SKKN Hướng dẫn học sinh lớp 12 giải nhanh một số bài toán Hóa học vô cơ hay và khó bằng phương pháp kết hợp các định luật bảo toàn
Thực tế việc thi THPT Quốc gia hiện nay, số câu khó nhiều trong khi thời gian làm bài ít. Vì vậy, kinh nghiệm của thầy đóng vai trò rất quan trọng trong việc trang bị cho học sinh những kĩ năng, phương pháp giải quyết nhanh những bài tập khó, những câu “chốt” trong đề thi THPT Quốc gia.
Nếu học sinh chỉ dựa vào kiến thức trong sách giáo khoa thì không đủ khả năng để giải quyết các bài tập Hóa học hay và khó.
Nguồn tài liệu thực tế hiện nay không thiếu, tuy nhiên mỗi tài liệu có số bài tập hay và khó không nhiều. Học sinh sẽ mất nhiều thời gian nghiên cứu tài liệu mà việc giải quyết các bài tập khó lại kém hiệu quả.
Với những lí do trên tôi mạnh dạn nghiên cứu đề tài sáng kiến kinh nghiệm: “Hướng dẫn học sinh lớp 12 giải nhanh một số bài toán Hóa học vô cơ hay và khó bằng phương pháp kết hợp các định luật bảo toàn”
Mục lục Tiêu đề T Trang 1. Mở đầu 1 - Lí do chọn đề tài 1 - Mục đích nghiên cứu 1 - Đối tượng nghiên cứu 1 - Phương pháp nghiên cứu 1 2. Nội dung sáng kiến kinh nghiệm 2 2.1. Cơ sở lí luận của sáng kiến kinh nghiệm 2 2.2. Thực trạng của vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm 2 2.3. Sáng kiến kinh nghiệm đã sử dụng 3 2.4. Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm 18 3. Kết luận, kiến nghị 20 - Kết luận 20 - Kiến nghị 20 1. Mở đầu - Lí do chọn đề tài Thực tế việc thi THPT Quốc gia hiện nay, số câu khó nhiều trong khi thời gian làm bài ít. Vì vậy, kinh nghiệm của thầy đóng vai trò rất quan trọng trong việc trang bị cho học sinh những kĩ năng, phương pháp giải quyết nhanh những bài tập khó, những câu “chốt” trong đề thi THPT Quốc gia. Nếu học sinh chỉ dựa vào kiến thức trong sách giáo khoa thì không đủ khả năng để giải quyết các bài tập Hóa học hay và khó. Nguồn tài liệu thực tế hiện nay không thiếu, tuy nhiên mỗi tài liệu có số bài tập hay và khó không nhiều. Học sinh sẽ mất nhiều thời gian nghiên cứu tài liệu mà việc giải quyết các bài tập khó lại kém hiệu quả. Với những lí do trên tôi mạnh dạn nghiên cứu đề tài sáng kiến kinh nghiệm: “Hướng dẫn học sinh lớp 12 giải nhanh một số bài toán Hóa học vô cơ hay và khó bằng phương pháp kết hợp các định luật bảo toàn” - Mục đích nghiên cứu Tôi nghiên cứu đề tài sáng kiến kinh nghiệm này với mục đích: Bản thân có tư liệu để tham khảo trong quá trình giảng dạy ở các năm học tiếp theo. Bản thân có điều kiện tham gia nghiên cứu khoa học, tìm tòi kiến thức ở các nguồn tài liệu và học hỏi đồng nghiệp. Học sinh trường THPT Quảng Xương 3 có nguồn tài liệu để tham khảo. Nâng cao năng lực giải quyết các bài tập khó trong đề thi THPT Quốc gia môn Hóa học cho học sinh. - Đối tượng nghiên cứu. Một số bài tập hóa học vô cơ hay và khó. Hướng dẫn học sinh sử dụng phối hợp các định luật bảo toàn trong Hóa học để giải quyết nhanh một số bài toán Hóa học vô cơ hay và khó. - Phương pháp nghiên cứu. Nghiên cứu thực tiễn: Từ sự hiểu biết, kinh nghiệm của bản thân qua nhiều năm dạy học. Thông qua trau dồi kiến thức, nghiên cứu các nguồn tài liệu khác nhau và học hỏi đồng nghiệp. 2. Nội dung sáng kiến kinh nghiệm 2.1. Cơ sở lý luận của sáng kiến kinh nghiệm 2.1.1. Một số khái niệm liên quan Theo từ điển tiếng Việt: “Hướng dẫn” (động từ) có nghĩa là chỉ bảo, dẫn dắt cho biết phương hướng và cách thức tiến hành một hoạt động nào đó. “Hay” (tính từ) có nghĩa là được đánh giá cao, là đạt yêu cầu, có tác dụng mang lại hiệu quả như mong muốn. “Khó” (tính từ) có nghĩa là phải cố gắng nhiều, vất vả nhiều mới có được, mới làm được. “Phương pháp” (danh từ) có nghĩa là hệ thống các cách sử dụng để tiến hành một hoạt động nào đó. 2.1.2. Các định luật bảo toàn trong Hóa học - Định luật bảo toàn electron: Trong mỗi phương trình phản ứng oxi hóa-khử hoặc một hệ gồm nhiều phương trình phản ứng oxi hóa khử, số mol electron mà các chất khử nhường bằng số mol electron mà các chất oxi hóa nhận. - Định luật bảo toàn khối lượng: Khối lượng của các chất tham gia phản ứng bằng khối lượng các chất tạo thành sau phản ứng. - Định luật bảo toàn điện tích: Trong một dung dịch, tổng số mol điện tích dương luôn bằng tổng số mol điện tích âm. - Định luật bảo toàn nguyên tố: Trong mỗi phương trình phản ứng hóa học hoặc một hệ gồm nhiều phương trình phản ứng hóa học số mol mỗi nguyên tố trước phản ứng bằng số mol chính nguyên tố đó sau phản ứng. 2.2. Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm - Kĩ năng giải quyết các bài tập vô cơ hay và khó của học sinh còn hạn chế. Trước những bài toán hay và khó học sinh thường có những biểu hiện sau: Không biết bắt đầu giải quyết bài toán từ đâu. Hoặc viết phương trình phản ứng để giải quyết bài toán. Với thời gian hạn chế trong khi các bài tập cần giải quyết nhiều, như vậy việc viết phương trình hóa học để giải sẽ mất nhiều thời gian. Học sinh chưa biết phối hợp các định luật bảo toàn trong Hóa học để giải quyết các bài toán hay và khó. Chưa biết phân tích, tổng hợp các dữ kiện bài cho nên chưa có cái nhìn bao quát toàn bộ bố cục của bài toán Hóa học. - Với việc thi trắc nghiệm như hiện nay nếu học sinh không có kĩ năng làm bài tốt thì ngay cả khi nắm được cách làm thì các em cũng đang mắc phải “Vấn đề tâm lí” chứ chưa nói là không có cách làm. Lúc này kinh nghiệm của người thầy dẫn dắt học sinh là cần thiết hơn bao giờ hết. Ví dụ: Bài toán Hóa học sau đây tôi trích trong đề thi minh họa THPT Quốc gia năm 2015: Cho 66,2 gam hỗn hợp X gồm Fe3O4, Fe(NO3)2 và Al tan hoàn toàn trong dung dịch chứa 3,1 mol KHSO4 loãng. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được dung dịch Y chỉ chứa 466,6 gam muối sunfat trung hòa và 10,08 lít (đktc) khí Z gồm 2 khí trong đó có một khí hóa nâu ngoài không khí. Biết tỉ khối của Z so với He là 23/18. Phần trăm khối lượng của Al trong hỗn hợp X gần nhất với giá trị nào sau đây? A. 15. B. 20. C. 25. D. 30. Nhận xét: Đây rõ ràng là một bài toán Hóa học hay và khó. Trước bài toán này học sinh thường không có hướng làm. Việc viết phương trình hóa học để giải bài toán này là rất khó khăn và không nên áp dụng do thời gian có hạn. Bản thân tôi đã nghiên cứu và hướng dẫn học sinh một cách giải rất hay cho bài toán này bằng phương pháp kết hợp các định luật bảo toàn trong Hóa học như sau: Hướng dẫn giải: Trong Z có H2 và NO. Số mol hỗn hợp khí Z là 0,45 mol. Dễ dàng tính được NO (0,05 mol) và H2 (0,4 mol) Sơ đồ phản ứng: X + KHSO4 muối + khí Z + H2O Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có: Trong dung dịch sau phản ứng có thể có muối (NH4)2SO4. Theo định luật bảo toàn nguyên tố H ta có: Hay Theo định luật bảo toàn nguyên tố N ta có: Theo định luật bảo toàn nguyên tố O ta có: Hay Vậy trong hỗn hợp X có mAl = 66,2 – 0,2.232 – 0,05.180 = 10,8 gam Chọn đáp án A. Qua ví dụ trên ta thấy rằng việc hướng dẫn học sinh giải nhanh các bài toán Hóa học hay và khó bằng phương pháp kết hợp các định luật bảo toàn là hết sức cần thiết. 2.3. Sáng kiến kinh nghiệm đã sử dụng: Bài 1: Cho 5,12 gam đồng phản ứng hoàn toàn với 50,4 gam dung dịch HNO3 60% thu được dung dịch X. Hãy xác định nồng độ % của muối tan trong X biết rằng nếu thêm 210ml dung dịch KOH 2M vào X rồi cô cạn và nung chất rắn sau cô cạn tới khối lượng không đổi thì được 41,52 gam chất rắn. A. 26,15%. B. 17,67%. C. 28,66%. D. 75,12%. Nhận xét: Một trong những cái khó của bài toán này là học sinh phân vân không biết khí sinh ra là những khí nào. Phương pháp làm hay là dùng định luật bảo toàn nguyên tố để tìm ra số mol N tạo khí và số mol O tạo khí từ đó tính được khối lượng khí thoát ra và khối lượng dung dịch sau phản ứng. Bài toán này được giải nhanh bằng phương pháp kết hợp các định luật: bảo toàn nguyên tố (Cu, N, O, K), bảo toàn khối lượng và bảo toàn electron. Hướng dẫn giải: Ta có: Nếu hỗn hợp sau khi nung không có KOH dư thì khối lượng hỗn hợp này gồm 0,08 mol CuO và 0,42 mol KNO2khối lượng là: 0,08.80+0,42.85=42,1 gam 41,52 gam. Vậy KOH dư. 41,52 gam hỗm hợp sau nung gồm: Theo định luật bảo toàn nguyên tố N: Theo định luật bảo toàn nguyên tố O: Theo định luật bảo toàn khối lượng: Khối lượng dung dịch sau phản ứng=50,4+5,12-0,08.14-0,12.16=52,48 gam Chọn đáp án C Bài 2: Hòa tan hoàn toàn 4,8 gam Mg vào 49 gam dung dịch H2SO4 80% thu được dung dịch X và khí Y. Cho X tác dụng hoàn toàn với 700 ml dung dịch KOH 1M, sau đó lọc bỏ kết tủa được dung dịch Y. Cô cạn Y được chất rắn Z nặng 58,575 gam. Tính C% của MgSO4 trong X? A. 48,66%. B. 44,61%. C. 49,79%. D. 46,24%. Nhận xét: Khí có chứa S trong Y có thể gồm H2S và SO2. Để giải nhanh bài toán này ta có dùng kết hợp các định luật bảo toàn như: bảo toàn nguyên tố (Mg, K, S), bảo toàn electron và bảo toàn khối lượng. Hướng dẫn giải: Số mol Mg: 0,2 mol; H2SO4: 0,4 mol; KOH: 0,7 mol. 58,575 gam chất rắn Z gồm: Theo định luật bảo toàn nguyên tố K ta có: 2a + b=0,7 (2) Từ (1) và (2) suy ra: a = 0,3125 mol; b=0,075 mol Theo định luật bảo toàn nguyên tố S: Khí Y gồm: Theo định luật bảo toàn nguyên tố S: x + y = 0,0875 (3) Theo định luật bảo toàn electron ta có: 2x + 8y = 0,2.2 = 0,4 (4) Từ (3) và (4) suy ra: Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có: Chọn đáp án A Bài 3: Hoà tan hoàn toàn một lượng hỗn hợp gồm Fe3O4 và FeS2 trong 63 gam dung dịch HNO3, thu được 1,568 lít khí NO2 duy nhất (đktc). Dung dịch thu được cho tác dụng vừa đủ với 200ml dung dịch NaOH 2M, lọc kết tủa, nung đến khối lượng không đổi thu được 9,76 gam chất rắn. Nồng độ % của dung dịch HNO3 có giá trị là: A. 47,2%. B. 46,2%. C. 46,6%. D. 44,2%. Nhận xét: Bài tập này ở một số tài liệu người ta cho cụ thể 2 phản ứng xảy ra giữa Fe3O4 và FeS2 với HNO3, học sinh dựa vào các phản ứng đã cho và kết hợp với các dữ kiện khác để giải. Tuy nhiên theo tôi cách giải đó rất mất thời gian và để giải bài toán này không cần viết phương trình phản ứng mà vẫn giải nhanh được thông qua việc kết hợp các định luật bảo toàn như: bảo toàn nguyên tố (Fe, S, N), bảo toàn electron và bảo toàn điện tích. Hướng dẫn giải: Gọi số mol của Fe3O4, số mol FeS2 lần lượt là a mol, b mol. Số mol Fe2O3 là 0,061 mol, theo định luật bảo toàn nguyên tố Fe ta có: 3a + b = 0,061.2 = 0,122 (1) Số mol NO2 là 0,07 mol, theo định luật bảo toàn electron ta có: a + 15b = 0,07 (2) Từ (1) và (2) suy ra: Theo định luật bảo toàn nguyên tố S: Số mol SO42- là 0,004 mol Trong dung dịch sau phản ứng với NaOH có: Theo định luật bảo toàn điện tích: c = 0,4 - 0,004.2 = 0,392 mol Theo định luật bảo toàn nguyên tố N: Số mol HNO3 Chọn đáp án B Bài 4: Hỗn hợp X có khối lượng 44,28 gam gồm Cu2O, FeO và kim loại M (trong X số mol của M bằng số mol của nguyên tố oxi). Hòa tan hết X trong dung dịch HNO3 dư thấy có 2,76 mol HNO3 tham gia phản ứng thu được 184,68 gam muối và 8,064 lít (đkc) khí NO duy nhất. Tính % khối lượng của Cu2O trong X: A. 38,06%. B. 47,92%. C. 32,82%. D. 39,02%. Nhận xét: Muối thu được có thể có NH4NO3. Trước hết dùng định luật bảo toàn khối lượng để tính khối lượng H2O, sau đó dùng định luật bảo toàn nguyên tố H để tính số mol NH4+. Tiếp theo ta dùng định luật bảo toàn nguyên tố (N, O) và định luật bảo toàn electron để giải nhanh bài toán. Hướng dẫn giải: Theo định luật bảo toàn khối lượng: Theo định luật bảo toàn nguyên tố H: Theo định luật bảo toàn N ta có: Theo định luật bảo toàn O: Trong 44,28 gam X có: Theo định luật bảo toàn electron: 3a + 2b + 0,36n = 0,36.2 + 0,36.3 + 0,06.8 = 2,28 (3) Từ (1), (2) và (3) ta có Chọn đáp án D Bài 5: Cho 10 gam hỗn hợp X gồm FeO, Fe2O3, S, FeS2 và CuS (trong đó O chiếm 16% khối lượng hỗn hợp X) tác dụng vừa đủ với 0,335 mol H2SO4 đặc (đun nóng) sinh ra 0,2125 mol khí SO2 và dung dịch Y. Nhúng thanh Mg dư vào Y sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn lấy thanh Mg ra cân lại thấy tăng 2,8 gam (Giả sử 100% kim loại sinh ra bám vào thanh Mg). Đốt cháy hoàn toàn 10 gam X (nguyên tố S bị oxi hóa thàng SO2) bằng lượng vừa đủ V lít (đktc) hỗn hợp khí A gồm O2 và O3 tỉ lệ mol 1:1. Giá trị của V là: A. 1,4336. B. 1,5232. C. 1,4784. D. 1,568. Nhận xét: Đây là bài toán rất hay, học sinh sẽ rất khó khăn để tìm ra hướng giải. Tuy nhiên nếu biết kết hợp các định luật bảo toàn như: bảo toàn nguyên tố (H, O, Fe, Cu, S), bảo toàn điện tích, bảo toàn electron thì việc giải bài toán này trở nên rất dễ dàng. Hướng dẫn giải: Theo định luật bảo toàn nguyên tố H: Số mol H2O = số mol H2SO4 phản ứng Theo định luật bảo toàn nguyên tố O: Trong dung dịch Y có: a mol Fe3+, b mol Cu2+ và 0,17 mol SO42- Theo định luật bảo toàn điện tích đối với dung dịch Y: 3a + 2b = 0,17.2 = 0,34 (1) Khi dung dịch Y tác dụng với Mg: Dung dịch sau phản ứng với Mg dư chỉ có MgSO4 (0,17 mol) mol Mg phản ứng là 0,17 mol Ta có: 56a + 64b - 0,17.24 = 2,8 (2) Từ (1) và (2) tính được: Vậy trong X có: Khi X tác dụng với hỗn hợp gồm O2 và O3 được: lítChọn đáp án C Bài 6: Hòa tan hoàn toàn 19,2 gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe3O4 và Fe2O3 trong 50 ml dung dịch H2SO4 18M (đặc, dư, đun nóng), thu được V lít khí SO2 (đktc) là sản phẩm khử duy nhất và dung dịch Y. Cho 450 ml dung dịch NaOH 2M vào dung dịch Y thu được 21,4 gam kết tủa. Giá trị của V là: A. 4,48. B. 5,60. C. 6,72. D. 3,36. Nhận xét: Trước hết phải kiểm tra lượng NaOH phản ứng với dung dịch Y có dư hay không. Ta có thể kết hợp các định luật bảo toàn như: bảo toàn nguyên tố (Na, Fe, S), bảo toàn điện tích và bảo toàn electron để giải nhanh bài toán này. Hướng dẫn giải: H2SO4: 0,9 mol Nếu NaOH dư thì: Khi đó trong hỗn hợp X có 2 nghuyên tố Vô lý. Vậy NaOH thiếu. Coi hỗn hợp X gồm 2 nguyên tố: Theo định luật bảo toàn các nguyên tố: Na, Fe thì trong dung dịch Y gồm: Theo định luật bảo toàn điện tích ta có: Theo định luật bảo toàn nguyên tố S: Theo định luật bảo toàn electron: (2) Từ (1) và (2) Vậy, số mol SO2 là 0,3 mol. Do đó V = 0,3.22,4 = 6,72 lítChọn đáp án C Bài 7: Cho 7,65 gam hỗn hợp X gồm Al và Al2O3 (trong đó Al chiếm 60% khối lượng) tan hoàn toàn trong dung dịch Y gồm H2SO4 và NaNO3, thu được dung dịch Z chỉ chứa 3 muối trung hòa và m gam hỗn hợp khí T (trong T có 0,015 mol H2). Cho dung dịch BaCl2 dư vào dung dịch Z đến khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 93,2 gam kết tủa. Còn nếu cho Z phản ứng với NaOH thì lượng NaOH phản ứng tối đa là 0,935 mol. Giá trị của m gần giá trị nào nhất sau đây? A. 2,5. B. 3,0. C. 1,5. D. 1,0. Nhận xét: Đây là bài toán rất hay về việc dùng kết hợp các định luật bảo toàn để giải. Để giải nhanh bài toán này ta dùng kết hợp các định luật bảo toàn như: bảo toàn nguyên tố (Al, H, Na, S, N) và bảo toàn khối lượng. Hướng dẫn giải: Tổng số mol Al3+ là 0,17 + 2.0,03 = 0,23 mol Số mol OH- cần dùng để chuyển 0,23 mol Al3+ thành AlO2- là 0,23.4 = 0,92 mol Suy ra số mol OH phản ứng với NH4+ là 0,935 – 0,92 = 0,015 mol Số mol H+ tạo thành ion NH4+ = 4.0,015 = 0,06 mol Số mol H+ tạo H2 = 2.0,015 = 0,03 mol Theo định luật bảo toàn nguyên tố H suy ra số mol H+ tạo H2O là: 0,8 – (0,06 + 0,03) = 0,71 mol. Suy ra số mol H2O là 0,355 mol Sơ đồ phản ứng: X + H2SO4 + NaNO3 Na2SO4 + Al2(SO4)3 + (NH4)2SO4 + T + H2O 0,4 0,095 0,0475 0,115 0,0075 0,355 (mol) Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có: 7,65+0,4.98+0,095.85=0,0475.142+0,115.342+0,0075.132+mT+0,355.18 mT=1,47 gamChọn đáp án C. Bàì 8: Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp gồm FeS2 và Fe3O4 bằng 0,25 lít dung dịch HNO3 xM, vừa đủ thu được 14,336 lít hỗn hợp khí (đktc) gồm NO và NO2 có tỉ khối so với hiđro bằng 18 và dung dịch X chứa 82,08 gam hỗn hợp 2 muối. Giá trị của a là: A. 5,66M. B. 8,24M. C. 5,44M. D. 4,84M. Nhận xét: Hai muối trong dung dịch X là Fe2(SO4)3 và Fe(NO3)3. Có thể dùng kết hợp các định luật bảo toàn như: bảo toàn nguyên tố (Fe, S), bảo toàn điện tích và bảo toàn electron để giải. Hướng dẫn giải: Trước hết tính số mol mỗi khí: NO (0,4 mol), NO2 (0,24 mol) Gọi số mol FeS2, Fe3O4 lần lượt là a mol, b mol Theo định luật bảo toàn các nguyên tố Fe, S suy ra trong dung dịch X có 56(a + 3b) + 96.2a + 62.c = 82,08 (1) Theo định luật bảo toàn điện tích ta có: 3.(a + 3b) = 2.2a + c (2) Mặt khác theo định luật bảo toàn electron ta có: 15a + b = 0,4.3 + 0,24.1 (3) Giải hệ các phương trình (1), (2), (3) ta được Theo định luật bảo toàn nguyên tố N: Chọn đáp án C. Bài 9: Hỗn hợp A gồm Fe3O4, Cu và Zn. Cho 112,2 gam A tan hết trong dung dịch H2SO4 loãng thì thấy có 1,7 mol axit phản ứng và có 2,24 lít khí (đktc) bay ra. Sục NH3 dư vào dung dịch sau phản ứng thu được 114,8 gam kết tủa. Mặt khác cho 112,2 gam A tác dụng với 1,2 lít dung dịch hỗn hợp HCl và NaNO3 (d = 1,2 gam/ml). Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được dung dịch B (không có Fe2+), hỗn hợp khí C (không có H2). Biết rằng số mol HCl và NaNO3 phản ứng lần lượt là 4,56 mol và 0,34 mol. Nồng độ % của FeCl3 trong dung dịch B gần nhất với giá trị nào sau đây? A. 12,5%. B. 14,5%. C. 16,5%. D. 10,5%. Nhận xét: Phải nói rằng đây là bài toán rất hay! Nếu không dùng kết hợp các định luật bảo toàn sẽ không giải được. Có thể giải nhanh được bài toán này thông qua việc kết hợp các định luật bảo toàn như: bảo toàn nguyên tố (H, O, Cu, Fe, S, Zn, Cl, Na, N), bảo toàn điện tích và bảo toàn khối lượng. Hướng dẫn giải: Ta có : H2SO4: 1,7 mol; H2: 0,1 mol Theo định luật bảo toàn nguyên tố H ta có: Theo định luật bảo toàn nguyên tố O ta có: mol Vậy 112,2 gam hỗn hợp A gồm: Suy ra: 64a + 65b = 19,4 (1) Ta lại có : 114,8 gam kết tủa gồm: Mặt khác theo định luật bảo toàn điện tích trong dung dịch sau phản ứng ta có: 2a + 2b + 0,8.2 + 0,4.3 = 1,7.2 hay a + b = 0,3 (2) Từ (1) và (2) ta có: Khi A tác dụng với dung dịch gồm (HCl và NaNO3) Theo định luật bảo toàn nguyên tố H Theo định luật bảo toàn nguyên tố O Theo định luật bảo toàn nguyên tố N Chọn đáp án A. Bài 10: Hòa tan hết 10,24 gam hỗn hợp X gồm Fe và Fe3O4 bằng dung dịch chứa 0,1 mol H2SO4 và 0,5 mol HNO3, thu được dung dịch Y và hỗn hợp khí gồm 0,1 mol NO và a mol NO2 (không còn sản phẩm khử nào khác). Chia dung dịch Y thành hai phần bằng nhau: - Phần một tác dụng với 500 ml dung dịch KOH 0,4M, thu được 5,35 gam một chất kết tủa. - Phần hai tác dụng với dung dịch Ba(OH)2 dư, thu được m gam kết tủa. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Giá trị của m là: A. 20,62. B. 41,24. C. 20,21. D. 31,86. Nhận xét: Trước hết phải kiểm tra xem có H+ dư trong dung dịch Y hay không. Dùng kết hợp các định luật bảo toàn như: bảo toàn nguyên tố (Fe, S, N), bảo toàn điện tích và bảo toàn electron để giải. Hướng dẫn giải: Phần 1 tác dụng với 0,2 mol OH- được 5,35 gam kết tủa Nếu H+ không dư thì toàn bộ lượng OH- sẽ tham gia pư tạo kết tủa và khi đó lượng kết tủa khác 5,35 gam. Vậy H+ dư. Số mol OH- tạo kết tủa Fe(OH)3 là 3.0,05 = 0,15 molOH- dư trong phần 1 là 0,2 – 0,15 = 0,05 mol. Coi hỗn hợp X gồm 2 nguyên tố: Fe (x mol) và O (y mol) Ta có: 56x + 16y = 10,24 (1) Theo định luật bảo toàn các nguyên tố Fe, S, N thì trong dung dịch Y có : Theo định luật bảo toàn điện tích: 3x + 0,1 = 0,4 – a + 2.0,1 hay 3x + a = 0,5 (2) Theo định luật bảo toàn electron: Giải hệ các phương trình (1), (2), (3) ta được: x = 0,16 mol ; y = 0,08 mol ; a = 0,02 mol Trong phần 2 có: Chọn đáp án C. Bài 11: Cho 3,48 gam bột Mg tan hết trong dung dịch hỗn hợp gồm HCl (dư) và KNO3, thu được dung dịch X chứa m gam muối và 0,56 lít (đktc) hỗn hợp khí Y gồm N2 và H2. Khí Y có tỉ khối so với H2 bằng 11,4. Giá trị của m là: A. 16,085. B. 14,485. C. 18,300. D. 18,035. Nhận xét : Do trong Y đã có khí H2 nên ion NO3- phải hết. Trong dung dịch X có thể có NH4+. Có thể dùng kết hợp các định luật bảo toàn: bảo toàn nguyên tố (Mg, Cl, K, N), định luật bảo toàn electron và định luật bảo toàn điện tích để giải. Hướng dẫn giải: nMg=0,145 mol Dễ dàng tính được: H2 (0,005 mol), N2 (0,02 mol) Theo định luật bảo toàn electron: Theo định luật bảo toàn nguyên tố N: Trong dung dịch X có: Theo định luật bảo toàn điện tích, tính được a = 0,35 mol. Vậy m = 0,05.39+ 0,01.18 + 3,48 + 0,35.35,5 = 18,035 gamChọn đáp án D. Bài 12: Cho 1 lượng bột Fe tan hết trong dung dịch chứa HNO3, sau khi phản ứng kết thúc thì thu được 2,688 lít NO (đktc) và dung dịch X. Thêm dung dịch chứa 0,3 mol HCl loãng vào bình thì thấy khí NO tiếp tục thoát ra và cuối cùng thu được dung dịch Y. Để phản ứng hết với các chất trong dung dịch Y cần vừa hết 650 ml dung dịch KOH 1M. (Biết NO là sản phẩm khử duy nhất của N+5). Khối lượng muối có trong X là: A. 29,04 gam. B. 29,6 gam. C. 32,4 gam. D. 21,6 gam. Nhận xét: Học sinh thường có suy nghĩ liệu trong dung dịch Y có HCl dư hay không. Tuy nhiên, ta có thể giải bài toán này một cách nhanh chóng mà lúc đầu không cần quan tâm đến lượng HCl có dư trong Y hay không thông qua việc kết hợp các định luật bảo toàn như: bảo toàn electron, bảo toàn nguyên tố (K, Cl, N), bảo toàn điện tích. Hướng dẫn giải: Ta có : Theo định luật bảo toàn electron, số mol NO3- trong X là 0,12.3=0,36 mol nKOH=0,65 mol. Theo định luật bảo toàn nguyên tố K và Cl, dung dịch sau phản ứng với KOH có: The
Tài liệu đính kèm:
- skkn_huong_dan_hoc_sinh_lop_12_giai_nhanh_mot_so_bai_toan_ho.doc