Một số kinh nghiệm giúp học sinh sử dụng phương pháp quy đổi trong giải toán hóa học - Pdf 25

Liên hệ: Nguyễn Văn Hùng ĐT:0946734736; Mail:
A. MỞ ĐẦU:
I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI.
Cùng với sự phát triển Kinh tế -Xã hội, Việt Nam ngày càng hội nhập sâu
rộng vào các vấn đề quốc tế, trong đó có lĩnh hội những tinh hoa giáo dục của
các nước tiên tiến trên thế giới trong công cuộc cải cách giáo dục và đặc biệt
quan trọng là Đảng và Nhà nước đã xác định giáo dục là mục tiêu hàng đầu, đầu
tư cho giáo dục là đầu tư cho sự phát triển lâu dài và bền vững. Khi hội nhập
quốc tế đòi hỏi nguồn nhân lực của đất nước ta phải đảm bảo về trình độ, năng
lực làm việc và có một nền tảng các kiến thức khoa học cơ bản
Xuất phát từ đòi hỏi đó công cuộc cải cách giáo dục của nước nhà đã diễn
ra trong những năm gần đây để đáp ứng những yêu cầu với sự phát triển của xã
hội. Trong thực tế khi nghiên cứu và trực tiếp giảng dạy với bộ sách giáo khoa
mới, đặc biệt là bộ môn Hóa Học tôi thấy: Về nội dung chương trình đáp ứng
được với tinh thần đổi mới, tuy nhiên vẫn còn một số nội dung quá nặng với học
sinh, vì đặc thù của bộ môn Hóa Học là một môn khoa học cơ bản, liên quan đến
các vấn đề trong cuộc sống hàng ngày, bộ môn liên quan nhiều đến thực nghiệm.
Trong khi đó điều kiện kinh tế và nền khoa học kĩ thuật của ta đang còn rất hạn
chế. Công cuộc cải cách đòi hỏi từ nhiều phía: Từ nội dung chương trình,
phương pháp dạy, phương pháp học Đòi hỏi giáo viên phải giảng dạy nghiêm
túc, có trách nhiệm, tạo được hướng thú học tập, say mê tìm tòi. Học sinh phải
có ý thức học tập thật sự, xây dựng được động lực học tập đúng đắn.
1
Liên hệ: Nguyễn Văn Hùng ĐT:0946734736; Mail:
Nhằm giúp học sinh có một cái nhìn tổng quát về một phương pháp giải
bài tập hóa học từ đó các em sẽ linh hoạt lựa chọn cho mình
được phương pháp tối ưu đối với một bài toán nhất định
trong quá trình giải. Chính vì vậy tôi lựa chọn đề tài
“Một số kinh nghiệm giúp học sinh sử dụng phương
pháp quy đổi trong giải toán hóa học ” để nghiên cứu.
2

Phương pháp quy đổi được áp dụng cho các bài toán hỗn hợp hoặc các bài
toán thực hiện qua nhiều quá trình thí nghiệm. Trong đề tài này, tôi đi sâu
nghiên cứu sử dụng phương pháp quy đổi áp dụng trong giải dạng toán sau làm
cơ sở:
Bài toán: Đốt cháy m(g) kim loại M trong không khí một thời gian thu được
m
1
(g) hỗn hợp X gồm kim loại M và oxit M
x
O
y
. Cho m
1
(g) hỗn hợp X tác dụng
với lượng dư dung dịch HNO
3
thu được V(l) khí N
a
O
b
duy nhất (ĐKTC).
Bài toán được tóm tắt theo sơ đồ sau:
0
3 2 42
( , )
0
(1) (2)
( )
n
HNO H SO d t duO

B. NỘI DUNG PHƯƠNG PHÁP.
I. NGUYÊN TẮC NGHIÊN CỨU.
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 các phép tính trở
nên dễ dàng, thuận tiện. Tuy nhiên, dù tiến hành quy đổi theo hướng nào thì
cũng phải tuân thủ hai nguyên tắc sau:
- Bảo toàn nguyên tố, tức tổng số mol mỗi nguyên tố ở hỗn
hợp đầu và hỗn hợp mới phải bằng nhau.
- Bảo toàn số oxi hóa, tức tổng số oxi hóa của các nguyên tố trong hai hỗn hợp
là như nhau.
II. CÁC HƯỚNG QUY ĐỔI.
Một bài toán có thể có nhiều hướng quy đổi khác nhau, trong đó có ba
hướng chính :
1. Quy đổi hỗn hợp nhiều chất về hỗn hợp hai hoặc chỉ
một chất.
Trong trường hợp này thay vì giữ nguyên hỗn hợp các chất như ban đầu,
ta chuyển thành hỗn hợp với số chất ít hơn (cùng của các
6
Liên hệ: Nguyễn Văn Hùng ĐT:0946734736; Mail:
nguyên tố đó), thường là hỗn hợp hai chất, thậm chí là một
chất duy nhất. Thí dụ: với hỗn hợp
các chất gồm Fe, FeO, Fe
3
O
4
, Fe
2
O
3
ta có thể chuyển thành

.
Rõ ràng, với cách quy đổi này bài toán đã được đơn giản hóa đi rất nhiều,
nhờ đó có thể giải một cách nhanh và gọn hơn.
2. Quy đổi hỗn hợp nhiều chất về các nguyên tố tương ứng.
Thông thường ta gặp bài toán hỗn hợp nhiều chất nhưng về bản chất chỉ
gồm 2 (hoặc 3) nguyên tố. Do đó, có thể quy đổi thẳng hỗn hợp đầu về hỗn hợp
chỉ gồm 2 (hoặc 3) chất là các nguyên tố tương ứng.
Thí dụ : (Fe, FeS, FeS
2
, Cu, CuS, Cu
2
S, S)
→
(Cu, Fe, S).
3. Quy đổi tác nhân oxi hóa trong phản ứng oxi hóa -
khử.
Với những bài toán trải qua nhiều giai đoạn oxi hóa khác nhau bởi những
chất oxi hóa khác nhau, ta có thể quy đổi vai trò oxi hóa của chất oxi hóa này
7
Liên hệ: Nguyễn Văn Hùng ĐT:0946734736; Mail:
cho chất oxi hóa kia để bài toán trở nên đơn giản hơn.
Khi thực hiện phép quy đổi phải đảm bảo :
- Số electron nhường, nhận là không đổi (ĐLBT electron).
- Do sự thay đổi tác nhân oxi hóa
→
có sự thay đổi sản
phẩm cho phù hợp.
Thông thường ta hay gặp dạng bài sau :
Kim loại
1

hoặc ngược lại.
8
+O
2
+HNO
3
Liên hệ: Nguyễn Văn Hùng ĐT:0946734736; Mail:
III. CÁC CHÚ Ý KHI LÀM BÀI TOÁN QUY ĐỔI.
1. Do việc quy đổi nên trong một số trường hợp số mol
một chất có thể có giá trị âm để tổng số mol mỗi nguyên tố là
không đổi (bảo toàn).
2. Trong quá trình làm bài ta thường kết hợp sử dụng các
phương pháp bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố và
bảo toàn electron, kết hợp với việc sơ đồ hóa bài toán để
tránh viết phương trình phản ứng, qua đó rút ngắn thời gian
làm bài.
3. Phương án quy đổi tốt nhất, có tính khái quát cao nhất là
quy đổi thẳng về các nguyên tử tương ứng. Đây là phương
án cho lời giải nhanh, gọn và dễ hiểu, đồng thời biểu thị
đúng bản chất hóa học của bài toán.
IV. VÍ DỤ MINH HỌA.
Ví dụ 1: Nung m gam bột sắt trong oxi, thu được 3,0 gam
hỗn hợp chất rắn X. Hòa tan hết hỗn hợp X trong
9
Liên hệ: Nguyễn Văn Hùng ĐT:0946734736; Mail:
dung dịch HNO
3
(dư), thoát ra 0,56 lít NO (ở đktc, là sản
phẩm khư duy nhất). Giá trị của m là
A. 2,52g. B. 2,22g. C. 2,62g.






m (g) 3 (g)
Trong trường hợp này ta có thể quy đổi hỗn hợp X ban đầu về các hỗn
hợp khác đơn giản hơn gồm 2 chất (Fe và Fe
2
O
3
; FeO và Fe
2
O
3
;
Fe
3
O
4
và Fe
2
O
3
; Fe và FeO ; Fe và Fe
3
O
4
; FeO và Fe
3

+ 3e → N
+2
x → 3x 0,075← 0,025
Theo bảo toàn electron : 3x = 0,075 → x = 0,025 (2) → n Fe : 0,025 mol
Từ (1) và (2)

y =

0,01

2 3
0,01
Fe O
n mol=
Theo bảo toàn nguyên tố đối với Fe :

n
Fe
= n
Fe
+ 2n(Fe
2
O
3
) = 0,045 mol → m = 56.0,045 = 2,52 →
Đáp án A.
Phương án 1.2. Quy đổi hỗn hợp X thành
( )
( )
Fe x mol

y mol
=


=



0,015
0,03
Fe
FeO
n mol
n mol
=


=

Theo bảo toàn nguyên tố đối với Fe :

n
Fe
= n
Fe
+ n
Fe
O
= 0,045 mol → m = 56.0,045 = 2,52 →
Đáp án A.

+






→ → →
 





Theo bảo toàn khối lượng: 56x + 16y = 3,0 (5)
12
Liên hệ: Nguyễn Văn Hùng ĐT:0946734736; Mail:
Các quá trình nhường nhận electron :
Fe
0
→ Fe
+3
+ 3e N
+5
+ 3e → N
+2
x 3x 0,075 0,025
O
0
+2e → O

2 3
3 4
3,0
O O
Fe
FeO
Fe X Fe O
Fe O
Fe O
mg g
+
 
 
 
→ →
 
 
 
 

Ở đây thay vai trò nhận electron của N
+5
bằng O:
N
+5
+ 3e → N
+2


O

160
mol=

m = 56.0,045 = 2,52(g) Đáp án A.
14
Liên hệ: Nguyễn Văn Hùng ĐT:0946734736; Mail:
V. THIẾT LẬP PHƯƠNG TRÌNH KINH NGHIỆM CHO BÀI TOÁN CƠ
SỞ.
Ta có sơ đồ:
0
3 2 4
2
( , )
0
(1) (2)
( )
n
HNO H SO d tO
x y
M
M
M hhX
M O
N S
+
++
α β




e(oxi)
+ n
e(2)
=

1 1
.2
16 8
m m m m
t t
− −
+ = +
Theo định luật bảo toàn electron : n
e nhường
= n
e nhận
→ na =
1
8
m m
t

+
Nhân cả hai vế với M ta được:
1 1
( ) . .
( ) .
8 8 8
M m m M m M m
Ma n Mt mn M t

(hoặc V
khí(2)
).
Khi biết 2 trong 3 đại lượng trên ta tính được ngay đại lượng còn lại.
Áp dụng phương trình (2) cho ví dụ trên ta được
0,56
0,7.3 5,6. .3 2,52( )
22,4
m g= + =
chọn đáp án A.
VI. VẬN DỤNG PHƯƠNG PHÁP GIẢI MỘT SỐ BÀI TOÁN VÔ CƠ VÀ
HỮU CƠ.
Câu 1 . Cho 28,8g hỗn hợp Fe, Mg, Cu (số mol mỗi kim loại bằng nhau) tác
dụng hết với dung dịch HNO
3
thu được dung dịch X và 5,376 lít (đktc) hỗn hợp
gồm 4 khí N
2
, NO, N
2
O, NO
2
trong đó 2 khí N
2
và NO
2
có số mol bằng nhau. Cô
cạn cẩn thận dung dịch X thu được 117,6g muối khan. Số mol HNO
3
đã phản

→ +
→ +
→ =

Tổng khối lượng muối Fe(NO
3
)
3
, Mg(NO
3
)
2
, Cu(NO
3
)
2

m = 0,2 (242 + 148 +188) = 115,6 g < 117,6 g
→ Trong dung dịch có muối NH
4
NO
3
.
Khối lượng muối NH
4
NO
3
= 117,6 – 115,6 = 2g
4 3
2


Xét quá trình khử.
5 2
3N e N
+ +
+ →
5 3
8N e N
+ −
+ →
3x x 0,2 0,025
5 1
2
2 8N e N
+ +
+ →
8y y

Ta có hệ:
3 8 0,2 1,4 0,144( )
0,24 0,096( )
x y x mol
x y y mol
+ + = =
 

 
+ = =
 
17

n
Ta có:
( )
2
n 2 2 2
n
C H O nCO nH O
O+
→ +
2 2
50
0,5( )
100
CO H O
n n n mol

= = = =
2 2 2
0,5.22,4 11,2( )
O CO O
n n V l= ⇒ = =
chọn D.
Câu 3 . Khi đốt cháy hoàn toàn một polime X (tạo thành do
đồng trùng hợp 2,3-Đimetyl butadien và acrilon nitrin CH
2
= CH-CN) với một lượng oxi vừa đủ thấy tạo thành một
hỗn hợp khí ở nhiệt độ nhất định, áp suất xác định chiếm
57,69% CO2 về thể tích. Tỉ lệ hai monome là?
A. 3/5 B. 1/1 C. 1/3 D. 3/2
Giải:

11 5 100
11,55 34,59
3
1
3
x y
x y x y
x y
y x
y x
x
y
+
= ⇔ + = +
+
⇔ =
⇔ =
⇔ =
+) Cách 2: Tách polime thành các nguyên tố rồi viết sơ đồ
cháy:
(-CH
2
-C(CH
3
)=C(CH
3
)-CH
2
-)
x

+
= ⇔
+ + + +
⇔ =
19
Liên hệ: Nguyễn Văn Hùng ĐT:0946734736; Mail:
VII. SAI LẦM CẦN TRÁNH KHI GIẢI BÀI TOÁN THEO PHƯƠNG PHÁP
QUI ĐỔI.
Giải bài toán theo phương pháp “qui đổi” sẽ cho ta
kết quả bài toán nhanh hơn, thuận lợi hơn. Nhưng khi vận
dụng phương pháp để giải một số bài toán có dạng tương
tự nếu không hiểu rõ bản chất phản ứng hóa học trong
dung dịch sẽ có thể gặp phải sai lầm sau:
Qui đổi làm sai lệch bản chất của phản ứng.
Ví dụ 1: Hòa tan hoàn toàn 11,2 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe
3
O
4
,
Fe
2
O
3
trong HCl dư sau phản ứng thấy tạo ra 12,7 gam FeCl
2
. Hỏi số
gam FeCl
3
thu được là bao nhiêu?
Hướng dẫn : Với hỗn hợp các chất gồm Fe, FeO, Fe

2
O
3
) thậm chí chỉ là qui đổi thành một
"chất" duy nhất dạng Fe
x
O
y
.
Trong các trường hợp qui đổi trên chúng ta sẽ gặp sai
lầm khi chúng ta qui đổi hỗn hợp thành Fe và FeO vì khi
đó hỗn hợp Fe và FeO phản ứng với dd HCl không cho
20
Liên hệ: Nguyễn Văn Hùng ĐT:0946734736; Mail:
muối FeCl
3
. Bài toán bị sai về mặt bản chất hóa học.
Ví dụ 2: Hòa tan hoàn toàn 20 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe
3
O
4
,
Fe
2
O
3
trong lượng dư dung dịch HCl 1M thu được 0,224 lít H
2
(ĐKTC) và dung dịch D. Cho dung dịch D tác dụng với lượng dư
dung dịch NaOH. Lọc kết tủa đem nung ngoài không khí đến khối

3
dư, thoát ra V lít khí NO duy nhất (đktc) và dung dịch Y. Thêm
21
Liên hệ: Nguyễn Văn Hùng ĐT:0946734736; Mail:
Ba(OH)
2
dư vào Y thu được 126,25 gam kết tủa. Giá trị của V là?
A. 17,92 lít. B. 19,04 lít. C. 24,64 lít. D. 27,58 lít.
Câu 3: Để hoà tan hoàn toàn 23,2 gam hỗn hợp gồm FeO, Fe
3
O
4

và Fe
2
O
3
(trong đó số mol FeO bằng số mol Fe
2
O
3
), cần dùng vừa đủ V lít dung dịch HCl
1M. Giá trị của V là?
A. 1,8. B. 0,8. C. 2,3. D. 1,6.
Câu

4: Cho m gam hỗn hợp gồm FeO, Fe
2
O
3

2
O
3
. Hòa tan m gam hỗn hợp
X vào dung dịch HNO
3

đặc nóng dư thu được 2,24 lít khí NO
2

(đktc) là sản
phẩm khử duy nhất. Giá trị của m là?
A. 11,2. B. 10,2. C. 7,2. D. 9,6.
Câu

6: Cho 17,04 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe
2
O
3

và Fe
3
O
4

phản ứng hết
với dung dịch HNO
3

loãng dư thu được 2,016 lít khí NO (sản phẩm khử duy

(sản phẩm khử duy nhất ở
đktc) là?
A. 224 ml. B. 448 ml. C. 336 ml. D. 112 ml.
Câu 8: Hòa tan hoàn toàn 49,6 gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe
2
O
3
, Fe
3
O
4
bằng H
2
SO
4
đặc nóng
thu được dung dịch Y và 8,96 lít khí SO
2

(đktc).
a. Tính phần trăm khối lượng oxi trong hỗn hợp X.
A. 40,24%. B. 30,7%. C. 20,97%. D. 37,5%.
b. Tính khối lượng muối trong dung dịch Y.
A. 160 gam. B.140 gam. C. 120 gam. D. 100
gam.
Đáp án:
1.D; 2.C; 3.B; 4.A; 5.A; 6.D; 7.A; 8a.C; 8b.B.
23
Liên hệ: Nguyễn Văn Hùng ĐT:0946734736; Mail:
C. KẾT LUẬN

Nguyễn Vũ Hùng
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. PGS. Nguyễn Xuân Trường, “Dùng phương pháp quy đổi để tìm nhanh
đáp số của bài toán hóa học”, số 4(52)/2006, trang 2-3.
[2]. Th.s. Lê Phạm Thành, “Phương pháp giải nhanh các bài toán Hóa Học
THPT” NXB Hà Nội, 3/2009.
[3]. Th.s. Lê Phạm Thành, “ 16 phương pháp và kỹ
thuật giải nhanh bài toán Hóa Học” . NXB ĐHSP Hà
Nội, 4/2009.
[4]. Th.S Nguyễn Khoa Thị Phượng “ Phương pháp giải bài tập hóa
học đại cương- vô cơ”. NXB Đại Học Quốc Gia Hà Nội,
08/04/2008.
25


Nhờ tải bản gốc

Tài liệu, ebook tham khảo khác

Music ♫

Copyright: Tài liệu đại học © DMCA.com Protection Status