sở GD- đt hà nội
trờng thpt Việt nam- ba lan

Sáng kiến kinh nghiệm
áp dụng định luật bảo toàn electron
để giải bài tập hoá học ChƯơng Nitơ-phốt pho
Ngời thực hiện: Nguyễn thu hằng
Môn: hoá
đơn vị: trờng thpt Việt nam- ba lan
năm học 2009 - 2010
Mở đầu
I . Lý do chọn đề tài.
Cải tiến nội dung và phơng pháp dạy học nhằm nâng cao chất lợng của quá trình
dạy học là nhiệm vụ thờng xuyên và lâu dài của nghành giáo dục . Hoá học là môn
khoa học vừa lý thuyết ,vừa thực nghiệm , do đó muốn nâng cao kết quả của quá trình
dạy học hoá học ngời ta cho rằng. Một học sinh hiếu học là học sinh sau khi học bài
xong, cha vừa lòng với những hiểu biết của mình và chỉ yên tâm khi đã tự mình giải đ-
ợc các bài tập ,vận dụng kiến thức đã học dể giải bài tập. Bài tập hoá học có tác dụng
rèn luyện khả năng vận dụng kiến thức ,đào sâu và mở rộng kiến thức đã học một cách
sinh động , phong phú .Qua đó ôn tập củng cố hệ thống hoá kiến thức một cách thuận
lợi nhất ,rèn luyện kĩ năng giải bài tập , phát triển năng lực nhận thức ,năng lực hành
động ,rèn trí thông minh ,sáng tạo cho học sinh ,nâng cao hứng thú học tập bộ môn .Có
thể nói rằng bài tập hoá học vừa là mục đích ,vừa là nội dung ,lại vừa là phơng pháp
dạy học rất có hiệu quả .
Bài tập còn là con đờng đầu tiên để áp dụng chính xác kiến thức khoa học vào
cuộc sống. Song thực tế cho thấy nhiều học sinh phổ thông rất sợ giải bài tập hoá học
hoặc còn rất lúng túng trong việc xác định các dạng toán , do đó gặp nhiều khó khăn
trong việc giải bài tập . Hơn nữa số tiết bài tập hoá học ở trên lớp lại rất ít, nên việc
củng cố, đào sâu và vận dụng kiến thức hoá học còn hạn chế. Trớc tình trạng đó là một
giáo viên chuyên ngành hoá, trong quá trình giảng dạy, tôi thờng xuyên hệ thống -phân
dạng các bài tập cho học sinh ,góp phần nâng cao khả năng giải bài tập của học sinh

Soạn và giải các bài tập vô cơ : Theo phơng pháp bảo toàn electron .
3
Thực nghiệm đánh giá việc áp dụng phơng pháp bảo toàn electron.
V. Ph ơng pháp nghiên cứu.
1. Nghiên cứu lý thuyết
Nghiên cứu SGK ,sách bài tập hoá học phổ thông , các nội dung lí thuyết về bài tập
hoá học , định luật bảo toàn điện tích làm cơ sở .
2. Tổng kết kinh nghiệm và thủ thuật giải bài tập hoá học .
3. Trao đổi ,trò chuyện với đồng nghiệp , học sinh trong quá trình nghiên cứu
VI. Giả thuyết khoa học.
Nếu sử dụng thành thạo phơng pháp này thì sẽ giúp hoc sinh giải nhanh một số bài
toán hoá học vô cơ mà không phải lập hệ phơng trình đại số hay biện luận nhiều trờng
hợp .
4
Nội dung
Ch ơng I: cơ sở phơng pháp bảo toàn electron
1. Định luật bảo toàn điện tích.
Định luật bảo toàn địên tích là thớc đo đúng đắn của nhiều định luật vật lý ,hoá
học có liên quan đến điện tích .ở đây ta chỉ xét một số hệ quả của định luật phổ biến
trên vào bài toán hoá học.
2. Các hệ quả và áp dụng.
*Hệ quả 1: "Điện tích luôn xuất hiện hoặc mất đi từng cặp có giá trị trái dấu nhau "
Ví dụ 1 : Na
2
SO
4
tan vào nớc sẽ bị điện li và xuất hiện K
+
và Cl
-

2OH
-
có điện tích -2e.
Còn Mg(OH)
2
thì không mang điện
*Hệ quả 2 : " Trong phản ứng oxi hoá khử ,nếu chất khử phóng ra bao nhiêu mol
electron thì chất oxi hoá thu vào bấy nhiêu mol electron "
Ta đã vận dụng hệ quả trên để cân bằng phản ứng oxi hoá khử .Và nhiều trờng hợp chỉ
cần vần dụng hệ quả trên là có thể giải đợc bài toán mà không cần phải viết và cân bằng
phơng trình phản ứng .
Ví dụ 3 : Cho 1,92 gam Cu tan vừa đủ trong dung dịch HNO
3
loãng ,nóng ta thu
đợc V lít khí NO (đktc) .Tính V và khối lợng HNO
3
nguyên chất đã tham gia phản
ứng .
Bài giải
n
Cu
=
64
92,1
= 0,03 (mol).

5
Ta có các quá trình trao đổi electron :
Quá trình nhờng e: Quá trình nhận e :


Tổng số mol NO
3
-
= Tổng số mol HNO
3
= 0,08 mol
suy ra : khối lợng HNO
3
= 0,08 x 63 = 5,04 (g) .
* Hệ quả 3 : "Một hỗn hợp gồm nhiều kim loại có hoá trị không đổi và khối lợng cho
trớc sẽ phóng ra bao nhiêu mol electron không đổi cho bất kì gốc phi kim nào "
Ví dụ 4 : Lấy 7,78 gam hỗn hợp A gồm hai kim loại hoạt động (X,Y) có hoá trị
không đổi chia thành 2 phần bằng nhau:
Phần 1: Nung trong oxi d để oxi hoá hoàn toàn ta thu đợc 4,74 gam hỗn hợp 2
oxit.
Phần 2:Hoà tan hoàn toàn trong dung dịch hỗn hợp HCl và H
2
SO
4
loãng .
Tính thể tích khí H
2
thu đợc ở đktc
Bài giải
Số mol oxi nguyên tử kết hợp với
2
78,7
= 3,94 gam hỗn hợp hai kim loại:

16

thoát ra là :V = 0,05. 22,4 = 1,12 lít. 7
Ch ơng II : Hệ thống bài tập hoá học giải theo phơng pháp bảo toàn electron
Loại 1 : Phản ứng của kim loại với axít .
Bài 1: Cho m g Zn vào dung dịch HNO
3
thấy có 4,48 lít hỗn hợp khí NO và NO
2

có tỉ lệ số mol là 1/1 ở đktc. Tính m?
Bài giải
a. Phơng trình phản ứng:
Zn + 4 HNO
3
= Zn(NO
3
)
3
+ 2NO
2
+ 2H
2
O (1)
3Zn + 8 HNO
3
= 3 Zn(NO
3
)

+ +
+
+



Số mol electron N
5+
nhận là : 3*0,1+0,1=0,4 mol
Số mol Zn =
0,4
0,2
2
mol=

m=65*0,2=13 gam
Bài 2: Cho 6,3 g hỗn hợp Al ,Mg vào 500 ml dung dịch HNO
3
( loãng ) 2M thấy có
4,48 lít khí NO , (duy nhất ) ở đktc và thu đợc dung dịch A
1. Chứng minh rằng trong dung dịch còn d axít .
2. Tính nồng độ các chất trong dung dịch A .
Bài giải
a. Phơng trình phản ứng:
Al + 4 HNO
3
= Al(NO
3
)
3

Mg
+
+
+
+
5 2
N 3e N
+ +
+

Số mol electron N
5+
nhận là : 3*0,2 =0,6 mol
Kim loại cho bao nhiêu electron thì nhận về bấy nhiêu gốc
3
NO

Số mol HNO
3
tham ra phản ứng là: 0,2+0,6=0,8<1 Vậy axit d.
b/Tính số mol Al ,Mg
Gọi số mol Al ,Mg lần lợt bằng a,b mol.
Ta có phơng trình :

( )
( )
27a 24b 6,3 g
3a 2b 0,6 mol
+ =


5,0
1,0
= 0,2 (M)
[HNO
3
] =
5,0
2,0
= 0,4 (M)
[Mg(NO
3
)
2
] =
0,15
0,3
0,5
=
(M)
Bài 3: Hoà tan 2,88 gam hỗn hợp Fe , Mg bằng dung dịch HNO
3
loãng d thu đợc
0,9856 lít hỗn hợp khí NO , N
2
( ở 27,3
0
c , 1 at ) có tỉ khối so với H
2
bằng 14,75
1. Viết các phơng trình phản ứng có thể xảy ra

+ NO + 2H
2
O
2.Tính khối lợng mỗi kim loại trong hỗn hợp.
Đặt số mol NO, N
2
lần lợt là a,b mol
Ta có hệ phơng trình :

30 28
14,72.2
a b 0,04
a b
a b
+

=

+


+ =


Ta đợc a= n
NO
= 0,03 mol ; b = n
N
2
= 0,01 mol

n
e
= 3x + 2y (II)
áp dụng định luật bảo toàn e ta có
3x + 2y = 0,19 (mol) (III)
Mặt khác ta có : 56x + 24 y = 2,88 (g ) (IV)
Ta có hệ phơng trình :

( )
( )
3x 2y 0,19 mol
56x 24y 2,88 g
+ =


+ =



x 0,03mol
y 0,05mol
=



=


Vậy m
Fe

+ +
+ +
+ +
+
3 2 2
3Cu(NO ) 2NO +4H O +

2. Tính tổng khối lợng muối nitrat.
Quá trình nhận e :
N
+5
+ 3e = N
+2
N
+5
+ 1e = N
+4
3*0,04 1*0,01


Số mol electron N
5+
nhận là : 0,12+0,01=0,13 mol
Kim loại cho bao nhiêu electron thì nhận về bấy nhiêu gốc
3
NO

3
Kl
NO

2
X X
d 18 5 M 18 5 2 37
và
16.8
0,75
22.4
X
n = =
mol
Mà M
NO
<37 do đó khí còn lại là khí N
2
O có M>37.
áp dụng sơ đồ đờng chéo cho hỗn hợp X ta có:
11

30
44
n
n
NO
N
2
O
1
=
7
7

3
NO


số mol HNO
3
tham ra phản ứng là: 0,375 +0,375*2 +4,125=5,25 mol
5,25
2,63
2
= =
3
HNO
V
lít
Do lấy d 25% nên lợng HNO
3
thực tứ đem dùng là: 2,625 * 1,25 = 3,28 lít.
Bài 6: Cho m gam Fe vào dung dịch 0,4 mol HNO
3
loãng. Sau phản ứng thấy dung
dịch chứa 26,44 gam chất tan và khí NO duy nhất. Tính m?
Bài giải
Kim loại cho bao nhiêu electron thì nhận về bấy nhiêu gốc
3
NO

.
Ta có các quá trình nhận electron:
5 2

+ =
gam > 26,44 gam (loại)
Tr ờng hợp II : HNO
3
d Fe hết trong dung dịch có Fe(NO
3
)
3
và HNO
3
d:
Ta có
3 3
( )Fe NO
n x=
mol và
3
(0, 4 4 )
HNO
n x=
mol
242 63(0, 4 4 ) 26, 44 0.124 0x x x + = = <
(loại)
12
Tr ờng hợp III : Vậy cả Fe và HNO
3
đều hết. Trong dung dịch có Fe(NO
3
)
3

n
M
+
+
5 4
N 1e N
+ +
+

Số mol e do N
+5
nhận : 1*1 = 1 mol
1
32
M
m
n M n
n n
= = =
.
mà n biến thiên từ 1-3.
n 1 2 3
M 32 64 96
Vậy M là Cu.
Bài 2 : Hoà tan8,1 gam kim loại M trong dung dịch HNO
3
thu đợc 0,3 mol NO
2
và
0,2 mol NO. Xác định kim loại M?

m n
n M n
n n
= = = =
13
mà n biến thiên từ 1-3.
n 1 2 3
M 9 18 27
Vậy M là Al.
Bài 3: Hoà tan 3,3 g hỗn hợp X gồm Fe và kim loại R ( R có hoá trị không đổi )
trong dung dịch HCl d ,đợc 2,688 lít khi H
2
.Nếu hoà tan 3,3 g X trên bằng dung
dịch HNO
3
d đợc 0,896 lít hỗn hợp khí Y gồm N
2
O và NO có tỉ khối so với H
2
là
20,25 .
Tìm kim loại M và % khối lợng của X .
Bài giải
Gọi số mol NO ,N
2
O trong hỗn hợp lần lợt là a,b mol .
ta có hệ :
( )
( )
a b 0,04mol I

y ny


Số mol e nhờng là : 2x + ny
Quá trình nhận e :
2H
+
+ 2e

H
2

2.0,12 0,12
áp dụng định luật bảo toàn e ta có : 2x + ny = 0,24 (I)
Phản ứng của X với HNO
3
:
Quá trình nhờng e :
Fe

Fe
+3
+3e
14
x 3x
R

R
+n
+ ne

27.06,0
= 49,09%
Bài 4 : (Đề ĐH Dợc -2001)
Hỗn hợp X gồm FeS
2
và MS có số mol nh nhau , M là kim loại có hoá trị không
đổi .Cho 6,51 gam X tác dụng hoàn toàn với lợng d dd HNO
3
đun nóng ,thu đợc
dd a và 13,216 lít (đktc) hỗn hợp khí A
2
có khối lợng là 26,34 gam gồm NO
2
và NO
. Thêm một lợng d dd BaCl
2
loãng vào A
1
,thấy tạo thành m
1
g chất kết tủa trắng
trong dd d axit trên
1. Hãy cho biết kim loại M.
2. Tính giá trị khối lợng m
1
.
Bài giải
Gọi a,b là số mol của NO
2
và NO trong A



2 2
4
MS M SO 8e
+
+ +
x 8x
Quá trình nhận e :

5 4
N 1 e N
+ +
+

0,54 0,54

5 2
N 3e N
+ +
+
0,15 0,05
áp dụng định luật bảo toàn e ta có :
15x + 8x = 0,15 + 0,54

x = 0,03
Mắt khác ,ta lại có :
120 x + (M + 32 ) x = 6,51

M = 65

-Chọn 30 học sinh lợc học khá tơng đơng nhau .
- Chia làm 2 nhóm thực nghiệm.
2. Cách tiến hành thực nghiệm :
Thực nghiệm theo kiểu đối chứng .
-Giáo viên hớng dẫn học sinh nhóm 1 cách giải bài tập theo phơng pháp bảo
toàn electron , nhóm 2 không hớng dẫn trớc nh nhóm 1.
-Tiến hành thực nghiệm :
* Thực nghiệm lần 1 ( kiểm tra khả năng nhận thức ): cho học sinh 2 nhóm làm các
bài tập 1 , 2 , 4.
Chấm điểm : - Phân loại giỏi ,khá trung bình , kém.
* Thực nghiệm lần 2 (kiểm tra độ bền kiến thức ): cho học sinh 2 nhóm làm các bài
tập còn lại.
Chấm điểm :- Phân loại giỏi ,khá , TB , kém.
III. Kết quả thực nghiệm.
Sau khi tiến hành thực nghiệm tôi thu đợc kết qủa theo bảng sau :
*Kết quả thực nghiệm lần 1:
17

Kết quả
ĐTTN
Giỏi Khá Trung bình Yếu
Nhóm 1

42% 38% 13,33% 6,67%
Nhóm 2 33,33% 26,67% 26,67% 13,33%
*Kết quả thực nghiệm lần 2:
Kết quả
ĐTTN
Giỏi Khá Trung bình Yếu
Nhóm 1

nghiệp thì kết quả giảng dạy trong nhà trờng sẽ thu đợc kết quả cao hơn.
Cuối cùng tôi xin chân thành cám ơn ban giám hiệu nhà trờng, sở giáo dục đào
tạo đã tạo điều kiện cho tôi đợc thể hiện kinh nghiệm của mình trong công tác giảng
dạy.
Hà Nội ngày 15 tháng 04 năm 2010

Ngời thực hiện
Nguyễn Thu Hằng
19
Tài liệu tham khảo
1-Nguyễn Ngọc quang-Nguyễn Cơng-Dơng Xuân Trinh
Lý luận dạy học hoá học-NXBGD Hà Nội-1982
2-Nguyễn Cơng-Nguyễn Mạnh Dung-Nguyễn Thị Sửu
Phơng pháp dạ hoá học tập 1-NXBGD-2000
3-Nguyễn Cơng-Nguyễn Mạnh Dung-Nguyễn Thị Sửu
Phơng pháp dạy hoá học tập 2-NXBGD-2000
4-Quan hán Thành
Phân loại và phơng pháp giải toán hoá vô cơ-NXB Trẻ 2000
5-Phạm Đức Bình-Lê Thị Tam-Nguyễn Hùng Phơng
Hớng dẫn giải đề thi TSĐH hoá vô cơ theo 16 chủ đề -NXBQG.TP.HCM y
6-Nguyễn Phớc Hoà Tân
Phơng Pháp giải toán hoá học-NXBĐHQG.TP.HCM 2001
20
Mục lục
Trang
Mở đầu 1
I-Lý do chọn đề tài 1
II-Mục đích nghiên cứu 2
III-Đối tợng và phạm vi nghiên cứu 2
IV-Nhiệm vụ nghiên cứu 2