Chuyên đề: Phương pháp giải nhanh một số bài tập Hóa học lớp 11 bằng phương trình ion thu gọn và phương trình bảo toàn electron pot

SỞ GD – ĐT TP.HỒ CHÍ MINH
TRUNG TÂM GDTX GÒ VẤP
******
BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ
Tên chuyên đề:
“Phương pháp giải nhanh một số bài tập Hóa học lớp 11 bằng phương
trình ion thu gọn và phương trình bảo toàn electron”
Giáo viên: Hồ Quang Diệu
Tổ: Lý - Hóa – Sinh
Bộ môn: Hóa học
Gò Vấp , tháng 11 năm 2011
PHỤ LỤC
Trang
1. Tên chuyên đề 2
2. Tóm tắt 2
3. Giới thiệu
3.1. Hiện trạng 2
3.2. Giải pháp thay thế 3
3.2.1. Phương pháp sử dụng PT ion thu gọn 2
3.2.2. Phương pháp bảo toàn số mol electron 5
3.2.3. Một số bài tập vận dụng 8
4. Kết luận 9
2
1-Tên chuyên đề
“Phương pháp giải nhanh một số bài tập Hóa học lớp 11 bằng phương trình ion thu
gọn và phương trình bảo toàn số mol electron”
2-Tóm tắt chuyên đề:
Chuyên đề này giới thiệu với học sinh 2 phương pháp: phương pháp sử dụng phương trình
ion thu gọn và phương pháp bảo toàn electron. Các phương pháp nêu trên sẽ giúp cho học sinh
giải các bài tập về phản ứng trao đổi ion trong dung dịch và bài tập về phản ứng oxi hóa – khử
một cách dễ dàng hơn.

Nghiên cứu được tiến hành trên hai lớp 11B2 và 11B3, khi hướng dẫn các em học sinh giải
theo phương pháp truyền thống và phương pháp mới như trên thì các em tiếp thu rất tốt. Đa số
học sinh thích giải theo phương pháp mới này hơn vì tiết kiệm được thời gian, lời giải ngắn gọn
và giúp các em hứng thú và yêu thích môn Hóa học.
3-Giới thiệu:
3.1. Hiện trạng:
Xu thế chung hiện nay và trong tương lai là việc kiểm tra đánh giá học sinh bằng hình thức
trắc nghiệm. Hình thức trắc nghiệm dần dần thay cho hình thức tự luận. Hiện tại, đối với môn
hóa học, các kỳ kiểm tra lớp 12, TN THPT, tuyển sinh ĐH-CĐ 100% là trắc nghiệm. Điều này
đồi hỏi học sinh phải tìm ra những cách giải nhanh nhất có thể.
Giải theo phương pháp tự luận truyền thống, viết phương trình phản ứng , lập tỉ lệ mol, lập
hệ phương trình sẽ mất nhiều thời gian. Đặt biệt các bài toán phản ứng xảy ra phức tạp, nhiều
phản ứng song song thì phương pháp truyền thống sẽ rất lâu ra kết quả và có thể bế tắc không
giải ra được.
Nếu lên tới năm 12 mới hướng dẫn các em các phương pháp giải nhanh thì e rằng sẽ quá
trễ các em sẽ không đủ thời gian để thuần thục. Do vậy ngay từ những năm lớp 10 và 11 chúng
ta phải trang bị cho các em những phương pháp giải nhanh trong phạm vi chương trình, giúp
các em làm quen và lên năm 12 sẽ không phải bỡ ngỡ và cảm thấy tự tin khi đứng trước các bài
tập trắc nghiệm.
3.2. Giải pháp thay thế:
Trong phạm vi chương trình Hóa học 11, học kì I, chúng ta có thể hướng dẫn các em giải nhanh
bằng phương pháp bảo toàn điện tích, bảo toàn nguyên tố, sử dụng phương trình ion thu gọn, sử
dụng phương trình bảo toàn số mol electron… và có thể kết hợp với nhiều phương pháp khác.
3.2.1 Phương pháp sử dụng phương trình ion thu gọn :
3.2.1.1. Nội dung :
Bản chất các phản ứng trong dung dịch điện li là sự kết hợp giữa các ion tạo thành chất kết tủa,
chất bay hơi, chất điện li yếu. Do vậy đối với các bài toán trộn lẫn nhiều chất phản ứng trong
3
dung dịch điện li thay vì viết nhiều phương trình phân tử, ta chỉ viết phương trình ion thu gọn
để đơn giản hóa vấn đề, giúp lời giải ngắn gọn, sức tích.

Các bước giải chính :
Bước 1: Tính số mol các ion liên quan trực tiếp đến yêu cầu đề bài, thường là số mol của các
ion trong phương trình ion thu gọn.
+ Nhắc lại công thức tính số mol của 1 nguyên tố trong hợp chất : cho hợp chất
x y
A B
thì số
mol :
.
x y
A A B
n x n=
và
.
x y
B A B
n y n
=
+ Với các ion ta cũng tính tương tự
Vd : dd Ba(OH)
2
thì ta có :
2
2
( )
1.
Ba OH
Ba
n n
+

=
và
2
( )
2.
Ba OH
OH
n n
−
=
dd H
2
SO
4
thì ta có
2 4
2.
H SO
H
n n
+
=
và
2
2 4
4
1.
H SO
SO
n n

−
=
Bước 2 : Viết phương trình ion thu gọn
Vd : Trộn các hỗn hợp axit với hỗn hợp các dd bazo thì sẽ luôn có PT :
2
H OH H O
+ −
+ →
Bước 3 : Xác định số mol ion nào phản ứng hết thay vào phương trình, tính toán theo yêu cầu
của đề bài.
3.2.1.2 Các bài tập áp dụng :
Ví dụ 1 : Trộn 800 ml dung dịch axit HCl 0,01M với 200 ml dung dịch Ca(OH)
2
0,0175M
được 1000 ml dd X. Tính pH của dd X
Hướng dẫn giải:
Phương pháp truyền thống :
-
. 0,01.0,8 0,008
HCl M
n C V mol
= = =
và
2
( )
. 0,0175.0,2 0,0035
Ca OH M
n C V mol
= = =
- PTPƯ :

2 2 2
2 ( ) 2HCl Ca OH CaCl H O+ → +
So sánh thấy
2
( )
0,004 0,0035
2 1
Ca OH
HCl
n
n
= > =
nên suy ra Ca(OH)
2
phản ứng hết , HCl dư.
Thay số mol Ca(OH)
2
vào phản ứng :

2 2 2
2 ( ) 2HCl Ca OH CaCl H O+ → +
0,007 0,0035 (Mol)
Suy ra
0,007
HClpu
n mol
=

0,008 0,007 0,001
HCldu HClbd HClpu

n n n mol
= − = − =
PT phân li :
du
HCl H Cl
+ −
→ +
0,001 0,001 (Mol)

dd
0,001
0,001
1
H
n
H M
V
+
+
 
= = =
 
 pH = - log (0,001) = 3. Vậy dd X có pH bằng 3.
Phương pháp sử dụng PT ion thu gọn :
- Tính nhanh số mol ion H
+
và OH
-
:
4

1. 1. . 1.0,01.0,08 0,008
HCl M
H
n n C V mol
+
= = = =
và
2
( )
2. 2. . 2.0,0175.0,02 0,007
Ca OH M
OH
n n C V mol
−
= = = =
Do
H OH
n n
+ −
>
nên H
+
dư
OH
−
phản ứng hết ( so sánh dễ dàng vì tỉ lệ phản ứng là 1:1)
Khi trộn :
2
H OH H O
+ −

+ →
0,007 0,007 (Mol)
0,008 0,007 0,001
H du H bd H pu
n n n mol
+ + +
= − = − =
dd
0,001
0,001
1
H
n
H M
V
+
+
 
= = =
 
 pH = - log (0,001) = 3. Vậy dd X có pH bằng 3.
Nhận xét : Học sinh có thể chọn 1 trong 2 phương pháp để giải, nhưng pp phương trình ion thu
gọn ra kết quả nhanh hơn, HS nhận biết được chất dư và chất phản ứng hết một cách dễ dàng
Câu hỏi đặt ra : Nếu trộn hỗn hợp các dd axit vào hỗn hợp các dd bazo thì phương pháp
truyền thống sẽ giải như thế nào ?
Ví dụ 2 Trộn hỗn hợp 200 ml dd HCl 0,015 M và 400 ml dd H
2
SO
4
0,01M vào 400ml dd

KOH 0,025M được 1000ml dd X. Tính pH dd X.
Hướng dẫn giải:
PP truyền thống :
n
HCl
= 0,2. 0,015=0,003 mol. và
2 4
0,4.0,01 0,004
H SO
n mol
= =

0,4.0,025 0,01
KOH
n mol= =
Viết PTPƯ :
HCl + KOH  KCl + H
2
O
H
2
SO
4
+ 2 KOH  K
2
SO
4
+ 2 H
2
O

Tới đây việc xác định chất nào phản ứng hết, chất nào dư thực sự khó khắn  bế tắc
PP sử dụng phương trình ion thu gọn :
Tính tổng sổ mol H
+
:
2 4
2 4
( ) ( )
1. 2. 1.0,2.0,015 2.0,4.0,01 0,011
HCl H SO
H H HCl H H SO
n n n n n mol
+ + +
Σ = + = + = + =
1. 1.0,4.0,025 0,01
KOH
OH
n n mol
−
= = =
Do
H OH
n n
+ −
Σ >
nên H
+
dư ,
OH
−

phản ứng hết ( so sánh dễ dàng vì tỉ lệ phản ứng là 1:1)
Khi trộn :
2
H OH H O
+ −
+ →
0,01 0,01 (Mol)
0,011 0,01 0,001
H du H bd H pu
n n n mol
+ + +
= − = − =
dd
0,001
0,001
1
H du
n
H M
V
+
+
 
= = =
 
 pH = - log (0,001) = 3. Vậy dd X có pH bằng 3
Nhận xét : Uu điểm của PP sử dụng PT ion thu gọn thể hiện rất rõ, dù có trộn nhiều hỗn hợp
axit với nhiều dd bazo khác nhau thì lời giải vẫn ngắn gọn, súc tích, ra kết quả nhanh, rút ngắn
thời gian. PP truyền thống bị bế tắc.
5

3.2.1.2 So sánh ưu - nhược điểm của 2 PP
Phương pháp truyền thống
Ưu điểm: đây là cách giải quen thuộc mà các
em đã học từ cấp 2 lên cấp 3.
Nhược điểm:
- Viết PTPƯ dạng phân tử, mất nhiều
thời gian
- HS xác định chất dư, chất phản ứng hết
khó khăn hơn.
- Trộn nhiều dd phản ứng với nhau, viết
nhiều phản ứng, bài toán trở nên phức
tạp và giải rất dài, nhiều trường hợp bế
tắc không tìm được đáp án.
- Không giúp HS hiểu được bản chất của
phản ứng trao đổi ion
Phương pháp sử dụng PT ion thu gọn
Ưu điểm
- Viết PT ion thu gọn, liên quan trực tiếp
tới yêu cầu tính toán của đề, tốn ít thời
gian.
- PT ion thu gọn giúp nhận biết chất dư
và chất phản ứng hết dễ dàng.
- Trộn nhiều dd phản ứng với nhau
nhưng bản chất PT ion thu gọn chỉ có
một nên lời giải vẫn ngắn gọn, súc tích,
tiết kiệm được thời gian.
- Giúp học sinh hiểu được bản chất của
phản ứng trao đổi ion
Nhược điểm: Ban đầu các em hơi bỡ ngỡ
nhưng giải qua vài lần các em sẽ thuần thục

3.2.2. Phương pháp bảo toàn số mol electron:
3.2.2.1. Nội dung: “Trong phản ứng oxi hóa - khử thì tổng số mol electron do các chất khử cho
bằng tổng số mol electron do các chất oxi hóa nhận”

âne cho e nh
n n
Σ = Σ
Các bước giải:
Bước 1: Xác định chất cho e (chất khử) và chất nhận e (chất oxi hóa), chỉ cần quan tâm đến
trạng thái số oxi hóa đầu và số oxi hóa cuối.
Bước 2: Viết các quá trình cho và nhận electron. (kèm theo số mol tương ứng của các chất
trong mỗi quá trình).
Bước 3: Từ định luật bảo toàn số mol electron suy ra phương trình liên hệ giữa số mol
electron cho và số mol electron nhận. Tính toán theo yêu cầu đề
*Lưu ý:
- Khi cần tìm số mol hoặc khối lượng của một chất nào đó, có thể áp dụng định luật bảo
toàn khối lượng, định luật bảo toàn nguyên tố để hỗ trợ.
*Một số trường hợp cần nhớ :
- Bài toán hòa tan kim loại M vào axit HNO
3
, M thể hiện hóa trị cao nhất n.
Quá trình cho e:
n
M M ne
+
→ +
6
a mol
.n a
( Mol)

Vậy tổng quát ta có :
óa ( )
e cho Kim loai
n n h tri n= ×
uá trình nhận e như sau :

5
(5 )
x
x e
N N
+ +
+ − →
(5-x).b b (Mol)
Vậy tổng quát ta có :
ân
(5 )
x
e nh
n n x
N
+
= × −
Các sản phẩm khử khi cho Kim loại tác dụng HNO
3
là : NO
2
, NO, N
2
O,

N
2
, NH
4
NO
3
.
Một số ví dụ:
- Sản phẩm khử là NO
2
, số mol e nhận:
+5 +4
+1e
N N
→
và
2
ân
1
e nh NO
n n
= ×
- Sản phẩm khử là NO, số mol e nhận:
+5 +2
+3e
N N
→
và
ân

3
e nh NO
n n
= ×
- Sản phẩm khử là N
2
O, số mol e nhận :
+5 +1
+4e
N N
→
và
1
2 2
ân
4 2 4 8
e nh N O N O
N
n n n n
+
= × = × × = ×
- Sản phẩm khử N
2,
số mol e nhận:
+5 0
+5e
N N
→
và
0

2 2
ân
5 2 5 10
e nh N N
N
n n n n
= × = × × = ×
- Sản phẩm khử là NH
4
NO
3,
số mol e nhận:
+5 -3
+8e
N N
→
và
3
4 3
ân
8 8
e nh NH NO
N
n n n
−
= × = ×
Với mỗi trường hợp ta có công thức tính nhanh số mol e nhận như sau :

Sản phẩm
khử

Số mol e nhận
NO
2
2
ân
1
e nh NO
n n
= ×
NO
ân
3
e nh NO
n n
= ×
N
2
O
2
ân
8
e nh N O
n n
= ×
N
2
2
ân
10
e nh N

n n= ×
NH
4
NO
3
4 3
ân
8
e nh NH NO
n n
= ×
Lưu ý : các con số 1, 3, 8, 10 là hiệu số oxi hóa.
3.2.2.2. các ví dụ minh họa.
Ví dụ 1: Cho 15g hh Cu và Al tác dụng với dd HNO
3
loãng (dư) thu được 6,72 lít NO (đktc, là
sản phẩm khử duy nhất). Xác định khối lượng của Cu và Al trong hỗn hợp đầu.
Hướng dẫn giải:
*Cách 1:
Gọi x là số mol của Cu, y là số mol của Al
Số mol của NO =
mol3,0
4,22
72,6
=
7
*Quá trình cho e:
0
2
2e

Cu Cu
+
→ +
;
0
3
3e
Al Al
+
→ +
x mol 2x mol y mol 3y mol
*Quá trình nhận e:
5 2
3e
N N
+ +
+ →

0,9 0,3 (Mol)
Ta có
2 3 0,9
e cho e nhan
n n x y
= ⇔ + =
K K
(1)
Theo đề bài ra ta có: 64x + 27y = 15 (2)
Từ (1) và (2) ta tìm được x = 0,15 mol ; y = 0,2 mol
Khối lượng của mỗi kim loại:
mCu

= 64 . 0,15 = 9,6g ; mAl = 27. 0,2 = 5,4g
*Cách 2: HS viết 2 phương trình phản ứng, dựa vào số liệu đề bài lập hệ hai phương trình giải
tìm được số mol của 2 kim loại. Từ đó suy ra khối lượng của 2 kim loại.
*Nhận xét: Với bài tập này HS có thể tìm theo hai cách tương đối dễ dàng, cách 2 học sinh
không nắm vững pp cân bằng phản ứng oxi hóa khử sẽ gặp khó khăn.
Ví dụ 1 : Hòa tan m (g) Zn trong HNO
3
rất loãng, dư thấy có 2,24 l khí N
2
thoát ra (đktc) là sản
phẩm khử duy nhất. Hỏi giá trị m (g) là :
A. 28,5 g B. 32,5 g C. 36,5 g D. 38,5 g
Hướng dẫn giải :
Cách 1: Học sinh có thể vận dụng công thức tính nhanh số mol e cho và số mol e nhận, không
cần viết quá trình cho- nhận e :

2
ân
óa 10
e cho e nh Kim loai N
n n n h tri n
= ⇔ × = ×

2
2 10
65 22,4
N
V
m

⇔ × = ×

2,24 65
10 32,5
22,4 2
m g
⇔ = × × =
Cách 2: Tính số mol N
2

2
2,24
0,1
22,4
N
n mol= =
PTPƯ :
3 3 2 2 2
5 12 5 ( ) 6Zn HNO Zn NO N H O
+ → + +
0,5 mol 0,1 mol

0,5.65 32,5
Zn
m g B
= = →
*Nhận xét: Với bài tập này HS có thể tìm theo hai cách tương đối dễ dàng, cách 2 học sinh
không nắm vững pp cân bằng phản ứng oxi hóa khử sẽ gặp khó khăn, và mất thời gian cân bằng
phản ứng nên kết thời gian ra đáp số lâu hơn.
Ví dụ 3 : Hòa tan 2,7 gam Al trong HNO

3
thấy thoát ra 2,24 lít khí X ( đktc) là sản phẩm khử
duy nhất. Hỏi khí X đó là :
A. NO B NO
2
C. N
2
O D. N
2
Hướng dẫn giải :
Cách 1 : Gọi số oxi hóa của N trong sản phẩm là +x
8

ân
óa (5 )
x
e cho e nh Kim loai
N
n n n h tri n x
+
= ⇔ × = × −

2,7
3 (5 )
27 22,4
V
x
⇔ × = × −

2x⇔ =

Vậy số oxi hóa của N trong sản phẩm khử là +2 . Vậy khí X là NO.
Cách 2 Thử đáp án : Học sinh có thể cho khí X là NO, viết PTPƯ , tính thể tích khí xem có ra
đúng là 2,24 lít hay không. Nếu đúng thì dừng, chọn đáp án đó . Nếu sai lại thử qua phương án
B,C,D làm tương tự.
Cách 3 : Học sinh gọi khí X là N
x
O
y.
Viết phương trình phản ứng, lập tỉ lệ x : y để giải .
*Nhận xét:
Cách 1 : học sinh giải ra dễ dàng, không cần viết PTPƯ
Cách 2 : Học sinh phải viết PTPƯ, nếu đáp án đúng nằm ở câu C hay D thì thời gian giải ra lâu,
phải tính toán nhiều.
Cách 3 : Đặt khí X như vậy sẽ rất khó cân bằng PTPƯ, tính toán phức tạp, thường dẫn đến bế
tắc, cách giải không phù hợp cho trắc nghiệm.
3.2.2.3 So sánh ưu - nhược điểm của 2 PP
Phương pháp truyền thống
Ưu điểm: đây là cách giải quen thuộc mà các
em đã học từ cấp 2 lên cấp 3.
Nhược điểm:
- Viết PTPƯ dạng phân tử, mất thời gian
cân bằng phương trình
- Bài toán trong đó phản ứng oxi hóa khử
xảy ra nhiều, qua các giai đoạn khác
nhau thì pp giải truyền thống sẽ phải
viết rất nhiều phương trình, đặt nhiều
ẩn số và có thể bế tắc không tìm được
đáp án đúng.
- Không giúp cho HS hiểu được bản chất
của phản ứng oxi hóa – khử

Phương pháp sử dụng PT bảo toàn e
Ưu điểm
- Viết quá trình cho e, nhận e , không mất
thời gian cân bằng phương trình
- Bài toán có nhiều phản ứng oxi hóa khử
xảy ra, qua nhiều giai đoạn, ta chỉ cần
xác định đúng chất cho e và chất nhận
e, trạng thái số oxi hóa đầu và cuối là
có thể giải ra được một cách nhanh
chóng và dễ dàng
- Giúp học sinh hiểu được bản chất của
phản ứng oxi hóa – khử
Nhược điểm: Ban đầu các em hơi bỡ ngỡ
nhưng giải qua vài lần các em sẽ thuần thục
3.2.3 Một số bài tập vận dụng :
1) Cho 5,6 gam Fe tan hết trong dung dịch HNO
3
thu được 21,1 gam muối và V lít NO
2
(đktc).
Tính V.
A. 3,36 lít B. 4,48 lít C. 5,6 lít D. 6,72 lít
2) Cho 0,04 mol Mg tan hết trong dung dịch HNO
3
thấy thoát ra 0,01 mol khí X là sản phẩm
khử duy nhất (đktc). X là :
A. NH
3
B. N
2

C. NO D. N
2
O
3) Hoà tan hoàn toàn m gam Al vào dung dịch HNO
3
loãng dư thu được hỗn hợp khí gồm
0,015 mol N
2
O và 0,01 mol NO (phản ứng không tạo muối amoni). Tính m.
A. 13,5 g B. 0,81 g C. 8,1 g D. 1,35 g
9
4) Hoà tan 0,03 mol Fe
x
O
y
trong dung dịch HNO
3
dư thấy sinh ra 0,672 lít khí X duy nhất
(đktc). Xác định X.
A. NO
2
B. NO
C. N
2
O D. Không xác định được.
5) Cho 0,05 mol Mg phản ứng vừa đủ với 0,12 mol HNO
3
giải phóng ra khí X là sản phẩm khử
duy nhất. Xác định X.
A. N

2
O B. NH
3
C. N
2
D. NO
6) Cho 0,96 gam Cu tác dụng hết với HNO
3
dư thu được 0,224 lít khí X duy nhất (đktc). X là
A. NO B. N
2
O C. NO
2
D. N
2
7) Cho 10,8 gam một kim loại tác dụng hoàn toàn với khí Clo thu được 53,4 gam muối Clorua.
Xác định kim loại.
A. Cu B. Al C. Fe D. Mg
8) Oxi hoá 16,8 gam Fe thu được 21,6 gam hỗn hợp các oxit sắt. Cho hỗn hợp oxit này tác
dụng hết với HNO
3
loãng sinh ra V lít NO duy nhất (đktc). Tính V.
A. 1,68 lít B. 2,24 lít C. 1,12 lít D. 3,36 lít
4-Kết luận :
Qua thử nghiệm các phương pháp giải mới, phù hợp hơn với xu thế ra đề kiểm tra hiện nay
đã thu được những kết quả tích cực. Học sinh có hứng thú với môn học, phát huy khả năng tư
duy, sáng tạo của các em.
Em xin gửi lời cảm ơn đến thầy Nguyễn Quốc Thanh, tổ trưởng tổ Lý-Hóa-Sinh đã có những
góp ý chân thành để em hoàn thành chuyên đề.
Chuyên đề không thể tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong được sự nhận xét, góp ý của

các thầy cô để chuyên đề được hoàn thiện hơn.


THƠ VUI HÓA HỌC
Hóa học là gì?
Là hoá học nghĩa là chai với lọ
Là bình to bình nhỏ đủ thứ bình
Là ống dài , ống ngắn xếp linh tinh
Là ống nghiệm, bình cầu xếp bên nhau như hình với bóng
Là Hoá học nghĩa là làm phản ứng
Cho bay hơi , ngưng tụ , thăng hoa
Nào là đun , gạn, lọc , trung hoà
Ôxi hóa , chuẩn độ , kết tủa
Nhà Hoá học là chấp nhận "đau khổ"
Đứng run chân , tay mỏi lắc , mắt mờ
Nhưng tìm ra được triệu chất bất ngờ
Khiến cuộc đời nghiêng mình bên Hoá học.
10