Sáng kiến kinh nghiệm Phương pháp giải bài tập hỗn hợp sắt và oxit sắt

SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO DỒNG NAI
Đơn vị :TRƯỜNG THPT LONG PHƯỚC
Mã số:
	(Do HĐKH PGD ghi)
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
“PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP HỖN HỢP SẮT VÀ OXIT SẮT”
Người thực hiện: 
Lĩnh vực nghiên cứu: 
	Quản lý giáo dục: 
	Phương pháp dạy học bộ môn: Hóa Học 
	Lĩnh vực khác:.. 
Có đính kèm: các sản phẩm không thể hiện trong bảng in
	 Mô hình	 Phần mềm	 Phim ảnh	 Hiện vật khác
Năm học: 2014 - 2015
SỞ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO ĐỒNG NAI
TRƯỜNG THPT LONG PHƯỚC
Mã số:
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
Người thực hiện: HUỲNH THANH LONG
Lĩnh vực nghiên cứu: PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY BỘ MÔN HÓA
Năm học: 2010-2011
SƠ LƯỢC LÝ LỊCH KHOA HỌC
-------------------*------------------------
THÔNG TIN CHUNG VỀ CÁ NHÂN:
Họ và Tên: 
Ngày tháng năm sinh:
Nam(Nữ): 
Địa chỉ:
Điện thoại: 
Fax:	Email:
Chức vụ: 
Đơn vị công tác:
TRÌNH ĐỘ ĐÀO TẠO:
Trình độ chuyên môn: Cử nhân khoa học
Năm nhận bằng:2005.
Chuyên ngành đào tạo:Hóa Học.
KINH NGHIỆM KHOA HỌC:
Lĩnh vực chuyên môn có kinh nghiệm: Giảng dạy Hóa Học.
Số năm kinh nghiệm: 9 năm.
Các sáng kiến kinh nghiệm đã có trong 5 năm gần đây:
Chuyên đề giải nhanh bài tập hóa học bằng công thức.
Chuyên đề kim loại tác dụng với dung dịch muối
Chuyên đề giải bài toán tạo muối cacbonat.
Chuyên đề giải bài toán tinh pH của dung dịch chất điện li
I. ĐẶT VẤN ĐỀ:
Hình thức kiểm tra đánh giá bằng trắc nghiệm không còn lạ lẫm với các em 
học sinh, nhưng thi trắc nghiệm yêu cầu học sinh trong một khoảng thời gian ngắn các em phải giải quyết một số lượng bài tập tương đối lớn. Hầu như với khoảng thời gian đó các em khó có thể giải quyết tốt các bài toán có trong đề. Muốn làm tốt được đề thi đòi hỏi học sinh phải trang bị cho mình những kinh nghiệm giải quyết bài toán nhanh và gọn.
Để giải quyết làm được điều đó đòi hỏi các em phải biết vận dụng linh 
hoạt các định luật bảo toàn, có các mẹo thay thế chất để có thể chuyển đổi từ hỗn hợp phức tạp thành dạng đơn giản hơn, một trong số dạng bài toán hoá phức tạp hay gặp trong các đề tốt nghiệp, thi đại học là các bài toán về sắt và các oxit sắt.
Thông thường những bài tập về sắt thường khá phức tạp và xảy ra theo 
nhiều phương trình phản ứng khác nhau. Các em thường khó khăn trong việc phán đoán và giải quyết những bài toán về sắt. Tôi nghiên cứu đề tài này với mong muốn giúp các em giải quyết những khó khăn gặp phải khi đối diện với những bài tập về sắt . 
II. THỰC TRẠNG.
Chuyển từ hình thức thi tự luận sang trắc nghiệm, học sinh bối rối trước 
các loại bài tập liên quan đến phản ứng oxi hoá khử có nhiều trạng thái số oxi hoá. Một số bài toán phức tạp khi giải theo phương pháp tự luận truyền thống.
Việc giải các loại bài tập này theo phương pháp truyền thống mất rất nhiều 
thời gian viết phương trình phản ứng, lập và giải hệ phương trình. Học sinh thường có thói quen viết và tính theo phương trình phản ứng nên ít nhanh nhạy với bài toán dạng trắc nghiệm
Kết quả khảo sát trước khi áp dụng đề tài
Lớp
12A2
12A5
12A6
12A7
Tì lệ 
25,9%
32,45%
42,9%
52,67%
III. GIẢI QUYẾT VẦN ĐỀ.
1. Cơ sở lí thuyết.
Định luật bảo toàn khối lượng: Khối lượng các chất tham gia phản ứng bằng khối lượng các chất được tạo thành sau phản ứng.
Định luật bảo toàn nguyên tố: Tổng khối lượng một nguyên tố trước phản ứng bằng tổng khối lượng của nguyên tố đó sau phản ứng. Nội dung định luật có thể hiểu là tổng số mol của một nguyên tố được bảo toàn trong phản ứng.
Định luật bảo toàn electron: Trong phản ứng oxi hóa khử: Số mol electron mà chất khử cho đi bằng số mol electron mà chất oxi hóa nhận về.
Khi vận dụng định luật bảo toàn electron vào dạng toán này cần lưu ý:
Trong phản ứng hoặc một hệ phản ứng chỉ cần quan tâm đến trạng thái đầu và trạng thái cuối mà không cần quan tâm đến trạng thái trung gian.
Nếu có nhiều chất oxi hóa và chất khử thì số mol electron trao đổi là tổng số mol của tất cả chất nhường hoặc nhận electron. 
2. Thí dụ minh họa.
2.1 Dạng chuyển đổi hỗn hợp tương đương:
Trong số oxit sắt thì ta coi Fe3O4 là hỗn hợp của FeO và Fe2O3 có số mol bằng nhau. Như vậy có thể có hai dạng chuyển đổi. 
Nếu cho số mol FeO và Fe2O3 có số mol bằng nhau thì ta coi như trong hỗn hợp chỉ là Fe3O4.
Nếu số mol của FeO và Fe2O3 không bằng nhau thì ta coi hỗn hợp là FeO và Fe2O3.
Hỗn hợp gồm Fe, S , FeS và FeS2 có thể coi như hỗn hợp gồm Fe và S. vì trong 
hợp chất thì tổng số oxi hóa bằng 0.
 Như vậy hỗn hợp từ 3 chất ta có thể chuyển thành hỗn hợp 2 chất hoặc 1 chất tương đương.
Ví dụ 1: Để hoà tan hoàn toàn 2,32 gam hỗn hợp gồm FeO, Fe3O4 và Fe2O3 (trong đó số mol FeO bằng số mol Fe2O3), cần dùng vừa đủ V lít dd HCl 1M. Giá trị của V là
A. 0,23	B. 0,18	C. 0,08	D. 0,16
Cách giải thông thường:
	FeO + 2HCl FeCl2 + H2O
	x 2x
 	Fe2O3 + 6HCl 2FeCl3 + 3H2O
	x 6x
	Fe3O4 + 8HCl FeCl2 + 2FeCl3 + 3H2O
	y 8y
Gọi x là số mol FeO
 số mol x cung là số mol của Fe2O3.
Gọi y là số mol của Fe3O4
 	72x + 160x + 232y = 2,32
	232x + 232y = 2,32
	x + y = 0,01 (1)
Giải nhanh: 
Vì Coi như hỗn hợp chỉ có Fe3O4.
Ta có: 
Ví dụ 2: Cho 9,12 gam hỗn hợp gồm FeO, Fe2O3, Fe3O4 tác dụng với dd HCl (dư). Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, được dung dịch Y. Cô cạn Y thu được 7,62 gam FeCl2 và m gam FeCl3. Giá trị của m là :
A. 9,75gam	B. 8,75gam	C. 7,80gam	D. 6,50gam
Cách giải thông thường:
	FeO + 2HCl FeCl2 + H2O
	x 2x x
 	Fe2O3 + 6HCl 2FeCl3 + 3H2O
	y 6y 2y
	Fe3O4 + 8HCl FeCl2 + 2FeCl3 + 3H2O
	z 8z z 2z
Gọi x, y, z lần lượt là số mol của FeO, Fe2O3 và Fe3O4 có trong 9,12 gam hỗn hợp.
 	72x + 160y + 232z = 9,12 (1)
	 (2)
	Từ (1) 	 160(y + z) + 72(x +z) = 9,12
	 y + z = 0,03
Giải nhanh: 
	Coi như hỗn hợp gồm FeO và Fe2O3
Ví dụ 3: Hòa tan hoàn toàn 3,76 gam hỗn hợp: S, FeS, FeS2 trong HNO3 dư được 0,48 mol NO2 duy nhất và dung dịch X. Cho dung dịch Ba(OH)2 dư vào X, lọc kết tủa nung đến khối lượng không đổi thì khối lượng chất rắn thu được là:
	A. 17,545gam	B. 18,355gam	C. 15,145gam	D. 2,4000gam
Giải nhanh: 
Coi như hỗn hợp chỉ gồm Fe và S
Quá trình nhường elctron	Quá trình nhận elctron
mrắn = 
2.2 Dạng đốt cháy Sắt trong không khí rồi cho sản phẩm phản ứng với chất oxi hóa 
Khi đốt cháy sắt trong không khí sẽ tạo ra hỗn hợp sản phẩm. Nếu học sinh 
viết phương trình hóa học và lập hệ phương trình để giả quyết thì se gặp vô vàn khó khăn. Đề giải dạng bài tập này ta vận dụng định luật bào toàn khối lượng và bào toàn electron.
Ví dụ 1: Nung m gam bột Fe trong oxi, thu được 3 gam hỗn hợp chất rắn A. Hòa tan hoàn toàn A trong dung dịch HNO3 dư thu được 0,56 lít (đktc) NO (duy nhất). Giá trị m là: 
A. 2,22gam.	B. 2,26gam.	C. 2,52gam.	D. 2,32gam.
Giải nhanh theo định luật:
Quá trình nhường elctron	Quá trình nhận elctron
mFe = 0,04556 = 2,25 gam.
Giải nhanh theo công thức kinh nghiệm:	mrắn = 80nFe - 8ne nhận
Ví dụ 2: Nung nóng 12,6 gam Fe ngoài không khí sau một thời gian thu được m gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4 . Hỗn hợp này phản ứng hết với dung dịch H2SO4 đặc nóng (dư), thu được 4,2 lít khí SO2 (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc). Tính m?
	A. 12gam	B. 12,25gam	C. 15g	am	D. 20gam
Giải nhanh theo định luật:
Quá trình nhường elctron	Quá trình nhận elctron
mrắn = 12,6 + 0,07532 = 15 gam.
Giải nhanh theo công thức kinh nghiệm:	mrắn = 80nFe - 8ne nhận
	mrắn
Ví dụ 3: Nung nóng m gam bột sắt ngoài không khí, sau phản ứng thu được 20 gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4 . Hòa tan hết X trong dung dịch HNO3 loãng thu được 5,6 lít hỗn hợp khí Y gồm NO và NO2 có tỉ khối so với H2 là 19. Tính m và thể tích HNO3 1M đã dùng?
A. 16,8gam và 1,15 lít	B. 14gam và 1,15 lít
C. 16,8gam và 1,5 lít	D. 14gam và 1,5 lít
Giải nhanh theo định luật:
Quá trình nhường elctron	Quá trình nhận elctron
mFe = 0,356 = 16,8 gam.
 lít
Bài tập tương tự.
Ví dụ 4: Nung x mol Fe trong không khí thu được 16,08 gam hỗn hợp rắn A. Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp rắn A trong dung dịch HNO3 dư thu được 0,972 lít (đktc) khí NO. Giá trị của x là:
A. 0,15	B. 0,214	C. 0,24	D.0,22
Ví dụ 5: Để m gam bột sắt (A) trong không khí, sau một thời gian biến thành hỗn hợp rắn B có khối lượng 12 gam. Cho B tác dụng hoàn toàn với dd HNO3 thấy sinh ra 2,24l khí NO duy nhất ở đktc. Giá trị m là:
A. 10,08 g	B.21,6g	C.16,8 g 	D. 11,2g
Ví dụ 6: Nung m gam Fe trong không khí thu được 104,8 gam hỗn hợp rắn A. Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp rắn A trong dung dịch HNO3 dư thu được 12,096 lít (đktc) hỗn hợp khí gồm NO và NO2 có tỉ khối hơi so với H2 là 20,334. Giá trị của m là:
A. 74,8 g	B. 87,4g	C. 47,8g	D.78,4g
2.3 Dạng khử không hoàn toàn Fe2O3 sau cho sản phẩm phản ứng với chất oxi hóa mạnh là HNO3 hoặc H2SO4 đặc nóng:
Ví dụ 1: Cho một luồng khí CO đi qua ống sứ đựng m gam Fe2O3 nung nóng. Sau một thời gian thu được 10,44 gam chất rắn X gồm Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4 . Hòa tan hết X trong dung dịch HNO3 đặc, nóng thu được 4,368 lít NO2 (sản phẩm khử duy nhất ở đktc). Tính m ?
A. 11,2gam	B. 16,0gam	C. 24gam	D. 12gam
Phân tích đề: Sơ đồ phản ứng
Trong trường hợp này xét quá trình đầu và cuối ta thấy chất nhường e là CO, chất nhận e là HNO3. Nhưng nếu biết tổng số mol Fe trong oxit ta sẽ biết được số mol Fe2O3. Bởi vậy ta dùng chính dữ kiện bài toán hòa tan X trong HNO3 đề tính tổng số mol Fe. 
Giải bằng định luật bảo toàn electron 
Gọi số mol Fe và O tương ứng trong X là a và b ta có: 56a + 16b = 10,44 (1).
Quá trình nhường e: 	Quá trình nhận e: 
Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có: 3a = 2b + 0,195 (2)
Từ (1) và (2) ta có hệ 
Giải hệ trên ta có a = 0,15 và b = 0,1275 
Như vậy nFe = 0,15 mol nên m = 12 gam.
Giải nhanh:
Quá trình nhường elctron.	Quá trình nhận elctron
2a = 0,195 a = 0,0975.
Ta có 
m = 10,44 + 0,097516 = 12 gam. 
Ví dụ 2: Để khử hoàn toàn 3,04 gam hỗn hợp X gồm FeO, Fe3O4, Fe2O3 cần 0,05 
mol H2. Mặt khác hòa tan hoàn toàn 3,04 gam hỗn hợp X trong dung dịch H2SO4 đặc thu được thể tích khí SO2 (sản phẩm khử duy nhất) ở điều kiện tiêu chuẩn là
A. 448 ml.	B. 224 ml.	C. 336 ml.	D. 112 ml.
Giải nhanh:
Sơ đồ phản ứng: 
Thực chất phản ứng khử các oxit trên là
	H2 + O ¾® H2O
	0,05 ® 0,05 mol
Coi hỗn hợp ban đầu có 0,05 mol O và 
Quá trình nhường elctron	Quá trình nhận elctron
Fe ¾® Fe3+ + 3e	O + 2e ¾® O-2
0,04	 0,12 (mol)	0,05 0,1 (mol)
0,12 = 0,1 + 2a a = 0,01 mol
Vậy:	 
Bài tập tương tự
Ví dụ 3: Hỗn hợp A gồm FeO, Fe2O3, Fe3O4 (trong đó số mol FeO bằng số mol Fe2O3). Hòa tan 4,64 gam trong dung dịch H2SO4 loãng dư được 200 ml dung dịch X . Tính thể tích dung dịch KMnO4 0,1M cần thiết để chuẩn độ hết 100 ml dung dịch X?
A. 20ml	B. 25ml	C. 15ml	D. 10ml	
IV. HIỆU QUẢ CỦA ĐỀ TÀI
Qua tiến hành khảo sát thử nghiệm với đối tượng học sinh ở các lớp 12A2, 
12A5, 12A6, 12A7 đã đạt được kết quả như sau:
70% học sinh nắm bài và vận dụng được vào các dạng bài cụ thể ( 
trên 5 điểm)
20% vận dụng chưa thuần thục còn lúng túng
10% học sinh chỉ nắm được dạng cơ bản
Kết quả khảo sát trước khi áp dụng đề tài
Lớp
12A2
12A5
12A6
12A7
Tì lệ 
65,9%
72,45%
80,9%
95,67%
Hoàn thành được đề tài sáng kiến kinh nghiệm tôi xin chân thành cảm ơn
Quí thầy cô, các bạn đồng nghiệp đã nhiệt tình giúp đỡ tôi. 
Do kinh nghiệm còn hạn chế nên các phương pháp giải nhanh chưa được
phong phú và đa dạng dể đáp ứng nhu cầu của các em học sinh.
V. KẾT LUẬN
Trong quá trình giảng dạy bản thân tôi đã có rất nhiều trăn trở khi dạy về bài tập sắt và hợp chất của sắt. Tôi nhận thấy đề thi đại học số lượng câu hỏi về sắt và hợp chất sắt luôn chiếm một tỉ lệ nhất định và đặc biệt là những bài toán về phần sắt có độ khó đặc trưng riêng, độ phức tạp cao . Trên thực tế như vậy tôi đã mạnh dạn đưa các phương pháp giải bài tập này vào và qua giảng dạy tôi thấy học sinh nắm vấn đề tương đối nhẹ nhàng và có hiệu quả rõ rệt nhất là định hướng và thời gian giải bài tập. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Dương Hoàng Giang, 2008. Thể loại và phương pháp giải Hoá Học đại cương vô cơ 12. NXB Đại học Quốc Gia Hà Nội
Phạm Đoan Trinh, Nguyễn Thế Khoa...., 2008. Bộ đề ôn luyện bằng phương pháp trắc nghiệm hoá học 12. NXB Đại học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh
Nguyễn Xuân Trường, Quách Văn Long, 2009. Ôn luyện kiến thức và luyện giải nhanh các bài toán trắc nghiệm Hoá Học THPT. NXB Hà Nội
Nguyễn Xuân Trường, Trần Trung Ninh, 2006. 555 câu trắc nghiệm Hoá Học. NXB Đại Học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh
MỤC LỤC
Tên của của đề tài	Trang 1
Thông tinh cá nhân	Trang 2
Mục lục 	Trang 3
Đặt vấn đề	Trang 4
Thực trạng	Trang 4
Giải quyết vấn đè	Trang 513
Kết luận	Trang 14
8. Tài liệu tham khảo	Trang 15