Xem mẫu
- Tuy n ch n các phương pháp gi i toán Hóa H c Các phương pháp gi i cho m t bài toán Hóa H c
CÁC PHƯƠNG PHÁP GI I CHO M T BÀI TOÁN HÓA H C
ð bài (Theo câu I.2, ð tuy n sinh vào ðHQGHN năm 1998) :
ð m gam phoi bào s t (A) ngoài không khí, sau m t th i gian bi n thành h n h p (B)
kh i lư ng 12 gam g m s t và các oxit FeO, Fe3O4, Fe2O3. Cho B tác d ng hoàn toàn v i
dung d ch axit nitric th y gi i phóng ra 2,24 lít khí duy nh t NO (ñktc). Tính kh i lư ng m
c a A.
Hư ng d n gi i :
Sơ ñ các bi n ñ i x y ra theo bài toán :
Các phương trình ph n ng x y ra trong toàn b bài toán :
ð m gam s t (A) ngoài không khí thành h n h p B :
2Fe + O2 2FeO
→
o
(a)
t
3Fe + 2O2 Fe3O4
→
o
(b)
t
4Fe + 3O2 2Fe2O3
→
o
(c)
t
Cho B tác d ng hoàn toàn v i dung d ch HNO3, gi i phóng khí NO duy nh t :
Fe + 4HNO3 Fe(NO3)3 + NO↑ + 2H2O
→ (d)
3FeO + 10HNO3 3Fe(NO3)3 + NO↑ + 5H2O
→ (e)
3Fe3O4 + 28HNO3 9Fe(NO3)3 + NO↑ + 14H2O
→ (f)
Fe2O3 + 6HNO3 2Fe(NO3)3 + 3H2O
→ (g)
Cách 1 (Phương pháp b o toàn electron) :
Theo ñ nh lu t b o toàn electron ta có : Σenhư = Σenh n (*)
ng
m
Ta có : Σe ×3
như ng =
56
12 − m 2,24
Σenh n = ×2 + ×3
22,4
16
Theo (*) ⇒ m = 10,08 (gam).
Nh n xét : ðây là cách mà theo tôi là nhanh, g n và d hi u. Ch c nh ng b n h c
sinh ñã làm quen v i phương pháp b o toàn electron ñ u có th làm ñư c !
Cách 2 (Phương pháp ñ i s ) :
G i x, y, z, t l n lư t là s mol c a Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3 trong 12 gam B.
Theo các d ki n c a bài toán ta có :
Kh i lư ng c a B : 56x + 72y + 232z + 160t = 12 (1)
C nhân ch t lư ng cao Hóa H c – ðHSP
Copyright © 2005 – 2008 Lê Ph m Thành - 1/5 -
Phone: 0976053496 http://blog.360.yahoo.com/thanhlepham84
- Tuy n ch n các phương pháp gi i toán Hóa H c Các phương pháp gi i cho m t bài toán Hóa H c
m (2)
S mol c a Fe ban ñ u : x + y + 3z + 2t =
56
12 − m (3)
S mol c a oxi trong B : y + 4z + 3t =
16
y z (4)
S mol c a NO sinh ra : x + + = 0,1
3 3
T (1), (2), (3) và (4) ⇒ m = 10,08 gam.
Nh n xét : ðây là cách làm ph bi n nh t, tuy nhiên r t dài (m t cách không c n thi t)
và quá n ng v m t toán h c, khó trong quá trình tìm giá tr c a m b ng bi n ñ i.
Cách 3 (Phương pháp b o toàn kh i lư ng) :
Theo ñ nh lu t b o toàn kh i lư ng ta có : mB + maxit = mmu i + mNO + m H O2
3m 3m 3m
= 56 × ( 56 + 62.3) + 0,1× 30 + 0,1 + 56 × 9
V y : 12 + 63× 0,1 +
56
⇒ m = 10,08 gam.
m
×3 + 0,1).
(Chú ý : naxit = 3nmu i + nNO =
56
Nh n xét : ð làm ñư c theo cách này thì khó khăn l n nh t chính là vi c h c sinh
ph i tìm ra ñư c s mol c a axit và s mol c a nư c. Thư ng thì h c sinh s không bi t
tính s mol hai ch t này như th nào (?), ñ c bi t là s mol c a nư c !
Cách 4 (Phương pháp b o toàn nguyên t ):
Áp d ng ñ nh lu t b o toàn nguyên t ñ i v i oxi ta có :
m +m =m +m
O(trong B) O(trong HNO t¹o NO) O(NO) O(H O)
3 2
3m 1
⇒ (12 − m) + 0,1 × 16 × 3 = 0,1 × 16 + 16 × 0,1 + ×
56 2
⇒ m = 10,08 gam.
Nh n xét : Tương t như phương pháp b o toàn kh i lư ng, ñi m khó nh t trong
phương pháp này là ph i xác ñ nh ñư c ñúng s mol các ch t HNO3 và H2O.
Cách 5 (Phương pháp tách công th c) :
Do Fe3O4 = FeO.Fe2O3 nên ta có th thay Fe3O4 b ng FeO và Fe2O3
Khi ñó h n h p B g m có : Fe, FeO và Fe2O3
Có s mol tương ng : xy z
Các phương trình :
+) Kh i lư ng c a B : 56x + 72y + 160z = 12 (5)
m (6)
+) S mol c a Fe ban ñ u : x + y + 2z =
56
y (7)
+) S mol c a oxi trong B : x + = 0,1
3
12 − m (8)
+) S mol c a NO sinh ra : y + 3z =
16
C nhân ch t lư ng cao Hóa H c – ðHSP
Copyright © 2005 – 2008 Lê Ph m Thành - 2/5 -
Phone: 0976053496 http://blog.360.yahoo.com/thanhlepham84
- Tuy n ch n các phương pháp gi i toán Hóa H c Các phương pháp gi i cho m t bài toán Hóa H c
Gi i tương t phương pháp ñ i s v i (5), (6), (7) và (8) ta cũng ñư c m = 10,08 gam.
V b n ch t thì ñây v n là phương pháp ñ i s , tuy nhiên bư c tách trên giúp làm gi m
s n ⇒ có th gi i d dàng hơn !
Cách 6 (Phương pháp ghép công th c) :
Cách 6.1. Ta có th coi h n h p B thu ñư c ch có Fe và Fe2O3.
Do ñó h n h p B g m có : Fe Fe2O3
Có s mol tương ng : x y
V y ta có các phương trình :
+) Kh i lư ng c a B : 56x + 160y = 12 (9)
+) S mol c a NO sinh ra : x = 0,1 (10)
Gi i ra ta ñư c y = 0,04 ⇒ ∑ n = 0,18 mol ⇒ m = 10,08 gam.
Fe
Cách 6.2. Cũng có th coi h n h p B thu ñư c g m có FeO và Fe2O3
x y
+) Kh i lư ng c a B : 72x + 160y = 12 (11)
m (12)
+) S mol c a NO sinh ra : x + 2y =
56
+) x = 0,3 (13)
Gi i (9), (10) và (11) cũng thu ñư c : m = 10,08 gam.
Cách 6.3. Cũng có th coi h n h p B thu ñư c g m có Fe3O4 và Fe2O3
x y
Suy ra: 232x + 160y = 12 (12)
m
3x + 2y = (13)
56
x = 0,3 (14)
Gi i (12), (13) và (14) ta cũng thu ñư c : m = 10,08 gam.
Tương t như th ta cũng có th coi h n h p B g m có (Fe và FeO) ho c (Fe và Fe3O4)
ho c (FeO và Fe3O4). Gi i ra ta cũng thu ñư c k t qu m = 10,08 gam.
Có th th y là nh ng cách làm trên ñã giúp cho bài toán tr nên ñơn gi n hơn nhi u,
và vi c gi i b ng phương pháp này cũng r t d hi u, các h c sinh Trung h c cơ s cũng
hoàn toàn có th gi i ñư c. Chú ý, “do vi c quy ñ i nên s mol m t ch t có th có giá tr
âm ñ kéo s mol ch t kia xu ng như ñáp s c n có” (PGS. TS. Nguy n Xuân Trư ng),
ñó là trư ng h p h n h p (FeO và Fe2O3).
Cách 6.7. Do h n h p B ch có hai nguyên t là Fe và O nên ta có th quy v m t ch t duy
nh t là oxit d ng FexOy.
Khi ñó phương trình ph n ng tr thành :
3FexOy + (12x – 2y)HNO3 3xFe(NO3)3 + (3x – 2y)NO↑ + (6x – y)H2O
→ (h)
56x m
=
Ta có t s : (**)
16y 12 − m
C nhân ch t lư ng cao Hóa H c – ðHSP
Copyright © 2005 – 2008 Lê Ph m Thành - 3/5 -
Phone: 0976053496 http://blog.360.yahoo.com/thanhlepham84
- Tuy n ch n các phương pháp gi i toán Hóa H c Các phương pháp gi i cho m t bài toán Hóa H c
0,1× 3
12
= ⇒ x=3;y=2
Mà :
56x + 16y 3x − 2y
V y công th c quy ñ i c a hóa h c B là : Fe3O2 (!)
Thay vào (**) ta ñư c : m = 10,08 gam.
V i cách 6.7 ta có th làm ng n g n hơn b ng cách vi t phương trình dư i d ng ion :
Cách 6.7’ (Cách này mình ñ ngh , không bi t ñã có ai làm chưa ?).
Phương trình : FexOy + (4 + 2y)H+ + NO− xFe3+ + NO↑ + (2 + y)H2O
→ (h’)
3
+) Ta tính ngay ñư c s mol c a FexOy :
12
= 0,1 ⇒ 56x + 16y = 120
= 0,1 mol ⇒ (14)
n =n
56x + 16y
FexOy NO
+) Theo b o toàn ñi n tích : 4 + 2y – 1 = 3x ⇔ 3x – 2y = 3 (15)
T (14) và (15) ⇒ x = 1,8 ; y = 1,2
m
= 0,1x ⇒ m = 56.0,1.1,8 = 10,08 gam.
L i có t ng s mol Fe :
56
Cách làm này giúp cho l i gi i tr nên g n hơn so v i cách 6.7, tuy nhiên v n còn h n
ch là ph i cân b ng phương trình (h’), ñòi h i h c sinh ph i có kĩ năng cân b ng t t.
Bên c nh ñó ph i chú ý ñ n ñ nh lu t b o toàn ñi n tích ñ rút ra phương trình (15).
Cách 7 (ðây là cách do b n Vũ Kh c Ng c ñ ngh ).
Ta có th coi các ph n ng hóa h c di n ra trong bài toán là 2 quá trình oxi hóa hoàn toàn Fe
thành Fe3+ n i ti p nhau b i 2 tác nhân oxi hóa là O2 và HNO3. Có th quy ñ i 2 tác nhân ñó
v m t trong 2 tác nhân ñ ñơn gi n hóa bài toán, ñây, ta thay th quá trình oxi hóa c a
HNO3 b ng O2.
Khi ñó h n h p B s ch có Fe2O3 v i kh i lư ng là :
0,3 14,4
×16 = 14,4 gam ⇒ n = 0,09 mol
m = 12 + =
Fe O Fe O
2 2 3 160
23
⇒ m = 0,09.2.56 = 10,08 gam.
V i cách suy lu n như trên thì bài toán có th gi i ra r t nhanh (nhanh nh t ?) ⇒ có
th dùng ñ làm bài thi tr c nghi m.
Như v y, v i m i m t bài toán (Hóa) chúng ta có th gi i b ng nhi u cách khác nhau, trên
ñây ch là m t ví d ñi n hình nh t. Tùy theo kh năng c a m i ngư i có th gi i theo cách
này hay cách khác. Tuy nhiên khi h c Hóa, các em h c sinh nên có s tìm tòi, khám phá ra
nh ng cách gi i khác, nhanh hơn, g n hơn, hay hơn, qua ñó rèn luy n kĩ năng làm bài t p
cũng như t o ra h ng thú h c t p. ðó là m t cách h c r t hi u qu . Chúc các em h c t t !
M t s bài t p tương t (các b n h c sinh áp d ng gi i như trên ñ rèn luy n thêm nhé !)
Bài 1. ð 10,08 gam phoi bào s t (A) ngoài không khí, sau m t th i gian bi n thành h n h p
(B) kh i lư ng m gam g m s t và các oxit FeO, Fe3O4, Fe2O3 (ho c bi n thành h n h p B
g m 4 ch t r n). Cho B tác d ng hoàn toàn v i dung d ch axit nitric th y gi i phóng ra 2,24
lít khí duy nh t NO (ñktc). Tính kh i lư ng m c a B.
ð/s: m = 12 gam.
C nhân ch t lư ng cao Hóa H c – ðHSP
Copyright © 2005 – 2008 Lê Ph m Thành - 4/5 -
Phone: 0976053496 http://blog.360.yahoo.com/thanhlepham84
- Tuy n ch n các phương pháp gi i toán Hóa H c Các phương pháp gi i cho m t bài toán Hóa H c
Bài 2. ð m gam phoi bào s t (A) ngoài không khí, sau m t th i gian bi n thành h n h p r n
(B) có kh i lư ng 13,6 gam. Cho B tác d ng hoàn toàn v i dung d ch axit sunphuric ñ c
nóng th y gi i phóng ra 3,36 lít khí duy nh t SO2 (ñktc). Tính kh i lư ng m c a A.
ð/s: m = 11,2 gam.
TÀI LI U THAM KH O
[1]. Dùng phương pháp quy ñ i ñ tìm nhanh ñáp s c a bài toán hóa h c, Nguy n Xuân
Trư ng, T p chí Hóa H c và ng d ng, s 4 (52) / 2006, trang 2 – 3.
[2]. Bài vi t “Các phương pháp gi i cho m t bài toán hóa h c”, trên blog c a Lê Ph m
Thành, http://blog.360.yahoo.com/blog-sp77Hxolc6eQEp1D586fpAXcPwfP?p=232
[3]. Bài vi t “Bài toán kinh ñi n c a Hóa h c: bài toán 9 cách gi i”, trên blog c a Vũ Kh c
Ng c, http://blog.360.yahoo.com/blog-xqI6JlYncKj8AtNZLm9wyH3bJA--?cq=1&p=92
C nhân ch t lư ng cao Hóa H c – ðHSP
Copyright © 2005 – 2008 Lê Ph m Thành - 5/5 -
Phone: 0976053496 http://blog.360.yahoo.com/thanhlepham84
nguon tai.lieu . vn