Tài liệu Skkn hình thành tư duy khái quát hóa một số dạng bài tập hóa học cho học sinh ứng dụng giải nhanh bài tập trắc nghiệm hóa học thpt

Hình thành tư duy khái quát hóa một số dạng bài tập hóa học cho học sinh ứng dụng giải nhanh bài tập trắc nghiệm hóa học PHẦN I - ĐẶT VẤN ĐỀ 1. Lí do chọn đề tài Trong những năm gần đây, BGD &ĐT đã đề ra đổi mới cách dạy, cách học cách đánh giá chất lượng dạy và học. Đó là việc chuyển từ hình thức thi từ tự luận sang hình thức trắc nghiệm. Việc giải quyết các câu hỏi trắc nghiệm trong một khoảng thời gian ngắn không phải l à vấn đề đơn giản, nó đòi hỏi nhiều yếu tố, tâm lý, kiến thức, kỹ năng, kỷ xảo và phản xạ nhanh của các em học sinh. Một thực tế hiện nay là thi kiểu nào thì dạy theo kiểu đó. Do vậy những bài tập hình thành tư duy cho học sinh trước đây vốn được chú trọng thì nay lại ít được chú ý. Do vậy mặt bằng chung về chiều sâu sẽ giảm, học sinh không khắc sâu được bản chất, tư duy hóa học để trả lời câu hỏi trắc nghiệm chính xác và nhanh chóng. Để làm được điều đó, tác giả đã trăn trở nhiều năm, áp dụng nhiều đối t ượng học sinh và kết quả đáng tin cậy. Xuất phát từ những lý do trên tôi chọn đề tài ”Hình thành tư duy khái quát hóa một số dạng bài tập hóa học cho học sinh, ứng dụng để giải nhanh bài tập trắc nghiệm hóa học” để làm sáng kiến kinh nghiệm của mình. 2. Mục đích nghiên cứu: Bài viết này nhằm hướng dẫn học sinh hình thành tư duy khái quát hóa một số dạng bài tập hóa học, giúp học sinh tự t ìm ra các quy luật trong hóa học, gây hứng thú cho học sinh tr ong quá trình giải bài tập hóa học.Hướng dẫn học sinh tự tìm tòi các quy luật để xây dựng bài toán khái quát hóa và bài toán mở rộng. Để từ đó học sinh tự rút ra qui luật giải nhanh cho một số dạng bài tập trắc nghiệm và tự tìm ra các qui luật khác nữa. Và điều quan trọng là học sinh sẽ có tư duy tốt, giải bài tập trắc nghiệm chính xác và nhanh hơn 3. Đối tượng và phạm vi : 1 Giáo viên: Nguyễn Ái Nhân giáo viên hóa Trường PTTH Lê Doãn Nhã Hình thành tư duy khái quát hóa một số dạng bài tập hóa học cho học sinh ứng dụng giải nhanh bài tập trắc nghiệm hóa học Bài tập trắc nghiệm khách quan nhiều lựa chọn đ ã phân loại học sinh ở những mức khác nhau, cho nên với mỗi đối tượng học sinh thì đều có các loại bài phù hợp. Điều đó phục thuộc vào người ra đề thi trắc nghiệm. Người ra đề thi trắc nghiệm phải nắm rõ những sai sót hệ thống của học sinh để ra được bộ đáp án nhiễu hay. Không phải bài nào cũng chế tạo được đáp án nhiễu. Phạm vi: Hầu hết các đối tượng học sinh, học sinh ở mức độ trung b ình cũng có thể hình thành tư duy khái quát hóa và ứng dụng để giải nhanh được. Vì tư duy khái quát hóa được xây dựng từ bài tập thực tiễn, vốn có sẵn ở nhiều tài liệu. PHẦN II –NỘI DUNG 1. Cơ sở lí luận: Hiện nay bộ giáo dục và đào tạo đã chuyển hình thức đánh giá trắc nghiệm được 3 năm. Giáo viên cũng đã được phổ cập cách dạy, cách ra đề trắc nghiệm cho học sinh, đồng thời học sinh cũng thay đổi cách học, song sự thay đổi đó có thể nhiều hoặc có thể ít với giáo viên và học sinh, hiệu quả giáo dục sẽ như thế nào? Điều đó phụ thuộc vào sự say mê tìm tòi và sáng tạo của giáo viên và học sinh. Ngày nay việc ứng dụng công nghệ thông tin đ ã góp phần nâng cao chất lượng dạy và học đến với từng ngành, từng nghề, từng giáo viên và từng học sinh. Hệ thống bài tập trắc nghiệm cũng đã có nhiều thay đổi. Đó là việc xây dựng đáp án nhiễu cho học sinh. Đây là một vấn đề công phu và sáng tạo của giáo viên. Giáo viên xây dựng các bài toán mẫu, phân tích các sai lầm học sinh thường gặp, hướng dẫn học sinh từ các bài toán cơ bản khác nhau để từ đó học sinh có thể khái quát hóa được bài toán. 2 Giáo viên: Nguyễn Ái Nhân giáo viên hóa Trường PTTH Lê Doãn Nhã Hình thành tư duy khái quát hóa một số dạng bài tập hóa học cho học sinh ứng dụng giải nhanh bài tập trắc nghiệm hóa học Vì vậy, trong hoá học đã đặt ra một yêu cầu với người dạy và người học là cần gây sự hứng thú trong học tập, h ướng dẫn học sinh đi tìm chân lý và học sinh biết vận dụng chân lí đó để trả lời chính xác và nhanh các bài tập trắc nghiệm hóa học 2. Cơ sở thực tiễn : Thực tế hình thức thi trắc nghiệm cũng không phải l à mới mẽ nữa. Đa phần giáo viên đều thay đổi cách dạy. Nhưng vẫn có một số giáo viên thay đổi chưa được là bao nhiêu, đặc biệt là giáo viên ít có điều kiện tiếp xúc với công nghệ thông tin và khai thác công nghệ thông tin còn hạn chế, còn nặng nề với hình thức tự luận. Không gây được cho học sinh thích và hứng thú với môn hóa học. So với giáo viên và học sinh thành phố, tài nguyên internet như thư viện trực tuyến, dạy học trực tuyến, tr ường trực tuyến đã quen dần với giáo viên và học sinh thành phố, còn nông thôn, một số nơi chưa có điều kiện này, một số nơi đã có nhưng khai thác nó còn hạn chế. Kết quả giảng dạy sẽ thấp hơn so với những vùng có điều kiện. Do chưa nắm rõ về những điểm đặc trưng của bài tập trắc nghiệm khách quan nhiều lựa chọn, nhiều giáo viên chỉ ra được đáp số đúng mà không ra được đáp án nhiễu, hoặc ra đáp án nhiễu chưa nghệ thuật, do đó sẽ không gây được hứng thú học tập, học sinh sẽ chọn bừa nên không khắc sâu được bản chất của bài toán hóa học, hoàn thành kết quả thi sẽ không cao. Học sinh không tìm ra chân lí cho bản thân mình. 3. Các biện pháp thực hiện : Trước tiên giáo viên cần thực hiện các bước sau: Bước 1. Cho học sinh làm bài tập cơ bản ( Bài tập đã có sẵn ở nhiều tại liệu). giải bài tập này bình thường. Việc giải bài tập này học sinh có thể áp dụng các định luật cơ bản của hóa học. Nếu học sinh không làm được thì hướng dẫn từng bước. 3 Giáo viên: Nguyễn Ái Nhân giáo viên hóa Trường PTTH Lê Doãn Nhã Hình thành tư duy khái quát hóa một số dạng bài tập hóa học cho học sinh ứng dụng giải nhanh bài tập trắc nghiệm hóa học Bước 2. Sau khi học sinh giải xong chúng ta phân tích các sai sót thường gặp của học sinh. Bước 3. Chúng ta cho học sinh xây dựng bài toán ở dạng khái quát hóa. Giáo viên có thể cho các nhóm thảo luận để báo cáo. Bước 4. Ứng dụng của khái quát hóa ở tr ên để giải một số dạng bài tập trắc nghiệm. Sau đây là các bước xây dựng xây dựng bài tập hình thành tư duy khái quát hóa một số dạng bài tập trắc nghiệm hóa học cho học sinh, ứn g dụng để giải nhanh bài tập trắc nghiệm hóa học” Dạng 1. Bài toán về các oxit của Fe và Fe tác dụng với axit có tính oxi hóa mạnh (H2SO4, HNO3) Ví dụ 1.1 Để m gam phoi bào sắt A ngoài không khí sau một thời gian biến thành hỗn hợp B có khối lượng 12 gam gồm Fe và các oxit FeO, Fe 3O4, Fe2O3. Cho B tác dụng hoàn toàn với axit nitric dư thấy giải phóng ra 2,24 lít khí duy nhất NO. ( Sản phẩm khử duy nhất) a. Giá trị m là A. 10,08g B. 5,04g C. 5,60g D. 11,2g C. 136,08g D. 40,32g b. Khối lượng HNO3 cần dùng là A. 25,2g B. 6,30g Bước 1. Hướng dẫn giải: Công việc của giáo viên là: Hướng dẫn học sinh tính khối l ượng oxi phản ứng dựa vào định luật bảo toàn khối lượng, thiết lập quá trình cho và nhận electron, thiết lập số mol electron nhường và số mol electron nhận, phân tích các sai lầm của học sinh. 4 Giáo viên: Nguyễn Ái Nhân giáo viên hóa Trường PTTH Lê Doãn Nhã Hình thành tư duy khái quát hóa một số dạng bài tập hóa học cho học sinh ứng dụng giải nhanh bài tập trắc nghiệm hóa học  FeO     Fe2 O3  HNO3 ( N 2 ,O2 ) a. Ta có sơ đồ Fe   B (12gam )   NO (0,1mol )    Fe3 O4   Fe    Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: mFe  mO  mB  12g  mO  mB  mFe  (12  m )  nO  2 2 2 12  m 32 Quá trình oxi hóa 3+ 3e   Fe (1) Fe m 56 3 m 56 m 56 Quá trình khử: O2 + 24e   2O (2) 12  m 32 12  m 8 NO3- + 3e + 4H +   NO + 0,1 0,3 0,4 2H 2O(3) 0,1 Áp dụng định luật bảo toàn e vào (1,2,3) ta có: 3m 12  m   0,3  m  10, 08( gam)  Chọn A. 56 8 b. Ta có HNO 3 đóng hai vai trò là chất oxi hóa và môi trường Theo (1) cứ một mol Fe cần 3 mol NO 3- làm môi trường tức là 3 m 3.10.08   0,54 mol 56 56 Theo (3) số mol NO3- tham gia oxi hóa là 0,1 mol Vậy số mol HNO 3 bằng 0,54+0,1=0,64 mol Vậy khối lượng HNO3 là 0,64. 63= 40,32g.  Chọn D. Nhận xét: Đây là bài tập khá quen thuộc trong chương trình phổ thông và thường được 5 Giáo viên: Nguyễn Ái Nhân giáo viên hóa Trường PTTH Lê Doãn Nhã Hình thành tư duy khái quát hóa một số dạng bài tập hóa học cho học sinh ứng dụng giải nhanh bài tập trắc nghiệm hóa học các trường thi đại học vào nhưng gần đây. Bước 2. Phân tích các sai sót của học sinh th ường gặp. Các sai sót học sinh thường mắc phải khi tính giá trị m Nếu học sinh áp dụng bảo toàn e vào ( 1) và (3) thì sẽ được đáp án C. Nếu học sinh áp dụng bảo toàn e vào ( 1) (2) và (3) nhưng xác đ ịnh trạng thái cuối cùng của Fe là Fe2+ thì sẽ được đáp án D. Đáp án B được cho vào một cách ngẫu nhiên bằng cách chia đôi đáp án đúng . Các sai lầm học sinh thường mắc phải khi tính khối l ượng HNO3 Nếu học sinh coi số mol HNO 3 bằng số mol H + trong phương trình (3) thì sẽ được đáp án A. Nếu học sinh coi số mol HNO 3 bằng số mol NO3- thì sẽ được đáp án B. Nếu học sinh sau khi tính được khối lượng của Fe rồi viết phương trình trực tiếp của Fe với HNO 3 dựa vào phương trình tính thì sẽ được đáp án C. Bước 3. Khái quát hóa bài tập Ta có thể khái quát hóa bài toán này như sau: Để m gam phoi bào sắt A ngoài không khí sau một thời gian biến thành hỗn hợp B có khối lượng m1 gam gồm Fe và các oxit FeO, Fe 3O4, Fe2O3. Cho B tác dụng hoàn toàn với axit nitric dư thấy giải phóng ra V lít khí duy nhất NxOy (Sản phẩm khử duy nhất). Tính khối lượng m của A, khối lượng muối tạo thành, khối lượng HNO3 cần dùng. Hướng dẫn giải: Phân tích bài toán  FeO     Fe2 O3  HNO3 ( N 2 ,O2 ) Ta có sơ đồ Fe   B{m1gam}   N xO y{a .(mol )}   Fe O  3 4  Fe    6 Giáo viên: Nguyễn Ái Nhân giáo viên hóa Trường PTTH Lê Doãn Nhã Hình thành tư duy khái quát hóa một số dạng bài tập hóa học cho học sinh ứng dụng giải nhanh bài tập trắc nghiệm hóa học Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: mFe  mO  mB  mhh  mO  mB  mFe  (mhh  m )  nO  2 2 2 mhh  m 32 Quá trình oxi hóa Fe m 56 Fe 3+(1) 3e 3 m 56 Quá trình khử: O2 + mhh  m 32 x. NO3x. a 2O 2-(2) 4e mhh  m 8 + (5x-2y)e N xOy (3) (5x-2y)a a Đặt (5x-2y). a = n(mol) trong đó a là số (mol) của N xOy Áp dụng định luật bảo toàn e vào (1,2,3) ta có: 3m mhh  m   n (4) 56 8 Từ (4) ta suy ra: 3m  7.mhh  7.m  56.n  10m  7.mhh  56.n  m  0, 7.mhh  5, 6.n Từ đây ta chỉ cần nhớ biểu thức cuối c ùng là: m  0, 7.mhh  5, 6.n (1) và chỉ cần áp dụng nó thôi. Khối lượng muối tạo thành: m muoi  m .242 (2) 56 (m tính được từ biểu thức trên (1)) Tính khối lượng HNO3 phản ứng. mHNO3  63.( 3.m  x.a ) (3) 56 Nhận xét : 7 Giáo viên: Nguyễn Ái Nhân giáo viên hóa Trường PTTH Lê Doãn Nhã Hình thành tư duy khái quát hóa một số dạng bài tập hóa học cho học sinh ứng dụng giải nhanh bài tập trắc nghiệm hóa học Đến đây giáo viên có thể cho học sinh làm bài tập với tác nhân oxi hóa là H2SO4 và cho học sinh làm bài tập sau đây rồi rút ra công thức tổng quát cho các đại lượng. Để m gam phoi bào sắt A ngoài không khí sau một thời gian biến thành hỗn hợp B có khối lượng m1 gam gồm Fe và các oxit FeO, Fe 3O4, Fe2O3. Cho B tác dụng hoàn toàn với axit H 2SO4 dư thấy giải phóng ra V lít khí duy nhất SO2 (sản phẩm khử duuy nhất ). Tính khối lượng m của A, khối lượng muối tạo thành, khối lượng H2SO4 cần dùng. Hướng dẫn giải: Phân tích bài toán  FeO     Fe2 O3  H 2 SO4 ( N 2 ,O2 ) Ta có sơ đồ Fe   B{m1gam}    Fe 2 (SO4 )3  SO2{a .(mol )}  Fe3 O4   Fe    Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: mFe  mO  mB  mhh  mO  mB  mFe  (mhh  m )  nO  2 2 2 mhh  m 32 Quá trình oxi hóa Fe - 3e m 56 3 Fe 3+(1) m 56 Quá trình khử: O2 + mhh  m 32 2O 2-(2) 4e mhh  m 8 SO42- + 2e + 4H + a 2a 4a SO 2 + 2H2O (3) a 8 Giáo viên: Nguyễn Ái Nhân giáo viên hóa Trường PTTH Lê Doãn Nhã Hình thành tư duy khái quát hóa một số dạng bài tập hóa học cho học sinh ứng dụng giải nhanh bài tập trắc nghiệm hóa học Đặt 2 a = n(mol) trong đó a l à số (mol) của SO2 Áp dụng định luật bảo toàn e vào (1,2,3) ta có: 3m mhh  m   n (4) 56 8 Từ (4) ta suy ra: 3m  7.mhh  7.m  56.n  10m  7.mhh  56.n  m  0, 7.mhh  5, 6.n Từ đây ta chỉ cần nhớ biểu thức cuối c ùng là: m  0, 7.mhh  5, 6.n (1) và chỉ cần áp dụng nó thôi. Khối lượng muối tạo thành là Fe2(SO4)3 2 Fe  Fe2 ( SO4 ) 3 Ta có : m 56 m 28 1 m mFe2 ( SO4 )3  nFe .400  .200 2 56 (m tính được từ biểu thức trên (1)) Tính khối lượng H2SO4 phản ứng. H2SO4 có hai vai trò: oxi hóa theo (3) và làm môi tr ường theo (1) Oxi hóa theo (3) bằng số mol SO 2 Làm môi trường theo (1) bằng Vậy khối lượng H2SO4 là ( m 3 3m mol .  56 2 112 3m  nSO2 ).98 112 Bước 4. Ứng dụng để giải nhanh một số dạng b ài tập Áp dụng các dạng bài tập dựa vào biểu thức đã chứng minh được ở trên. Nung 8,4 gam Fe trong không khí, sau ph ản ứng thu được m gam X gồm Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4. Hoà tan m gam hh X bằng HNO3 dư, thu được 2,24 lít khí NO2 (đktc) là sản phẩm khử duy nhất. Giá trị m là: A. 11,2 gam. B. 25,2 gam. C. 43,87 gam gam. Giáo viên: Nguyễn Ái Nhân giáo viên hóa D. 6,8 9 Trường PTTH Lê Doãn Nhã Hình thành tư duy khái quát hóa một số dạng bài tập hóa học cho học sinh ứng dụng giải nhanh bài tập trắc nghiệm hóa học Hướng dẫn giải Áp dụng hệ quả vừa chứng minh được ở trên để giải nhanh. nNO  2, 24  0,1mol 22, 4 NO3  1e  2H   NO2  H 2O 0,1 0,1 0, 2 0,1 m  0, 7.mhh  5, 6.n  8, 4  0, 7.m  5, 6.0,1  m  11, 2 g Nhận xét: Áp dụng hệ quả chứng minh được ở trên thì thu được kết quả rất nhanh. Nếu ta đem so sánh với phương pháp qui đổi. - Cách 1: Quy đổi hổn hợp X về hai chất FeO v à Fe2O3 FeO + 4HNO 3  Fe(NO3)3 + NO2 + 2H2O 0,1 0,1  n Fe  8, 4  0,15mol 56  2Fe  O 2  2FeO 0,1mol 0,1 Ta có: 0,15mol  4Fe  3O 2  2Fe 2O 3 0, 05    m h 2X  0,1.72  0, 025.16 0  11, 2g 0, 025mol   A đúng - Cách 2: + Sử dụng phương pháp quy đổi, quy hỗn hợp X về hai chất Fe và Fe2O3 hoà tan hỗn hợp X vào dung dịch HNO3 dư ta có: Fe + 6HNO 3  Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O: n NO  0,1mol 2  0,1/3 0,1  Số mol của nguyên tử Fe tạo oxit Fe 2O3 là: n Fe  8, 4 0,1 0,35 1 0,35   (mol)  n Fe2O3  n Fe  56 3 3 2 2.3 Vậy m X  m Fe  m Fe 2O 3  0,1 0,35 33, 6 .56  .160   11, 2g 3 6 3 Giáo viên: Nguyễn Ái Nhân giáo viên hóa Trường PTTH Lê Doãn Nhã 10 Hình thành tư duy khái quát hóa một số dạng bài tập hóa học cho học sinh ứng dụng giải nhanh bài tập trắc nghiệm hóa học  A đúng Cách 3: Quy hỗn hợp X về một chất Fe xOy: FexOy + (6x - 2y) HNO3  xFe(NO3)3 + (3x - 2y) NO2 + (3x -y) H2O 0,1 mol 3x  2y 0,1mol Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố sắt:  n Fe  8, 4 0,1.x x 6    56 3x  2y y 7 Vậy công thức (quy đổi là: Fe6O7 M = 448) và n Fe6O7  0,1  0, 025mol 3.6  2.7  mX = 0,025. 448 = 11,2g  A đúng Nếu học sinh sử dụng phương pháp qui đổi coi n Fe2O3  n Fe  0,35 0,35  mX  (56  160)  25, 2g  B sai 3 3 + Nếu n Fe2O3  2n Fe  2. 0,35 0,35  mX  (56  320)  43,87g  C sai 3 3 + Nếu không cân bằng pt : n Fe  n NO 2  0,1mol  n Fe  8, 4  0,1  0, 05mol 56  mX = 0,05 (56 + 80) = 6,8  D sai Chú ý: Vẫn có thể quy đổi hỗn hợp X về hai chất (FeO v à Fe3O4) hoặc (Fe và FeO) hoặc (Fe và Fe3O4) nhưng việc giải trở nên phức tạp hơn, cụ thể là ta phải đặt ẩn số mol mỗi chất, lập hệ phương trình, giải hệ phương trình hai ẩn số). Quy đổi hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe 3O4, Fe2O3 về hỗn hợp hai chất FeO, Fe 2O3 là đơn giản nhất. Ví dụ 1. 2: Nung m gam Fe trong không khí, sau một thời gian ta thu được 11,2 gam hỗn hợp chất rắn X gồm Fe, Fe 2O3, Fe3O4, FeO. Hoà tan hết 11,2g hỗn 11 Giáo viên: Nguyễn Ái Nhân giáo viên hóa Trường PTTH Lê Doãn Nhã Hình thành tư duy khái quát hóa một số dạng bài tập hóa học cho học sinh ứng dụng giải nhanh bài tập trắc nghiệm hóa học hợp chất rắn X vào dung dịch HNO3 đặc nóng dư thu được 2,24 lít khí NO 2 (đktc) là sản phẩm khử duy nhất. Giá trị m là: A. 7,28g B. 5,60g C. 8,40g D. 7,40g Hướng dẫn giải Áp dụng hệ quả vừa chứng minh đ ược ở trên để giải nhanh. nNO  2, 24  0,1mol 22, 4 NO3  1e  2H   NO2  H 2O 0,1 0,1 0, 2 0,1 m  0, 7.mhh  5, 6.n  8, 4  0, 7.11, 2  5, 6.0,1  m  8, 4 g Nhận xét: nếu sử dụng phương pháp qui đổi thì ta có các kiểu qui đổi sau: Cách 1 - Quy về hỗn hợp X về hai chất Fe và Fe2O3: Fe  6HNO 3  Fe(NO 3 ) 3  3NO 2  3H 2O 0,1 0,1 3  Số mol của nguyên tử Fe tạo oxit Fe 2O3 là: 1  m 0,1   m  0,1  mol  n      Fe O 2  56 3   56 3  n Fe   2 3 Vậy mX = mFe + m Fe2O3  11, 2  56. 0,1 1  m 0,1     .160  m = 8,4  C đúng 3 2  56 3  Cách 2 quy đổi hỗn hợp X về FeO và Fe 2O3  m = 8,4 g Cách 3 quy đổi hỗn hợp X về Fe xOy  m = 8,4 g Nhưng áp dụng hệ quả vẫn là nhanh nhất. Nếu sản phẩm khử gồm nhiều sản phẩm như NO, NO2, N2O thì việc qui đổi trở nên phức tạp hơn. Ví dụ 1. 3: ( Đề thi ĐH CĐ- Khối A- 2008). Cho 11,36 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4 phản ứng hết với dd HNO 3 loãng dư thu được 1,344 lít khí 12 Giáo viên: Nguyễn Ái Nhân giáo viên hóa Trường PTTH Lê Doãn Nhã Hình thành tư duy khái quát hóa một số dạng bài tập hóa học cho học sinh ứng dụng giải nhanh bài tập trắc nghiệm hóa học NO (sản phẩm khử duy nhất ở đktc) và dung dịch X. Cô cạn dung dịch X sau phản ứng được m gam muối khan. Giá trị m là: A. 34,36 gam. B. 35,50 gam. C. 49,09 gam D. 38,72 gam. Hướng dẫn giải Áp dụng hệ quả vừa chứng minh đ ược ở trên để giải nhanh. nNO  1,344  0, 06mol 22, 4 NO3  3e  4H   NO  2H 2O 0, 06 0,18 0, 24 0, 06 m  0, 7.mhh  5, 6.n  8, 4  0, 7.11,36  5, 6.0,18  m  8,96 g mFe ( NO3 )3  8,96 .242  38, 72 56 Nhận xét chúng ta cũng có thể giải bài tập này bằng phương pháp qui đổi. Cách 1: Quy đổi hỗn hợp về hai chất: Fe, Fe 2O3 Hoà tan hỗn hợp với HNO 3 loãng dư  1,344 lít NO 3Fe + 4HNO 3  Fe(NO3)3 + NO + 2H 2O 0,06mol Fe2O3 0,05  0,6mol  0,06mol 2Fe(NO3)3 (2) 0,1mol n NO  1,344  0,06mol; 22, 4 Từ (1)  mFe = 56. 0,06 = 3,36 g  n Fe2O3  (1)  m Fe2O3  11,36  3,36  8g 8  0, 05mol  mX = 242 (0,06 + 0,1) = 38,72g  D đúng 160 Cách 2: Quy hỗn hợp về hai chất: FeO, Fe 2O3 3FeO + 10HNO 3  3Fe(NO3)3 + NO + 5H2O Giáo viên: Nguyễn Ái Nhân giáo viên hóa Trường PTTH Lê Doãn Nhã 13 Hình thành tư duy khái quát hóa một số dạng bài tập hóa học cho học sinh ứng dụng giải nhanh bài tập trắc nghiệm hóa học 0,18 0,18mol  Fe2O3 -0,01 0,06 2Fe(NO3)3 -0,02  mFeO = 12,96g;  m Fe2O3  1, 6g  m Fe(NO3 )3  242(0,18  0, 02)  38, 72g  D đúng Cách 3: Quy hỗn hợp về một chất Fe xOy 3FexOy + (12x - 2y)HNO3  3xFe(NO 3)3 + (3x - 2y)NO + (6x-y)H2O 3.0, 06 3x  2y 3.x.0, 06 3x  2y n Fe x O y  0,06 11,36 0, 06.3 x 16  150x = 160y    56x  16y 3x  2y y 15  m Fe(NO3 )3  3.16.0, 06 .242  38, 72g  D đúng 3.16  2.15 Ví dụ 1. 4: Nung 8,96 gam Fe trong không khí đư ợc hỗn hợp A gồm FeO, Fe 3O4, Fe2O3. Hòa tan A vừa vặn trong dung dịch chứa 0,5 mol HNO 3, bay ra khí NO là sản phẩm khử duy nhất. Số mol NO bay ra là. A. 0,01. B. 0,04. C. 0,03. D. 0,02. Hướng dẫn giải Áp dụng công thức tính số mol HNO 3 vừa chứng minh ở trên. ( 3m v 3.8,96 v  )  nHNO3  nHNO3    n  0, 02 mol 56 22, 4 56 22, 4 Nhận xét: Nếu sử dụng phương pháp qui đổi thì ta có kiểu qui đổi sau: n Fe  8,96  0,16 mol 56 Giáo viên: Nguyễn Ái Nhân giáo viên hóa 14 Trường PTTH Lê Doãn Nhã Hình thành tư duy khái quát hóa một số dạng bài tập hóa học cho học sinh ứng dụng giải nhanh bài tập trắc nghiệm hóa học Quy hỗn hợp A gồm (FeO, Fe 3O4, Fe2O3) thành hỗn hợp (FeO, Fe 2O3) ta có phương trình: 2Fe + O2  2FeO  x x 4Fe + 3O 2  2Fe2O3  y y/2 3FeO + 10HNO 3  3Fe(NO3)3 + NO + 2H 2O x  10x/3  x/3 Fe2O3 + 6HNO3  2Fe(NO3)3 + 3H2O  3y y/2 Hệ phương trình:  x  y  0,16  x  0,06 mol    10x  y  0,1 mol  3  3y  0,5 n NO  0,06  0,02 mol. (Đáp án D) 3 Mở rộng bài toán: Để m gam hỗn hợp A gồm phoi b ào sắt và một kim loại M có hóa trị không đổi ngoài không khí sau một thời gian biến thành hỗn hợp B có khối lượng m1 gam gồm Fe và các oxit FeO, Fe 3O4,Fe2O3. M2On, M. Cho B tác dụng hoàn toàn với axit nitric dư thấy giải phóng ra V lít khí duy nhất N xOy. Tính khối lượng m của A, khối lượng muối tạo thành, khối lượng HNO3 cần dùng. Hướng dẫn giải: Phân tích bài toán 15 Giáo viên: Nguyễn Ái Nhân giáo viên hóa Trường PTTH Lê Doãn Nhã Hình thành tư duy khái quát hóa một số dạng bài tập hóa học cho học sinh ứng dụng giải nhanh bài tập trắc nghiệm hóa học  FeO     Fe2 O3   Fe O  HNO  Fe ( N 2 ,O2 ) 3 Ta có sơ đồ  m( gam)    B{m1gam}  3 4    N xO y{a.(mol )} M Fe    M     M 2On  Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: mFe  mM  mO  mB  mhh  mO  mB  (mFe  mM )  (mhh  m )  nO  2 2 2 mhh  m 32 Quá trình oxi hóa 3+ 3e   Fe (1) Fe a 56 3 a 56 n+ M - ne   M (2) b M n.b M Quá trình khử: O2 + mhh  m 32 x. NO3x. c 4e   2O2-(3) mhh  m 8 + (5x-2y)e   NxOy (4) (5x-2y). c c Đặt (5x-2y). c = u(mol) trong đó c là số (mol) của N xOy Áp dụng định luật bảo toàn e vào (1,2,3,4) ta có: 3a n.b mhh  m    u (5) 56 M 8 Từ (5) ta suy ra: 3a.M  56n.b  7.m hh.M  7 m.M  56 M .u (6) Kết hợp với giả thiết a + b = m(7) 16 Giáo viên: Nguyễn Ái Nhân giáo viên hóa Trường PTTH Lê Doãn Nhã Hình thành tư duy khái quát hóa một số dạng bài tập hóa học cho học sinh ứng dụng giải nhanh bài tập trắc nghiệm hóa học Từ đây nếu bài toán cho biết số gam chất M hay số (mol) chất M th ì ta sẽ tính được giá trị Từ (7) suy ra a = m-b thay giá tị này vào (6) Ta tính được biểu thức m: m  0, 7mhh  5, 6u  0,3b  5, 6n.b M Trong đó: M: là khối lượng (mol) của kim loại M. n: là hóa trị của kim loại M. b: là khối lượng của kim loại M u: là số (mol) e trao đổi. c: là số (mol) N xOy x: là hệ số chuyển hóa Khối lượng muối nitorat tạo thành là: M(NO 3)n và Fe(NO 3)3 mmuoi  b (m  b ).242 .(M  62n )  M 56 Khối lượng HNO3 là: [( 3.b 3.( m  b)  )  x.c].63 M 56 Ví dụ 1.5. Cho m gam hỗn hợp A gồm Fe và Al trong đó Al có khối lượng bằng 2,7 gam. Nung A trong không khí một thời gian thì thu được hỗn hợp B gồm Fe dư Al dư, Al 2O3 và các oxit Fe có khối lượng bằng 18, 7 gam. Cho B tác dung với HNO3 thì thu được 2,24 lít khí NO (đktc) duy nhất . Hãy tính giá trị m. Hướng dẫn giải: Áp dụng hệ quả trên ta có: m  0, 7mhh  5, 6u  0,3b  5, 6n.b M m  0, 7.18, 7  5, 6.0,3  0,3.2, 7  5, 6.3.2, 7  13,9 g 27 Giáo viên: Nguyễn Ái Nhân giáo viên hóa Trường PTTH Lê Doãn Nhã 17 Hình thành tư duy khái quát hóa một số dạng bài tập hóa học cho học sinh ứng dụng giải nhanh bài tập trắc nghiệm hóa học Dạng 2. Bài toán về CO khử các oxit của Sắt. Sản phẩm tạo thành cho tác dụng với tác nhân oxi hóa mạnh Ví dụ 2. 1. Cho một luồng khí CO đi qua ống sứ đựng m gam Fe 2O3 nung nóng thì thu được 6,72 gam hỗn hợp A gồm bốn chất rắn khác nhau. Hòa tan A trong HNO3 thì thu được 0,448 lít khí B duy nhất có tỷ khối h ơi so với H2 bằng 15( sản phẩm khử duy nhất). a. Giá trị m là: A. 5,56g B. 8, 20g C. 7,20g D. 8, 72g b. Khối lượng HNO3 tham gia phản ứng là: A. 17,01g B. 5,04g C. 22,05g D. 18,27g Hướng dẫn giải: Bước 1: Công việc của giáo viên là: Phân tích vai trò của CO trong các phản ứng hóa học trên Phân tích số oxi hóa của Fe trước và sau phản ứng. Thiết lập phương trình toán học giữa số mol e nhường và nhận. Thiết lập phương đại số dựa vào định luật bảo toàn khối lượng Nhận xét trong phản ứng CO khử oixt sắt th ì số mol CO tham gia phản ứng luôn bằng số mol CO 2 tạo thành. Số oxi hóa của Fe trước khi CO khử và sau khi tác dụng với HNO 3 đều là +3. Khí B có tỷ khối hơi so với H2 bằng 15 vậy B là khí NO. Quá trình oxi hóa Giáo viên: Nguyễn Ái Nhân giáo viên hóa 18 Trường PTTH Lê Doãn Nhã Hình thành tư duy khái quát hóa một số dạng bài tập hóa học cho học sinh ứng dụng giải nhanh bài tập trắc nghiệm hóa học C2+ (CO) C 4+(CO2)(1) - 2e x 2x x Quá trình khử: NO3- + 3e + 4 H + 0,06 NO + 2H2O (2) 0,08 0,02 Áp dụng định luật bảo toàn e cho (1,2) ta có: 2x = 0,06 v ậy x = 0,03(mol) Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: m C O  m  m A  m C O 2 28. 0,03 + m = 6,72 + 44. 0,03 Vậy m = 7,2( gam)  Chọn C. Bước 2: Nhận xét với câu b. Các học sinh thường mắc một trong các sai sót sau: Nếu coi 7,2 gam Fe2O3 tác dụng với HNO 3 thì sẽ có phương trình sau Fe2O3  6HNO3   2Fe ( NO3 )3  3H 2O (3) 0, 045 0, 27 Vậy khối lượng HNO3 là 0,27. 63=17,01g chọn A. (Sai) Nếu học sinh coi số mol HNO 3 bằng số mol H +theo phương trình (2) thì khối lượng HNO3 là 0,08. 63= 5,04g Chọn B (Sai) Nếu học sinh coi HNO 3 bằng 0,27mol ở (3) cộng với 0,08 ở (2) Thì số mol HNO 3 là 0,27+0,08 = 0,35mol suy ra khối lượng HNO3 là 0,35. 63= 22,05g chọn C( Sai) Nếu học sinh thiết lập hệ phương trình bao gồm các oxits và Fe dư tác dụng với HNO3 thì rất khó khăn trong giải toán . Vì vậy giáo viên có thể nêu câu hỏi : Bài tập này so với bài tập 1 và bài tập của đề thi đại học khối A năm 2009 có gì giống và khác nhau để từ đó học sinh đưa ra cách giải nhanh. Giáo viên: Nguyễn Ái Nhân giáo viên hóa Trường PTTH Lê Doãn Nhã 19 Hình thành tư duy khái quát hóa một số dạng bài tập hóa học cho học sinh ứng dụng giải nhanh bài tập trắc nghiệm hóa học Thực chất ta có thể coi bài tập này như sau: Để m gam phoi bào sắt ngoài không khí sau một thời gian biến thành hỗn hợp B có khối lượng 6,72 gam gồm Fe và các oxit FeO, Fe 3O4, Fe2O3. Hòa tan A trong HNO 3 thì thu được 0,448 lít khí B duy nhất có tỷ khối h ơi so với H2 bằng 15( sản phẩm khử duy nhất). Tính khối lượng HNO3 đã tham gia phản ứng. Đến đây ta có thể áp dụng công thức vừa chứng minh đ ược ở trên: m  0, 7.mhh  5, 6.n  0, 7.6, 72  5, 6.0, 06  5, 04 g mHNO3  63.( 3.m 3.5, 4  0, 02)  63.(  0, 02)  18, 27 g 56 56 Bước 3: Cho một luồng khí CO đi qua ống sứ đựng m gam Fe 2O3 nung nóng thì thu được m1 gam hỗn hợp A gồm các chất rắn khác nhau . Hòa tan A trong HNO3 thì thu được V lít khí B (N xOy) duy nhất. Tính giá trị m Công việc của giáo viên là: Phân tích vai trò của CO trong các phản ứng hóa học tr ên Phân tích số oxi hóa của Fe trước và sau phản ứng. Thiết lập phương trình toán học giữa số mol e nhường và nhận. Thiết lập phương đại số dựa vào định luật bảo toàn khối lượng Hướng dẫn học sinh tìm biểu thức toán học cuối cùng để tính giá trị m Quá trình oxi hóa C2+ (CO) - 2e a 2a C 4+(CO2) (1) a Quá trình khử: NO3- + (5x-2y)e b (5x-2y)b NxOy (2) b Áp dụng định luật bảo toàn e cho (1,2) ta có: 2a = (5x-2y)b 20 Giáo viên: Nguyễn Ái Nhân giáo viên hóa Trường PTTH Lê Doãn Nhã