ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP QUY ĐỔI NGUYÊN TỬ ĐỂ GIẢI MỘT SỐ
BÀI TOÁN HÓA VÔ CƠ
A.ĐẶT VẤN ĐỀ:
Trong những năm gần đây,các phương pháp giải nhanh toán hóa học
không ngừng phát triển, đây là hệ quả tất yếu khi Bộ giáo dục và đào tạo triển
khai hình thức thi trắc nghiệm với bộ môn Hóa học.Với hình thức thi trắc
nghiệm,trong một khoảng thời gian rất ngắn học sinh phải giải quyết được một
lượng khá lớn các câu hỏi, bài tập.Điều này không những yêu cầu các em phải
nắm vững, hiểu rỏ kiến thức mà còn phải thành thạo trong việc sử dụng các kỹ
năng giải bài tập và đặc biệt phải có phương pháp giải hợp lý cho từng dạng
bài tập.Từ thực tế sau mỗi kỳ thi ĐH-CĐ,nhiều em học sinh có kiến thức khá
vững nhưng kết quả vẫn không cao, lý do chủ yếu là các em vẫn giải các bài
toán theo phương pháp truyền thống,việc này rất mất thời gian nen từ đó không
đem lại hiệu quả cao trong việc làm bài trắc nghiệm.Vì vậy việc nghiên cứu ,tìm
tòi và xây dựng các phương pháp giải nhanh các bài tập hóa học là một việc
rất cần thiết để giúp các em đạt kết quả cao trong các kỳ thi ĐH-CĐ.Tuy nhiên
Hóa học là một môn khoa học thực nghiệm nên để áp dụng tốt các phương pháp
giải nhanh mà vẫn giúp các em học sinh hiểu được bản chất hóa học là một vấn
đề khá khó khăn, đòi hỏi học sinh phải nắm vững kiến thức và có kỹ năng tốt để
giải bài tập.
Trong quá trình giảng dạy,tôi phát hiện thấy các em học sinh gặp nhiều
khó khăn trong việc giải quyết các bài toán về hỗn hợp nhiều chất(như :Fe và
các ôxít sắt hay muối sắt hoặc đồng với lưu huỳnh ) hoặc các hợp chất khó
xác định số ôxi hóa như
2 2 2 4
; Cu FeS Cu FeS
tác dụng với dung dịch HNO
3
hoặc
H
2

nguyên tử.
Phương pháp này quy đổi nguyên tử là phương pháp kết hợp những ưu
điểm của việc vận dụng các định luật bảo toàn khối lượng; bảo toàn nguyên tố
và bảo toàn electron. Vì vậy để áp dụng có hiệu quả phương pháp này học sinh
phải thành thạo kỹ năng vận dụng các định luật bảo toàn này.
II.MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP CÓ THỂ SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP
QUY ĐỔI NGUYÊN TỬ:
1.Loại bài tập về sắt và các ôxít sắt tác dụng với axít có tính ôxi hóa
mạnh như HNO
3
hoặc H
2
SO
4
đặc nóng:
Bài toán tổng quát: Cho m gam Fe ở ngoài không khí ,sau một thời gian
thu được a gam chất rắn A.Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp A bằng dung dịch HNO
3
loãng, dư (hoặc H
2
SO
4
đặc nóng dư) thu được x mol sản phẩm khử của N(hoặc
S) duy nhất.Tính m theo a và x hoặc ngược lại tính x theo a,m hay tính a theo
m,x.
Ví dụ minh họa:
Nung nóng 12,6 gam Fe ngoài không khí ,sau một thời gian thu được m
gam hỗn hợp X gồm Fe,FeO,Fe
2
O

2
SO
4
→ Fe
2
(SO
4
)
3
+ SO
2
+ H
2
O
Fe phản ứng với ôxi cho sản phẩm là 3 ôxít sắt và sắt dư.Hỗn hợp này tác
dụng với H
2
SO
4
đặc nóng đưa Fe
0
lên Fe
+3
.Trong cả quá trình oxi nhận e để
về O
-2
và S
+6
( trong H
2

+4

x mol 2.x mol 2.0,1875 0,1875mol
- Tổng số mol e nhường : 0,675 mol
-Tổng số mol e nhận : 2.x + 0,35 mol
Áp dụng ĐLBT e, ta có: 0,675 = 2.x + 0,35 ⇒ x = 0,15 mol.
Áp dụng ĐLBT khối lượng : m = m
Fe
+ m
O
= 12,6 + 0,15.16 =15 gam.
⇒Chọn đáp án A.
2. Loại bài tập về hỗn hợp muối sắt hoặc đồng với lưu huỳnh:
Bài toán tổng quát: Hòa tan hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm Fe, FeS,
FeS
2

hoặc Cu, CuS, CuS
2
trong dung dịch HNO
3
thu được a mol sản phẩm
khử duy nhất và dung dịch A .Cho dung dịch A phản ứng với Ba(OH)
2
dư ,lọc
bỏ kết tủa nung đến khối lượng không đổi được x gam chất rắn .Tính x theo m
và a hoặc ngược lại tính a theo m và x.
Ví dụ minh họa:
Hòa tan hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm Fe,Cu,CuS,Cu
2

2-
} + khí NO
Y + Ba(OH)
2
→ m gam ↓{ BaSO
4
,Cu(OH)
2
}
Ta có các quá trình cho nhận electron như sau:
Cu
0
→ Cu
2+
+ 2e N
+5
+ 3e → N
+2
(NO)
x mol 2.x mol 3.0,9 0,9 mol
S → S
+6
+ 6e
y mol 6.y mol
Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có: 2.x + 6.y = 2,7 (2)
Từ (1) và (2) ta có : x = 0,3 mol ; y = 0,35 mol.
Theo định luật bảo toàn nguyên tố ta có:
n
Cu(OH)2
= n

sunfat khan.Giá trị m là :
A. 52,2 B. 48,4 C. 54,0 D. 58,0
Hướng dẫn giải:
Công thức ôxít sắt: Fe
x
O
y

Ta quy đổi như sau: 20,88 gam Fe
x
O
y
⇔ [ Fe: a mol, O: b mol ]
⇒ 56.a +16.b =20,88 ( I )
Ta xét các quá trình oxi hóa- khử:
Fe
0
→ Fe
+3
+ 3e O
0
+ 2e → O
-2
4
a mol 3.a mol b mol 2.b mol

S
+6
+ 2e → S
+4

thu đươcV (lít) sản phẩm khí chứa N duy nhất
(đktc).Xác định ô xít sắt và tính m.
Ví dụ minh họa:
Cho hỗn hợp A có khối lượng m gam bột Al và oxit Fe
x
O
y
, tiến hành phản
ứng nhiệt nhôm hỗn hợp A trng điều kiện không có không khí được hỗn hợp B.
Nghiền nhỏ trộn đều hỗn hợp B rồi chia làm 2 phần.
- Phần 1 có khối lượng 14,49 gam được hòa tan hết trong dung dịch HNO
3
đun nóng được dung dịch C là 3,696 lít khí NO duy nhất (đktc).
- Phần 2 tác dụng với lượng dư NaOH đun nóng thấy giải phóng 0,336 lít
khí H
2
(đktc) và còn lại 2,52 gam chất rắn.
Các phản ứng xảy ra hoàn toàn.
Trị số của m và công thức của Fe
x
O
y
là:
A. 12,32g và FeO B. 13,92g và Fe
2
O
3
C. 19,32g và Fe
3
O

2
3 2 2 0,015 2
e H
n a by xn xn x III⇒ = − = =
( )
56 x 2,52
Fe
m bx n IV⇒ = =
Lấy (II) chia cho
3 1
56 3
III VIV n
 
+ ⇒ =
 ÷
 
Thay
1
3
n =
vào (III)
( )
3 2 0,09a by IV− =
Giải hệ phương trình (I); (II) và (IV):
0,135; 0,18; 0,15bx by a⇒ = = =
3 4
0,135 3
0,18 4
x bx
Fe O

dung dịch HNO
3
loãng, dư, thu được 1,344 lít NO (sản phẩm khử duy nhất,
đktc) và dung dịch X. Cô cạn dung dịch X thu được m gam muối khan. Giá trị
của m là:
A. 38,72g B. 35,5g C. 49,09g D. 34,36g
Giải
Bước 1:
Coi 11,36 gam hỗn hợp gồm Fe; FeO, Fe
2
O
3
, Fe
3
O
4
là hỗn hợp của xmol
0
Fe

và ymol
0
O
.
Bước 2:
( )
56 16 11,36
hh
m x y I= + =
- Các quá trình oxi hoá - khử:

+ →


áp dụng ĐLBT electron:
( )
2 0,18 3
3 2 0,18
e
n y x
x y II
= + =
⇔ − =
Bước 3:
Giải hệ (I) và (II):
0,16; 0,15x y⇒ = =
Ta có:
( )
3
3
0,16
Fe
Fe NO
n n x mol= = =
( )
3
3
0,16 242 38,72
Fe NO
m x g⇒ = =
⇒ Đáp án A.

SO
4
đặc nóng dư, thì thu được 0,3 mol SO
2
. Trị số của x là:
A. 0,6 mol B. 0,4 mol C. 0,5 mol D. 0,7 mol
Giải: Hỗn hợp B có thể gồm : Cu dư, Fe dư và CuO, FeO, Fe
2
O
3
, Fe
3
O
4
Coi B là hỗn hợp của x mol
0
Fe
và 0,15 mol
0
Cu
và y mol
0
O
:
56 0,15.64 16 63,2mB x y⇒ = + + =
( )
56 16 53,6x y I⇔ + =
0 3
3
3

+
+
+ →
Giải hệ (I) và (II): ⇒ y = 0,9; x = 0,7
⇒ Đáp án D.
Bài 3 : Hoà tan hoàn toàn m gam hỗn hợp A gồm Fe; FeS; FeS
2
; S trong
dung dịch HNO
3
đặc nóng dư thu được dung dịch B và 9,072 lít NO
2
(đktc), sản
phẩm khử duy nhất. Chia dung dịch B thành 2 phần bằng nhau.
- Phần 1: Tác dụng với dung dịch BaCl
2
dư thu được 5,825g kết tủa trắng
- Phần 2: Tác dụng với dung dịch NaOH dư thu được kết tủa C. Nung C
đến khối lượng không đổi thu được m1 gam chất rắn.
Giá trị của m và m1 lần lượt là:
A. 3,56g; 1,4g B. 4,02g; 2,9g C. 2,15g; 1,95g D. 2,1g; 1,84g
Hướng dẫn giải:
Coi hỗn hợp A gồm
0
xmol Fe
và ymol
0
S
0 3
3

( ) ( )
( )
0
2
3
2 3
3
6
2
4 4
2 4
1/ 2
2 2
OH t
Ba
Fe Fe OH C Fe O
x x
mol mol
ddB
S SO BaSO
y y
mol mol
−
+
+
+
−

→ ↓ →


m m x x g⇒ = = = =
⇒
Đáp án A.
Bài 4: Đốt cháy hoàn toàn 6,48 gam hỗn hợp chất rắn X gồm: Cu, CuS,
FeS; FeS
2
; FeCu
2
S
2
; S thì cần 2,52 lít O
2
và thấy thoát ra 1,568 lít SO
2
. Mặt khác
cho 6,48 gam X tác dụng với dung dịch HNO
3
đặc nóng dư thu được V lít NO
2
(là sản phẩm khử duy nhất) và dung dịch A. Cho dung dịch A tác dụng với dung
dịch Ba(OH)
2
dư thu được m gam kết tủa. Biết thể tích các khí đều đo ở đktc.
Giá trị của V và m là:
A. 12,316 lít và 24,34g. B. 13,216 lít và 23,44g
C. 16,312 lít và 23,34g D. 11,216 lít và 24,44g
Giải: Coi hỗn hợp X gồm xmol
0 0
,Cu ymol Fe
và

22,4
S SO
n n z III⇒ = = = =
Giải hệ (I), (II) và (III):
0,04;x =
y = 0,03; z = 0,07
- Khi cho X tác dụng với dung dịch HNO
3
đặc nóng:
( )
3
6
2 3 2
4 2
; ;
HNO
Cu Fe S ddA Cu Fe S SO NO
+
+ + −
 
→ + + + ↑
 
 
2
2 3 6
NO e
n n x y z⇒ = = + +
= 2 x 0,04 + 3 x 0,03 + 6 x 0,07 = 0,59 mol
( )
2

0,04 9 0,03 107 0,07 233 23,44x x x g= + + + =
⇒ Đáp án B.
IV.MỘT SỐ BÀI TẬP TƯƠNG TỰ
Bài 1. (Đề TSĐH Khối B-2007)Nung m gam bột sắt trong không khí ,thu
đuợc 3 gam hỗn hợp rắn X. Hòa tan hết hỗn hợp X trong dung dịch HNO
3
dư
,thoát ra 0,56 lit (đktc) NO là sản phẩm khử duy nhất.Giá trị m là:
A. 2,22 B. 2,52 C. 2,62 D. 2,32
Bài 3. Đề thi thử ĐH lần3-2012(Trường THPT Chuyên- ĐH Vinh)
Hòa tan hết 17,92 gam hỗn hợp X gồm Fe
3
O
4
, FeO, Fe, CuO, Cu, Al ,
Al
2
O
3
(trong đó ôxi chiếm 25,446% về khối lượng) trong dung dịch HNO
3
loãng
dư .Kết thúc các phản ứng thu được dung dịch Y và hỗn hợp khí Z có tỉ khối so
với H
2
là 15,29. Cho NaOH tới dư vào Y rồi đun nóng không có khí thoát ra.Số
mol HNO
3
đã phản ứng là:
A. 1,215 B. 1,392 C. 1,475 D. 0,75

3
O
4
và Fe dư. Hòa tan hết X trong 200ml dung dịch HNO
3
vừa đủ
thu được 2,24 lít khí NO duy nhất (đktc).Giá trị m và nồng độ của dung dịch
HNO
3
tương ứng là:
10
A. 7,75 gam và 2M B.7,75 gam và 3,2M
C.10,08 gam và 3,2M D.10,08 gam và 2M
C.KẾT LUẬN:
I. Kết quả đạt được và bài học kinh nghiệm:
Sử dụng phương pháp quy đổi hiện nay tỏ ra có nhiều ưu thế khi áp dụng
giải nhanh các bài tập khó trong quá trình làm bài tập trắc nghiệm.Học sinh có
thể chọn được đáp án đúng trong thời gian ngắn ,không phải mất quá nhiều thời
gian như sử dụng các phương pháp truyền thống.Tuy nhiên khi giải các bài tập
dạng này cần áp dụng linh hoạt nhiều phương pháp giải nhanh như: bảo toàn
khối lượng ,bảo toàn electron hay bảo toàn nguyên tố
Ta có thể sử dụng phương pháp quy đổi cho các bài tập rất phức tạp nhưng
vẫn đưa ra kết quả chính xác và nhanh nhất.Tuy nhiên trong quá trình làm bài
cần khéo léo trong cách quy đổi về các nguyên tố và đặt ẩn số cho số mol của
các nguyên tố sao cho phù hợp.Khi số lượng chất và hợp chất càng nhiều,càng
phức tạp thì phương pháp quy đổi càng tỏ ra ưu việt so với các phương pháp
khác.
Về phương pháp quy đổi ta có thể có nhiều cách quy đổi nhưng trong phạm
vi bài viết này tôi chỉ trình bày dạng quy đổi hỗn hợp về các nguyên tử và sử
dụng phương pháp quy đổi để giải các bài toán hóa vô cơ còn với bài toán hóa

viên có thể tự trau dồi và bồi dưỡng,tích lũy thêm kiến thức. Đây là phương
pháp tốt nhất phục vụ giảng dạy và học tập đáp ứng nhu cầu thực tế của xã hội.
-Về phía học sinh cần đầu tư thêm thời gian để học kỹ lý thuyết ,nắm vững
nội dung các định luật bảo toàn khối lượng, nguyên tố,bảo toàn electron và biết
cách vận dụng các định luật này vào giải nhanh các bài tập.
E. TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Hướng dẫn giải nhanh Bài tập Hóa học của tác giả Cao Cự Giác.
2.Phương pháp giải nhanh bài tập trắc nghiệm của Đỗ Xuân Hưng.
3.Báo hóa học và ứng dụng.
4. Đề thi TSĐH-CĐ các năm 2007-2011.
5.Sách giáo khoa hóa học 10,11,12.
6.Tuyển tập các đề thi olympic 30-4 lần thứ X - Hóa học 11.

12
13