Sáng kiến kinh nghiệm Hướng dẫn học sinh Lớp 9 áp dụng định luật bảo toàn electron trong giải toán hoá học

 PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH YÊN
 TRƯỜNG TRUNG HỌC CƠ SỞ ĐỒNG TÂM
 BÁO CÁO KẾT QUẢ
 NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
Tên sáng kiến: Hướng dẫn học sinh lớp 9 áp dụng định luật bảo toàn 
electron trong giải toán hoá học
Tên tác giả sáng kiến: Trần Thị Hằng
Địa chỉ tác giả sáng kiến: Trường THCS Đồng Tâm – Thành phố Vĩnh Yên – 
Tỉnh Vĩnh Phúc.
Số điện thoại: 0974769105. E_mail: tranhangdtvy2009@gmail.com.vn
 Vĩnh Phúc, Năm 2019 7. Mô tả bản chất của sáng kiến. 
 7.1.Về nội dung của sáng kiến.
 7.1.1. Các bước giải bài toán áp dụng định luật bảo toàn electron.
 7.1.1.1. Xác định số oxi hoá.
 Số oxi hóa là một đại lượng qui ước.
 - Số oxi hóa của các nguyên tử trong đơn chất bằng không (0). 
 o o
 VD: Na , O2 , 
 - Tổng đại số số oxi hóa của các nguyên tử trong hợp chất bằng không (0).
 Kim loại trong hợp chất có số oxi hoá dương, thường bằng hoá trị của chúng, 
 kim loại kiềm là +1, kim loại kiềm thổ là +2.
 VD: Trong các hợp chất NaCl, CuSO 4 số oxi hoá của Na, Cu lần lượt là +1, +2 
 và được viết là Na+1, Cu+2.
 - Hiđro trong các hợp chất thường có số oxi hoá +1, Oxi là -2.
 Bài tập vận dụng: Tính số oxi hóa của các nguyên tố có gạch dưới trong các chất 
 sau: KMnO4, K2MnO4, MnO2, HNO3, NO2, NH4NO3, N2O, NO, N2O3, N2O5, 
 KNO3, N2O4,(NH4)2SO4, FeO, Fe2O3, Fe3O4, Fe, Fe(OH)2, Fe(OH)3, FeS2,
 FeCO3, FeSO4, Fe2(SO4)3, Fe(NO3)3, H2SO4, SO2.
 7.1.1.2. Xác định quá trình oxi hoá – Quá trình khử.
 Nội dung về phản ứng oxi hoá - khử được đề cập ở SGK hoá học lớp 8 từ trang 
 110 đến trang 113 (Hướng dẫn đọc thêm).
 - Phản ứng oxi hoá - khử là phản ứng hoá học xảy ra đồng thời sự oxi hoá và sự 
 khử
 o o +1 -1
 VD: 2Na + Cl2 →2 Na Cl
 - Chất oxi hoá là chất nhận electron của chất khác.
 VD: Cl2 trong phản ứng trên
 o -1
 Cl2 + 2e → 2Cl
- Chất khử là chất nhường electron cho chất khác.
 VD: Na trong phản ứng trên
 Nao → Na+1 + 1e
 - Quá trình oxi hoá là quá trình xảy ra sự nhường electron.
 - Quá trình khử là quá trình xảy ra sự nhận electron.
 7.1.1.3. Áp dụng định luật bảo toàn electron.
 Trong phản ứng oxi hóa – khử thì tổng số electron nhường bằng tổng số electron 
 nhận nên tổng số mol electron mà các chất khử cho đi bằng tổng số mol electron 
 mà các chất oxi hoá thu vào:
  necho   ne nhËn
 2 Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có: 3x + 2y = 0,15 (1) 
Mặt khác, theo bài ra ta có: 27x + 24y = 1,5 (2) 
Từ (1) và (2) có: x = 0,03, y = 0,025
 Do vậy có: % Al = 60%; %Mg = 40%.
2. Kim loại (hoặc hỗn hợp kim loại) tác dụng với axit (hoặc hỗn hợp axit) có 
tính oxi hoá (HNO3, H2SO4 đặc, nóng ) tạo 1 khí hoặc hỗn hợp khí
Ví dụ 1: Hoà tan hoàn toàn m gam Al vào dung dịch HNO3 đặc, nóng thấy thoát 
ra 6,72 lít khí màu nâu (đktc). Tính m?
 Giải
Ta có: Số mol SO2 là 6,72: 22,4 = 0,3 mol
+ Quá trình nhường e: 
 Al0 → Al+3 + 3e
 m 3. m
 27 27
+ Quá trình nhận e: 
 N+5 + e →N +4
 0,3 0,3
Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có:
 3. m = 0,3
 27
=> m = 2,7 gam
Ví dụ 2: Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp kim loại gồm 0,02 mol Al và 0,015 mol Zn 
vào dung dịch HNO3 2M vừa đủ thu được V lít khí duy nhất (đktc) bị hoá nâu 
trong không khí.
 a) Tính V?
 b) Tính thể tích HNO3 đã dùng?
 Giải
+ Quá trình nhường e: 
 Alo → Al+3 + 3e 
 0,02 3.0,02
 Zno → Zn+2 + 2e 
 0,015 2.0,015
+ Quá trình nhận e: 
 N+5 + 3e→ N +2
 3.nNO nNO
Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có:
 4 X 1 2
 Y 1 (nhận) 2,5 (loại)
 Vậy X có công thức hóa học là NO.
4. Các bài toán liên quan tới sắt (điển hình là bài toán để sắt ngoài không khí) 
Ví dụ 1: Thổi luồng không khí đi qua m(g) bột sắt nung nóng sau một thời gian 
biến thành hỗn hợp A có khối lượng 30g gồm Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4. Cho A 
phản ứng hoàn toàn với dung dịch HNO3 thấy giải phóng ra 5,6 lít khí NO duy 
nhất (đktc). Tính m?
 Giải
 m 
 . 
n = mol
 Fe 56
+ Quá trình nhường e: 
 Fe0  Fe +3 + 3e
 m m
 3 
 56 56
 m
  n  3.
  e cho 56
+ Quá trình nhận e:
 O0 + 2e  O -2
 30  m 30  m
 2
 16 16
 N+5 + 3e  N+2 (NO) 
 3. 0,25 0,25 0,25
 30  m 
  n  2.  0,75
  e nhËn 16
Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có:
 30  m m 
 2.  0,75  3.  m  25,2 (g)
 16 56
Ví dụ 2: Nung nóng 5,6 g bột sắt trong bình đựng O2 thu được 7,36 g hỗn hợp X 
gồm Fe, Fe2O3 và Fe3O4. Cho X tan hoàn toàn trong dung dịch HNO3 thu được 
V lít (đktc) hỗn hợp khí Y gồm NO và N2O4, tỉ khối hơi của Y so với H2 là 
25,33 gam. Tìm giá trị của V?
 Giải
 n x(mol); n y(mol)
Gọi NO N2O4 
 6 +5 +4
 N + e  N  (NO2)
 2x 2x
Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có:
0,2 + 3x + 2x = 0,27  x = 0.014 mol.
Tổng số mol 2 khí = 3x = 0,042 mol. 
 Vậy V = 0,042. 0,082.303 = 1, 044 lít.
Chú ý: Ở các bài toán này chỉ cần xác định trạng thái đầu (Fe o) và cuối số oxi 
hoá của nguyên tố (Fe +3) mà không quan tâm đến các trạng thái trung gian là 
hỗn hợp A (Fe0, Fe+2, Fe+8/3 và Fe+3).
5. Bài toán nhúng kim loại vào dung dịch muối
Ví dụ: Cho 3,61g gồm Fe và Al tác dụng với 100ml dung dịch A chứa 
Cu(NO3)2 và AgNO3. Sau phản ứng thu được dung dịch B và 8,12g chất rắn D 
gồm 3 kim loại . Cho chất rắn D tác dụng với dung dịch HCl dư thu được 0,672 
l H2. Các chất khí đo ở đkc và các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Tính C M của 
Cu(NO3)2 và AgNO3 trong dung dịch A.
 Giải
 Đặt nồng độ mol của Cu(NO3)2 và AgNO3 trong 100 ml dung dịch A là x và y.
Số mol của Cu(NO3)2 và AgNO3 trong 100 ml dung dịch A: 0,1x và 0,1y 
Vì chất rắn D gồm 3 kim loại nên Fe dư, các muối trong dung dịch A hết. 
Chất rắn D tác dụng với dung dịch HCl chỉ có Fe phản ứng:
 Fe + 2HCl  FeCl2 + H2
Số mol của sắt dư:
 0, 672 
   0, 03(mol)
 nFedư = nH
 2 22, 4
Vậy số mol Fe phản ứng với dung dịch A: 0,03 mol
+ Quá trình nhường e: 
 Fe → Fe+2 + 2e
 0,02 mol 0,04 mol 
 Al → Al+3 + 3e
 0,03 mol 0,09 mol
+ Quá trình nhận e:
 Cu+2 + 2e→ Cu 0
 0,1x mol 0,2x mol 0,1x mol 
 Ag+ + e→ Ag 0 0,1y 
 mol 0,1y mol 0,1y mol
Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có: 
 0,2x + 0,1y = 0,13 (1)
 8 3Fe + 2O2  Fe3O4
 3FeO + 10HNO3  3Fe(NO3)3 + NO + 5H2O
 3Fe3O4 + 28HNO3  9Fe(NO3)3 + NO + 14H2O 
 Fe2O3 + 6HNO3  2Fe(NO3)3 + 3H2O
 Fe + 4HNO3  Fe(NO3)3 + NO + 2H2O
- Quá trình nhường e: 
 Fe0  Fe+3 + 3e
 m 3. m
 56 56
- Quá trình nhận e:
 N+5 + 3e N +2
 0,3 0,1
 -2
 O2 + 4e 2O
 (12  a) 4. (12  a)
 32 32 (12  a)m
- Theo định luật bảo toàn electron ta có: 4. + 0,3 = 3. => a = 10,08g
 32 56
Bài 3: (Trích đề học sinh giỏi lớp 9- Thành phố Vĩnh Yên – Tỉnh Vĩnh Phúc. 
Năm học 2012-2013)
 Hoà tan 3,6 (g) kim loại M hoá trị n không đổi bằng 200(g) dung dịch HNO 3 
a% thì vừa đủ thu được dung dịch A (chỉ chứa một chất tan) và 4,48 (l) hỗn hợp 
2 khí NO và NO2 (đktc) có tỷ khối so với H2 là 21.
 a. Xác định kim loại M
 b. Tìm nồng độ của dd HNO3 đã dùng. Cô cạn dung dịch A thu được bao 
 nhiêu gam muối khan.
 Giải
 4, 48
a) nhỗn hợp khí = = 0,2 (mol)
 22, 4
 M hh = 21.2 = 42 (g/mol)
 nNO + nNO 2 = 0,2 
 30.nNO +46.nNO 2
 = 42
 nNO + nNO 2
 nNO = 0,05 (mol)
 => nNO 2 = 0,15 (mol)
Xét các quá trình:
- Quá trình nhường e: M0 M+n + ne
 10 Bài 4:(Trích đề kiểm tra học sinh giỏi lớp 9 năm 2013 -2014 Phòng GD & ĐT 
Vĩnh Yên)
 Hoà tan hoàn toàn 15,3âm hỗn hợp A gồm (Na, Ca, CaO, Na2O) vào H2O 
dư thu được dung dịch X và 3,36 lít khí (đktc). Để trung hoà dung dich X cần 
vừa đủ 300ml dung dịch HCl 2M. Cho CO2 vào dung dịch X thu được 11gam 
kết tủa. Xác định thể tích CO2 (đktc) đã dùng.
 Giải
 3, 36
nH = = 0,1 (mol); nHCl = 0,3.2 = 0,6 (mol)
 2 22, 4
Quy đổi hỗn hợp A thành:
 Na x mol 
 Ca y mol 
 O z mol
=> Dung dịch X gồm: NaOH x mol
 Ca (OH)2 y mol 
Theo bảo toàn nguyên tố ta có:
 23x + 40y + 16z = 15,3 (a)
 nNaOH = nNa = x mol 
 nCa(OH) 2 = nCa = y mol
Xét toàn bộ quá trình:
- Quá trình nhường e: 
 Na0  Na +1 + 1e 
 x x
 Ca0  Ca +2 + 2e 
 y 2y
- Quá trình nhận e:
 O0 + 2eO -2
 z 2z
 +1
 2H + 2eH 2
 2.0,15 0,15
Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có:
x + 2y = 2z + 2.0,15 (b)
  
nHCl = nH = nOH = nNaOH + 2nCa(OH) 2 = x + 2y = 0,6 (c)
 23x + 40y + 16z = 15,3 x= 0,3 
Từ (a), (b), (c) => x + 2y - 2z = 0,3 => y = 0,15
 x + 2y = 0,6 z = 0,15
Phương trình hoá học:
 12 Kim loại M là kim loại nào?
 Đáp số: M là Zn
Bài 5: Hoà tan 11,2 g Fe bằng dung dịch H2SO4 (loãng, dư) thu được dung dịch 
X và 5,6 lít khí bay ra ở đktc. Dung dịch X phản ứng vừa đủ với V ml dung dịch 
KMnO4 0,5M. V có giá trị là?
 Đáp số: V= 0,2 lít
7.2.Về khả năng áp dụng sáng kiến.
 - Sáng kiến có thể áp dụng trong các tiết day học cụ thể của môn Hóa học.
 - Sáng kiến có thể áp dụng thành công đại trà ở khối lớp 9, nhiều nhà trường.
8. Những thông tin cần được bảo mật: Không
9. Các điều kiện cần thiết để áp dụng sáng kiến.
 - Giáo viên cần linh hoạt trong việc áp dụng sáng kiến.
 - Sách giáo khoa Hóa học, sách giáo viên Hóa học, sách bài tập Hóa học, các 
loại sách tham khảo liên quan tới phản ứng oxi hóa – khử, máy tính, máy chiếu, 
thiết bị dạy học bộ môn.
10. Đánh giá lợi ích thu được hoặc dự kiến có thể thu được do áp dụng sáng 
kiến theo ý kiến của tác giả và theo ý kiến của tổ chức, cá nhân đã tham gia 
áp dụng sáng kiến lần đầu, kể cả áp dụng thử:
10.1. Đánh giá lợi ích thu được hoặc dự kiến có thể thu được do áp dụng 
sáng kiến theo ý kiến của tác giả.
 Sau một thời gian áp dụng sáng kiến “Hướng dẫn học sinh lớp 9 áp dụng 
định luật bảo toàn electron trong giải toán Hoá học” vào các giờ học thông 
qua thực tế giảng dạy, tôi thấy chất lượng giờ học được nâng cao. Học sinh hào 
hứng, sôi nổi xây dựng bài, chăm chú nghe giảng, hứng thú học tập, tích cực chủ 
động trong việc lĩnh hội kiến thức cơ bản để hiểu bài một cách trọn vẹn. Ngoài 
ra khi áp dụng sáng kiến học sinh còn được rèn các kỹ năng và năng lực như kỹ 
năng phân tích, kỹ năng tư duy logic, kỹ năng so sánh,kỹ năng xử lí thông tin, 
năng lực tự học, năng lưc tính toán Hóa học, năng lực sử dụng ngôn ngữ Hóa 
học, năng lực vận dụng kiến thức Hóa học vào cuộc sống, biết liên hệ các kiến 
thức đã học với thực tế, quan sát những sự vật và hiện tượng xảy ra xung quanh 
mình để hiểu và tìm cách giải thích chúng.
 Bên cạnh đó việc áp dụng định luật bảo toàn electron trong giải các bài 
toán Hóa học cũng tao điều kiện cho giáo viên dễ dàng tổ chức các phương pháp 
dạy học và các hình thức dạy học đa dạng, nâng cao ý thức tự lập, tự lĩnh hội 
kiến thức của học sinh trong hoạt động học tâp. Mặt khác giúp giáo viên trong 
việc kiểm tra đánh giá kết quả học tập của học sinh.
 Tiến hành khảo sát với học sinh khối lớp 9 tôi thu được kết quả học tập 
khi chưa áp dụng định luật bảo toàn electron và sau khi đã áp dụng định luật bảo 
toàn electron như sau:
 14