skkn phương pháp giải bài tập hỗn hợp sắt và oxit sắt

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
1
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
SƠ LƯỢC LÝ LỊCH KHOA HỌC
*
I. THÔNG TIN CHUNG VỀ CÁ NHÂN:
1. Họ và Tên:
2. Ngày tháng năm sinh:
3. Nam(Nữ):
4. Địa chỉ:

5. Điện thoại:
6. Fax: Email:
7. Chức vụ:
8. Đơn vị công tác:
II. TRÌNH ĐỘ ĐÀO TẠO:
1. Trình độ chuyên môn: Cử nhân khoa học
2. Năm nhận bằng:2005.
3. Chuyên ngành đào tạo:Hóa Học.
III. KINH NGHIỆM KHOA HỌC:
1. Lĩnh vực chuyên môn có kinh nghiệm: Giảng dạy Hóa Học.
2. Số năm kinh nghiệm: 9 năm.
3. 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
-
2
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
3
Lớp 12A2 12A5 12A6 12A7
Tì lệ
5,0≥
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 Fe
3
O
4
là hỗn hợp của FeO và Fe
2
O
3
có số mol
bằng nhau. Như vậy có thể có hai dạng chuyển đổi.

Nếu cho số mol FeO và Fe
2
O
3
có số mol bằng nhau thì ta coi như
trong hỗn hợp chỉ là Fe
3
O
4.
4

Nếu số mol của FeO và Fe

2
O
3
không bằng nhau thì ta coi hỗn hợp
là FeO và Fe
2
O
3
.
• Hỗn hợp gồm Fe, S , FeS và FeS
2
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, Fe
3
O
4

và Fe
2
O
3

(trong đó số mol FeO
bằng số mol Fe
2
O

3
), 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
→
FeCl
2
+ H
2
O
x 2x
Fe
2
O
3
+ 6HCl
→
2FeCl
3
+ 3H
2
O
x 6x
Fe
3
O
4
+ 8HCl

→
FeCl
2
+ 2FeCl
3
+ 3H
2
O
y 8y
Gọi x là số mol FeO

⇒
số mol x cung là số mol của Fe
2
O
3
.
Gọi y là số mol của Fe
3
O
4
72x + 160x + 232y = 2,32
⇒
232x + 232y = 2,32
⇒
x + y = 0,01 (1)
HCl
n 8x + 8y = 8 0,01 = 0,08 mol= ×
5
0,08

V = 0,08 lit
1
=
Giải nhanh:
Vì
2 3
FeO Fe O
n = n ⇒
Coi như hỗn hợp chỉ có Fe
3
O
4
.
3 4
Fe O O
2,32
n = 0,01 mol n 0,08 mol
232
= ⇒ =
Ta có:
n = 2 n 2 0,04 0,08 mol
+
O
H
× = × =
0,08
V = 0,08 lit
1
=
Ví dụ 2: Cho 9,12 gam hỗn hợp gồm FeO, Fe

2
O
3
, Fe
3
O
4
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 FeCl
2
và m gam FeCl
3
. Giá trị của m là :
A. 9,75gam B. 8,75gam C. 7,80gam D. 6,50gam
Cách giải thông thường:
FeO + 2HCl
→
FeCl
2
+ H
2
O
x 2x x
Fe
2
O
3
+ 6HCl
→

2FeCl
3
+ 3H
2
O
y 6y 2y
Fe
3
O
4
+ 8HCl
→
FeCl
2
+ 2FeCl
3
+ 3H
2
O
z 8z z 2z
Gọi x, y, z lần lượt là số mol của FeO, Fe
2
O
3
và Fe
3
O
4
có trong 9,12 gam hỗn
hợp.

72x + 160y + 232z = 9,12 (1)
6
7,62
x + z = 0,06
127
=
(2)
Từ (1)
⇒
160(y + z) + 72(x +z) = 9,12
⇒
y + z = 0,03
3
FeCl
m 162,5 (2y + 2z) = 162,5 2 0,03 = 9,75 gam.
= × × ×
Giải nhanh:
Coi như hỗn hợp gồm FeO và Fe
2
O
3
2
HCl
2 3
3
FeCl a mol
FeO a mol
Fe O b mol
FeCl 2b mol



→
 


72a + 160b = 9,12
b = 0,03
7,62
a = = 0,06
127


⇒



3
FeCl
m 162,5 2 0,03 = 9,75 gam.
= × ×
Ví dụ 3: Hòa tan hoàn toàn 3,76 gam hỗn hợp: S, FeS, FeS
2
trong HNO
3
dư
được 0,48 mol NO
2
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
0
3
2+
2
HNO
OH t3+
3 2 3
Ba
2
4 4
NO 0,48 mol
Fe 2a mol
Fe Fe(OH) Fe O a mol
S b mol
SO BaSO b mol
−
−



→ → → ↓
 


→ ↓


Quá trình nhường elctron Quá trình nhận elctron
3+ +
3 2 2
6+
Fe Fe + 3e NO + 1e + 2H NO + H O
2a mol 6a mol 0,48 mol 0,48 mol
S S + 6e
b mol 6b mol
−
→ →
→
112a + 32b = 3,76 a = 0,015
6a + 6b = 0,48 b = 0,065
 
⇒
 
 
7
m
rắn
=
160 0,015 233 0,065 17,545 gam.× + × =
8
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 HNO
3
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:
HNO
3
Fe + O 3 gam A 0,025 mol NO
2
a mol b mol
→ →
Quá trình nhường elctron Quá trình nhận elctron
3+ +
3 2
Fe Fe + 3e NO + 3e + 4H NO + 2H O
a mol 3a mol 0,075 mol 0,025 mol

−
 →  →
2
2
O + 4e 2O
bmol 4b mol
−
 →
56a + 32b = 3 a = 0,045
3a = 4b + 0,075 b = 0,015
 

⇒
 
 
m
Fe
= 0,045
×
56 = 2,25 gam.
Giải nhanh theo công thức kinh nghiệm: m
rắn
= 80n
Fe
- 8n
e nhận
m 0,56
3 80 8 3 m = 2,52 gam.
56 22,4
= × − × × ⇒
9
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, Fe
2
O
3
và Fe
3
O
4
. Hỗn hợp này phản ứng hết với
dung dịch H

2
SO
4
đặc nóng (dư), thu được 4,2 lít khí SO
2
(sản phẩm khử duy
nhất, ở đktc). Tính m?
A. 12gam B. 12,25gam C. 15g am D. 20gam
Giải nhanh theo định luật:
2 4
H SO
2
m
Fe + O gam X 0,1875 mol SO
2
0,225 mol b mol
→ →
Quá trình nhường elctron Quá trình nhận elctron
3+ 2 +
4 2 2
Fe Fe + 3e SO + 2e + 4H SO + 2H O
0,225mol 0,675mol 0,375 mol 0,1875 mol

−
→ →
2
2
O + 4e 2O
bmol 4b mol
−

→
0,675 = 4b + 0,375 b = 0,075⇒
m
rắn
= 12,6 + 0,075
×
32 = 15 gam.
Giải nhanh theo công thức kinh nghiệm: m
rắn
= 80n
Fe
- 8n
e nhận
m
rắn
12,6 4,2
80 8 2 = 15 gam.
56 22,4
= × − × ×
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, Fe
2
O
3
và Fe
3
O
4
. Hòa tan hết X trong dung dịch
HNO

3
loãng thu được 5,6 lít hỗn hợp khí Y gồm NO và NO
2
có tỉ khối so với
H
2
là 19. Tính m và thể tích HNO
3
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:
2
Y
H
2
NO x mol
20 d 19
NO y mol
HNO
3
Fe + O gam X 5,6 lit Y
2
a mol b mol

→   → =


10
x + y = 0,25

x = 0,125
30x + 46y
19 2
y = 0,125
x + y



⇒
 
= ×



Quá trình nhường elctron Quá trình nhận elctron
3+ +
3 2
Fe Fe + 3e NO + 3e + 4H NO + 2H O
a mol 3a mol 0,375 mol 0,5 mol 0,125 mol

−
→ →
+
3 2 2
NO + 1e + 2H NO + H O
0,125 mol 0,25 mol 0,125 mol

−
→
2

2
O + 4e 2O
bmol 4b mol 2b mol
−
→
56a + 32b = 20 a = 0,3
3a = 4b + 0,125 + 0,375 b = 0,1
 
⇒
 
 
m
Fe
= 0,3
×
56 = 16,8 gam.
3 2
HNO NO NO O
n = 4n + 2n + 2n = 4 0,125 + 2 0,125 + 2 2 0,1 = 1,15 mol× × × ×
1,15
V = = 1,15
1
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 HNO
3
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 HNO
3
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 HNO
3
dư thu được 12,096 lít
(đktc) hỗn hợp khí gồm NO và NO
2
có tỉ khối hơi so với H
2
là 20,334. Giá trị
của m là:
A. 74,8 g B. 87,4g C. 47,8g D.78,4g
11
2.3 Dạng khử không hoàn toàn Fe
2
O
3
sau cho sản phẩm phản ứng với chất
oxi hóa mạnh là HNO
3
hoặc H
2
SO
4
đặc nóng:
Ví dụ 1: Cho một luồng khí CO đi qua ống sứ đựng m gam Fe

2
O
3
nung nóng.
Sau một thời gian thu được 10,44 gam chất rắn X gồm Fe, FeO, Fe
2
O
3
và
Fe
3
O
4
. Hòa tan hết X trong dung dịch HNO
3
đặc, nóng thu được 4,368 lít NO
2
(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
3
o
3 4
2
HNO
CO
2 3
t
3 3
2 3

FeO,Fe O
NO
Fe O
Fe(NO )Fe O , Fe
 
→ →
 


Trong trường hợp này xét quá trình đầu và cuối ta thấy chất nhường e là
CO, chất nhận e là HNO
3
. Nhưng nếu biết tổng số mol Fe trong oxit ta sẽ biết
được số mol Fe
2
O
3
. Bởi vậy ta dùng chính dữ kiện bài toán hòa tan X trong
HNO
3
đề tính tổng số mol Fe.
Giải bằng định luật bảo toàn electron
2
NO
n =0,195mol
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:
3+ +
3 2 2
Fe Fe + 3e NO + e + 2H NO + H O

a mol 3a mol 0,195 mol 0,195 mol

−
 →  →
2
O + 2e O
bmol 2b mol
−
 →

Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có: 3a = 2b + 0,195 (2)
Từ (1) và (2) ta có hệ
56a 16b 10,44
3a 2b 0,195
+ =


− =

Giải hệ trên ta có a = 0,15 và b = 0,1275
Như vậy n
Fe
= 0,15 mol nên
2 3
0,075
Fe O
n mol=
→
m = 12 gam.
12

Giải nhanh:
Quá trình nhường elctron. Quá trình nhận elctron
2 +4
+
3 2 2
C C + 2e NO + 1e + 2H NO + H O
a mol 2a mol 0,195mol 0,195 mol
+
−
→ →
2a = 0,195
⇒
a = 0,0975.
Ta có
O CO
n n = 0,0975=
m = 10,44 + 0,0975
×
16 = 12 gam.
Ví dụ 2: Để khử hoàn toàn 3,04 gam hỗn hợp X gồm FeO, Fe
3
O
4
, Fe
2
O
3
cần
0,05
mol H

2
. Mặt khác hòa tan hoàn toàn 3,04 gam hỗn hợp X trong dung dịch H
2
SO
4
đặc thu được thể tích khí SO
2
(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
H
2
+ O → H
2
O
0,05 → 0,05 mol
Coi hỗn hợp ban đầu có 0,05 mol O và
3,04 0,05.16
0,04( )
56
mol Fe
−
=
Quá trình nhường elctron Quá trình nhận elctron
Fe → Fe
3+
+ 3e O + 2e → O
-2

0,04 0,12 (mol) 0,05 0,1 (mol)
2 +
4 2 2
SO + 2e + 4H SO + 2H O
2a mol a mol
−
→
0,12 = 0,1 + 2a
⇒
a = 0,01 mol
Vậy:
2
SO
V 224 ml.=

13
Bài tập tương tự
Ví dụ 3: Hỗn hợp A gồm FeO, Fe
2
O
3
, Fe
3
O
4
(trong đó số mol FeO bằng
số mol Fe
2
O
3

). Hòa tan 4,64 gam trong dung dịch H
2
SO
4
loãng dư được
200 ml dung dịch X . Tính thể tích dung dịch KMnO
4
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
5,0≥
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.
14
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Dương Hoàng Giang, 2008. Thể loại và phương pháp giải Hoá Học
đại cương vô cơ 12. NXB Đại học Quốc Gia Hà Nội
2. 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
3. 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
4. Nguyễn Xuân Trường, Trần Trung Ninh, 2006. 555 câu trắc nghiệm
Hoá Học. NXB Đại Học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh
15
MỤC LỤC
1. Tên của của đề tài Trang 1
2. Thông tinh cá nhân Trang 2
3. Mục lục Trang 3
4. Đặt vấn đề Trang 4
5. Thực trạng Trang 4
6. Giải quyết vấn đè Trang 5
→
13
7. Kết luận Trang 14
8. Tài liệu tham khảo Trang 15
16

17