Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
- Hầu hết các em học sinh giỏi là những em có ý thức học tập tốt, hứng thú và đam mê học môn Hóa. Tuy nhiên nhiều em có hoàn cảnh khó khăn, cùng với áp lực học nhiều môn học khác và học nghề nên các em không có đủ thời gian để nguyên cứu, vận dụng và tìm

- Hầu hết các em học sinh giỏi là những em có ý thức học tập tốt, hứng thú và đam mê học môn Hóa. Tuy nhiên nhiều em có hoàn cảnh khó khăn, cùng với áp lực học nhiều môn học khác và học nghề nên các em không có đủ thời gian để nguyên cứu, vận dụng và tìm

Tải bản đầy đủ - 0trang

Điểm trung bình



5

11.75



Với thực trạng như trên tơi nhận thấy việc đưa ra SKKN “phát triển năng

lực học sinh giỏi TTGDTX Huyện Thạch Thành qua một số bài toán về sắt và

các oxit sắt có nhiều cách giải ” là cấp bách và cần thiết.

II.3. Các giải pháp thực hiện

II.3.1. Các giải pháp chung

Trong q trình dạy học sinh tơi khi học sinh làm bài tập tôi chú trọng vào

các khâu sau:

a. Đọc kỹ đề ra trước khi làm bài vì đây là động tác đơn giản nhưng lại rất

quan trọng.

b.Tóm tắt đề bằng cách gạch chân dưới những nội dung quan trọng có trong

đề ra vì như vậy HS sẽ có cách nhìn bao qt được đề từ đó đưa ra phương pháp

làm bài thích hợp.

c. Phải hiểu rõ được bản chất các khái niện hóa học (như cơng thức phân tử,

cơng thức thực nghiệm...), tính chất vật lý (tính tan, khối lượng riêng...), cũng

như tính chất hóa học của từng loại chất, từng chất đã học.

d. Với bài tập tính tốn, trước hết HS phải được trang bị một số phương pháp

giải toán hoá như: phương pháp bảo tồn khối lượng, bảo tồn ngun tố, bài

tốn chất khí, phương pháp trung bình, kỹ năng biện luận . . . sau đó hướng dẫn

HS trước khi giải tốn phải tìm số mol các chất (nếu có thể), viết phương trình

hố học hay sơ đồ biến hố để kết nối các mối quan hệ, từ đó lập phương trình

hay hệ phương trình tốn học, giải tốn tìm nghiệm.

e. Giáo viên ngoài việc trang bị kiến thức cho học sinh nhưng đồng thời

cũng cần động viên khuyến kích học sinh. Phối hợp chặt che với gia đình học

sinh.

II.3.2. Các giải pháp riêng giúp HSG TTGDTX Thạch Thành nâng cao

năng lực làm các bài tập về sắt và các oxit sắt

II.3.2.1. Phương pháp làm các bài tập về sắt và các oxit sắt

Khi giải các bài tập về sắt và các oxit sắt học sinh phải nắm vững kiến

thức về sắt và các oxit sắt. Học sinh vận dụng linh hoạt các định luật sau: định

luật bảo toàn khối lượng, định luật bảo toàn nguyên tố, định luật bảo toàn e và

sử dụng thành thạo phương pháp quy đổi.

Tính chất hóa học của sắt:

- Sắt là kim loại điển hình và phổ biến trong cuộc sống

- Sắt có tính khử : tác dụng với phi kim (như O 2, Cl2, S), tác dụng với axit

(như HCl, H2SO4 lỗng, H2SO4 đặc nóng, HNO3)

- Sắt tác dụng với muối của những kim loại đứng sau Fe trong dãy hoạt

động hóa học của kim loại.

Tính chất hóa học của FeO, Fe2O3, Fe3O4 :

6



- FeO, Fe2O3 là oxit bazơ

- FeO vừa thể hiện tính khử vừa thể hiện tính oxi hóa

- Fe2O3 chỉ thể hiện tính oxi hóa

- Fe3O4 là hỗn hợp của FeO, Fe2O3 nên tính chất hóa học của Fe3O4 là tổ

hợp tính chất hóa học của FeO và Fe2O3.

Định luật bảo toàn nguyên tớ: trong một phản ứng hóa học tổng số

ngun tử của mỗi ngun tố ln được bảo tồn. Nên số mol nguyên tử

mỗi nguyên tố không thay đổi trước và sau khi phản ứng.







x



Ví dụ: A + B

AxB theo ĐLBTNT: nA= x nA B .

Định luật bảo toàn khối lượng: Định luật bảo toàn khối lượng hay định

Lomonosov – Lavoisier là một định luật cơ bản của hóa học, được phát biểu như

sau : Trong 1 phản ứng hóa học, tổng khối lượng các chất tham gia phản ứng

bằng tổng khối lượng các sản phẩm tạo thành.

Định luật bảo toàn e: Trong một phản ứng oxi hóa khử tổng số e mà chất

khử nhường bằng tổng số e mà chất oxi hóa nhận.

Phương pháp quy đởi : Quy đổi là một phương pháp biến đổi toán học

nhằm đưa bài toán ban đầu là một hỗn hợp phức tạp về dạng đơn giản hơn, qua

đó làm cho phép tính trở lên dễ dang, thuận tiện. Khi áp dụng phương pháp quy

đổi giáo viên nhắc học sinh phải tuân thủ định luật bảo tồn ngun tố.

II.3.2.2. Các ví dụ minh họa

Với học sinh TTGDTX thì chất lương đầu vào thấp, khả năng của các em

chưa được phát huy nên trong quá trình ôn luyện học sinh giỏi tôi thường đưa ra

nhiều ví dụ và bài tập giúp các em phát triển kỹ năng và năng lực mơn hóa học.

Nhưng trong khn khổ của đề tài tơi mạnh dạn đưa ra các ví dụ dưới đây.

Ví dụ 1. Để m gam bột sắt ngồi khơng khí, sau một thời gian biến thành

hỗn hợp A có khối lượng 104,8 gam gồm Fe, FeO, Fe3O4 , Fe2O3. Cho A tác dụng

hết với dung dịch HNO3 lỗng dư thấy sinh ra 6,72 lít khí NO duy nhất ở đktc.

Viết phương trình hóa học của các phản ứng xảy ra và tính m.

Bài làm:

Cách 1: phương pháp đại số

nNO =



6, 72

= 0,3 ( mol )

22.4



Để m gam sắt ngồi khơng khí có các PTHH xảy ra :

o



2Fe + O2



t







2FeO



o



4Fe + 3O2



t







2Fe3O4

7



o



t







3Fe + 2O2



Fe2O3



Hỗn hợp B (gồm Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3) tác dụng với dd HNO3:

Fe

+ 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O (1)

3FeO + 10HNO3 → 3Fe(NO3)3 + NO + 5H2O (2)

3Fe3O4 + 28HNO3 → 9Fe(NO3)3 + NO + 14H2O (3)

Fe2O3 + 6HNO3 → 2Fe(NO3)3 + 3H2O

Đặt: số nFe=x, nFeO=y, nFe



3



4



O



= z, nFe



3



2



O



=t



Theo khối lượng hỗn hợp B: 56x + 72y + 232z + 160t = 104.8 (1’)

Theo số mol nguyên tử Fe: x + y + 3z + 2t =



m

56



(2’) (bảo toàn nguyên tố)



Theo số mol nguyên tử O trong oxit: y + 4z + 3t =



104,8 − m

16



(3’)



Theo (1), (2), (3) số mol NO: (4’)

Kết hợp (1’), (2’), (3’) và (4’) ta có hệ:

56 x + 72 y + 232 z + 160t = 104.8



 x + y + 3z + 2t = m

(2 ')

56





104.8 − m

(3')

 y + 4 z + 3t =

16



 x + y + z = 0,3

(4 ')



3 3



(1')



- Thực hiện các phép tính trên:Tìm giá trị của phương trình (2’):

Chia (1’) cho 8 được : 7x + 9y + 29z + 20t = 13.1



(5’)



Nhân (4’) với 3 được : 3x + y +



(6’)



z = 0,9



Cộng (5’) với (6’) được: 10x + 10y + 30z + 20t = 14

Chia (7’) cho 10 được :



x+



(7’)



y + 3z + 2t = 1.4 = nFe



Vậy: m = 56x1.4 = 78.4g.

8



Ban đầu các em thường giải theo phương pháp đại số. Cách giải theo

phương pháp đại số các em khi lập được hệ phương trình thường không giải

được hệ dẫn đến bế tắc. Nên trong qua trình ơn luyện học sinh giỏi tơi thường

hướng dẫn các em làm bài toán trên bằng những cách khác được trình bày sau

đây.

Cách 2: Phương pháp bảo toàn khới lượng và bảo toàn nguyên tố

A + HNO3



nFe(NO



nHNO





3 3



)









= nFe =



3



3 3



tạo Fe(NO )



Fe(NO3)3 + NO + H2O



m

56



=



∑nHNO3 = 0,3 +



(mol); nHNO



3m

56



3



tạo NO



= nNO = 0,3 (mol)



(mol)



3m

56



(mol)







nH

3



2



O



=



0,3 + 3m / 56

2



Áp dụng ĐLBTKL: mA + m HNO = m Fe(NO

104.8 + 63(0.3 +



3 3



)



(mol)



+ mNO + mH



3m

m

3m

) = 242 × + 30 ×0.3 + 18 ×(0.3 +

):2

56

56

56







2



O



m = 78.4 (g)



Cách 3: Phương pháp bảo toàn electron.

Các PTHH như ở cách 1

Trong bài toán này: Fe là chất nhường e; HNO3 và O2 là hai chất nhận e.

2



mO = 104.8 – m (g)

Fe







Fe3+



+



m

56



O2



3e

3m

56



+



4e







2O2-



9



104.8 − m

32



104.8 − m



32



N+5



+



3e







0,9



N2+

0,3

3m

56



Áp dụng ĐLBT electron ta có:



104.8 − m



32



=



+ 0,9







m = 78.4 (g)



Cách 4: Quy đởi hỗn hợp thành 2 chất

* Vì Fe3O4 ⇔ FeO.Fe2O3 và 3FeO ⇔ Fe.Fe2O3 nên có thể coi hỗn hợp A

chỉ chứa {Fe, Fe2O3}



Theo (1): nFe = nNO = 0,3 (mol)









nFe



∑nFe = 0.3 + 2x0.55 = 1.4 (mol)



3



2







O



=



104.8 − 0.3 ×56

160



= 0.55 (mol)



mFe = 1.4x56 = 78.4 (g)



* Vì 3FeO ⇔ Fe.Fe2O3; 3Fe3O4 ⇔ Fe.4Fe2O3; Fe3O4 ⇔ FeO.Fe2O3;

4FeO ⇔ Fe.Fe3O4 nên có thể quy đổi hỗn hợp về 2 chất: {FeO, Fe 2O3}; {FeO,

Fe3O4}; {FeO, Fe}; {Fe2O3, Fe3O4}; {Fe3O4, Fe} chẳng hạn:

- Nếu hỗn hợp là: FeO, Fe2O3 thì nFeO = 3.nNO = 0,9 (mol)









nFe



3



2



O



=



104.8 − 72 ×0,9

= 0.25

160



(mol)



∑nFe = 0.9 + 2x0.25 = 1.4 (mol)

mFe = 1.4x56=78.4 (g)



Các hỗn hợp còn lại chỉ cần gọi x, y là số mol của mỗi chất và lập hệ phương

trình: {số mol NO; khối lượng hỗn hợp} sẽ tìm được x, y từ đó tìm được số mol

Fe và khối lượng Fe.

Giáo viên lưu ý học sinh: giải theo cách quy đổi thì số mol của chất có thể

là số âm nhưng khơng ảnh hưởng đến đáp số bài toán.



10



Cách 5 : Quy đởi về mợt chất

Vì hỗn hợp chỉ chứa 2 ngun tố là Fe và O nên có thể xem hỗn hợp chỉ chứa

một chất có cơng thức giả định là FexOy hoặc FeOn (giả sử số mol nguyên tử O

gấp n lần số mol nguyên tử Fe)



* Nếu chất giả định là FexOy : nFe



y



x



O



=



104.8

56 x + 16 y



3FexOy + (12x – 2y)HNO3 → 3xFe(NO3)3 + (3x – 2y)NO + (6x – y)H2O

104.8

56 x + 16 y



0.3

3:



Theo PTHH ta có tỉ lệ:



nFe =



28 ×104.8

= 1.4

56 ×28 + 16 ×33



104.8

3x − 2 y

=

56 x + 16 y

0.3



(mol)







x 28

=

⇒ y 33 ⇒



Fe28O33



mFe = 1.4x56 = 78.4 (g)

n



* Nếu chất giả định là FeOn: nFeO =



104.8

56 + 16n



Ta có phương trình hóa học:

3FeOn + ( 12 – 2n)HNO3 → 3Fe(NO3)3 + (3 – 2n) NO + (6 – n)H2O

104.8

56 + 16n



mol



0,3 mol

3:



Theo PTHH ta có:



104.8

3 − 2n

33

=

n=

56 + 16n

0.3 ⇒

28 ⇒



FeO33/28



104.8







nFe = nFeO



2/3



=



33

56 + 16 ×

28



= 1.4 (mol)







mFe = 1.4x56=78.4 (g)



Ví dụ 2. Để m gam bột sắt ngồi khơng khí, sau một thời gian biến thành

hỗn hợp A có khối lượng 104,8 gam gồm Fe, FeO, Fe3O4 , Fe2O3. Cho A tác dụng

11



hết với dung dịch H2SO4 đặc nóng dư thấy sinh ra 6,72 lít khí SO 2 (là sản phẩm

khử duy nhất) ở đktc. Viết phương trình hóa học của các phản ứng xảy ra

và tính m.

Bài làm:

2



Số mol khí SO2 là nSO =



6.72

= 0.3 mol

22.4



Cách 1 : phương pháp đại sớ

X tác dụng với H2SO4 đặc nóng

t

Fe

+ 6H2SO4 (đặc)  →

Fe2(SO4)3

t

2FeO + 4H2SO4 (đặc)  →

Fe2(SO4)3

t

2Fe3O4 + 10H2SO4 (đặc)  → 3Fe2(SO4)3

t

Fe2O3 + 3H2SO4 (đặc)  →

Fe2(SO4)3

o



+ 3SO2 + 6H2O (1)

+ SO2 + 2H2O (2)

+ SO2 + 10H2O (3)

+ H2 O



o



o



o



3



4



3



2



Gọi: nFe=x, nFeO=y, nFe O = z, nFe O =t

Ta có: mX = 56x + 72y + 232z + 160t = 104.8 (a)

Theo các PTHH (1), (2), (3) ta có:

2



nSO =



3

2



x+

3



1

2



y+



4



1

2



z = 0.3 (b)

2



3



n = nFe + nFeO + 3nFe O + 2nFe O = x + y+ 3z+ 2y

Lấy (a) chia 8 ta có : 7x + 9y + 29z + 20t = 13.1 (c)

Lấy (b) nhân 2 ta có: 3x + y + z = 0.6 (d)

Cộng (c) và (d) ta có : 10x + 10y + 30x +20t = 13.7 (e)

Chia (e) cho 10 ta có : x + y + 3z + 2t = 1.37

Theo định luật bảo tồn ngun tố Fe ta có: nFe= x + y + 3z + 2t= 1.37 mol

Vậy m = 1.37x56 = 76.72 gam.

Cách 2 : áp dung định luật bảo toàn khới lượng và bảo toàn ngun tớ

Vì H2SO4 dư nên B tan hết và muối thu được là Fe2(SO4)3.

Gọi



nFe2 ( SO4 )3 = x



B +

H2SO4

104.8 gam

Bảo toàn nguyên tố S:

nH2 SO4







Fe2(SO4)3

x mol



= 3.x + 0.3 (mol)

Bảo toàn khối lượng :

mB



(pư)



+



mH 2 SO4



(pư)



=







nH 2 O

mFe2 ( SO4 )3



+



SO2 + H2O

0,3 mol



= 3.x + 0.3 (mol)

+



mSO2



+



mH 2O

12







104.8 + 98.( 3x + 0.3)

x = 0.685 (mol)







nFe = 2. Fe ( SO ) = 2x0.685 = 1.7(mol)

mFe = 1.7x56 = 76.72 (g) ⇒ m = 76.72(g)



n



2



=



400.x



+ 64.0.3 + 18. (3x+ 0.3)



4 3



Cách 3: phương pháp bảo toàn e

Fe



+







O2







B (Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3)



B + H2SO4

Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O

Trong các phản ứng trên : chất khử Fe, chất oxi hóa O2 và S+6 trong H2SO4

Ta só các q trình oxi hố và q trình khử





Fe0



Fe3+



+



m

56



+



O2



4e



104.8 − m

32



S



+6







3x



3e

m

56



104.8 − m



32



+



2e



2O2-







2x0.3

Theo định luật bảo tồn e ta có :



S+4

0.3



104.8 − m



+ 2 ×0.3

32



m

56



3 =

Suy ra m = 76.72 gam



Cách 4 : sử dụng phương pháp quy đởi

Học sinh có thể quy đổi hỗm hợp về 2 chất hay 3 chất ở đây tơi chỉ trình

bày cách quy đổi về 1 chất là FexOy.

Vì hỗn hợp chỉ chứa 2 nguyên tố là Fe và O nên có thể xem hỗn hợp chỉ

chứa một chất có cơng thức giả định là FexOy

nFe



y



x



O



=



104.8

56 x + 16 y



Ta có PTHH

2Fe Oy +(6x-2y) H2SO4

x









xFe2(SO4)3 + (3x-2y)SO2 + (6x-2y)H2O



13



104.8

56 x + 16 y

2:



Theo PTHH ta có tỷ lệ:







nFe =



104.8

3x − 2 y

=

56 x + 16 y

0.3



0.3

x 274

=

y 351



suy ra



274 ×104.8

= 1.37 mol

56 ×274 + 16 ×351



oxit là Fe274O351



mFe = m = 1.37x56 = 76.72 gam



Ví dụ 3: Cho 46.4 gam hỗn hợp A gồm Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4 với tỷ lệ số

mol lần lượt là 1:5:9:13 tác dụng với H2SO4 đặc nóng dư thu được V lit khí SO2

ở đktc (khơng còn sản phẩm khử nào khác). Tính V.

Bài làm:

n SO2 =



Ta có :



2,24

= 0,1

22,4



Gọi: nFe=x



Suy ra







(mol)



nFeO=5x, nFe



3



2



O



=9x, nFe



56 x + 72 ×5 x + 160 ×9 x + 232 ×13 x = 46.4



3



4



O







= 13x

x=



0.2

mol

21



Cách 1: Phương pháp đại số

A tác dụng với H2SO4 đặc nóng:

o



2Fe



+ 6H2SO4 (đặc)



t







Fe2(SO4)3



+ 3SO2 +



6H2O (1)



3x

2



x

o



2FeO + 4H2SO4 (đặc)



5x



t







Fe2(SO4)3



+



SO2 +



2H2O (2)



5x

2



14



o



2Fe3O4 + 10H2SO4 (đặc)



t







3Fe2(SO4)3



+



SO2 + 10H2O (3)

13x

2



13x

o



Fe2O3 + 3H2SO4 (đặc)



t







Fe2(SO4)3



+



H2 O



9x

Theo (1), (2), (3) ta có:

n SO2 =







nSO2 =



3

5

13

n Fe + n FeO + n Fe3O4

2

2

2



3 x 5 x 13x

+ +

2

2

2



x=



thay



0.2

mol

21



ta có



nSO2 = 0,1 mol



Vậy V=0.1x22,4=2,24 lit

Cách 2: Áp dụng định luật bảo toàn e:

Hỗn hợp A gồm Fe, FeO, Fe 2O3, Fe3O4 nên tồn tại một lượng sắt bị oxi

hóa để tạo thành hỗn hợp A:

o



2Fe + O2



t







2FeO



to



4Fe + 3O2









2Fe3O4



o



3Fe + 2O2



t







Fe2O3



Và khi A tác dụng với H 2SO4 đặc nóng thì: chất nhường e là Fe, chất nhận

e là H2SO4 và O2.

Số mol Fe bị oxi hóa là :

0.2

nFe = x + 5 x + 9 ×2 x + 13 ×3 x = 63x = 63 × = 0.6 mol

21



Số mol nguyên tử oxi do phân tử O2 bị khử tạo thành là:



15



0.2

nO = 5 x + 9 ×3x + 13 ×4 x = 84 x = 84 × = 0.8 mol

21



Ta có các q trình:

Fe







Fe3+



0.6 mol

O2



+



3e



3x0.6 mol

+



4e







1.6

S+6 +



2e



2O20.8







V



22.4



S+4

V

22.4



3 ×0.6 = 1.6 + 2



Áp dụng định luật bảo tồn e ta có:



V

⇒ V = 2.24 lit

22.4



Cách 3: Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng và bảo toàn ngun tớ

Ta có sơ đồ: A + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O

Trong A: nFe = 63x







n Fe2 ( SO4 )3 =



63x

2



Theo nguyên lý bảo tồn ngun tố ta có:

n H 2 SO4 = 3 ⋅ n Fe2 ( SO4 )3 + n SO2 = 3 ⋅



63x

+ 0,1 = n H 2O

2



Áp dụng định luật bảo tồn khối lượng ta có:

mA +





mH 2 SO4

(pư)



=



mFe2 ( SO4 )3



+



mSO2



+



mH 2 O



63 x

63x

63 x

46.4 + (3 ×

+ 0,1) ×98 = 400 ×

+ mSO2 + (3 ×

+ 0,1) ×18

2

2

2



63 x

⇒ 160 ×

+ mSO2 = 54.4

2



16



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

- Hầu hết các em học sinh giỏi là những em có ý thức học tập tốt, hứng thú và đam mê học môn Hóa. Tuy nhiên nhiều em có hoàn cảnh khó khăn, cùng với áp lực học nhiều môn học khác và học nghề nên các em không có đủ thời gian để nguyên cứu, vận dụng và tìm

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×