Nội dung

1 SƠ LƢỢC LÝ LỊCH KHOA HỌC I. THÔNG TIN CHUNG VỀ CÁ NHÂN 1.Họ và tên : NGUYỄN TRÍ NGẪN 2. Ngày tháng năm sinh : 14 tháng 10 năm 1972 3.Nam, nữ : Nam 4. Địa chỉ : tổ 16 khu Văn Hải, thị tấn Long Thành, Long Thành, Đồng Nai 5. Điện thoại : CQ :0613844081, NR : 0613545279; ĐTDĐ :0909083720 6. Fax : Email : metalebook@gmail.com 7. Chức vụ : Giáo viên 8.Đơn vị công tác : Trƣờng THPT LONG THÀNH II. TRÌNH ĐỘ ĐÀO TẠO - Học vị ( trình độ chuyên môn, nghiệp vụ) cao nhất : Thạc sỹ - Năm nhận bằng : 2011 - Chuyên ngành đạo tạo : Hoá học III. KINH NGHIỆM KHOA HỌC -Lĩnh vực chuyên môn có kinh nghiệm : Hoá học -Số năm có kinh nghiệm :16 năm - Các sáng kiến kinh nghiệm đã có trong 5 năm gần đây “Hƣớng dẫn phƣơng pháp giải toán hoá hữu cơ bằng phƣơng pháp tƣơng đƣơng” năm 2003 “ Một số phƣơng pháp giải nhanh bài tập trắc nghiệm Hóa học” năm 2008 “ Phân loại và phƣơng pháp giải bài tập Hóa học 12 phần kim loại” năm 2011 1 2 PHƢƠNG PHÁP GIẢI NHANH BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM HÓA HỌC 12 PHẦN KIM LOẠI Tên sáng kiến kinh nghiệm : 1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Trong những năm gần đây, với hình thức thi trắc nghiệm yêu cầu học sinh trong một khoảng thời gian ngắn các em phải giải quyết một số lƣợng bài tập tƣơng đối lớn. Đây chính là vấn đề khá khó khăn đặt ra cho cả thầy lẫn trò. Để giải quyết vần đề khó khăn này giáo viên phải hƣớng dẫn học sinh phƣơng pháp giải bài tập theo từng chủ đề. Trong mỗi chủ đề đều có phần cơ sở lý thuyết, ví dụ minh họa và bài tập vận dụng đề học sinh luyện tập. Muốn giải nhanh bài tập trắc nghiệm thì yêu cầu học sinh phải biết nhận ra bài toán thuộc dạng nào, phƣơng pháp nào là tối ƣu nhất, để từ đó đƣa ra phƣơng pháp giải một cách nhanh nhất, chính xác nhất, đặc biệt là những bài toán hoá khá phức tạp có nhiều phản ứng xảy ra. Trong các đề thi Đại học - Cao đẳng của bộ từ năm 2007-2011 phần kim loại chiếm một phần quan trọng trong cấu trúc đề thi. Phần kim loại có rất nhiều dạng bài tập khác nhau, mỗi dạng bài tập có những phƣơng pháp đặc trƣng để giải. Trong quá trình đứng lớp, tôi đã tích lũy đƣợc những kinh nghiệm đáng quí. Với mong ƣớc, giúp các em học sinh nắm chắc các phƣơng pháp giải nhanh bài tập trắc nghiệm phần kim loại, đã thôi thúc tôi viết chuyên đề “PHƢƠNG PHÁP GIẢI NHANH BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM HÓA HỌC 12 PHẦN KIM LOẠI” Do thời gian hạn chế nên trong chuyên đề này tôi xin gới hạn phạm vi nghiên cứu: chương “Đại cương về kim loại” và chương “Kim loại kiềm-Kim loại kiềm thổ-Nhôm” sách Hóa học lớp 12 nâng cao 2. TỔ CHỨC THỰC HIỆN ĐỀ TÀI 2.1. Cơ sở lý luận - Dựa theo kiến thức nền tảng là sách giáo khoa Hóa học 12 nâng cao - Dựa vào nội dung các định luật: bảo toàn khối lƣợng, bảo toàn electron, bảo toàn điện tích, bảo toàn nguyên tố, bảo toàn số mol… - Các phƣơng pháp: dùng công thức tƣơng đƣơng, phƣơng pháp tăng giảm khối lƣợng, sử dụng phƣơng trình ion rút gọn, phƣơng pháp biện luận, phƣơng pháp ghép ẩn số, phƣơng pháp dựa theo sơ đồ phản ứng, sơ đồ đƣờng chéo, phƣơng pháp tự chọn lƣợng lƣợng chất, phƣơng pháp qui đổi … 2.2. Nội dung, biện pháp thực hiện các giải pháp của đề tài 2.2.1. Phƣơng pháp giải toán : Kim loại tác dụng với axit (HCl, H2SO4 loãng) 2.2.1.1. Cơ sở lý thuyết a. Kim loại tác dụng với dung dịch HCl Ta có sơ đồ tổng quát nhƣ sau: KL + 2HCl muối +H2(1) Từ (1) ta luôn luôn có số mol HCl = 2 lần số mol H2 KL: có thể là một kim loại hay hỗn hợp nhiều kim loại 2 3 Thông thƣờng đề bài hay cho số mol H2 ta suy ra số mol HCl hay ngƣợc lại Đề bài hay yêu cầu tính khối lƣợng muối khan ta có thể sử dụng định luật bảo toàn khối lƣợng mmuoái  mKL  mHCl  mH 2 Hay : mmuoái  mKL  mCl (nCl  2.nH )   2 m muối = mKL+ 71.nH2 b. Kim loại tác dụng với dung dịch H2SO4 loãng Ta có sơ đồ tổng quát nhƣ sau: KL + H2SO4 loãng muối +H2 (2) Từ (2) ta luôn luôn có số mol H2SO4 = số mol H2 KL: có thể là một kim loại hay hỗn hợp nhiều kim loại Thông thƣờng đề bài hay cho số mol H2 ta suy ra số mol H2SO4 hay ngƣợc lại Đề bài hay yêu cầu tính khối lƣợng muối khan ta có thể sử dụng định luật bảo toàn khối lƣợng mmuoái  mKL  mH SO  mH 2 4 2 Hay : mmuoái  mKL  mSO (nSO  nH ) 2 4 2 4 2 m muối = mKL+ 96.nH2 c.Kim loại tác dụng với dung dịch hỗn hợp gồm HCl và H2SO4 loãng Ta có sơ đồ tổng quát nhƣ sau: KL + 2H+ muối +H2 (3) Từ (3) ta luôn luôn có số mol H+ = 2 lần số mol H2 KL: có thể là một kim loại hay hỗn hợp nhiều kim loại Đề bài hay yêu cầu tính khối lƣợng muối khan ta có thể sử dụng định luật bảo toàn khối lƣợng mmuoái  mKL  mH SO  mHCl  mH 2 4 2 Hay : mmuoái  mKL  mSO  mCl (nSO  nH , nCl  2.nH ) 2 4  2 4 2  2 2.2.1.2. Ví dụ minh họa Ví dụ 1: Cho 11 gam hỗn hợp gồm Al, Fe tác dụng vừa đủ với dung dịch HCl thu đƣợc dung dịch X và 8,96 lít H2 (ở đktc). Cô cạn dung dịch X số gam muối khan thu đƣợc là A.39,4. B.43,9. C.25,2. D.40,2. 3 4 Hướng dẫn giải  Cách 1 KL + 2HCl muối +H2 Số mol H2 = 0,4 (mol) số mol Cl- = 0,8(mol) mmuoái  mKL  mCl   11 35,5.0,8  39,4( gam) ( Đáp án A)  Cách 2: Vận dụng công thức m muối = mKL+ 71.nH2 = 11+ 0.4. 71= 39,4( gam) Ví dụ 2: Cho 1,48 gam hỗn hợp gồm Al, Mg, Zn tác dụng vừa đủ với dung dịch HCl thu đƣợc dung dịch X và 0,896 lít H2 (ở đktc). Cô cạn dung dịch X số gam muối khan thu đƣợc là A.3,94. B.4,32. C.2,52. D.4,02. Hướng dẫn giải  Cách 1 KL + 2HCl muối +H2 Số mol H2 = 0,04 (mol) số mol Cl- = 0,08(mol) mmuoái  mKL  mCl   1,48  35,5.0,08  4,32( gam) Cách 2: Vận dụng công thức m muối = mKL+ 71.nH2 = 1,48+ 0.04. 71= 4,32( gam) ( Đáp án B) Ví dụ 3: Cho 2,96 gam hỗn hợp gồm Al, Fe, Zn tác dụng vừa đủ với 100ml dung dịch HCl 1,4M thu đƣợc dung dịch X và H2. Cô cạn dung dịch X số gam muối khan thu đƣợc là A.8,07. B.9,73. C.8,52. D.7,93. Hướng dẫn giải  Cách 1 4 5 KL + 2HCl muối +H2 Số mol HCl = 0,14 (mol) = số mol Clmmuoái  mKL  mCl   2,96  35,5.0,14  7,93( gam)  Cách 2 : Vận dụng công thức m muối = mKL+ 71.nH2 = 2,96+ 0,14 .71  7,93( gam) 2 ( Đáp án D) Ví dụ 4: Cho 11 gam hỗn hợp gồm Al, Fe tác dụng vừa đủ với dung dịch H2SO4 loãng thu đƣợc dung dịch X và 8,96 lít H2 (ở đktc). Cô cạn dung dịch X số gam muối khan thu đƣợc là A.49,4. B.43,9. C.25,2. D.40,2. Hướng dẫn giải  Cách 1 KL + H2SO4 muối +H2 Số mol H2SO4= 0,4 (mol) = số mol SO42mmuoái  mKL  mSO2  11 96.0,4  49,4( gam) 4 Cách 2 : Vận dụng công thức m nuối= mKL+ 96 . nH2 =11+96.0,4 = 49,4(gam) ( Đáp án A) Ví dụ 5: Cho 6,88 gam hỗn hợp gồm Mg, Al, Fe, Zn tác dụng vừa đủ với dung dịch H2SO4 loãng thu đƣợc dung dịch X và 2,24 lít H2 (ở đktc). Cô cạn dung dịch X số gam muối khan thu đƣợc là A.19,14. B.16,84. C.16,48. D.10,42. Hướng dẫn giải  Cách 1 KL + H2SO4 muối +H2 Số mol H2= 0,1 (mol) = số mol SO425 6 mmuoái  mKL  mSO2  6,88  96.0,1  16,48( gam) 4  Cách 2 : Vận dụng công thức m nuối= mKL+ 96 . nH2 = 6,88 + 96.0,1 = 16,48(gam) ( Đáp án C) Ví dụ 6: Cho m gam hỗn hợp gồm Mg, Fe, Zn tác dụng vừa đủ với dung dịch H2SO4 loãng thu đƣợc dung dịch X và 2,016 lít H2 (ở đktc).Cô cạn dung dịch X thu đƣợc 12,99 gam muối khan, giá trị của m là A.3,53. B.3,45. C.4,52. D.4,35. Hướng dẫn giải  Cách 1 KL + H2SO4 muối +H2 Số mol H2= 0,09 (mol) = số mol SO42mmuoái  mKL  mSO2  mKL  12,99  96.0,09  4,35( gam) 4  Cách 2: Vận dụng công thức m nuối= mKL+ 96 . nH2 12,99 = m + 96.0,09 m=4,35 (gam) ( Đáp án D) Ví dụ 7 : Hoà tan hết 7,74 gam hỗn hợp bột Mg, Al bằng 500 ml dung dịch hỗn hợp HCl 1M và H2SO4 0,28M thu đƣợc dung dịch X và 8,736 lít khí H2 (ở đktc). Cô cạn dung dịch X thu đƣợc lƣợng muối khan là A. 38,93 gam. B. 103,85 gam. C. 25,95 gam. D. 77,86 gam. Hướng dẫn giải Số mol HCl = 0,5 (mol) = số mol ClSố mol H2SO4 = 0,14(mol) = số mol SO42Số mol H+ = 0,5 + 0,14.2 = 0,78(mol) Số mol H2 = 0,39 (mol) 6 7 KL + 2H+muối +H2 (mol) 0,78 0,39 Lƣợng axit phản ứng vừa đủ với hỗn hợp kim loại mmuoái  mKL  mSO2  mCl   7,74  35,5.0,5  96.0,14  38,93( gam) 4 (Đáp án A) Ví dụ 8: Cho 3,68 gam hỗn hợp gồm Al và Zn tác dụng với một lƣợng vừa đủ dung dịch H2SO4 10%, thu đƣợc 2,24 lít khí H2 (ở đktc). Khối lƣợng dung dịch thu đƣợc sau phản ứng là A. 101,68 gam. B. 88,20 gam. C. 101,48 gam. D. 97,80 gam. Hướng dẫn giải KL + H2SO4 muối +H2 nH2SO4  nH2 ; mdd  3, 68  0,1. 100.98  0,1.2  101, 48 (gam) 10 2.2.1.3.Bài tập vận dụng Câu 1: Cho 2,37 gam hỗn hợp gồm Al, Cr tác dụng vừa đủ với dung dịch HCl thu đƣợc dung dịch X và 1,68 lít H2 (ở đktc). Cô cạn dung dịch X số gam muối khan thu đƣợc là A.9,134. B.7,396. C.7,695. D.7,596. Câu 2: Cho 2,70 gam hỗn hợp gồm Al, Fe, Cr tác dụng vừa đủ với dung dịch HCl thu đƣợc dung dịch X và 1,568 lít H2 (ở đktc). Cô cạn dung dịch X số gam muối khan thu đƣợc là A.6,77. B.7,67. C.7,76. D.40,2. Câu 3: Cho 3,94 gam hỗn hợp gồm Cr, Fe , Zn, Mg tác dụng vừa đủ với dung dịch H2SO4 loãng thu đƣợc dung dịch X và 1,792 lít H2 (ở đktc). Cô cạn dung dịch X số gam muối khan thu đƣợc là A.19,24. B.11,26. C.11,62. D.12,62. Câu 4: Cho 4,98 gam hỗn hợp gồm Al, Fe tác dụng vừa đủ với dung dịch H2SO4 loãng thu đƣợc dung dịch X và 3,36 lít H2 (ở đktc). Cô cạn dung dịch X số gam muối khan thu đƣợc là A.19,38. B.19,83. C.25,20. D.19,20. 2.2.2. Phƣơng pháp giải toán: Kim loại tác dụng với axit (HNO3, H2SO4 đặc ) 2.2.2.1. Cơ sở lý thuyết a. Phương pháp 7 8 R + HNO3 NO2 NO N2O + H2O + ..... N2 NH4NO3 R + H2SO4 ñaë c SO2 S H2S + H2O +...... ne (cho)  nR .x [ x là số e mà kim loại (R) đã cho] Sau đây là số mol e nhận tính theo các sản phẩm 5 4  NO2 số mol e nhận = 1.số mol NO2 [ N  1e  N ( NO2 ) ]  NOsố mol e nhận = 3.số mol NO [ N  3e  N ( NO) ]  N2số mol e nhận = 10.số mol N2 [ 2 N  10e  N 2 ]  N2Osố mol e nhận= 8.số mol N2O [ 2 N  8e  2 N ( N 2O) ]  NH4NO3số mol e nhận = 8.số mol NH4NO3[ N  8e  N ( NH4NO3) ]  SO2số mol e nhận = 2.số mol SO2[ S  2e  S (SO2 ) ]  Ssố mol e nhận = 6.số mol S[ S  6e  S (S ) ]  H2Ssố mol e nhận = 8.số mol H2S[ S  8e  S ( H 2S ) ] 5 2 5 o 5 1 5 6 6 3 4 0 6 2 Sử dụng định luật bảo tòan electron : số electron cho = số electron nhận  số mol electron cho = số mol electron nhận Khi sử dụng các quá trình trên cần lƣu ý:  Kim loại R là Fe thì sau phản ứng có thể tạo thành Fe3+ hoặc Fe2+ hoặc cả Fe3+ và Fe2+. Fe Fe3+ +3e ( nếu HNO3 hoặc H2SO4 đặc nóng, dƣ) FeFe2+ +2e( nếu Fe dƣ) 8 9  Fe  Fe3  3e ( nếu Fe dƣ một phần)  2  Fe  Fe  2e  Thông thƣờng khi bài toán yêu cầu tính số mol của axit (ví dụ HNO3) hoặc tính khối lƣợng muối, lúc này ta viết bán phản ứng dạng ion rút gọn( sản phẩm khử của kim loại) là thuận lợi, khi đó: Số mol HNO3 (bđ) = số mol H+ = số mol NO3-(bđ) m  mkl  m  muoá i NO3 (taïomuoá i) n   nHNO ( bñ )  n  NO3 ( bòkhöû ) NO3 (taïomuoá i) 3 Hoặc ta sử dụng định luật bảo toàn nguyên tố đối với N nHNO (bñ)  n  n  n  NO3 (bñ) NO3 (bòkhöû ) NO3 (taïomuoá i) 3 Hoặc sử dụng định luật bảo toàn khối lƣợng để tính lƣợng muối tạo thành.  Chú ý: Al, Fe, Cr bị thụ động trong các axit HNO3 đặc, nguội và HNO3 đặc nguội. b. Một số dạng toán thường gặp  Dạng 1: kim loại + HNO3 Một số chú ý: - Chất khử là kim loại bị oxi hóa lên mức cao nhất: RRx++ xe (chú ý Fe có thể bị oxi hóa thành Fe2+ hoặc Fe3+ hoặc cả Fe2+ và Fe3+ tùy thuộc vào lƣợng Fe dƣ hay không dƣ). - Chất oxi hóa là N+5 có thể bị khử xuống mức thấp hơn N+4(NO2), N+2(NO), N+1(N2O), N3 (NH4NO3) ( chú ý xem có sự hình thành NH4NO3 hay không, thông thƣờng dựa vào bài toán nếu cho sự khử là duy nhất thì không có sự hình thành NH4NO3 hoặc kiểm tra bằng định luật bảo toàn e, nếu sản phẩm qua kiềm có khí mùi khai thì có sản phẩm khử NH4NO3) - Nhận định đúng trạng thái đầu và trạng thái cuối của quá trình phản ứng rồi áp dụng định luật bảo toàn e. Số mol NO3- (tạo muối) = số mol e cho = số mol e nhận)  Dạng 2: kim loại+ H2SO4 đặc, nóng Một số lƣu ý: -Chất khử là kim loại bị oxi hóa lên mức cao nhất RRx++xe ( chú ý Fe có thể bị oxi hóa thành Fe2+ hoặc Fe3+ hoặc cả Fe2+ và Fe3+ tùy thuộc vào lƣợng Fe dƣ hay không dƣ). 9 10 - Chất oxi hóa là S+6 có thể bị khử xuống mức oxi hóa thấp hơn : S+4(SO2), S0, S2 (H2S).Thông thƣờng tạo ra SO2 -Từ dữ kiện bài toán phải nhận định đúng trạng thái số oxi hóa đầu và trạng thái số oxi hóa cuối rồi áp dụng định luật bảo toàn e.  Dạng 3: kim loại + hỗn hợp (HNO3+ H2SO4 đặc) Một số lƣu ý: m  mKL  m  m muoái NO3 (taïomuoái) SO2 (taïomuoái) 4 Từ dữ kiện bài toán phải nhận định đúng trạng thái số oxi hóa đầu và trạng thái số oxi hóa cuối rồi áp dụng định luật bảo toàn e.  Dạng 4: kim loại +HNO3 ( hoặc muối nitrat)+ axit (HCl, H2SO4 loãng, NaHSO4) Một số lƣu ý khi giải toán - Trong môi trƣờng axit (HCl, H2SO4 loãng, NaHSO4) ion NO3- trong muối nitrat có tính oxi hóa mạnh tƣơng tự nhƣ HNO3. Dạng bài toán thƣờng gặp là cho kim loại ( ví dụ Cu) tác dụng với dung dịch hỗn hợp (HNO3+ H2SO4 loãng); hỗn hợp (KNO3+ H2SO4 loãng) hoặc KNO3+ KHSO4). Khi đó viết phƣơng trình phản ứng dạng ion rút gọn: 3Cu + 8H+ + 2NO3- 3Cu2++ 2NO + 4H2O - Vấn đề quan trọng là xem xét chất nào hết trong phản ứng bằng cách lấy số mol ban đầu của các chất (Cu, H+, NO3-) chia cho hệ số của chất tƣơng ứng (3,8,2) thì chất phản ứng hết là chất có tỉ lệ mol nhỏ nhất. c.Một số công thứ giải nhanh 1. Tính khối lượng muối sunfat thu được khi hoà tan hết hỗn hợp các kim loại bằng H2SO4 đặc,nóng giải phóng khí SO2 : mMuối= mkl +96nSO2 2.Tính khối lượng muối sunfat thu được khi hoà tan hết hỗn hợp các kim loại bằng H2SO4 đặc,nóng giải phóng khí SO2 , S, H2S: mMuối= mkl + 96(nSO2 + 3nS+4nH2S) 3. Tính số mol HNO3 cần dùng để hòa tan hỗn hợp các kim loại: nHNO3 = 4nNO + 2nNO2 + 10nN2O +12nN2 +10nNH4NO3 10