .... Trong phạm vi của ñề tài, tôi chỉ ñề cập ñến dạng bài tập ngắn, nhưng học sinh hay bị mắc lỗi khi không phát hiện hết các trường hợp có thể xảy ra. Trong thời gian thực hiện ñề tài và áp dụng trong giảng dạy, tôi ñã thu ñược một số kết quả sau: 1) Về phía học sinh: - Củng cố ñược kiến thức cơ bản về tính chất hóa học của axit nitric và muối nitrat. - Biết vận dụng kiến thức về chất hóa học của axit nitric và muối nitrat, vận dụng các ñịnh luật hoá học ñể giải quyết bài tập. - Đa số học sinh có hứng thú với môn học, nắm ñược kiến thức một cách có hệ thống. 2) Về phía giáo viên: - Sử dụng các bài tập trong các tiết luyện tập, ôn tập , ôn thi ñại học. - Khi nghiên cứu ñề tài, bản thân tôi ñã phải ñọc nhiều tài liệu, tham khảo ý kiến các ñồng nghiệp, tìm cách giải quyết các bài tập theo hướng ngắn gọn, dễ hiểu, ñồng thời phân loại các bài tập giúp bản thân nắm kiến thức một cách có hệ thống. Từ ñó, giúp tôi nâng cao ñược trình ñộ chuyên môn, tạo sự say mê trong nghề nghiệp. - Rèn luyện cho giáo viên có kỹ năng, phương pháp giải bài tập ngắn gọn, dễ hiểu, thuyết phục ñược học sinh. Tuy nhiên ñề tài của tôi còn hạn chế là chưa tổng hợp ñược nhiều dạng bài tập khác về axit nitric và muối nitrat. Do ñó, nội dung phương pháp còn chưa bao quát hết nên sau khi áp dụng, khi học sinh gặp phải các dạng khác còn lúng túng khi giải quyết bài tập. Rất mong sự ñóng góp ý kiến của các ñồng nghiệp ñể trong thời gian tới tôi sẽ hoàn thiện ñề tài nhằm ñạt hiệu quả cao hơn. Lào Cai ngày 10/4/2011 Người viết Nguyễn Thị Thu Hiền Tài liệu tham khảo: 1) Sách giáo khoa Hoá học 11 nâng cao, Hoá học 11 cơ bản ( NXB Giáo dục) 2) Sách bài tập Hoá học 11 nâng cao, Hoá học 11 cơ bản ( NXB Giáo dục) 3) Đề thi tuyển sinh Đại học, Cao ñẳng môn Hoá học các khối A, B năm 2007, 2008, 2009, 2010. 4) Cấu trúc ñề thi môn Toán, Vật lí, Hoá học, Sinh học năm 2009 (NXB Giáo dục) 5) Tuyển tập Đề thi Đại học, Cao ñẳng môn Hoá học các năm từ 2001 ñến 2006
- Xem thêm -