Chuyên đề Tổng kết 18 cách giải cho bài toán vô cơ kinh điển

Giải một bài toán Hóa học bằng nhiều phương pháp khác nhau là một trong những nội dung

quan trọng trong giảng dạy Hóa học ởtrường phổthông. Phương pháp Giáo dục ởta hiện nay còn

nhiều gò bó và hạn chếtầm suy nghĩ, sáng tạo của học sinh. Bản thân các em học sinh khi đối mặt với

một bài toán cũng thường có tâm lý tựhài lòng sau khi đã giải quyết được nó bằng một cách nào đó,

mà chưa nghĩ đến chuyện tối ưu hóa bài toán, giải quyết nó bằng cách nhanh nhất. Do đó, giải quyết

một bài toán Hóa học bằng nhiều cách khác nhau là một cách rất hay đểphát triển tưduy và rèn luyện

kỹnăng học Hóa của mỗi người, giúp ta có khảnăng nhìn nhận vấn đềtheo nhiều hướng khác nhau,

phát triển tưduy logic, sửdụng thành thạo và vận dụng tối đa các kiến thức đã học. Đối với giáo viên,

suy nghĩvềbài toán và giải quyết nó bằng nhiều cách còn là một hướng đi có hiệu quả đểtổng quát

hóa hoặc đặc biệt hóa, liên hệvới những bài toán cùng dạng, điều này góp phần hỗtrợ, phát triển các

bài tập hay và mới cho học sinh.

pdf10 trang | Chia sẻ: maika100 | Lượt xem: 751 | Lượt tải: 0download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Chuyên đề Tổng kết 18 cách giải cho bài toán vô cơ kinh điển, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
ong phương trình (1) và biểu thức (3), do đó nếu biến đổi từ (1) 
và (2) ra (3) thì hệ số của t chỉ phụ thuộc vào (1). 
→ Hệ số của (1) là 
56 2 0,7
160
A ×= = 
Vậy: ( ) ( ) ( )0,7 1 2 3B+ = 
Đồng nhất các hệ số của x, y, z, t ở 2 vế của phương trình mới này, ta dễ dàng tìm ra 5,6B = 
Do đó, ( ) ( )0,7 1 5,6 2 10,08m g= + = 
C. Ghép ẩn – giải hệ: 
Cách 1.6: 
Trong bài tập này, phương pháp ghép ẩn – giải hệ được thực hiện với 2 biểu thức sau : 
nFe = x + y + 3z + 2t (4) 
nO = y + 4z + 3t (5) 
Với 2 biểu thức đã cho và dữ kiện đề bài, ta có : 
( ) ( )
( ) ( ) 
56 72 232 160 56 3 2 16 4 3 12
3 3 3 2 4 3 0,3
hh
e cho
m x y z t x y z t y z t
n x y z x y z y z t
= + + + = + + + + + + =⎧⎪⎨
= + + = + + − + + =⎪⎩
Sao băng lạnh giá – Vũ Khắc Ngọc 0985052510 
vukhacngoc@gmail.com  
Coi 2 biểu thức (4) và (5) là 2 ẩn của một hệ 2 phương trình, giải hệ ta có : 
3 2 0,18
4 3 0,12
x y z t
y z t
+ + + =⎧⎨
+ + =⎩ 
Từ đó, có kết quả ( )56 3 2 10,08m x y z t g= + + + = 
Các phương pháp đại số có nhược điểm là đã "toán học hóa" bài toán Hóa học khá nhiều, tuy 
nhiên nền tảng của nó vẫn là những hiểu biết Hóa học. Hơn nữa, việc rèn luyện các kỹ năng tính toán 
và biến đổi biểu thức đại số cũng góp một vài trò không nhỏ trong việc phát triển tư duy sáng tao cho 
học sinh. Đặc biệt, đây là phương pháp phù hợp với các em học sinh THCS, vốn chưa có đủ những 
kiến thức sâu sắc về Hóa học và chưa được hướng dẫn nhiều để có thể vận dụng tốt các phương pháp 
khác như Bảo toàn electron hay Quy đổi. 
II. Nhóm các phương pháp bảo toàn: 
Cách 2.1: Phương pháp bảo toàn khối lượng 
Cho hỗn hợp A tác dụng với dung dịch HNO3, theo định luật bảo toàn khối lượng, ta có: 
3 3 3 2( )A HNO Fe NO NO H O
m m m m m+ = + + (6) 
Trong đó, số mol các chất lần lượt là : 
3 3( ) 56Fe NO Fe
mn n= = 
3HNO
n tạo NO = 0,1 và 
3HNO
n tạo Fe(NO3)3 = 3 3 3( )Fe NOn = 
3
56
m 
→ 
3HNO
n phản ứng = 0,1 + 3
56
m → 
2
1
2H O
n =
3HNO
n phản ứng 
Tính khối lượng các chất và thay vào (6), ta được: 
3 1 312 (0,1 ) 63 242 0,1 30 (0,1 ) 18
56 56 2 56
m m m
+ + × = × + × + + × 
Giải ra, ta được 10,08m g= 
Cách 2.2: Phương pháp bảo toàn nguyên tố 
Dựa vào bán phản ứng khử: 3 24 3 2H NO e NO H O
+ −+ + → + 
Ta thấy có thể giải lại bài toán theo phương pháp bảo toàn nguyên tố và khối lượng đối với Oxi 
như sau: 
( ) ( )3 2( ) ( ) O trong A O trong HNO NO O trong NO O trong H Om m m m→+ = + 
( ) 312 3 16 0,1 0,1 16 16 0,1
2
m− + × × = × + × × 
Sao băng lạnh giá – Vũ Khắc Ngọc 0985052510 
vukhacngoc@gmail.com  
Giải phương trình trên, ta dễ dàng có 10,08m g= 
Cách 2.3: Phương pháp bảo toàn điện tích kết hợp với phương pháp trung bình 
Gọi công thức chung của cả hỗn hợp A là x yFe O , phương trình ion của phản ứng là: 
( ) ( )33 2 4 2 2x yFe O y H NO xFe NO y H O+ − ++ + + → + ↑ + + 
Bảo toàn điện tích 2 vế phản ứng, ta có: 4 2 1 3 3 2 3y x x y+ − = → − = (7) 
Và theo phản ứng thì 
120,1 56 16 120
56 16x yFe O NO
n n mol x y
x y
= = = → + =
+
 (8) 
Giải hệ 2 phương trình (7) và (8), ta có: 1,8x = và 1, 2y = . 
Do đó, khối lượng Fe ban đầu là: 56 1,8 0,1 10,08m g= × × = 
Cách 2.4: Phương pháp bảo toàn electron 
Ở bài toán này, chất nhường e là Fe, chất thu e là O2 và N+5 trong HNO3. 
3
2
2
5 2
3
4 2
3
Fe e Fe
O e O
N e N
+
−
+ +
− →
+ →
+ →
Ta có phương trình: 
12 2, 243 4 3 10,08
56 32 22, 4
m m m g−× = × + × → = 
Bảo toàn vật chất là một trong những nguyên lý cơ bản của khoa học tự nhiên, rất nhiều định 
luật bảo toàn có mặt trong cả Vật lý, Sinh học, Hóa học và có ý nghĩa triệt học. Do đó, việc tích cực 
sử dụng các phương pháp bảo toàn sẽ giúp cho học sinh hình thành được một nguyên lý tư duy quan 
trọng trong học tập và công việc sau này. 
Trong số các cách làm ở trên thì bảo toàn khối lượng là một phương pháp phù hợp với cả học 
sinh THCS, nếu được hướng dẫn tốt thì các em hoàn toàn toàn có thể áp dụng được. 
III. Nhóm các phương pháp trung bình: 
Cách 3.1: Hóa trị trung bình kết hợp với bảo toàn electron 
Gọi hóa trị trung bình của Fe trong cả hỗn hợp A là n , khi đó, công thức của A là 2 nFe O 
Áp dụng định luật bảo toàn electron cho phản ứng của A với HNO3, ta có : 
( )3
5 2
 3
 3 
nFe Fe n e
N e N
+ +
+ +
→ + −
+ →
→ Ta có phương trình: ( )12 2 43 0,1 3 356 2 16 n nn× × − = × → =× + 
Sao băng lạnh giá – Vũ Khắc Ngọc 0985052510 
vukhacngoc@gmail.com  
→ A có CTPT trung bình là 2 4
3
Fe O → 
12 2 0,18 10,08 456 2 16
3
Fen mol m g= × = → =
× + ×
Cách 3.2: Công thức phân tử trung bình kết hợp với bảo toàn electron 
Gọi công thức phân tử trung bình cả hỗn hợp A là x yFe O 
Áp dụng định luật bảo toàn electron cho phản ứng của A với HNO3, ta có: 
( )2 3
5 2
 2 3
 3 
y
xxFe xFe y x e
N e N
+ +
+ +
→ + −
+ →
→ Ta có phương trình: ( )12 32 3 0,1 3 256 16 xy xx y y× − = × → =× + 
→ Công thức trung bình là Fe3O2 
3 2
12200 3 0,18 0,18.56 10,08
200Fe O Fe Fe
M n mol m g= → = × = → = = 
* Thực ra, các công thức Fe3O2 hay 2 4
3
Fe O đều là những công thức giả định, mang tính chất quy đổi. Trong 
cách làm 3.1, ta hoàn toàn có thể chọn CTPT trung bình của A dạng 3 nFe O , 4 nFe O ,  hoặc 2nFe O , 3nFe O , 
 mà không ảnh hưởng đến kết quả của bài toán. Ở đây, tôi chọn giá trị 2 nFe O để dễ lý giải ý nghĩa của n là 
hóa trị trung bình mà thôi. 
IV. Nhóm các phương pháp quy đổi: 
Cách 4.1: Quy đổi CTPT 
Có rất nhiều cách quy đổi CTPT các oxit của Fe, vì thực ra, kết quả quy đổi nào cũng chỉ là một 
giả định và không ảnh hưởng đến kết quả bài toán. 
Do khi hỗn hợp A phản ứng với HNO3 thì chỉ có Fe cho nhiều electron nhất và Fe2O3 không cho 
electron, nên cách đơn giản nhất là quy đổi hỗn hợp A thành Fe và Fe2O3 (do 2 33 .FeO Fe Fe O→ ). 
Áp dụng định luật bảo toàn electron cho phản ứng của A với HNO3, ta có: 
0 3
5 2
 3
 3 
Fe Fe e
N e N
+
+ +
→ +
+ →
Do đó, 0,1 Fe NOn n mol= = và 2 3
12 56 0,1 0,04 
160Fe O
n mol− ×= = 
Từ đó, dễ dàng có kết quả ( )56 0,1 2 0,04 10,08m g= × + × = 
* Chú ý là với cách quy đổi này, ta còn có một cách làm nữa: 
Sao băng lạnh giá – Vũ Khắc Ngọc 0985052510 
vukhacngoc@gmail.com  
Với 0,1 Fe NOn n mol= = , ta suy ra phần khối lượng còn lại là của Fe2O3, trong đó: 
3 12 5,6 16 3 3 10,08 
2 5,6 56 2 7
O O
Fe Fe
n m m g
n m m
− ×
= → = = = → =
− ×
Thực tế, đây là một cách làm ít giá trị và rườm rà so với cách làm trình bày ở trên, tuy nhiên, rất nhiều người 
lại cho rằng nó là kết quả của đường chéo dưới đây : 
m
 5,6
12
0,7
0,3 
Ở đây, giá trị 5,6 không phải là một giá trị trung bình nên đường chéo ở trên là áp đặt và không thuộc về 
phương pháp đường chéo. 
Cách 4.2: Phương pháp quy đổi nguyên tử 
Hỗn hợp A gồm Fe và các oxit của nó có thể quy đổi thành một hỗn hợp chỉ gồm nguyên tử Fe 
và O có số mol tương ứng là x và y. 
Áp dụng định luật bảo toàn electron cho phản ứng của A với HNO3, ta có: 
0 3
0 2
5 2
 3
 2 O
 3 
Fe Fe e
O e
N e N
+
−
+ +
→ +
+ →
+ →
Do đó, ta có hệ phương trình : 
56 16 12 0,12
 0,18 56 10,08 
3 2 0,3 0,18
x y x
mFe g
x y y
+ = =⎧ ⎧
→ → = × =⎨ ⎨
= + =⎩ ⎩ 
*Ở đây, tôi dùng thuật ngữ ”quy đổi nguyên tử” vì có lẽ nó chính xác hơn là ”quy đổi nguyên tố” như một số 
người vẫn dùng. 
Cách 4.3: Quy đổi tác nhân oxi hóa 
Quá trình oxi hóa Fe từ 0 3 Fe Fe+→ có thể được sơ đồ hóa lại như sau : 
Fe0
A
Fe3+
+O2
+O2 +HNO3
Vì kết quả oxi hóa Fe theo 2 con đường đều như nhau, do đó, ta có thể quy đổi 2 bước oxi hóa 
trong bài toán thành một quá trình oxi hóa duy nhất bằng O2. 
0,3 mol electron mà N+5 nhận trở thành do O2 nhận, và do đó sản phẩm phản ứng cuối cùng là 
Fe2O3 có khối lượng: 
2 3
0,3 14, 412 16 14, 4 2 56 10,08 
2 160Fe O
m g m g= + × = → = × × = 
Sao băng lạnh giá – Vũ Khắc Ngọc 0985052510 
vukhacngoc@gmail.com  
Phương pháp quy đổi là phương pháp rất hay và phù hợp để giải quyết nhanh những bài toán 
loại này, tuy nhiên, đây cũng là một phương pháp còn khá mới mẻ thậm chí đối với một số giáo viên, 
do đó việc áp dụng cho đa số học sinh vẫn còn nhiều khó khăn. Khi vận dụng phương pháp này cần 
lưu ý là việc vận dụng có thể rất linh hoạt nhưng nguyên tắc chung phải được đảm bảo, đó là sự bảo 
toàn nguyên tố, bảo toàn electron, . của hỗn hợp mới so với hỗn hợp được quy đổi. 
* Chú ý là phương pháp quy đổi là một giả định hình thức được áp đặt, do đó, ta hoàn toàn có thể thay đổi 
các phương án quy đổi mà không ảnh hưởng đến kết quả bài toán. Đối với cách làm 4.1, ta có thể quy đổi hỗn hợp 
A là hỗn hợp của 3 4 2 3( , ), ( , ), ( , ),...Fe Fe O Fe FeO FeO Fe O hay như với cách làm 4.2, ta cũng có thể quy đổi 
hỗn hợp A là hỗn hợp của ( )2 3 4, , ( , ), ( , )Fe O O FeO O Fe O cũng được (lẽ tất nhiên là không thể quy đổi thành 
( )2 3,O Fe O vì khi đó sẽ không còn chất cho electron). Mặc dù trong một vài trường hợp kết quả của 1 trong 2 giá 
trị có thể âm, nhưng điều đó là sự bù trừ cần thiết và kết quả cuối cùng của bài toán vẫn được đảm bảo. 
V. Dùng công thức tính nhanh: 
Cách 5.1: 
Tổng kết một số cách làm ở trên có thể giúp ta thu được kết quả là một công thức tính nhanh rất 
thú vị: 
( )7 56 7 12 56 0,1 10,08 
10 10
hh e
Fe
m n
m g
+ × + ×
= = = 
Công thức tính trên hoàn toàn phù hợp với các kết quả thu được từ cách 1.1, 1.2,1.3, 1.4, 1.5, 
2.4,  
Trong quá trình học, việc học thuộc máy móc các công thức tính mà không hiểu rõ phương pháp 
dẫn đến công thức đó là điều rất không nên, tuy nhiên, nếu đã được hướng dẫn cụ thể, tỷ mỉ thì việc 
nhớ một công thức tính quan trọng, áp dụng được cho nhiều bài tập, nhiều đề thi, cũng là một lựa 
chọn “khôn ngoan” của thí sinh. 
VI. Một số cách làm khác: 
Cách 6.1: Phương pháp số học 
Giả sử lượng Fe phản ứng với O2 chỉ tạo ra Fe2O3 
Từ số mol O2 phản ứng ta tính được số mol Fe: 
2 2 34 3 2Fe O Fe O+ → 
4 12
3 32Fe
mn −= ×
Số mol Fe còn lại tác dụng với HNO3 thì nFe = nNO. 
Ta có phương trình: 
4 12 0,1 10,08 
56 3 32
m m m g−= × + → = 
Cách 6.2: Phương pháp số học kết hợp với bảo toàn e 
Sao băng l

File đính kèm:

  • pdfGIAI BAI TOAN HOA HOC KINH DIEN BANG 18 PP.pdf
Giáo án liên quan