Đề tài Hình thành tư duy khái quát hóa một số dạng bài tập hóa học cho học sinh ứng dụng giải nhanh bài tập trắc nghiệm hóa học

ằng 0,54+0,1=0,64 mol Vậy khối lượng HNO3 là 0,64. 63= 40,32g. Chọn D. Nhận xét: Đây là bài tập khá quen thuộc trong chương trình phổ thông và thường được Hình thành tư duy khái quát hóa một số dạng bài tập hóa học cho học sinh ứng dụng giải nhanh bài tập trắc nghiệm hóa học Giáo viên: Nguyễn Ái Nhân giáo viên hóa Trường PTTH Lê Doãn Nhã 6 các trường thi đại học vào nhưng gần đây. Bước 2. Phân tích các sai sót của học sinh th ường gặp. Các sai sót học sinh thường mắc phải khi tính giá trị m Nếu học sinh áp dụng bảo toàn e vào ( 1) và (3) thì sẽ được đáp án C. Nếu học sinh áp dụng bảo toàn e vào ( 1) (2) và (3) nhưng xác đ ịnh trạng thái cuối cùng của Fe là Fe2+ thì sẽ được đáp án D. Đáp án B được cho vào một cách ngẫu nhiên bằng cách chia đôi đáp án đúng . Các sai lầm học sinh thường mắc phải khi tính khối lượng HNO3 Nếu học sinh coi số mol HNO3 bằng số mol H+ trong phương trình (3) thì sẽ được đáp án A. Nếu học sinh coi số mol HNO3 bằng số mol NO3- thì sẽ được đáp án B. Nếu học sinh sau khi tính được khối lượng của Fe rồi viết phương trình trực tiếp của Fe với HNO3 dựa vào phương trình tính thì sẽ được đáp án C. Bước 3. Khái quát hóa bài tập Ta có thể khái quát hóa bài toán này như sau: Để m gam phoi bào sắt A ngoài không khí sau một thời gian biến thành hỗn hợp B có khối lượng 1m gam gồm Fe và các oxit FeO, Fe3O4, Fe2O3. Cho B tác dụng hoàn toàn với axit nitric dư thấy giải phóng ra V lít khí duy nhất NxOy (Sản phẩm khử duy nhất) . Tính khối lượng m của A, khối lượng muối tạo thành, khối lượng HNO3 cần dùng. Hướng dẫn giải: Phân tích bài toán Ta có sơ đồ 32 2 2 3( , ) 1 3 4 { } { .( )}HNON O x y FeO Fe O Fe B m gam N O a mol Fe O Fe          Hình thành tư duy khái quát hóa một số dạng bài tập hóa học cho học sinh ứng dụng giải nhanh bài tập trắc nghiệm hóa học Giáo viên: Nguyễn Ái Nhân giáo viên hóa Trường PTTH Lê Doãn Nhã 7 Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: 2 2 2 ( ) 32 hh Fe B hh B Fe hhO O O m m m m m m m m m m m n           Quá trình oxi hóa Fe - 3e Fe3+(1) 56 m 3 56 m Quá trình khử: O2 + 4e 2O2-(2) 32 hhm m 8 hhm m x. NO3- + (5x-2y)e NxOy (3) x. a (5x-2y)a a Đặt (5x-2y). a = n(mol) trong đó a là số (mol) của NxOy Áp dụng định luật bảo toàn e vào (1,2,3) ta có: 3 56 8 hhm mm n   (4) Từ (4) ta suy ra: 3 7. 7. 56. 10 7. 56. 0,7. 5,6.hh hh hhm m m n m m n m m n         Từ đây ta chỉ cần nhớ biểu thức cuối cùng là: 0,7. 5,6.hhm m n  (1) và chỉ cần áp dụng nó thôi. Khối lượng muối tạo thành: .242 56muoi m m  (2) (m tính được từ biểu thức trên (1)) Tính khối lượng HNO3 phản ứng. 3 3.63.( . ) 56HNO m m x a  (3) Nhận xét : Hình thành tư duy khái quát hóa một số dạng bài tập hóa học cho học sinh ứng dụng giải nhanh bài tập trắc nghiệm hóa học Giáo viên: Nguyễn Ái Nhân giáo viên hóa Trường PTTH Lê Doãn Nhã 8 Đến đây giáo viên có thể cho học sinh làm bài tập với tác nhân oxi hóa là H2SO4 và cho học sinh làm bài tập sau đây rồi rút ra công thức tổng quát cho các đại lượng. Để m gam phoi bào sắt A ngoài không khí sau một thời gian biến thành hỗn hợp B có khối lượng 1m gam gồm Fe và các oxit FeO, Fe3O4, Fe2O3. Cho B tác dụng hoàn toàn với axit H2SO4 dư thấy giải phóng ra V lít khí duy nhất SO2 (sản phẩm khử duuy nhất). Tính khối lượng m của A, khối lượng muối tạo thành, khối lượng H2SO4 cần dùng. Hướng dẫn giải: Phân tích bài toán Ta có sơ đồ 2 2 2 42 3( , ) 1 2 4 3 2 3 4 { } ( ) { .( )}N O H SO FeO Fe O Fe B m gam Fe SO SO a mol Fe O Fe           Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: 2 2 2 ( ) 32 hh Fe B hh B Fe hhO O O m m m m m m m m m m m n           Quá trình oxi hóa Fe - 3e Fe3+(1) 56 m 3 56 m Quá trình khử: O2 + 4e 2O2-(2) 32 hhm m 8 hhm m SO42- + 2e + 4H+ SO2 + 2H2O (3) a 2a 4a a Hình thành tư duy khái quát hóa một số dạng bài tập hóa học cho học sinh ứng dụng giải nhanh bài tập trắc nghiệm hóa học Giáo viên: Nguyễn Ái Nhân giáo viên hóa Trường PTTH Lê Doãn Nhã 9 Đặt 2 a = n(mol) trong đó a là số (mol) của SO2 Áp dụng định luật bảo toàn e vào (1,2,3) ta có: 3 56 8 hhm mm n   (4) Từ (4) ta suy ra: 3 7. 7. 56. 10 7. 56. 0,7. 5,6.hh hh hhm m m n m m n m m n         Từ đây ta chỉ cần nhớ biểu thức cuối cùng là: 0,7. 5,6.hhm m n  (1) và chỉ cần áp dụng nó thôi. Khối lượng muối tạo thành là Fe2(SO4)3 Ta có : 2 4 32 ( ) 56 28 Fe Fe SO m m  2 4 3( ) 1 .400 .200 2 56Fe SO Fe m m n  (m tính được từ biểu thức trên (1)) Tính khối lượng H2SO4 phản ứng. H2SO4 có hai vai trò: oxi hóa theo (3) và làm môi tr ường theo (1) Oxi hóa theo (3) bằng số mol SO2 Làm môi trường theo (1) bằng 3 3. 56 2 112 m m mol Vậy khối lượng H2SO4 là 2 3( ).98 112 SO m n Bước 4. Ứng dụng để giải nhanh một số dạng b ài tập Áp dụng các dạng bài tập dựa vào biểu thức đã chứng minh được ở trên. Nung 8,4 gam Fe trong không khí, sau ph ản ứng thu được m gam X gồm Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4. Hoà tan m gam hh X bằng HNO3 dư, thu được 2,24 lít khí NO2 (đktc) là sản phẩm khử duy nhất . Giá trị m là: A. 11,2 gam. B. 25,2 gam. C. 43,87 gam D. 6,8 gam. Hình thành tư duy khái quát hóa một số dạng bài tập hóa học cho học sinh ứng dụng giải nhanh bài tập trắc nghiệm hóa học Giáo viên: Nguyễn Ái Nhân giáo viên hóa Trường PTTH Lê Doãn Nhã 10 Hướng dẫn giải Áp dụng hệ quả vừa chứng minh được ở trên để giải nhanh. 2,24 0,1 22,4NO n mol  3 2 21 2 0,1 0,1 0,2 0,1 NO e H NO H O     0,7. 5,6. 8,4 0,7. 5,6.0,1 11,2hhm m n m m g       Nhận xét: Áp dụng hệ quả chứng minh được ở trên thì thu được kết quả rất nhanh. Nếu ta đem so sánh với phương pháp qui đổi. - Cách 1: Quy đổi hổn hợp X về hai chất FeO và Fe2O3 FeO + 4HNO3 Fe(NO3)3 + NO2 + 2H2O 0,1 0,1  Fe 8, 4n 0,15mol56  Ta có: 22Fe O 2FeO0,15mol 0,1 0,1mol   2 2 2 3 h X 4Fe 3O 2Fe O m 0,1.72 0,025.16 0,05 0,025mol 0 11,2g        A đúng - Cách 2: + Sử dụng phương pháp quy đổi, quy hỗn hợp X về hai chất Fe và Fe2O3 hoà tan hỗn hợp X vào dung dịch HNO3 dư ta có: Fe + 6HNO3 Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O: 2NOn 0,1mol 0,1/3  0,1  Số mol của nguyên tử Fe tạo oxit Fe2O3 là: Fe 8, 4 0,1 0,35 n (mol) 56 3 3     2 3Fe O Fe 1 0,35 n n 2 2.3   Vậy 2 3X Fe Fe O 0,1 0,35 33,6 m m m .56 .160 11, 2g 3 6 3       Hình thành tư duy khái quát hóa một số dạng bài tập hóa học cho học sinh ứng dụng giải nhanh bài tập trắc nghiệm hóa học Giáo viên: Nguyễn Ái Nhân giáo viên hóa Trường PTTH Lê Doãn Nhã 11  A đúng Cách 3: Quy hỗn hợp X về một chất FexOy: FexOy + (6x - 2y) HNO3 xFe(NO3)3 + (3x - 2y) NO2 + (3x -y) H2O 0,1 3x 2y mol 0,1mol Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố sắt: Fe 8,4 0,1.x x 6n 56 3x 2y y 7    Vậy công thức (quy đổi là: Fe6O7 M = 448) và 6 7Fe O 0,1 n 0,025mol 3.6 2.7    mX = 0,025. 448 = 11,2g A đúng Nếu học sinh sử dụng phương pháp qui đổi coi 2 3Fe O Fe X 0,35 0,35 n n m (56 160) 25, 2g 3 3        B sai + Nếu 2 3Fe O Fe X 0,35 0,35 n 2n 2. m (56 320) 43,87g 3 3        C sai + Nếu không cân bằng pt : 2Fe NO Fe 8, 4 n n 0,1mol n 0,1 0,05mol 56        mX = 0,05 (56 + 80) = 6,8  D sai Chú ý: Vẫn có thể quy đổi hỗn hợp X về hai chất (FeO v à Fe3O4) hoặc (Fe và FeO) hoặc (Fe và Fe3O4) nhưng việc giải trở nên phức tạp hơn, cụ thể là ta phải đặt ẩn số mol mỗi chất, lập hệ phương trình, giải hệ phương trình hai ẩn số). Quy đổi hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe 3O4, Fe2O3 về hỗn hợp hai chất FeO, Fe 2O3 là đơn giản nhất. Ví dụ 1. 2: Nung m gam Fe trong không khí, sau một thời gian ta thu được 11,2 gam hỗn hợp chất rắn X gồm Fe, Fe 2O3, Fe3O4, FeO. Hoà tan hết 11,2g hỗn Hình thành tư duy khái quát hóa một số dạng bài tập hóa học cho học sinh ứng dụng giải nhanh bài tập trắc nghiệm hóa học Giáo viên: Nguyễn Ái Nhân giáo viên hóa Trường PTTH Lê Doãn Nhã 12 hợp chất rắn X vào dung dịch HNO3 đặc nóng dư thu được 2,24 lít khí NO2 (đktc) là sản phẩm khử duy nhất . Giá trị m là: A. 7,28g B. 5,60g C. 8,40g D. 7,40g Hướng dẫn giải Áp dụng hệ quả vừa chứng minh được ở trên để giải nhanh. 2,24 0,1 22,4NO n mol  3 2 21 2 0,1 0,1 0,2 0,1 NO e H NO H O     0,7. 5,6. 8,4 0,7.11,2 5,6.0,1 8,4hhm m n m g       Nhận xét: nếu sử dụng phương pháp qui đổi thì ta có các kiểu qui đổi sau: Cách 1 - Quy về hỗn hợp X về hai chất Fe và Fe2O3: 3 3 3 2 2Fe 6HNO Fe(NO ) 3NO 3H O 0,1 0,1 3      Số mol của nguyên tử Fe tạo oxit Fe2O3 là: 2 3Fe Fe O m 0,1 1 m 0,1 n mol n 56 3 2 56 3               Vậy mX = mFe + 2 3Fe Om  0,1 1 m 0,111, 2 56. .1603 2 56 3        m = 8,4 C đúng Cách 2 quy đổi hỗn hợp X về FeO và Fe2O3 m = 8,4 g Cách 3 quy đổi hỗn hợp X về FexOy  m = 8,4 g Nhưng áp dụng hệ quả vẫn là nhanh nhất. Nếu sản phẩm khử gồm nhiều sản phẩm như NO, NO2, N2O thì việc qui đổi trở nên phức tạp hơn. Ví dụ 1. 3: ( Đề thi ĐH CĐ- Khối A- 2008). Cho 11,36 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4 phản ứng hết với dd HNO3 loãng dư thu được 1,344 lít khí Hình thành tư duy khái quát hóa một số dạng bài tập hóa học cho học sinh ứng dụng giải nhanh bài tập trắc nghiệm hóa học Giáo viên: Nguyễn Ái Nhân giáo viên hóa Trường PTTH Lê Doãn Nhã 13 NO (sản phẩm khử duy nhất ở đktc) và dung dịch X. Cô cạn dung dịch X sau phản ứng được m gam muối khan . Giá trị m là: A. 34,36 gam. B. 35,50 gam. C. 49,09 gam D. 38,72 gam. Hướng dẫn giải Áp dụng hệ quả vừa chứng minh được ở trên để giải nhanh. 1,344 0,06 22,4NO n mol  3 23 4 2 0,06 0,18 0,24 0,06 NO e H NO H O     0,7. 5,6. 8,4 0,7.11,36 5,6.0,18 8,96hhm m n m g       3 3( ) 8,96 .242 38,72 56Fe NO m   Nhận xét chúng ta cũng có thể giải bài tập này bằng phương pháp qui đổi. Cách 1: Quy đổi hỗn hợp về hai chất: Fe, Fe 2O3 Hoà tan hỗn hợp với HNO3 loãng dư 1,344 lít NO 3Fe + 4HNO3 Fe(NO3)3 + NO + 2H2O (1) 0,06mol 0,6mol 0,06mol Fe2O3  2Fe(NO3)3 (2) 0,05 0,1mol  NO 1,344n 0,06mol;22,4  Từ (1) mFe = 56. 0,06 = 3,36 g  2 3Fe Om 11,36 3,36 8g    2 3Fe O 8 n 0,05mol 160    mX = 242 (0,06 + 0,1) = 38,72g  D đúng Cách 2: Quy hỗn hợp về hai chất: FeO, Fe 2O3 3FeO + 10HNO3 3Fe(NO3)3 + NO + 5H2O Hình thành tư duy khái quát hóa một số dạng bài tập hóa học cho học sinh ứng dụng giải nhanh bài tập trắc nghiệm hóa học Giáo viên: Nguyễn Ái Nhân giáo viên hóa Trường PTTH Lê Doãn Nhã 14 0,18 0,18mol 0,06 Fe2O3  2Fe(NO3)3 -0,01 -0,02  mFeO = 12,96g;  2 3Fe Om 1,6g   3Fe(NO )3m 242(0,18 0,02) 38,72g    D đúng Cách 3: Quy hỗn hợp về một chất FexOy 3FexOy + (12x - 2y)HNO3 3xFe(NO3)3 + (3x - 2y)NO + (6x-y)H2O 3.0,06 3x 2y 3.x.0,06 3x 2y 0,06 x yFe O 11,36 0,06.3 n 56x 16y 3x 2y     150x = 160y x 16 y 15   3 3Fe(NO ) 3.16.0,06 m .242 38,72g 3.16 2.15    D đúng Ví dụ 1. 4: Nung 8,96 gam Fe trong không khí đư ợc hỗn hợp A gồm FeO, Fe 3O4, Fe2O3. Hòa tan A vừa vặn trong dung dịch chứa 0,5 mol HNO 3, bay ra khí NO là sản phẩm khử duy nhất . Số mol NO bay ra là. A. 0,01. B. 0,04. C. 0,03. D. 0,02. Hướng dẫn giải Áp dụng công thức tính số mol HNO3 vừa chứng minh ở trên. 3 3 3 3.8,96( ) 0,02 56 22,4 56 22,4HNO HNO m v v n n n mol       Nhận xét: Nếu sử dụng phương pháp qui đổi thì ta có kiểu qui đổi sau: Fe 8,96n 0,1656  mol Hình thành tư duy khái quát hóa một số dạng bài tập hóa học cho học sinh ứng dụng giải nhanh bài tập trắc nghiệm hóa học Giáo viên: Nguyễn Ái Nhân giáo viên hóa Trường PTTH Lê Doãn Nhã 15 Quy hỗn hợp A gồm (FeO, Fe3O4, Fe2O3) thành hỗn hợp (FeO, Fe2O3) ta có phương trình: 2Fe + O2  2FeO x  x 4Fe + 3O2  2Fe2O3 y  y/2 3FeO + 10HNO3  3Fe(NO3)3 + NO + 2H2O x  10x/3  x/3 Fe2O3 + 6HNO3 2Fe(NO3)3 + 3H2O y/2  3y Hệ phương trình: x y 0,16 10x 3y 0,5 3      x 0,06 mol y 0,1 mol   NO 0,06 n 0,02 3   mol. (Đáp án D) Mở rộng bài toán: Để m gam hỗn hợp A gồm phoi bào sắt và một kim loại M có hóa trị không đổi ngoài không khí sau một thời gian biến thành hỗn hợp B có khối lượng 1m gam gồm Fe và các oxit FeO, Fe3O4,Fe2O3. M2On, M. Cho B tác dụng hoàn toàn với axit nitric dư thấy giải phóng ra V lít khí duy nhất N xOy. Tính khối lượng m của A, khối lượng muối tạo thành, khối lượng HNO3 cần dùng. Hướng dẫn giải: Phân tích bài toán Hình thành tư duy khái quát hóa một số dạng bài tập hóa học cho học sinh ứng dụng giải nhanh bài tập trắc nghiệm hóa học Giáo viên: Nguyễn Ái Nhân giáo viên hóa Trường PTTH Lê Doãn Nhã 16 Ta có sơ đồ 32 2 2 3 ( , ) 3 4 1 2 ( ) { } { .( )}HNON O x y n FeO Fe O Fe Fe O m gam B m gam N O a mol M Fe M M O                 Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: 2 2 2 ( ) ( ) 32 hh Fe M B hh B Fe M hhO O O m m m m m m m m m m m m m n             Quá trình oxi hóa Fe - 3e Fe3+(1) 56 a 3 56 a M - ne  Mn+ (2) b M .n b M Quá trình khử: O2 + 4e  2O2-(3) 32 hhm m 8 hhm m x. NO3- + (5x-2y)e  NxOy (4) x. c (5x-2y). c c Đặt (5x-2y). c = u(mol) trong đó c là số (mol) của NxOy Áp dụng định luật bảo toàn e vào (1,2,3,4) ta có: 3 . 56 8 hhm ma n b u M    (5) Từ (5) ta suy ra: 3 . 56 . 7. . 7 . 56 .hha M n b m M m M M u    (6) Kết hợp với giả thiết a + b = m(7) Hình thành tư duy khái quát hóa một số dạng bài tập hóa học cho học sinh ứng dụng giải nhanh bài tập trắc nghiệm hóa học Giáo viên: Nguyễn Ái Nhân giáo viên hóa Trường PTTH Lê Doãn Nhã 17 Từ đây nếu bài toán cho biết số gam chất M hay số (mol) chất M th ì ta sẽ tính được giá trị Từ (7) suy ra a = m-b thay giá tị này vào (6) Ta tính được biểu thức m: 5,6 .0,7 5,6 0,3hh n b m m u b M     Trong đó: M: là khối lượng (mol) của kim loại M . n: là hóa trị của kim loại M. b: là khối lượng của kim loại M u: là số (mol) e trao đổi. c: là số (mol) NxOy x: là hệ số chuyển hóa Khối lượng muối nitorat tạo thành là: M(NO3)n và Fe(NO3)3 ( ).242 .( 62 ) 56muoi b m b m M n M    Khối lượng HNO3 là: 3. 3.( )[( ) . ].6356 b m b x c M   Ví dụ 1.5. Cho m gam hỗn hợp A gồm Fe và Al trong đó Al có khối lượng bằng 2,7 gam. Nung A trong không khí một thời gian thì thu được hỗn hợp B gồm Fe dư Al dư, Al2O3 và các oxit Fe có khối lượng bằng 18, 7 gam. Cho B tác dung với HNO3 thì thu được 2,24 lít khí NO (đktc) duy nhất . Hãy tính giá trị m. Hướng dẫn giải: Áp dụng hệ quả trên ta có: 5,6 .0,7 5,6 0,3hh n b m m u b M     5,6.3.2,70,7.18,7 5,6.0,3 0,3.2,7 13,9 27 m      g Hình thành tư duy khái quát hóa một số dạng bài tập hóa học cho học sinh ứng dụng giải nhanh bài tập trắc nghiệm hóa học Giáo viên: Nguyễn Ái Nhân giáo viên hóa Trường PTTH Lê Doãn Nhã 18 Dạng 2. Bài toán về CO khử các oxit của Sắt. Sản phẩm tạo thành cho tác dụng với tác nhân oxi hóa mạnh Ví dụ 2. 1. Cho một luồng khí CO đi qua ống sứ đựng m gam Fe 2O3 nung nóng thì thu được 6,72 gam hỗn hợp A gồm bốn chất rắn khác nhau. Hòa tan A trong HNO3 thì thu được 0,448 lít khí B duy nhất có tỷ khối h ơi so với H2 bằng 15( sản phẩm khử duy nhất) . a. Giá trị m là: A. 5,56g B. 8, 20g C. 7,20g D. 8, 72g b. Khối lượng HNO3 tham gia phản ứng là: A. 17,01g B. 5,04g C. 22,05g D. 18,27g Hướng dẫn giải: Bước 1: Công việc của giáo viên là: Phân tích vai trò của CO trong các phản ứng hóa học trên Phân tích số oxi hóa của Fe trước và sau phản ứng. Thiết lập phương trình toán học giữa số mol e nhường và nhận. Thiết lập phương đại số dựa vào định luật bảo toàn khối lượng Nhận xét trong phản ứng CO khử oixt sắt th ì số mol CO tham gia phản ứng luôn bằng số mol CO2 tạo thành. Số oxi hóa của Fe trước khi CO khử và sau khi tác dụng với HNO3 đều là +3. Khí B có tỷ khối hơi so với H2 bằng 15 vậy B là khí NO. Quá trình oxi hóa Hình thành tư duy khái quát hóa một số dạng bài tập hóa học cho học sinh ứng dụng giải nhanh bài tập trắc nghiệm hóa học Giáo viên: Nguyễn Ái Nhân giáo viên hóa Trường PTTH Lê Doãn Nhã 19 C2+ (CO) - 2e C4+(CO2)(1) x 2x x Quá trình khử: NO3- + 3e + 4 H+ NO + 2H2O (2) 0,06 0,08 0,02 Áp dụng định luật bảo toàn e cho (1,2) ta có: 2x = 0,06 vậy x = 0,03(mol) Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: 2 C O A C O m m m m   28. 0,03 + m = 6,72 + 44. 0,03 Vậy m = 7,2( gam) Chọn C. Bước 2: Nhận xét với câu b. Các học sinh thường mắc một trong các sai sót sau: Nếu coi 7,2 gam Fe2O3 tác dụng với HNO3 thì sẽ có phương trình sau 2 3 3 3 3 26 2 ( ) 3 (3) 0,045 0,27 Fe O HNO Fe NO H O   Vậy khối lượng HNO3 là 0,27. 63=17,01g chọn A. (Sai) Nếu học sinh coi số mol HNO3 bằng số mol H+theo phương trình (2) thì khối lượng HNO3 là 0,08. 63= 5,04g Chọn B (Sai) Nếu học sinh coi HNO3 bằng 0,27mol ở (3) cộng với 0,08 ở (2) Thì số mol HNO3 là 0,27+0,08 = 0,35mol suy ra khối lượng HNO3 là 0,35. 63= 22,05g chọn C( Sai) Nếu học sinh thiết lập hệ phương trình bao gồm các oxits và Fe dư tác dụng với HNO3 thì rất khó khăn trong giải toán . Vì vậy giáo viên có thể nêu câu hỏi : Bài tập này so với bài tập 1 và bài tập của đề thi đại học khối A năm 2009 có gì giống và khác nhau để từ đó học sinh đưa ra cách giải nhanh. Hình thành tư duy khái quát hóa một số dạng bài tập hóa học cho học sinh ứng dụng giải nhanh bài tập trắc nghiệm hóa học Giáo viên: Nguyễn Ái Nhân giáo viên hóa Trường PTTH Lê Doãn Nhã 20 Thực chất ta có thể coi bài tập này như sau: Để m gam phoi bào sắt ngoài không khí sau một thời gian biến thành hỗn hợp B có khối lượng 6,72 gam gồm Fe và các oxit FeO, Fe3O4, Fe2O3. Hòa tan A trong HNO3 thì thu được 0,448 lít khí B duy nhất có tỷ khối h ơi so với H2 bằng 15( sản phẩm khử duy nhất). Tính khối lượng HNO3 đã tham gia phản ứng. Đến đây ta có thể áp dụng công thức vừa chứng minh đ ược ở trên: 0,7. 5,6. 0,7.6,72 5,6.0,06 5,04hhm m n g     3 3. 3.5, 463.( 0,02) 63.( 0,02) 18, 27 56 56HNO m m g     Bước 3: Cho một luồng khí CO đi qua ống sứ đựng m gam Fe 2O3 nung nóng thì thu được 1m gam hỗn hợp A gồm các chất rắn khác nhau . Hòa tan A trong HNO3 thì thu được V lít khí B (NxOy) duy nhất. Tính giá trị m Công việc của giáo viên là: Phân tích vai trò của CO trong các phản ứng hóa học tr ên Phân tích số oxi hóa của Fe trước và sau phản ứng. Thiết lập phương trình toán học giữa số mol e nhường và nhận. Thiết lập phương đại số dựa vào định luật bảo toàn khối lượng Hướng dẫn học sinh tìm biểu thức toán học cuối cùng để tính giá trị m Quá trình oxi hóa C2+ (CO) - 2e C4+(CO2) (1) a 2a a Quá trình khử: NO3- + (5x-2y)e NxOy (2) b (5x-2y)b b Áp dụng định luật bảo toàn e cho (1,2) ta có: 2a = (5x-2y)b Hình thành tư duy khái quát hóa một số dạng bài tập hóa học cho học sinh ứng dụng giải nhanh bài tập trắc nghiệm hóa học Giáo viên: Nguyễn Ái Nhân giáo viên hóa Trường PTTH Lê Doãn Nhã 21 vậy (5 2 ) 2 x y b a  Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: 2 CO A CO m m m m   28. a + m = 1m + 44. am = 1m + 16a ( trong đó a là: 12 số (mol) e trao đổi) Công thức giải nhanh cho các dạng toán n ày: ( )8.hh e tdm m n  trong đó: hhm là khối lượng của các oxit ( )e tdn là số mol e trao đổi. Ta có thể thay tác nhân oxi hóa bằng H 2SO4 cũng tương tự Bước 4: Cho một luồng khí CO đi qua ống sứ đựng m gam Fe 2O3 nung nóng thì thu được 8,2 gam hỗn hợp A gồm các chất rắn khác nhau . Hòa tan A trong HNO3 thì thu được 2,24 lít khí B (N2O) sản phẩm khử duy nhất. Tính giá trị m Hướng dẫn giải Giáo viên hướng dẫn học sinh áp dụng hệ quả ở tr ên để học sinh áp dụng. Áp dụng hệ quả vừa chứng minh được ở trên 3 2 22 8 10 5 0,2 0,8 0,1 NO e H N O H O     ( )8. 8, 2 8.0,8 14,6hh e tdm m n g     . Ví dụ Cho một luồng khí CO đi qua ống sứ đựng m gam Fe2O3 nung nóng thì thu được 15 gam hỗn hợp A gồm các chất rắn khác nhau. H òa tan A trong HNO3 thì thu được 2,24 lít hổn hợp khí B gồm (N2O) và NO có tỉ lệ mol như nhau (sản phẩm khử duy nhất). Tính giá trị m Áp dụng hệ quả vừa chứng minh được ở trên Hình thành tư duy khái quát hóa một số dạng bài tập hóa học cho học sinh ứng dụng giải nhanh bài tập trắc nghiệm hóa học Giáo viên: Nguyễn Ái Nhân giáo viên hóa Trường PTTH Lê Doãn Nhã 22 3 2 2 3 2 2 8 10 5 0,1 0,4 0,05 3 4 2 0,05 0,15 0,05 NO e H N O H O NO e H NO H O             ( )8. 15 8.0,55 19, 4hh e tdm m n g     . Dạng 3. Bài toán về CO khử các oxit. Sản phẩm tạo thành cho tác dụng với nước vôi trong. Ví dụ 3.1. Thổi một luồng khí CO dư đi qua ống đựng hỗn hợp 2 oxit Fe2O3 và CuO nung nóng đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 2,32 g hỗn hợp kim loại. Khí thoát ra được đưa vào bình đựng dung dịch Ca(OH)2 dư thấy có 5g kết tủa trắng. Khối lượng hỗn hợp 2 oxit kim loại ban đầu l à: A .3,12g B. 3,21g C .4,0g D. 4,2g Bước 1: Hướng dẫn giải: Công việc của giáo viên là: Phân tích vai trò của CO trong các phản ứng hóa học tr ên Phân tích số mol CO và số mol CO2 tạo thành có mối quan hệ như thế nào? Hướng dẫn học sinh áp dụng định luật bảo to àn khối lượng để thiết lập đại lượng cần tính. CO lấy oxi trong oxit  CO2 ( Số mol CO phản ứng bằng số mol CO 2 tạo thành) 2 2 3 2( ) 0,05 0,05 CO Ca OH CaCO H O    nO(trong oxit) = nCO = 2 3CO CaCOn n 0,05(mol)   moxit = mKL + moxi trong oxit = 2,32 + 0,05 x 16 = 3,12 (g) Vậy đáp án ( A ) đúng Hình thành tư duy khái quát hóa một số dạng bài tập hóa học cho học sinh ứng dụng giải nhanh bài tập trắc nghiệm hóa học Giáo viên: Nguyễn Ái Nhân giáo viên hóa Trường PTTH Lê Doãn Nhã 23 Bước 2: Nhận xét: Sau khi kết thúc bài toán này: Giáo viên đưa ra câu hỏi. Khí CO chỉ khử được các oxit từ oxit của kim loại n ào trong dãy điện hóa ? Nếu thay các một oxit bằng các oxits từ Al 2O3 trở về trước trong dãy điện hóa thì kết quả giải bài tập có thay đổi không? Để từ đó chúng ta xây dựng bài tập khái quát hóa cho dạng này. Bước 3: Khái quát hóa bài tập Thổi một luồng khí CO dư đi qua ống đựng hỗn hợp gồm n oxit Fe2O3, Al2O3, CuO ... nung nóng đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được m1(gam) hỗn hợp chất rắn. Khí thoát ra được đưa vào bình đựng dung dịch Ca(OH)2 dư thấy có m2(gam) kết tủa trắng. Tính khối lượng của n oxit ban đầu? Hướng dẫn giải: Bản chất của bài toán là: CO sẽ lấy oxi của oxit để tạo ra CO 2 2 (1)CO O CO  1 2m CO m CO   Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: 21 CO CO m m m m   Mà 2CO CO n n nên ta có 21 1 16.CO CO Om m m m m n     mà theo (1) 2O COn n Vậy ta rút ra biểu thức giải nhanh cho tr ường hợp này là 21 16. COm m n  Bước 4: Cho một luồng khí CO đi qua m gam hốn hợp Fe 2O3, CuO và Al2O3 Trong đó số mol của Fe2O3 bằng 2 lần số mol CuO, số mol CuO bằng 2/3 lần số mol Al2O3 đến dư. Sau phản ứng thu được 15 gam chất rắn và chất khí. Hình thành tư duy khái quát hóa một số dạng bài tập hóa học cho học sinh ứng dụng giải nhanh bài tập trắc nghiệm hóa học Giáo viên: Nguyễn Ái Nhân giáo viên hóa Trường PTTH Lê Doãn Nhã 24 Cho hỗn hợp khí thoát ra tác dụng hết với nước vôi trong dư thì thu được 10 gam kết tủa trắng.Giá trị m là: A.16,6g B.18,2g C. 13,4g D.11,8g Hướng dẫn giải: 2 2 3 2( ) 0,1 0,1 CO Ca OH CaCO H O    Áp dụng hệ quả trên ta có 21 16. 15 0,1.16 16,6( )COm m n g     .Chọn A. Nhận xét: Nếu học sinh loay xoay với các điều kiện về số mol của các oxit th ì sẽ mất nhiều thời gian . Đáp án B. Nếu học sinh nhầm tính khối lượng oxi bằng 32. Đáp án C. Nếu học sinh tính nhầm 15-0,1.16 =13,4 sai Đáp án D. Nếu học sinh nhầm 15- 0,1.32 =11,8. Sai. Bài tập đưa vào các đại lượng số mol khác nhau và một số oxit như Al2O3 không bị CO khử nhằm mục đích gây nhiễu cho học sinh. Nhưng áp dụng hệ quả chứng minh ở trên thì cho kết quả chính xác. Ví dụ 3.2. Cho một luồng khí CO đi qua m gam hốn hợp Fe 2O3, CuO và Al2O3 Trong đó số mol của Fe2O3 bằng 3 lần số mol CuO, số mol CuO bằng 2 lần số mol Al2O3. Sau phản ứng thu được 30 gam chất rắn và chất khí. Cho hỗn hợp khí thoát ra tác dụng hết với v ào 150ml dung dịch Ba(OH)2 1M, sau phản ứng thu được 19, 7 gam kết tủa. Giá trị m là A .31,6g B. 33,2g C .28,4g D. Kết quả khác. Hướng dẫn giải Hình thành tư duy khái quát hóa một số dạng bài tập hóa học cho học sinh ứng dụng giải nhanh bài tập trắc nghiệm hóa học Giáo viên: Nguyễn Ái Nhân giáo viên hóa Trường PTTH Lê Doãn Nhã 25 Áp dụng hệ quả trên ta có: 21 16. COm m n  Trường hợp 1: tạo muối trung hòa thì 2 3 19,7 0,1 197CO BaCO n n mol   21 16. 30 16.0,1 31,6COm m n g     Trường hợp 2: tạo hỗn hợp hai muối. 2 2 3 2 2 2 3 2 ( ) 0,1 0,1 0,1 2 ( ) ( ) 0,1 0,05 CO Ba OH BaCO H O CO Ba OH Ba HCO       Số mol CO2 bằng 0,2 mol Áp dụng hệ quả trên ta được 21 16. 30 16.0,3 33, 2COm m n g     Như vậy có hai giá trị m thỏa mãn điều kiện bài toán. Vậy phải chọn D kết quả khác, tức là 31,6g hoặc 33,2g Nhận xét: Đây là một bài toán lồng ghép giữa CO khử các oxits v à bài toán CO2 tác dụng với dung dịch Ba(OH)2 cho nên bài toán có hai trường hợp xẩy ra Do vây nếu học