PHẦN THỨ NHẤT: MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài
Trong các mơn học ở trường phổ thơng, mơn Hóa học giữ một vai trị khá quan
trọng. Hóa học là một mơn khoa học tự nhiên, nó nghiên cứu về chất và sự biến đổi
chất này thành chất khác.
Với nhiều năm giảng dạy bộ mơn Hố học, tơi đã được tham gia giảng dạy
các khối lớp 8,9 được tham gia ôn luyện đội tuyển thi học sinh giỏi. Trong quá
trình tìm tịi, nghiên cứu nhiều dạng bài tốn hố học khác nhau về các loại chất
khác nhau vô cơ cũng như hữu cơ, tôi nhận thấy rằng bài tập về KMnO 4 là một
trong những dạng bài tập mà học sinh hay gặp trong các kỳ thi. Thông thường
những bài tập về KMnO4 thường khá phức tạp và xảy ra theo nhiều phương trình
phản ứng khác nhau. Vậy phương pháp nào để giải quyết bài toán khoa học nhất,
hiệu quả nhất và nhanh nhất. Đó là lý do để tơi viết đề tài “ Vận dụng các định luật
bảo toàn để giải bài toán về KMnO 4 ” nhằm giúp học sinh giải quyết tốt các bài
tốn một cách nhanh chóng đồng thời chia sẻ kinh nghiệm về phương pháp giải bài
tập với các đồng nghiệp.
2. Mục đích nghiên cứu
Vận dụng các định luật bảo toàn khối lượng, định luật bảo tồn ngun tố, định
luật bảo tồn electron để tìm ra phương pháp giải tối ưu nhất, nhanh nhất (không
cần phải viết phương trình hóa học) dạng bài tốn về KMnO4.
Đề xuất những ý tưởng để giải nhanh bài toán về KMnO 4 góp phần nâng cao chất
lượng giảng dạy bộ môn ở trường THCS và là hành trang vững chắc để các em
chuẩn bị bước vào THPT.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu


Đối tượng là học sinh giỏi các lớp 8,9.
Với khuôn khổ thời gian nghiên cứu có hạn nên trong đề tài này tôi chỉ nghiên cứu
phương pháp vận dụng các định luật bảo toàn để giải một số bài bài toán về
KMnO4.
4. Nhiệm vụ nghiên cứu

ln có: Khối lượng chất = khối lượng của cation+khối lượng anion. Khối lượng
của cation hoặc anion ta coi như bằng khối lượng của nguyên tử cấu tạo thành.
1.2. Định luật bảo toàn nguyên tố
Nội dung định luật: Tổng khối lượng một nguyên tố trước phản ứng bằng tổng
khối lượng của nguyên tố đó sau phản ứng. Nội dung định luật có thể hiểu là tổng
số mol của một nguyên tố được bảo toàn trong phản ứng.
1.3. Định luật bảo toàn electron
Nội dung định luật: Trong phản ứng oxi hóa khử: Số mol electron mà chất khử cho
đi bằng số mol electron mà chất oxi hóa nhận về.
Khi vận dụng định luật bảo tồn electron vào dạng tốn này cần lưu ý:
Trong phản ứng hoặc một hệ phản ứng chỉ cần quan tâm đến trạng thái đầu và
trạng thái cuối mà không cần quan tâm đến trạng thái trung gian.
Nếu có nhiều chất oxi hóa và chất khử thì số mol electron trao đổi là tổng số mol
của tất cả chất nhường hoặc nhận electron.
Tổng quan về bài tập KMnO4
Dạng bài tập KMnO4 chúng ta nhắc đến ở đây liên quan đến 2 phản ứng:
2.1. Nhiệt phân muối: điểu chế khí O2 trong phịng thí nghiệm ( Hóa học 8)
2KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2


2KClO3

2KCl + 3O2

2.2. Tác dụng với axit HCl: điều chế khí Cl2 trong phịng thí nghiệm ( Hóa học 9):
KClO3 + 6HCl

KCl + 3Cl2 + 3H2O.

2KMnO4 +16 HCl 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O.

Khi nhiệt phân hỗn hợp các muối , CaOCl2 , Ca(ClO3 )2 , Ca(ClO2 )2
được hỗn hợp các sản phẩm như , CaCl2 và O2

...

thì sẽ thu

Phương trình nhiệt phân như sau:
2CaOCl2 2CaCl2 + O2
Ca(ClO3 )2 CaCl2 + 3O2
Ca(ClO2 )2 CaCl2 + 2O2
Đó là dạng bài tập kết hợp giữa việc nhiệt phân chúng để thu khí O 2 (theo
phương pháp điều chế Oxi trong phịng thí nghiệm ở lớp 8) cùng hỗn hợp chất rắn ,
sau đó cho vào dung dịch axit HCl đặc, đun nóng (theo phương pháp điều chế khí
Clo trong phịng thí nghiệm ở lớp 9). Tùy theo đề bài cho là nhiệt phân
3 hồn tồn
hay nhiệt phân khơng hồn tồn mà ta sẽ có những cách giải phù hợp với từng
dạng bài và mức độ khó hay cơ bản.
Nếu đề bài cho nhiệt phân hỗn hợp sau một thời gian có nghĩa là khơng hồn
tồn thì hỗn hợp sau phản ứng ngồi các sản phẩm và khí Oxi thì cịn có hỗn hợp
các chất ban đầu cịn dư. Chính vì vậy, nếu như đặt ẩn từng chất trong hỗn hợp và
mol tham gia phản ứng thì chúng ta sẽ gặp rắc rối vì khối lượng ẩn quá lớn (có thể
lên đến 9 –10 ẩn) trong khi dữ kiện của bài tốn chỉ có từ 3 – 4 . Như vậy, đối với
dạng bài tập này, chúng ta cần sử dụng khéo léo và thuần thục các định luật bảo
toàn như: Bảo toàn khối lượng, Bảo toàn nguyên tố và Bảo toàn e.
Chương II. THỰC TRẠNG CỦA ĐỀ TÀI
1.Thuận lợi
Năm học với sự đạo của ngành giáo dục nhằm thực hiện tốt chủ đề của năm
học: “Tiếp tục đổi mới và nâng cao chất lượng giáo dục”. Tiếp tục thực hiện các
cuộc vận động: “Học tập và làm theo tấm gương đạo đức Hồ Chí Minh”; cuộc vận

tích và định hướng tư duy giải.
Lớp 8 sau bài điều chế Oxi ta co các bài sử dụng định luật bảo toàn khối lượng lên
lớp 9 các dạng tốn được nâng lên như sau:
Ví du 1: Nhiệt phân hoàn toàn 4,385 gam hỗn hợp A gồm KMnO 4 và KClO3 thu
được m gam chất rắn B và 0,56 lít O2 (ở đktc). Tính m.
Hướng dẫn giải
nO2 = 0,025 mol


Theo ĐLBTKL ta có: = +
→m = mA – mO2 = 4,385 - 0,025.32 = 3,585 (g)
Ví du 2: Nung hỗn hợp A gồm KMnO4 và KClO3 đến khi phân hủy hồn tồn thì
thu được 21,65 gam hỗn hợp B gồm các chất rắn và 4,48 lít khí (ở đktc). Tính khối
lượng mỗi chất trong A.
Hướng dẫn giải
nO2 = 0,2 mol
Theo ĐLBTKL ta có: = + m
→= 21,65 + 0,2.32 = 22,29 (g)
Gọi x là số mol của KClO3 , y là số mol của KMnO4
2KClO3 2KCl+3O2
2KMnO4 K2MnO4 +MnO2 +O2
→ 122,5x+158y = 22,29
1,5x+0,5y = 0,2
→ x = 0,116 và y = 0,05
Vậy khối lượng của KClO3 là:
0,116. 122,5 = 14,25 (g)
Vậy khối lượng của KMnO4 là:
0,05 . 158 = 7,9 (g)
Nhận xét: Với 2 bài toán cơ bản này ta chỉ cần dùng định luật bảo toàn khối
lượng đơn giản sau đó đưa về bài tốn hỗn hợp, đa số học sinh đại trà được



1,5x+0,5y = 0,025 →{x = 0,01, y = 0,02
→ mKClO3 = 1,225(g), mKMnO4 = 3,16(g)
%KClO3 = = 28%
%KMnO4 = 72 %
Ví du 4: Nung m gam hỗn hợp A gồm KMnO 4 và KClO3 thu được chất rắn A1 và
khí O2 ,lúc đó KClO3 bị phân hủy hồn tồn, cịn KMnO4 bị phân hủy khơng hồn
tồn.Trong hỗn hợp A1 có 0,894 gam KCl chiếm 8,132% về khối lượng.Trộn
lượng O2 thu được ở trên với khơng khí theo tỷ lệ thể tích 1:3 trong một bình kín
thu được hỗn hợp A2. Cho vào bình 0,528 gam Cacbon rồi đốt cháy hết cacbon thu
được hỗn hợp khí A3 gồm ba khí trong đó CO2 chiếm 22,92% về thể tích.Tính m.
Hướng dẫn giải
Các phản ứng xảy ra khi nhiệt phân hỗn hợp A
2KClO3 2KCl +3O2 ↑ (1)
2KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2↑ (2)
Sau khi trộn O2 với khơng khí ta có:
∑nO2 = a + 3a . 0,2 = 1,6a mol (∑nO2 (1)+(2) = a mol)
Ta xét 2 trường hợp sau:
Nếu O2 dư (1,6a>0,044mol) lúc đó chỉ xảy ra phản ứng đốt cháy cacbon trong Oxi
C + O2 CO2
∑nA3 = = 0,192mol
O2 : (1,6a−0,044)mol
N2 : 2,4a mol
CO2: 0,044mol
→ (1,6a − 0,044) + 2,4a + 0,044 = 0,192
→ a = 0,048 mol(TM)


Theo ĐLBTKL ta có: mA =mA1 + mO2

giai đoạn này.
Ví dụ 5: Nhiệt phân KMnO4 một thời gian thu được 3,36lít khí (đktc) O 2(đktc) và
m gam hỗn hợp chất rắn X. Để hịa tan hồn tồn hỗn hợp X cần 3,4 mol HCl đặc
đun nóng thu V lít khí Clo (đktc) .Tính V.
Hướng dẫn giải
Phân tích đề:
Sơ đồ phản ứng:
KMnO4
Giải quyết vấn đề:
Cách 1:Với bài này ta có thể giải theo phương pháp thông thường ta làm như sau:
2KMnO4 K2MnO4 +
0,15 mol

MnO2

+

O2

0,15 mol

0,15 mol

2K2MnO4 + 16 HCl 4KCl + 2MnCl2 + 4Cl2 + 8H2O.
0,15 mol1,2 mol
MnO2 +
0,15 mol

0,3mol


0,15→0,6 mol

2→Cl2 +2e
nCl2 = = 0,95 mol
Nếu không dùng ĐLBT e ta có thể dùng ĐLBTNT cho Cl (x là số mol của Cl2)
BTNT Cl :
nCl(HCl) = nCl(trong muối) + nCl(Cl)
→ 3,4 = 0,5 + 0,5.2 + 2x
→ x = 0,95mol
Thể tích khí Cl2 là: V = 0,95.22,4 = 21,28lit
Ví dụ 6: Hỗn hợp X gồm 31, 6 gam KMnO4 và 73, 5 gam KClO3. Nung nóng X
trong bình kín một thời gian thu được khí O 2 và 93, 9 gam hỗn hợp rắn Y gồm
KMnO4, K2MnO4 , MnO2 , KClO3 và KCl. Cho Y tác dụng hoàn toàn với dung dịch
axit Clohiđric 36, 50% (khối lượng riêng là 1, 18 g/ml) khi đun nóng. Tính thể tích
dung dịch HCl cần dùng vừa đủ .
Hướng dẫn giải


Phân tích đề:
Sơ đồ phản ứng:
Hỗn hợp XH2O
Gđ1: Bài tốn cho khối lượng của hỗn hợp X và hỗn hợp Y, sử dụng ĐLBTKL để
tìm số mol O2
Gđ2: Tồn bộ O trong Y chuyển vào H2O, sử dụng BTNT để tìm số mol HCl
Giải quyết vấn đề:
Từ dữ kiện ta có:
nKMnO4 =0, 2mol , nKClO3=0, 6mol
BTKL
→ nO2 ↑ = = 0, 35mol
BTNT:

trong dung dịch Z .
Hướng dẫn giải
Phân tích đề:
Sơ đồ phản ứng:
Hỗn hợp XZ
Giải quyết vấn đề:
Do phản ứng nhiệt phân hồn tồn nên các phương trình phản ứng nhiệt phân hỗn
hợp X là:
2KClO3→ 2KCl + 3O2
2KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2
Gọi số mol KClO3; KMnO4 và KCl lần lượt là a, b, c mol
Từ các dữ kiện của đầu bài, ta thu được hệ phương trình sau:
BTKL
→ 122, 5a + 158b + 74, 5c = 22, 26
∑nKCl = a + c = 0, 12
nO2 = 1, 5a + 0, 5b = 0, 15


→ a = 0, 08mol
b = 0, 06mol
c = 0, 04 mol
Cách 2 cho việc tìm số mol các chất trong hỗn hợp ban đầu khi dùng các định luật
bảo toàn:
BTKL
→ mY = 22, 26 − 0, 15 . 32 = 17, 46 gam
→ mKCl = 17, 46 . 0,51203 = 8,94 gam
→ nK2MnO4 = nMnO2 = = 0, 03 mol
→ nKMnO4 = 0, 06 mol
→ nKClO3 = 0,08mol
→ nKCl = 0, 04mol

Hướng dẫn giải
Các phản ứng xảy ra khi nhiệt phân hỗn hợp X là:
2KClO3 →2KCl + 3O2
2KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2
mY = = 41, 03gam
→ nO2 = = 0, 36mol
Hỗn hợp rắn Y
=> X
Từ các dữ kiện của đề bài ta thu được hệ phương trình 3 ẩn sau:
BTKL
→ 158x + 197y + 87z = 41, 03 − 14, 9 = 26, 13
BTNT O
→ 4x + 4y + 2z + 0, 36 . 2 = 4(x + 2y) + 0, 2 . 3 + 2(z − y)
Khối lượng muối KCl và MnCl2


→ 74,5 ( x + 2y )+ 126 ( x + y + z ) = 51, 275 − 14, 9 = 36, 375
x = 0, 03mol
y = 0, 06mol
z = 0, 11mol
Hiệu suất nhiệt phân KMnO4 là:
H = .100 = 80%
Nhận xét: Với các ví dụ 5,6,7,8 nếu dùng phương pháp thơng thường thì phải viết
nhiều phương trình và không đủ dữ kiện để giải. giai đoạn cho vào HCl phức tạp
nên dùng phương pháp bảo toàn electron, bảo tồn ngun tố để tính tốn.
Phát triển bài tốn: Ngồi KMnO4 thì bài tốn cịn nhiệt phân những muối giàu
Oxi như KClO3, Ca(ClO3)2 thì việc dùng các phương pháp bảo toàn cũng tương
tự. Ngoài cách sử dụng định luật bảo tồn ngun tố cho O, H,Cl thì cịn dùng
định luật bảo toàn nguyên tố cho các nguyên tố khác như K. Ta xét ví dụ 9 và ví
dụ 10 sau:

Vận dụng các định luật bảo toàn: electron.
→ 2(0, 24 + 3a) = 2a . 4 + 3a . 2
→ a = 0, 06mol
K: bmol
Cl: c mol
BTKL
→ 39b + 35, 5c = 18, 45
b + 2 . (0, 11 − 0, 06) = c
a = 0, 2mol
b = 0, 3 mol
BTNT


→ nKCl(H)= 0⏟, 11 . 2+ 0⏟, 2 = 0, 42mol
→ nKCl(A) == 0, 12mol
→ nKClO3 (E) = 0, 2 − 0, 14 = 0, 06mol
Ca(ClO3)3 x mol
Ca (ClO2) 2 y mol
BTNT: Ca
→ x + y = 0, 11 − 0, 06 = 0, 05
BTNT: O
→ 6x + 4y = 0, 24 + 3 . 0, 06 − 0, 06 . 3 = 0, 24
x = 0, 02mol
y = 0, 03mol
Ca(ClO2)2% =

.

100% = 19, 32%


trăm khối lượng của các chất trong hỗn hợp X .
Bài 6: Hỗn hợp X có khối lượng 82, 3 gam gồm KClO3, Ca(ClO3)2, CaCl2 và KCl.
Nhiệt phân hoàn toàn X thu được 13 , 44 lít O2 (đktc). Chất rắn Y gồm CaCl2 và
KCl. Toàn bộ Y tác dụng vừa đủ với 0, 3 lít dung dịch K2CO3 1M, thu được dung
dịch Z. Lượng KCl trong Z nhiều gấp 5 lần lượng KCl trong X. Phần trăm khối
lượng của KCl có trong X là bao nhiêu?
Bài 7: Cho 20,14 gam hỗn hợp rắn X gồm Ca(ClO3)2 , KClO3 (x mol) và CaCl2 vào
dung dịch HCl đun nóng (dùng dư), thu được dung dịch Y và 0, 24 mol khí Cl2.
Dung dịch Y tác dụng vừa đủ với dung dịch K 2CO3, thấy thốt ra 0, 12 mol khí CO
2; đồng thời thu được 12, 0 gam kết tủa và dung dịch Z chứa y mol KCl . Tỉ lệ của x :
y là bao nhiêu.
Bài 8: Cho 0, 14 mol hỗn hợp X có khối lượng là 20 , 75(gam) gồm KMnO4, KClO3 ,
Ca(ClO3)2 , MnO2 nung nóng sau một thời gian thu được m gam chất rắn A và xmol
khí O2 . Cho A tác dụng vừa đủ với 0, 88 mol HCl đun nóng thấy thốt ra y(mol) khí
Cl2. Trộn x với y rồi cho tác dụng với 0, 2 mol Fe và 0, 2 mol Mg thu được hỗn hợp
rắn C chỉ gồm các oxit và muối, không thấy có khí thốt ra. C tác dụng vừa đủ với 7,
3 gam HCl được dung dịch D. Biết D tác dụng với dung dịch AgNO 3 dư thì thu
được 139, 595 gam kết tủa. Tính phần trăm khối lượng KMnO4 có trong hỗn hợp X.
Bài 9: Nung nóng hỗn hợp gồm 6, 32 gam KMnO 4 và 4, 14 gam Ca(ClO3)2 một
thời gian thu được 8, 86 gam hỗn hợp chất rắn Y. Cho Y tác dụng với dung dịch
HCl đặc dư đun nóng lượng khí Clo sinh ra cho hấp thụ vào 600 ml dung dịch chứa
NaOH 0, 5 M đun nóng thu được dung dịch Z . Cơ cạn dung dịch Z thu được m gam
chất rắn khan. Giá trị gần nhất với m là:


3. Kết quả và bài học kinh nghiệm
2.1. Kết quả
Trong khi giảng dạy bồi dưỡng học sinh giỏi và ôn thi đại học tơi đó có rất
nhiều trăn trở khi dạy phần hỗn hợp sắt và hợp chất của sắt. Tôi nhận thấy kể cả đề
thi học sinh giỏi và đề thi đại học số lượng câu hỏi về sắt và hợp chất sắt luôn


7

21

9C

34

2

3

6

27

Cộng

70

2

8

13

48

1,4


8

3

9C

34

10

14

9

5

Cộng

67

15

26

17

8

27,2

Qua nghiên cứu và áp dụng cho đối tượng học sinh lớp 8,9 trường tơi nhận
thấy: Dạng bài tập về KMnO 4 có vai trị rất quan trọng trong chương trình hóa
học . Thơng qua việc giải bài tập hóa học KMnO 4, học sinh củng cố và nắm vững
được các khái niệm cũng như các tính chất của chất của KMnO 4 và các hợp chất
giàu Oxi dễ bị phân hủy. Căn cứ vào thực trạng học tập của học sinh và công tác
bồi dưỡng học sinh giỏi hiện nay, tôi nghĩ rằng người giáo viên cần phải nỗ lực
nghiên cứu, tham khảo, trao đổi kinh nghiệm để tìm ra phương pháp tối ưu nhất để
giảng dạy hướng dẫn học tập tích cực, rèn luyện óc tư duy sáng tạo và có lịng đam
mê u thích đối với mơn học.
Trên đây là những kinh nghiệm mà tơi đã tích luỹ được trong q trình giảng
dạy, bồi dưỡng học sinh giỏi. Vì thời gian có hạn và kinh nghiệm bản thân chưa
nhiều nên chắc chắn đề tài này sẽ có nhiều điều cần bổ sung. Tơi rất mong nhận
được các ý kiến đóng góp của các cấp lãnh đạo và bạn bè đồng nghiệp để đề tài
này được hoàn thiện hơn.
Xin chân thành cảm ơn!
Hương Sơn, ngày 20 tháng 2 năm 2020


TÀI LIỆU THAM KHẢO
Nguyễn Xuân Trường (Chủ biên), Phạm Văn Hoan, Từ Vọng Nghi, Đỗ Đình Rãng,
Nguyễn Phú Tuấn, Hóa học 12 ban cơ bản – NXB Giáo dục, 2007.
Nguyễn Xuân Trường (Chủ biên), Từ Ngọc Ánh, Phạm Văn Hoan, Bài tập
Nguyễn Thanh Khuyến, Phương pháp giải tốn Hóa học vô cơ – NXB Giáo dục,
1998.
Nguyễn Cương (Chủ biên), Nguyễn Mạnh Dung, Nguyễn Thị Sửu, Phương pháp
dạy học Hóa học, NXB Giáo dục, 2001.
Trần Thị Đà, Đặng Trần Phách, Cơ sở lí thuyết các phản ứng hóa học – NXB Giáo
dục, 2008.
Phạm Ngọc Bằng (Chủ biên), Vũ Khắc Ngọc, Hoàng Thị Bắc, Tử Sĩ Chương, Lê
Thị Mỹ Trang, Hoàng Thị Hương Giang, Võ Thị Thu Cúc, Lê Phạm Thành, Khiếu


4.

Nhiệm vụ nghiên cứu

2

5.

Phương pháp nghiên cứu

2

6.

Thời gian nghiên cứu

2

PHẦN THỨ HAI: NỘI DUNG

3

Chương I: CƠ SỞ LÝ LUẬN

3

1. Các định luật cần vận dụng

3


22