LỜi nóI ĐẦU
tải về 2.88 Mb.
|
2. PHƯƠNG PHÁP ĐẠI SỐa. Cách giải: Viết các phương tŕnh phản ứng. Đặt ẩn số cho các đại lượng cần t́m. Tính theo các phương tŕnh phản ứng và các ẩn số đó để lập ra phương tŕnh đại số. Giải phương tŕnh đại số (hoặc hệ phương tŕnh) và biện luận kết quả (nếu cần). b. Ví dụ: (Trích đề thi vào ĐHSP Hà Nội 1998)Để m gam bột sắt (A) ngoài không khí, sau một thời gian biến thành hỗn hợp (B) có khối lượng 12 gam gồm Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3. Cho B tác dụng hoàn toàn với dd HNO3 thấy sinh ra 2,24l khí NO duy nhất ở đktc. Tính m. Giải: Trong không khí sắt tác dụng với oxi tạo ra các oxit 2Fe + O2 2FeO 4Fe + 3O2 2Fe3O4 3Fe + 2O2 Fe2O3 Hỗn hợp B tác dụng với dd HNO3: Fe + 4HNO3 Fe(NO3)3 + NO + 2H2O 3FeO + 10HNO3 3Fe(NO3)3 + NO + 5H2O 3Fe3O4 + 28HNO3 9Fe(NO3)3 + NO + 14H2O Fe2O3 + 6HNO3 2Fe(NO3)3 + 3H2O Đặt số mol của Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3 lần lượt là x, y, z, t ta có: Theo khối lượng hỗn hợp B: 56x + 72y + 232z + 160t = 12 (1) Theo số mol nguyên tử Fe: x + y + 3z + 2t = Theo số mol nguyên tử O trong oxit: y + 4z + 3t = Theo số mol NO: x + Nhận xét trước khi giải hệ phương tŕnh đại số trên: - Có 5 ẩn số nhưng chỉ có 4 phương tŕnh. Như vậy không đủ số phương tŕnh để t́m ra các ẩn số, do đó cần giải kết hợp với biện luận. - Đầu bài chỉ yêu cầu tính khối lượng sắt ban đầu, như vậy không cần phải đi t́m đầy đủ các ẩn x, y, z, t. Ở đây có 2 phương tŕnh, nếu biết giá trị của nó ta dễ dàng tính được khối lượng sắt ban đầu đó là phương tŕnh (2) và (3). + T́m được giá trị của (2), đó là số mol Fe. Nhân giá trị đó với nguyên tử khối của Fe là 56 ta được m. + T́m được giá trị của (3), đó là số mol nguyên tử O trong oxit. Nhân giá trị đó với nguyên tử khối của O là 16 ta được khối lượng của oxi trong các oxit sắt. Lấy khối lượng hỗn hợp B trừ đi khối lượng oxi ta được khối lượng sắt ban đầu, tức m. - Thực hiện các phép tính trên: + T́m giá trị của phương tŕnh (2): Chia (1) cho 8 được: 7x + 9y + 29z + 20t = 1,5 (5) Nhân (4) với 3 được: 3x + y + z = 0,3 (6) Cộng (5) với (6) được: 10x + 10y + 30z + 20t = 1,8 (7) Chia (7) cho 10 được: x + y + 3z + 2t = 0,18 Vậy: m = 56.0,18 = 10,08g + T́m giá trị của phương tŕnh (3): Nhân (5) với 3 được: 21x + 27y + 87z + 60t = 4,5 (8) Nhân (6) với 7 được: 21x + 7y + 7z = 2,1 (9) Lấy (8) trừ đi (9) được: 20y + 80z + 60t = 2,4 (10) Chia (10) cho 20 được: y + 4z + 3t = 0,12 m = 12 – (0,12.16) = 10,08g Qua việc giải bài toán trên bằng phương pháp đại số ta thấy việc giải hệ phương tŕnh đại số nhiều khi rất phức tạp, thông thường HS chỉ lập được phương tŕnh đại số mà không giải được hệ phương tŕnh đó. Về mặt hóa học, chỉ dừng lại ở chỗ HS viết xong các phương tŕnh phản ứng hóa học và đặt ẩn để tính theo các phương tŕnh phản ứng đó (dựa vào mối tương quan tỉ lệ thuận) c̣n lại đ̣i hỏi ở HS nhiều về kĩ năng toán học. Tính chất toán học của bài toán lấn át tính chất hóa học, làm lu mờ bản chất hóa học. Trên thực tế, HS chỉ quen giải bằng phương pháp đại số, khi gặp một bài toán là chỉ t́m cách giải bằng phương pháp đại số, mặc dù thường bế tắc. Ta hăy giải bài toán trên bằng những phương pháp mang tính đặc trưng của hóa học hơn, đó là phương pháp bảo toàn khối lượng và phương pháp bảo toàn electron. *) Phương pháp bảo toàn khối lượng: Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có: (kí hiệu khối lượng là m) Tính các giá trị chưa biết của (1): + + Muốn tính  pư = 0,1 + . Vậy pư =
+ Tính Vậy Thay các giá trị t́m được vào (1) được phương tŕnh bậc nhất, chỉ chứa ẩn m: 12 + Giải ra m = 10,08g Nhận xét: Tuy hơi dài nhưng cách này dễ hiểu, có tác dụng khắc sâu định luật bảo toàn khối lượng và có ưu điểm là áp dụng cho mọi quá tŕnh oxi hoá - khử hoặc không oxi hoá - khử. c. Phương pháp bảo toàn electron: Số mol e do Fe nhường phải bằng số mol e do oxi thu và  của HNO3 thu:
Ta có: Giải ra m = 20,08g Nhận xét: Cho kết quả rất nhanh, tính toán rất nhẹ nhàng, khắc sâu bản chất nhường e và thu e của các quá tŕnh hóa học. Hạn chế là chỉ áp dụng được cho các quá tŕnh oxi hoá - khử.
|