- 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 ở trường phổ thông.
- Phương pháp Giáo dục ở ta hiện nay còn nhiều gò bó và hạn chế tầm suy nghĩ, sáng tạo của học sinh.
- Do đó, giải quyết một bài toán Hóa học bằng nhiều cách khác nhau là một cách rất hay để phát triển tư duy và rèn luyện kỹ năng học Hóa của mỗi người, giúp ta có khả năng nhìn nhận vấn đề theo nhiều hướng khác nhau, phát triển tư duy logic, sử dụng thành thạo và vận dụng tối đa các kiến thức đã học.
- "Một phoi bào Sắt có khối lượng m để lâu ngoài không khí bị oxi hóa thành hỗn hợp A gồm Fe, FeO, Fe 3 O 4 , Fe 2 O 3 có khối lượng 12g.
- Các phương trình phản ứng xảy ra trong bài:.
- Fe O Fe O.
- Khi cho hỗn hợp A tác dụng với HNO 3.
- Nhóm các phương pháp đại số:.
- Đây là nhóm các phương pháp giải toán Hóa học dựa trên việc đặt ẩn và biểu diễn các quan hệ Hóa học trong bài toán bằng các biểu thức đại số..
- Đặt x, y, z, t lần lượt là số mol của Fe, FeO, Fe 3 O 4 , Fe 2 O 3 : Phương trình đã cho.
- Trong bài tập này, số ẩn cần tìm là 4 trong khi chỉ có 2 phương trình đã biết, do đó, bài toán không thể giải bằng phương pháp đại số thông thường (đặt ẩn – giải hệ) để tìm ra giá trị của mỗi ẩn mà chỉ có thể bằng cách ghép ẩn số, đi từ phương trình đã cho đến biểu thức cần tìm.
- Có rất nhiều phương pháp biến đổi ngẫu hứng trong trường hợp này, tùy thuộc vào sự thông minh, khéo léo và những nhận xét tinh tế của mỗi người.
- Nhận thấy ẩn t chỉ xuất hiện trong phương trình (1) và biểu thức (3), trong đó hệ số của t ở phương trình (1) gấp 80 hệ số của t ở biểu thức (3).
- Ta có cách biến đổi dưới đây:.
- Nhân phương trình (2) với 8 rồi cộng với phương trình (1), ta có:.
- Chia phương trình mới này cho 80 rồi nhân với 56, ta dễ dàng có được kết quả cần tìm:.
- Nhận thấy các hệ số của phương trình (1) đều chia hết cho 8.
- Chia phương trình (1) cho 8 rồi cộng với phương trình (2), ta có:.
- Nhận thấy nếu biến đổi từ phương trình (1) và (2) về toàn bộ biểu thức (3) thì các hệ số của x, y, z, t đều phải chia hết cho 56, ta có thêm cách biến đổi sau:.
- Nhân phương trình (1) với 7 (vì các hệ số của phương trình (1) đã chia hết cho 8) và nhân phương trình (2) với 56 rồi cộng lại, ta có:.
- Chia phương trình mới này cho 10, ta thu được kết quả m = 10,08 g B.
- Gọi A và B là hệ số của các phương trình (1) và (2) sao cho:.
- Tiến hành đồng nhất hệ số của x, y, z, t ở 2 vế của phương trình trên, ta có:.
- Nhận thấy ẩn t chỉ xuất hiện trong 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)..
- Đồng nhất các hệ số của x, y, z, t ở 2 vế của phương trình mới này, ta dễ dàng tìm ra B = 5,6 Do đó, m = 0,7 1.
- Trong bài tập này, phương pháp ghép ẩn – giải hệ được thực hiện với 2 biểu thức sau : n Fe = x + y + 3z + 2t (4).
- n O = y + 4z + 3t (5) Với 2 biểu thức đã cho và dữ kiện đề bài, ta có.
-
[email protected] http://360.yahoo.com/vkngoc49cns Coi 2 biểu thức (4) và (5) là 2 ẩn của một hệ 2 phương trình, giải hệ ta có.
- Các phương pháp đại số có nhược điểm là đã "toán học hóa".
- 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..
- Nhóm các phương pháp bảo toàn:.
- Cách 2.1: Phương pháp bảo toàn khối lượng.
- Cho hỗn hợp A tác dụng với dung dịch HNO 3 , theo định luật bảo toàn khối lượng, ta có:.
- Cách 2.2: Phương pháp bảo toàn nguyên tố.
- Ta thấy có thể giải lại bài toán theo phương pháp bảo toàn nguyên tố và khối lượng đối với Oxi như sau:.
-
[email protected] http://360.yahoo.com/vkngoc49cns Giải phương trình trên, ta dễ dàng có m = 10, 08 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 Fe O x y , phương trình ion của phản ứng là:.
- Bảo toàn điện tích 2 vế phản ứng, ta có: 4 2 + y.
- Giải hệ 2 phương trình (7) và (8), ta có: x = 1,8 và y = 1, 2 .
- g Cách 2.4: Phương pháp bảo toàn electron.
- 3 Fe e Fe.
- Ta có phương trình: 12 2, 24.
- 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..
- 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 Fe O 2 n Áp dụng định luật bảo toàn electron cho phản ứng của A với HNO 3 , ta có.
- Fe n Fe n e.
- Ta có phương trình: 12 2.
- 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 Fe O x y.
- Áp dụng định luật bảo toàn electron cho phản ứng của A với HNO 3 , ta có:.
- Ta có phương trình .
- Fe O 3 đều là những công thức giả định, mang tính chất quy đổi.
- mà không ảnh hưởng đến kết quả của bài toán.
- 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 HNO 3 thì chỉ có Fe cho nhiều electron nhất và Fe 2 O 3 không cho electron, nên cách đơn giản nhất là quy đổi hỗn hợp A thành Fe và Fe 2 O 3 (do 3 FeO → Fe Fe O .
- Fe Fe e.
- Chú ý là với cách quy đổi này, ta còn có một cách làm nữa:.
- Fe Fe.
- 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..
- Do đó, ta có hệ phương trình.
- Cách 4.3: Quy đổi tác nhân oxi hóa.
- 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 O 2.
-
[email protected] http://360.yahoo.com/vkngoc49cns 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.
- Fe Fe O 3 4.
- hay như với cách làm 4.2, ta cũng có thể quy đổi hỗn hợp A là hỗn hợp của ( Fe O , 2.
- 3 4 ) cũng được (lẽ tất nhiên là không thể quy đổi thành.
- 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:.
- Công thức tính trên hoàn toàn phù hợp với các kết quả thu được từ cách .
- 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..
- Cách 6.1: Phương pháp số học.
- 4 Fe + 3 O → 2 Fe O 4 12.
- Ta có phương trình: 4 12.
- Cách 6.2: Phương pháp số học kết hợp với bảo toàn e.
- Khối lượng hỗn hợp A đạt mức tối đa phải là: 10.
- Vì số mol e do lượng O 2 còn thiếu phải bằng số mol e do N 5+ trong HNO 3 thu để giảm xuống N +2 trong NO nên ta có phương trình: 10 1.
- Cách này khá giống với cách quy đổi tác nhân oxi hóa 4.3 Tổng kết chung:.
- Trong số các cách làm ở trên, ta thấy có sự phù hợp khá rõ giữa nhiều cách khác nhau và có thể lựa chọn ra một số phương pháp giải nhanh nhất là: sử dụng công thức tính nhanh, các phương pháp quy đổi, phương pháp bảo toàn electron.
- Việc lựa chọn sử dụng phương pháp nào là hoàn toàn phụ thuộc vào năng lực tư duy của từng người, cũng như phù hợp với trình độ hiểu biết và lứa tuổi của học sinh..
- 1, Cho m(g) hỗn hợp gồm A gồm 1,08 Al và hỗn hợp FeO, Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , Fe.
- Tiến hành nhiệt nhôm được hỗn hợp B.
-
[email protected] http://360.yahoo.com/vkngoc49cns 3, Nung x mol Fe trong không khí một thời gian thu được 16,08 gam hỗn hợp H gồm 4 chất rắn, đó là Fe và 3 oxit của nó.
- Hòa tan hết lượng hỗn hợp H trên bằng dung dịch HNO 3 loãng, thu được 672 ml khí NO duy nhất (đktc).
- 5, Để m gam bột kim loại sắt ngoài không khí một thời gian, thu được 2,792 gam hỗn hợp A gồm sắt kim loại và ba oxit của nó.
- Hòa tan tan hết hỗn hợp A bằng dung dịch HNO 3 loãng, thu được một muối sắt (III) duy nhât và có tạo 380,8 ml khí NO duy nhất thoát ra (đktc).
- 6, Hỗn hợp A gồm Fe và ba oxit của nó.
- Hòa tan hêt m gam hỗn hợp A bang dung dịch HNO 3.
- Hỗn hợp A gồm bột sắt đã bị oxi hóa gồm Fe, FeO, Fe 3 O 4 và Fe 2 O 3 .
- Để khử hêt 15,84 gam hỗn hợp A nhằm tạo kim loại sắt thì cần dùng 0,22 mol H 2 .
- Nếu cho 15,84 gam hỗn hợp A hòa tan hết trong dung dịch H 2 SO 4 đậm đặc, nóng, thì sẽ thu được bao nhiêu thể tích khí SO 2 ở điều kiện tiêu chuẩn.
- 8, Hoà tan m(g) hỗn hợp gồm Fe và các oxit của Fe trong HNO 3 dư thu được 4,48l NO 2 và 145,2 g muối khan .
- 10, Cho 20 gam hỗn hợp Fe, FeO, Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 hòa tan vừa hết trong 700 ml HCl 1M, thu được 3,36 lít H 2 (đktc) và dung dịch D