SKKN Hướng dẫn học sinh lập công thức phân tử của oxit sắt
Hóa học là một ngành khoa học nghiên cứu về chất và sự biến đổi giữa các chất cũng như nghiên cứu các ứng dụng của các chất trong đời sống và trong các vấn đề kinh tế, xã hội và môi trường. Phản ứng hóa học và các hiện tượng của phản ứng là đối tượng chính của hóa học. Trong phản ứng hóa học các nguyên tố được bảo toàn về số mol, khối lượng. để giải nhanh một số bài tập thì học sinh không phải chỉ biết các định luật mà phải biết nhìn ra các dạng bài tập và phương pháp giải các dạng bài tập đó.
- Trong nội dung chương trình và sách giáo khoa hóa học phổ thông không đề cập sâu cách phân loại, phương pháp giải và phương pháp ứng dụng các định luật bảo toàn vào giải toán hóa học, trong khi để giải các đề thi thì học sinh phải nắm vững các dạng bài tập và phương pháp giải nhanh các dạng bài tập đó.
- Trong quá trình học và giải bài tập hầu hết học sinh đều rất lúng túng để nhận ra các dạng bài tập và tìm cách giải thật nhanh.
- Việc phân loại các dạng bài tập và hướng dẫn học sinh vận dụng các định luật bảo toàn vào giải bài tập về lập công thức phân tử của một ôxit sắt là việc làm rất cần thiết. Việc làm này rất có lợi cho học sinh trong thời gian ngắn để nắm được các dạng bài tập, nắm được phương pháp giải .
- Xuất phát từ thực trạng trên, cùng một số kinh nghiệm sau những năm trực tiếp giảng dạy, ôn thi đại học và luyện thi học sinh giỏi cấp tỉnh, tôi mạnh dạn nêu ra sáng kiến
“ Hướng dẫn học sinh lập công thức phân tử của ôxit sắt”
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG THPT THIỆU HÓA --------------------------***-------------------------- SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM HƯỚNG DẪN HỌC SINH LẬP CÔNG THỨC PHÂN TỬ CỦA OXIT SẮT Người thực hiện: Phạm Thị Lan Chức vụ: Giáo viên Đơn vị công tác: Trường THPT Thiệu Hóa SKKN thuộc lĩnh vực (môn): Hóa Học THANH HOÁ NĂM 2017 SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG THPT THIỆU HÓA --------------------------***-------------------------- SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM HƯỚNG DẪN HỌC SINH LẬP CÔNG THỨC PHÂN TỬ CỦA OXIT SẮT Người thực hiện: Phạm Thị Lan Chức vụ: Giáo viên Đơn vị công tác: Trường THPT Thiệu Hóa SKKN thuộc lĩnh vực (môn): Hóa Học THANH HOÁ NĂM 2017 SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG THPT THIỆU HÓA --------------------------***-------------------------- SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM HƯỚNG DẪN HỌC SINH LẬP CÔNG THỨC PHÂN TỬ CỦA OXIT SẮT Người thực hiện: Phạm Thị Lan Chức vụ: Giáo viên Đơn vị công tác: Trường THPT Thiệu Hóa SKKN thuộc lĩnh vực (môn): Hóa Học THANH HOÁ NĂM 2017 MỤC LỤC. Trang I: Mở đầu. 04. 1.1. Lý do chọn đề tài. 04. 1.2. Mục đích nghiên cứu. 04 1.3. Đối tượng nghiên cứu. 04 1.4. Phương pháp nghiên cứu. 04 1.5. Những điểm mới của SKKN 05 II: Nội dung của sáng kiến. 05 2.1. Cơ sở lý luận. 05 2.2. Thực trạng vấn đề. 05 2.3. Các giải pháp sử dụng để giải quyết vấn đề. 05 2.3.1. Phạm vi áp dụng. 05 2.3.2. Giới hạn nội dung. 06 2.3.3. Biện pháp thực hiện. 06 1. Cơ sở của phương pháp. 06 1.1. Định luật bảo toàn nguyên tố. 06 1.2. Định luật bảo toàn khối lượng. 06 1.3. Định luật bảo toàn electron. 06 1.4. Định luật bảo toàn điện tích. 07 2. Các dạng bài tập. 07 Dạng1: FexOy tác dụng với axit thông thường( HCl, H2SO4 loãng...) 07 Dạng2: FexOy tác dụng với axit có tính oxi hóa mạnh(HNO3, H2SO4 đặc...) 09 Dạng3: FexOy tác dụng với CO, Al. 12 Một số bài tập áp dụng. 17 2.4 Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm. 20 III: Kiến nghị và đề xuất. 20 I. MỞ ĐẦU 1.1. Lí do chọn đề tài. - Hóa học là một ngành khoa học nghiên cứu về chất và sự biến đổi giữa các chất cũng như nghiên cứu các ứng dụng của các chất trong đời sống và trong các vấn đề kinh tế, xã hội và môi trường. Phản ứng hóa học và các hiện tượng của phản ứng là đối tượng chính của hóa học. Trong phản ứng hóa học các nguyên tố được bảo toàn về số mol, khối lượng... để giải nhanh một số bài tập thì học sinh không phải chỉ biết các định luật mà phải biết nhìn ra các dạng bài tập và phương pháp giải các dạng bài tập đó. - Trong nội dung chương trình và sách giáo khoa hóa học phổ thông không đề cập sâu cách phân loại, phương pháp giải và phương pháp ứng dụng các định luật bảo toàn vào giải toán hóa học, trong khi để giải các đề thi thì học sinh phải nắm vững các dạng bài tập và phương pháp giải nhanh các dạng bài tập đó. - Trong quá trình học và giải bài tập hầu hết học sinh đều rất lúng túng để nhận ra các dạng bài tập và tìm cách giải thật nhanh. - Việc phân loại các dạng bài tập và hướng dẫn học sinh vận dụng các định luật bảo toàn vào giải bài tập về lập công thức phân tử của một ôxit sắt là việc làm rất cần thiết. Việc làm này rất có lợi cho học sinh trong thời gian ngắn để nắm được các dạng bài tập, nắm được phương pháp giải . - Xuất phát từ thực trạng trên, cùng một số kinh nghiệm sau những năm trực tiếp giảng dạy, ôn thi đại học và luyện thi học sinh giỏi cấp tỉnh, tôi mạnh dạn nêu ra sáng kiến “ Hướng dẫn học sinh lập công thức phân tử của ôxit sắt” 1.2. Mục đích nghiên cứu. - Giúp học sinh nghiên cứu cơ sở lý thuyết cơ bản về: 3 oxit của sắt đó là FeO, Fe2O3 và Fe3O4 . Đồng thời tìm hiểu vai trò, cách vận dụng và kết hợp bốn định luật hóa học: Bảo toàn nguyên tố, bảo toàn khối lượng, bảo toàn điện tích và bảo toàn electron để giải quyết các dạng bài tập về oxit của sắt và lập công thức phân tử của oxit sắt. Từ đó phát triển tư duy, sáng tạo, tránh được những lúng túng, sai lầm, tiết kiệm thời gian làm bài và nâng cao kết quả trong học tập, trong các kỳ thi. - Việc học sinh nắm rõ và vận dụng tốt kiến thức lập công thức phân tử của oxit sắt là một tiền đề quan trọng để các em làm tốt các bài tập lập công thức phân tử của hợp chất hữu cơ. - Đề tài này trình bày một số dạng bài tập và phương pháp giải. Chuyên đề này cũng trình bày về các định luật, phân loại và chỉ rõ việc áp dụng các định luật phù hợp vào giải toán hóa học. 1.3. Đối tượng nghiên cứu. + Bài tập về oxit sắt tác dụng với axit thông thường như HCl, H2SO4 loãng..., tác dụng với chất oxi hóa mạnh như HNO3, H2SO4 đặc, hoặc bài toán nhiệt nhôm của oxit sắt. + Các dạng bài tập trong chương trình THPT và trong các đề thi HSG, ĐH - CĐ. 1.4. Phương pháp nghiên cứu. - Nghiên cứu cơ sở lý luận của giảng dạy bài toán hóa học trong nhà trường. - Nghiên cứu tài liệu, Internet, sách giáo khoa, tham khảo, các đề thi: HSG, ĐH,... - Thực nghiệm: Thống kê toán học và xử lý kết quả thực nghiệm. 1.5. Những điểm mới của SKKN Trong bài viết này lần đầu tiên tôi nêu đầy đủ các phương pháp, các cách cụ thể để lập công thức phân tử của oxit sắt. Khác với các tài liệu tham khảo chỉ đưa ra một phương pháp duy nhất,hoặc chỉ đưa ra đáp số yêu cầu người học, người đọc tự tìm phương pháp giải hoặc phải theo phương pháp mà tác giả đưa ra. II. NỘI DUNG. 2.1. Cơ sở lí luận. Để hình thành được kỹ năng giải nhanh bài tập hóa học phục vụ cho việc học tập và thi cử môn Hóa Học,đặc biệt trong thời điểm hiện tại hình thức thi trắc nghiệm khách quan, rút ngắn thời gian làm bài thì ngoài việc giúp học sinh nắm được bản chất của quá trình phản ứng thì giáo viên phải hình thành cho học sinh một phương pháp giải nhanh bên cạnh đó rèn luyện cho học sinh tư duy định hướng khi đứng trước một bài toán và khả năng phân tích đề bài. Với hình thức thi trắc nghiệm như hiện nay thì việc giải nhanh các bài toán hóa học là yêu cầu hàng đầu của người học, yêu cầu tìm ra được phương pháp giải toán một cách nhanh nhất, không những giúp người học tiết kiệm được thời gian làm bài mà còn rèn luyện được tư duy và năng lực phát hiện vấn đề của người học. 2.2. Thực trạng vấn đề. * Khó khăn: Trong Hóa học, bài tập rất đa dạng và phong phú; để giải bài tập hóa học yêu cầu phải biết được phương trình, sự chuyển hóa của các chất, các dạng bài tập và phương pháp giải các dạng bài tập . Theo phân phối chương trình hóa học phổ thông không đề cập sâu đến các định luật bảo toàn, các dạng bài tập. Học sinh thường rất lúng túng khi nhận dạng các dạng bài tập và cách giải các bài toán. Một số tác giả khác cũng đã đề cập đến cách làm này trong một số tài liệu tham khảo. Tuy nhiên, ở đó mới chỉ dừng lại giải một số bài tập đơn lẻ chưa có hệ thống, chưa có tính khái quát. Do đó nội dung kiến thức và kĩ năng giải về chủ đề này cung cấp cho học sinh chưa được nhiều. Nên khi gặp các bài toán dạng này các em thường lúng túng trong việc tìm ra cách giải phù hợp, hoặc không làm được hoặc làm được nhưng mất rất nhiều thời gian. Trên thực tế, với hình thức thi trắc nghiệm như hiện nay đã có rất nhiều Thầy cô có uy tín xây dựng nên hệ thống “Công thức kinh nghiệm” giúp tìm ra kết quả nhanh nhất. Nhưng, trong quá trình học tập và làm bài vẫn còn chưa tự tin do không được giao tiếp và giải đáp trực tiếp. * Thuận lợi: Hiện tại cũng có nhiều sách tham khảo, mạng internet có trình bày các bài tập về sắt và các ôxit của sắt với nhiều cách giải khác nhau, phương pháp sử dụng các định luật bảo toàn ở các góc độ khác nhau. Do đó, tôi đã chọn phương pháp “Hướng dẫn học sinh lập công thức phân tử của oxit sắt” với mục đích giúp học sinh nhận dạng bài toán, giải bài toán một cách nhanh nhất nhưng cũng được lập luận chặt chẽ để mang lại đáp án chính xác nhất và nhanh nhất. 2.3. Các giải pháp sử dụng để giải quyết vấn đề. 2.3.1 . Phạm vi áp dụng. - Đề tài này trình bày một số dạng bài tập và phương pháp giải, đồng thời trình bày về các định luật, phân loại và chỉ rõ việc áp dụng các định luật vào giải toán hóa học. - Đề tài áp dụng cho chương trình Hóa học lớp 10,11, 12. - Đề tài áp dụng tốt cho cả luyện thi tốt nghiệp và luyện thi đại học, cao đẳng và các kì thi khác của môn Hóa Học. 2.3.2. Giới hạn nội dung Đề tài đặt ra yêu cầu phân loại các dạng bài tập, đưa ra các định luật, ứng dụng của mỗi định luật để giải cho từng dạng bài tập và đưa ra những nhận xét và những chú ý giúp phát triển hướng tìm tòi khác . Trong chương trình hóa học THPT có rất nhiều dạng bài tập hóa học về hợp chất của sắt và ôxit của sắt việc phân loại rất khó khăn và phức tạp. Trong đề tài này, tôi chỉ đưa ra một số dạng bài tập cơ bản sau: Dạng 1: FexOy tác dụng với axit thông thường( HCl, H2SO4 loãng...) Dạng 2: FexOy tác dụng với axit có tính oxi hóa mạnh( HNO3, H2SO4 đặc...) Dạng 3: FexOy tác dụng với CO, Al. 2.3.3: Biện pháp thực hiện. 1. Cơ sở của phương pháp: Để xác định công thức của oxit sắt (FexOy) ta có thể làm như sau: Phương pháp 1: Lập tỉ lệ = có các trường hợp sau: Phương pháp 2: Xác định khối lượng mol phân tử Oxit tác dụng với H2SO4 hoặc HNO3 cho sản phẩm khử Þ Oxit là FeO hoặc Fe3O4 Þ =Þ = Lưu ý: FeO (M = 72đvc) ; Fe2O3 (M = 160) ; Fe3O4 (M = 232) 1.1. Định luật bảo toàn nguyên tố : Dựa vào định luật bảo toàn nguyên tố: Trong các phản ứng, quá trình hóa học các nguyên tố luôn được bảo toàn. Nghĩa là: - Tổng số mol nguyên tử của nguyên tố X bất kì trước và sau phản ứng không đổi. - Khối lượng nguyên tử của nguyên tố X bất kì trước và sau phản ứng không đổi. 1.2. Định luật bảo toàn khối lượng: - Khối lượng các chất tham gia phản ứng bằng khối lượng các chất được tạo thành sau phản ứng. Nghĩa là: Tổng khối lượng các chất trước phản ứng( mT).Tổng khối lượng các chất sau phản ứng( mS ). ¶ mT = mS. - Khối lượng hợp chất bằng tổng khối lượng nguyên tử của nguyên tố tạo thành hợp chất đó. 1.3. Định luật bảo toàn electron: Nguyên tắc cân bằng phản ứng oxi hóa - khử theo phương pháp thăng bằng electron: Tổng số electron nhường bằng tổng số electron nhận. Từ đó suy ra hệ quả: Tổng số mol electron do chất khử nhường bằng tổng số mol electron do chất oxi hóa nhận trong một phản ứng hoặc hệ phản ứng. (nhường) = = (nhận) = . Với a là số electron M nhường; b là số electron X nhận; nM, nX lần lượt là số mol của M, X. 1.4. Định luật bảo toàn điện tích: Cơ sở lý thuyết: Trong một dung dịch X có a (mol)A2+, b(mol) B3- , c(mol) C+ , d(mol) D2- ta có số mol của các ion dương với tích giá trị điện tích tương ứng của ion đó = tổng số mol của các ion âm với tích giá trị điện tích tương ứng của ion đó Hay đối với dung dịch X trên ta có : 2.a + c.1 = 3.b + 2.d 2. Các dạng bài tập: Dạng 1: FexOy tác dụng với axit thông thường( HCl, H2SO4 loãng...) Ví dụ 1. Để hoà tan 4gam oxit cần 52,14ml dung dịch HCl 10% (d = 1,05 g/ml). Vậy công thức oxit là: A. FeO B. Fe3O4 C. Fe2O3 D. Fe2O3 hoặc FeO Hướng dẫn giải Phân tích bài toán: ĐLBTKL: mFe +mO = 4(g). Bảo toàn điện tích: Bài giải: Cách 1: Đặt số mol của oxit sắt là a Þ (56x + 16y)a = 4 Từ phản ứng: + 2yHCl ® + yH2O a 2ay Số mol: Þ ay = 0,075 mol Þ ax = 0,05 mol Ta có: Þ (Fe2O3) (Đáp án C) Hoặc: Từ phản ứng: + 2yHCl ® + yH2O Ta có: (Đáp án C) Cách 2: Xét 3 oxit sắt là FeO, Fe3O4, Fe2O3 - Trường hợp 1: oxit là FeO Từ phản ứng: FeO + 2HCl ® FeCl2 + H2O mol 0,5/9 1/9 Số mol: nHCl = 1/9 0,15 (loại) - Trường hợp 2: oxit là Fe3O4 Từ phản ứng: Fe3O4 + 8HCl ® FeCl2 + 2FeCl3 + 4H2O mol 1/58 4/29 Số mol: nHCl = 4/29 0,15 (loại) - Trường hợp 3: oxit là Fe2O3 Từ phản ứng: Fe2O3 + 6HCl ® 2FeCl3 + 3H2O 0,025 0,15 Số mol: nHCl = 0,15 (thoả mãn) Vậy oxit sắt là Fe2O3 (Đáp án C) Cách 3: Bảo toàn số mol nguyên tử Cách 3.1: Ta có: (Đáp án C) Cách 3.2: Ta có: Þ y = 3 ; x = 2 (Fe2O3) (Đáp án C) Ví dụ 2: Cho 8g FexOy tác dụng với Vml dung dịch HCl 2M lấy dư 25% với lượng cần thiết . Đun nóng khan dung dịch sau phản ứng thu được 16,25g muối khan. a.Xác định công thức phân tử FexOy . b.Tính thể tích Vml. Phân tích bài toán: ĐLBTKL: mFe +mO = 8(g). mmuối = mFe + mCl Bảo toàn điện tích: ; Bài giải: Cách 1: Đặt số mol của oxit sắt là a Þ (56x + 16y)a = 8 Từ phản ứng: + 2yHCl ® + yH2O a 2ay xa Ta có: a= (1) xa = (2) Từ (1) và (2) ta được: Cách 2: Xét 3 oxit sắt là FeO, Fe3O4, Fe2O3 - Trường hợp 1: oxit là FeO Từ phản ứng: FeO + 2HCl ® FeCl2 + H2O 0,5/9 1/9 Số mol: nHCl = 1/9 0,15 (loại) - Trường hợp 2: oxit là Fe3O4 Từ phản ứng: Fe3O4 + 8HCl ® FeCl2 + 2FeCl3 + 4H2O 1/58 4/29 Số mol: nHCl = 4/29 0,15 (loại) - Trường hợp 3: oxit là Fe2O3 Từ phản ứng: Fe2O3 + 6HCl ® 2FeCl3 + 3H2O 0,025 0,15 Số mol: nHCl = 0,15 (thoả mãn) Vậy oxit sắt là Fe2O3 (Đáp án C) Cách 3: Bảo toàn số mol nguyên tử Cách 3.1: Ta có: (Đáp án C) Cách 3.2: Ta có: Þ y = 3 ; x = 2 (Fe2O3) (Đáp án C) Nhận xét: Như trình bày ở trên có rất nhiều cách để tìm công thức của FexOy tuy nhiên cách bảo toàn nguyên tố tìm đến đáp số nhanh nhất và đơn giản nhất do vậy khi hướng dẫn học sinh các cách giải như trên tôi thường khuyên và nhấn mạnh cho học sinh nên sử dụng cách bảo toàn nguyên tố để tiết kiệm thời gian trong quá trình làm bài thi trắc nghiệm. Dạng 2: FexOy tác dụng với axit có tính oxi hóa mạnh(HNO3, H2SO4 đặc...) Một số lưu ý: + Khi cho oxit của sắt tác dụng với HNO3, H2SO4 đặc có khí thoát ra do đó không phải là Fe2O3. + Muối thu được thông thường là muối của Fe3+, nếu cho hỗn hợp FexOy và kim loại Fe hay Cu tác dụng với HNO3, H2SO4 đặc sau phản ứng kim loại còn dư muối thu được sẽ chứa muối Fe2+ + Trong quá trình giải toán có thể áp dụng bảo toàn nguyên tố,định luật bảo toàn khối lượng,định luật bảo toàn điện tích, định luật bảo toàn electron. Ví dụ 1: Hòa tan hoàn toàn 10,44 gam một oxit sắt bằng dung dịch H2SO4 đặc, nóng thu được dung dịch X và 1,624 lít khí SO2 (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc). Cô cạn dung dịch X, thu được m gam muối sunfat khan. Giá trị của m và công thức của oxit sắt là: A. 29; FeO B. 52,2; Fe2O3. C. 58,0; Fe3O4. D. 58,0. FeO Hướng dẫn giải Phân tích bài toán: mFe + mO = 10,44(g) FexOy tác dụng với dung dịch H2SO4 đặc, nóng thu được dung dịch X và 1,624 lít khí SO2 do đó không phải là Fe2O3. Bài giải Cách 1: Số mol của SO2 = 0,0725 mol Quy đổi oxit thành Fe và O và sử dụng ĐLBTe Gọi số mol Fe ( a mol ) và O ( b mol ) .Ta có : 56a + 16b = 10,44 (1) Fe Fe3+ + 3e a → 3a O + 2e O2- b →2b S+6 + 2e S+4 0,145 ← 0,0725 Bảo toàn e: 3a – 2b = 0,145(2) Giải hệ 2 pt trên : a = b = 0,145 mol. oxit là FeO. Khối lượng muối m =29 gam. Cách 2: Xét 2 oxit sắt là FeO, Fe3O4, - Trường hợp 1: oxit là FeO ta có nFeO = 0,145 mol Từ phản ứng: 2FeO + 4H2SO4 ® Fe2(SO4)3 + SO2 + 4 H2O mol: 0,145 0,0725 Số mol của FeO và SO2 thỏa mãn phương trình. - Trường hợp 2: oxit là Fe3O4 ta có số mol của Fe3O4 = 0,045 mol Từ phản ứng: 2Fe3O4 + 10H2SO4 ® 3Fe2(SO4)3 + SO2 + 10H2O 0,145 0,0725 Như vậy 0,145 0,045 (loại). Cách 3: Gọi số mol của FexOy là a: Þ (56x + 16y)a = 10,44(1) Từ phản ứng: 2FexOy + (6x -2y) H2SO4 ® xFe2(SO4)3 + (3x-2y) SO2+ (6x-2y)H2O mol: a Ta có: a= (2) Số mol của SO2 = 0,0725 (3) Từ (2) và (3) ta được: =. oxit là FeO. Nhận xét: Tương tự dạng 1 ở dạng bài tập này tôi vẫn luôn khuyên và nhấn mạnh cho học sinh nên sử dụng cách bảo toàn nguyên tố để tiết kiệm thời gian trong quá trình làm bài thi trắc nghiệm. Ví dụ 2. Nung nóng 18,56 gam hỗn hợp A gồm FeCO3 và một oxit sắt trong không khí tới khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được khí CO2 và 16 gam một oxit sắt duy nhất. Cho khí CO2 hấp thụ hết vào dung dịch Ba(OH)2 dư thu được 15,76 gam kết tủa. Vậy công thức oxit FexOy là: A. FeO B. Fe3O4 C. Fe2O3 D. Fe2O3 hoặc FeO Hướng dẫn giải Phân tích bài toán: Các oxit sắt, nung ngoài không khí đến khối lượng không đổi luôn tạo thành Fe2O3 Þ 16 gam oxit sắt duy nhất là Fe2O3. - số mol kết tủa = số mol CO2 = số mol FeCO3 Bài giải Cách 1: Phương pháp đại số Đặt số mol các chất trong 18,56 gam A {FeCO3: n ; : m} Þ 116n + (56x + 16y)m = 18,56 Từ các phản ứng: 4FeCO3 + O2 ® 2Fe2O3 + 4CO2 n 0,5n n 4 + (3x - 2y)O2 ® 2xFe2O3 m 0,5mx Chất rắn là Fe2O3: 0,5(n + mx) Þ 160.0,5(n + mx) = 16 Þ n + mx = 0,2 Từ phản ứng: Ba(OH)2 + CO2 ® BaCO3 + H2O 0,08 0,08 Þ Þ mx = 0,12 ; my = 0,16 Þ Cách 2: Phương pháp bảo toàn Đặt số mol các chất trong 18,56 gam A {FeCO3: n ; : m} Þ 116n + (56x + 16y)m = 18,56 Bảo toàn số mol nguyên tử C và Fe: Từ đó Þ mx = 0,12 ; my = 0,16 Þ Cách 3: Bảo toàn nguyên tử C: Cách 4: Bảo toàn nguyên tử C: Ta có sơ đồ: Cách 4.1: Cách 4.2: Dạng 3: FexOy tác dụng với CO, Al a) Phản ứng nhiệt nhôm: Al + oxit kim loại oxit nhôm + kim loại Hỗn hợp X Hỗn hợp Y - Thường gặp + 2Al + Fe2O3 Al2O3 + 2Fe + 2y Al + 3 FexOy Al2O3 + 3x Fe + (6x - 4y ) Al + 3x Fe2O3 6 FexOy + (3x - 2y) - Nếu phản ứng xảy ra hoàn toàn thì tuỳ theo tính chất của hỗn hợp Y tạo thành để biện luận . Ví dụ: + Hỗn hợp Y chứa 2 kim loại = Al dư; oxit kim loại hết + Hỗn hợp Y tác dung với dung dịch bazơ kiềm (NaOH, KOH,...)giải phóng H2 => Al dư. + Hỗn hợp Y tác dụng với dung dịch axit có khí bay ra thì có khả năng hỗn hợp Y chứa (Al2O3 + Fe) hoặc (Al2O3 + Fe + Al dư) hoặc (Al2O3 + Fe)+ oxit kim loại dư. - Nếu phản ứng xảy ra không hoàn toàn, hỗn hợp Y gồm Al2O3, Fe, Al dư và Fe2O3 dư. - Thường sử dụng: + Định luật bảo toàn khối lượng : mhh X = mhh Y + Định luật bảo toàn nguyên tố(mol nguyên tử ):nAl (X) = nAl (Y); nFe (X) = n Fe (Y) nO (X) = nO (Y) b) Khử bởi cacbonoxit: CO 3CO + Fe2O3 3CO2 + 2Fe 4CO + Fe3O4 4CO2 + 3Fe CO + FeO CO2 + Fe Tổng quát: yCO + FexOy yCO2 + x Fe - Thường sử dụng: + Định luật bảo toàn khối lượng : mhh ban đầu = mhh sau phản ứng + Định luật bảo toàn nguyên tố(mol nguyên tử ):nC (CO) = nC (CO2); + Khi phản ứng xảy ra hoàn toàn nCO = nO trong FexOy= nCO2; Ví dụ 1: Khử hoàn toàn 0,1 mol FexOy thu được 0,3 mol CO2. Tìm công thức oxit sắt ? Hướng dẫn giải Phân tích bài toán: - Khử hoàn toàn nên sản phẩm là kim loại Fe và CO2 - Ta có: nCO = nO trong FexOy= nCO2; Bài giải: PTHH: yCO + FexOy yCO2 + x Fe mol: 0,1 0,1y mà 0,1y = 0,3 y = 3 do đó x = 2 CTPT là Fe2O3 Ví dụ 2: Khử hoàn toàn a gam một oxit sắt bằng cacbon oxit ở nhiệt độ cao, người ta thu được 0,84 gam sắt và 0,88 gam khí CO2. Xác định công thức oxit sắt và giá trị của a? A. FeO B. Fe2O3 C. Fe3O4 D. Không xác định Hướng dẫn giải Phân tích bài toán: - Khử hoàn toàn nên sản phẩm là kim loại Fe và CO2 - Ta có: nCO = nO trong FexOy= nCO2; Bài giải: PTHH: yCO + FexOy yCO2 + x Fe mol: 0,1 0,1y mà 0,1y = 0,3 y = 3 do đó x = 2 CTPT là Fe2O3 Ví dụ 3. Dẫn luồng khí CO dư đi qua ống sứ đựng 16gam bột FexOy nung nóng, sau khi phản ứng kết thúc (giả sử xảy ra phản ứng khử trực tiếp oxit sắt thành Fe kim loại), toàn bộ khí thoát ra được dẫn vào bình đựng nước vôi trong dư thấy có 30gam kết tủa trắng. Vậy công thức oxit FexOy là: A. FeO B. Fe3O4 C. Fe2O3 D. Fe2O3 hoặc FeO Hướng dẫn giải Phân tích bài toán: - m FexOy = mFe + mO= 16g - Ta có: nCO = nO trong FexOy= nCO2; Bài giải Cách 1: Phương pháp đại số Đặt số mol FexOy là a Þ (56x + 16y)a = 16 Xảy ra các phản ứng: FexOy + yCO ® xFe + yCO2 a ay CO2 + Ca(OH)2 ® CaCO3 ay ay Có Cách 2: Cách 2.1: Bảo toàn khối lượng Cách 2.2: Bảo toàn khối lượng + Bảo toàn số mol nguyên tử Fe Cách 3: Trong phản ứng khử Oxit sắt bằng khí CO ta luôn có: Cách 3.1: Cách 3.2: Bảo toàn số mol nguyên tử O Ta có: Þ y = 3 ; x = 2 (Fe2O3) Cách 3.3: Bảo toàn số mol nguyên tử O Ta có: Nhận xét: Với nhiều cách giải khác nhau nhưng ta thấy phương pháp bảo toàn số mol nguyên tử vẫn tính toán và đưa đến kết quả nhanh nhất. Ví dụ 4. Hoà tan 16,4gam hỗn hợp bột X gồm Fe kim loại và một oxit sắt bằng dung dịch HCl dư, thu được 3,36
Tài liệu đính kèm:
- skkn_huong_dan_hoc_sinh_lap_cong_thuc_phan_tu_cua_oxit_sat.doc