SKKN: Mối quan hệ giữa số mol sản phẩm khử với số mol gốc axít trong muối của kim loại được tạo ra trong phản ứng giữa kim loại với axit (axit dư hoặc vừa đủ ) - Trường THPT Vĩnh Thạnh

Chia sẻ: Lê Thị Diễm Hương | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:8

Thêm vào BST

Báo xấu

440
lượt xem 29
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Sáng kiến “Mối quan hệ giữa số mol sản phẩm khử với số mol gốc axít trong muối của kim loại được tạo ra trong phản ứng giữa kim loại với axit (axit dư hoặc vừa đủ ) - Trường THPT Vĩnh Thạnh” giúp giải quyết các bài tập có liên quan đến phản ứng giữa kim loại với axit hoặc kim loại với nước. Mời quý thầy cô và các bạn tham khảo sáng kiến trên.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: SKKN: Mối quan hệ giữa số mol sản phẩm khử với số mol gốc axít trong muối của kim loại được tạo ra trong phản ứng giữa kim loại với axit (axit dư hoặc vừa đủ ) - Trường THPT Vĩnh Thạnh

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM MỐI QUAN HỆ GIỮA SỐ MOL SẢN PHẨM KHỬ VỚI SỐ MOL GỐC AXÍT TRONG MUỐI CỦA KIM LOẠI ĐƯỢC TẠO RA - TRONG PHẢN ỨNG GIỮA KIM LOẠI VỚI AXIT (AXIT DƯ HOẶC VỪA ĐỦ ) - TRƯỜNG THPT VĨNH THẠN
I-LÍ DO VÀ MỤC ĐÍCH CHỌN ĐỀ TÀI Khi giảng dạy bộ môn Hóa học ,yêu cầu chính của người thầy đối với học trò là :ngoài việc biết ,hiểu kiến thức ,học sinh còn phải biết vận dụng kiến thức , để giải thích các hiện tượng ,tính toán lượng chất thông qua việc thiết lập các phương trình hóa học và từ đó hình thành được các kỉ năng giải được các bài tập có liên quan .Trong đó , phản ứng oxihóa-khử là loại phản ứng rất đa dạng và phong phú ;từ việc viết được sơ đồ phản ứng chính xác ,đòi hỏi học sinh phải nắm vững kiến thức đã học ;bên cạnh đó ,học sinh cần phải cân bằng được phương trình ,xác định chính xác hệ số của các chất ,...sau đó mới có thể giải được chính xác các bài tập có liên quan .Trong số các loại phản ứng oxihóa-khử thường gặp ,thì phản ứng giữa kim loại với axit ,thường làm cho học sinh có nhiều lúng túng khi cân bằng ; đó là chưa nói đến nhiều trường hợp không cân bằng được hoặc cân bằng sai , nhất là học sinh ở miền núi ,kiến thức cơ bản ở lớp dưới phần nhiều không được chắc chắn ,nhiều em còn thiếu tự tin , mặc dù lên cấp 3 đã được trang bị đầy đủ các phương pháp . Trước thực trạng trên ,người thầy cần giúp học sinh nắm chắc kiến thức thông qua việc hiểu rõ thêm vần đề ,bằng cách trang bị thêm cho học sinh phương pháp phân tích thêm các yếu tố có liên quan giứa các chất trong một phương trình hóa học .Xuất phát từ yêu cầu trên ,tác giả đã hình thành nên sáng kiến kinh nghiệm này ! II-PHẠM VI 1-Đối tượng : -Với học sinh yếu ,trung bình : sáng kiến này có thể giúp cho các em chọn được các hệ số thích hợp cho các chất trong phương trình ,từ đó đi đến việc hoàn thành phương trình một cách chính xác và nhanh chóng .Thực tế cho thấy việc áp dụng sáng kiến này ,đã mang lại hiệu quả rất rõ rệt . -Với học sinh khá ,giỏi :không cần viết phương trình hóa học cũng có thể nhẩm và tìm ra kết quả nhanh cho nhiều bài tập trắc nghiệm và có sự định hướng nhanh , chính xác khi giải các bài tập tự luận có liên quan . 2-Giới hạn của đề tài : -Chỉ giúp giải quyết các bài tập có liên quan đến phản ứng giữa kim loại với axit hoặc kim loại với nước .
III-NỘI DUNG –GIẢI PHÁP 1-Cơ sở của phương pháp: Trước hết ,ta xét các phản ứng tổng quát giữa kim loại M (hóa trị n) với các axít thường gặp : 2M + 2n H Cl ® 2MCln + n H 2 2M + nH2SO4 ® M2 (SO4)n + nH2 2M + 2nH2SO4 ® M2 (SO4)n + nSO2 - + 2nH2O 6M + 4nH2SO4 ® 3M2 (SO4)n +nS ¯ + 4nH2O 8M + 5nH2SO4 ® 4M2 (SO4)n + nH2S + 4nH2O M + 2nHNO3 ® M(NO3)n + nNO2 + n H2O 3M + 4nHNO3 ® 3M(NO3)n + nNO + 2n H2O 8M + 10nHNO3 ® 8M(NO3)n + nN2O + 5n H2O +5 -3 8M + 10nH N O3 ® 8M(NO3)n + n N H4NO3 + 3n H2O Từ mỗi phương trình hóa học tổng quát trên , ta luôn có hai quá trình đồng thời xảy ra -Quá trình oxihoá kim loại thành ion: M ® M n+ + ne (n là hóa trị của kim loại ,n=1;2 hoặc 3) -Quá trình khử chất oxihóa (N+5,S+6 ,...) thành sản phẩm khử: Ra +(a-b)e ¾ ¾ Rb (a,b là số oxihóa đầu và cuối của R;Rcó thể là N,S,...) ® Theo ĐLBT electron ,số electron do kim loại nhường luôn bằng số electron do chất oxihóa nhận ,ta có: (a-b). M ® M n+ + ne n. Ra +(a-b)e ¾ ¾ Rb ® -Nhận xét :để tạo ra (a-b) mol M n+ ,đồng thời kim loại đã trao cho chất oxihóa n(a- (a-b) b) mol electron ® tương đương với mol muối Mx(X)n cũng đồng thời được tạo x ra (với x là hóa trị của gốc axit X ) như vậy ,khi tạo ra n mol sản phẩm khử , kim loại đã nhường n(a-b) mol electron và (a-b) tạo ra muối Mx(X)n có số mol gốc X x- là n. x 2- Nhận xét : từ cơ sở trên ta nhận thấy:
sè mol e do chÊt oxihãa nhËn ®Ó t¹o 1 mol s¶n phÈm khö a - b = hãa trÞ cña gèc x sè mol e do chÊt oxihãa nhËn ®Ó t¹o 1 mol s¶n phÈm khö Û = hãa trÞ cña gèc sè mol gèc axit(trong muèi cña kim lo¹i) (*) sè mol s¶n phÈm khö Để đơn giản ,ta có thể qui ước : goi số mol electron do chất oxihóa nhận để tạo ra 1 mol sản phẩm khử là số oxihóa giảm sè oxihãa gi ¶ m sè mol gèc axit(trong muèi cña kim lo¹i) từ (*) Þ = hãa trÞ cña gèc sè mol s¶n phÈm khö 3-Áp dụng : Nếu sử dụng phương pháp thăng bằng electron ,phương pháp ion-electron ,phương pháp tăng giảm số oxihóa ,..ta cũng có thể dễ dàng cân bằng được các phương trình này . Tuy nhiên ,dựa vào mối quan hệ trên ,xin mạnh dạn đề xuất một phương pháp nữa , cũng cân bằng được các phương trình trên ,nhưng lại tốn ít thời gian,công sức hơn : a-Giúp cân bằng nhanh phương trình phản ứng: -Khi tạo ra mỗi mol sản phẩm khử ,xác định xem số oxihóa giảm bao nhiêu ,lấy con số này đem chia cho hóa trị của gốc .Kết quả sẽ cho ta biết tỉ lệ giữa số mol gốc axit với số mol sản phẩm khử. Ví dụ ở phản ứng +5 -3 M + H N O3 ® M(NO3)n + N H4NO3 + H2O +5 -3 N +8e ® N vậy số oxihóa giảm là 8 mà gốc NO-3 lại có hóa trị 1 8 -3 Từ đó : = 8 Þ số gốc NO-3 trong muối của kim loại gấp 8 lần số phân tử N H4NO3 1 Từ đó tiến hành cân bằng phương trình theo trình tự sau : +5 -3 +5 Þ số gốc N O-3 trong muối của kim loại là 8n và số phân tử N H4 N O3 là n (do kim loại hóa hóa trị n nên số Nguyên tử kim loại là 8 ) +5 +5 Þ số Nguyên tử N bị khử là n và số Nguyên tử N làm môi trường là 9n
+5 Þ tổng số Nguyên tử N đã phản ứng là 10n Þ số phân tử HNO3 trong phương trình là 10n Từ đó ta có thể tiếp tục cân bằng cho số Nguyên tử H. b-Áp dụng để giải 1 một số bài tập trắc nghiệm Qúa trình cân bằng theo phương pháp trên giúp học sinh nhận ra được qui luật sau : sè oxihãa gi¶m . n s¶n phÈm khö n = gèc axit(trong muèi cña kim lo¹i) hãa trÞ cña gèc sè mol g èc axit (trong muèi cña kim lo¹i ) Þ số mol sản phẩm khử = sè oxihãa gi ¶ m hãa trÞ cña gèc Có nghĩa là :SỐ MOL GỐC AXIT =SỐ MOL ELECTRON DO CHẤT OXIHOÁ NHẬN ĐỂ TẠO SẢN PHẨM KHỬ,CHIA CHO HÓA TRỊ CỦA GỐC . Như vậy chỉ cần biết được số mol sản phẩm khử , viết được quá trình nhận electron để tạosản phẩm khử ,biết được hóa trị của gốc axit , là ta có thể xác định được số mol gốc axit và ngược lại ;thông qua hóa trị kim loại ,ta cũng nhẩm ra được số mol của kim loại đó, cũng có nghĩa là biết được khối lượng kim loại bị hòa tan, cũng như khối lượng muối khan tạo thành và kể cả số mol axit đã tham gia phản ứng. Ví dụ1: Tính tổng khối lượng muối thu được sau phản ứng trong mỗi trường hợp sau:. Trường hợp 1 :-Hòa tan hết 13,8 gam hỗn hợp kim loại Al ,Fe trong dung dịch HCl,thu được dung dịch A có chứa m gam muối và 0,35 mol khí H2.Cô khan dung dịch A thu Trường hợp 2 :-Hòa tan hoàn toàn 12,1 gam hỗn hợp kim loại trong axít sunfuric đặc, nóng (dư), sau phản ứng thu được 0,25 mol khí SO2. Giải : Trường hợp 1: Ta có :quá trình tạo ra sản phẩm khử : 2H + +2e ¾ ¾ H 20 ® vậy có số oxihoa giảm 2 mmuối =m kim loại bị hòa tan+mgốc axit =13,8 + m Cl - =13,8 +n.35,5 2 =13,8+ .nH .35, 5 1 2
2 =13,8+ .0,35.35, 5 = 20,0125 (g) 1 Trường hợp 2: +6 +4 Ta có :quá trình tạo ra sản phẩm khử : 2S +2e ¾ ¾ S ® vậy có số oxihoa giảm 2 mmuối =m kim loại bị hòa tan+mgốc axit =12,1 + mSO 2- 4 =12,1 +n.96 2 =12,1+ .nSO .96 2 2 =12,1+1.0, 25.96 = 36,1 (g) Ví dụ 2 : Hòa tan hoàn toàn 2,7 gam Al trong dung dịch HNO3 loãng, thu được dung dịch A (không có khí thoát ra ).Nếu cho NaOH dư vào dung dịch A đun nóng ,sẽ thu được tối đa bao nhiêu mol khí X? A.0,025 B.0,5 C. 0,0375 D. 0,075 Giải : Trước hết ,cần nhận định :Dung dịch A chứa muối Al(NO3 )3 ,sản phẩm khử NH4NO3 .Khi cho NaOH vào A sinh ra khí NH3 có số mol bằng số mol NH4NO3 . +5 -3 (8Al + 30H N O3 ® 8Al(NO3)3 + 3 N H 4 NO3 + 9 H2O NH4NO3 + NaOH ® NH3 +NaNO3+H2O ) Từ đó ,Ta có thể nhẩm như sau : Như vậy số mol NH3 =số mol NH4NO3 sè molNO3- (trongAl(NO3 )3 ) 3.nAl 0,1.3 = = = = 0,0375(mol ) sè oxihãa gi¶m 8 8 hãa trÞ cñaNO3- Đáp án :chọn C Ví dụ 3 Hòa tan hết hỗn hợp A gồm x mol Fe và y mol Ag bằng dung dịch hỗn hợp HNO3 và H2SO4, có 0,062 mol khí NO và 0,047 mol SO2 thoát ra. Đem cô cạn dung dịch sau phản ứng thì thu được 22,164 gam hỗn hợp các muối khan. Trị số của x và y
A. x = 0,08; y = 0,03 B. x = 0,12; y = 0,02 C. x = 0,07; y = 0,07 D. x = 0,09; y = 0,01 Giải Thực chất là đã xảy ra quá trình oxihóa-khử ,trong đó kim loại là chất khử bị oxihóa;axít bị khử . -Quá trình oxihóa kim loại : 3+ Fe ¾ ¾ Fe+ 3e ® x 3x + Ag ¾ ¾ Ag+ 1e ® y y -Quá trình khử : +5 - +2 NO3 +4H + +3e ® NO+ 2 H2O 0,186 0,062 mol +6 +4 2 S O4 - + 4 H + + 2e ® S O2 + 2 H2 O 0,094 0,047 mol Áp dụng định luật BTKL ,ta có 3x+y=0,186+0,094 (1) Mặc khác, khối lượng muối =khối lượng kim loại bị hòa tan + khối lượng gốc axít trong muối Þ 22,164=56x+108y+ m +m NO- 2 SO4- 3 / Û 22,164=56x+108y +n.62+n .96 +5 - = sè oxihãa gi ¶ m = sè mol e do N nhËn = 0,186 = 0,186(mol ) , (với n là số mol NO3 hãa trÞ cña gècNO-3 1 1 +6 sè oxihãa gi ¶ m sè mol e do S nhËn n/ là số mol SO2- = 4 2- = 2 = 0,047 (mol ) hãa trÞ cña gècS O 4 (2) Û 22,164=56x+108y + 0,186.62+0,047.96 Từ (1),(2) giải ra được x=0,09;y=0,01 (chọn D)
IV-LỜI KẾT -Đây chẳng qua cũng chỉ là 1 sáng kiến nhỏ,cũng có thể xem như một tiện ích ,được kế thừa dựa trên nền tảng của các phương pháp bảo toàn electron và bảo toàn điện tích ,...nên cũng có mặt ưu và nhược điểm của nó ; không khỏi tránh phần thiếu sót .Vậy rất mong các quý thầy ,cô và các bạn đồng nghiệp hãy chân thành nhận xét , góp ý ,để cho sáng kiến được ngày càng hoàn thiện hơn .Xin chân thành cảm ơn ! -------------------------------------------Hết -------------------------------------