Phương pháp bảo toàn electron giải nhanh bài tập Hóa học THPT

Tài liệu Hóa học 12

Tài liệu gồm 73 trang, được trích dẫn từ cuốn sách Phương Pháp Trọng Tâm Giải Toán Hóa Học THPT của tác giả Lê Văn Nam, hướng dẫn sử dụng phương pháp bảo toàn electron giải nhanh bài tập Hóa học THPT.

I. PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN ELECTRON
1. Nội dung phương pháp bảo toàn electron.
– Cơ sở của phương pháp bảo toàn electron là định luật bảo toàn electron: Trong phản ứng oxi hóa – khử, tổng số electron mà các chất khử nhường luôn bằng tổng số electron mà các chất oxi hóa nhận.
– Hệ quả của của định luật bảo toàn electron:
+ Hệ quả 1: Trong phản ứng oxi hóa – khử, tổng số mol electron mà các chất khử nhường luôn bằng tổng số mol electron mà các chất oxi hóa nhận.
+ Hệ quả 2: Đối với những bài tập liên quan đến phản ứng oxi hóa – khử, nếu số mol electron mà chất khử nhường lớn hơn số mol electron mà chất oxi hóa nhận thì chất khử dư và ngược lại.
– Phương pháp bảo toàn electron là phương pháp giải bài tập hóa học sử dụng các hệ quả của định luật bảo toàn electron.
2. Ưu điểm của phương pháp bảo toàn electron.
Phương pháp bảo toàn electron có ưu điểm là trong quá trình làm bài tập thay vì phải viết phương trình phản ứng, học sinh chỉ cần lập sơ đồ phản ứng, tính toán đơn giảnvà cho kết quả nhanh.
Như vậy, nếu sử dụng phương pháp bảo toàn electron một cách hiệu quả thì có thể tăng đáng kể tốc độ làm bài so với việc sử dụng phương pháp thông thường. Đây là điều rất có ý nghĩa đối với các em học sinh trong quá trình làm bài thi trắc nghiệm.
3. Phạm vi áp dụng.
Phương pháp bảo toàn electron có thể giải quyết được hầu hết các bài tập liên quan đến phản ứng oxi hóa – khử trong hóa vô cơ và một số bài tập trong hóa hữu cơ.
Một số dạng bài tập thường dùng phương pháp bảo toàn electron:
+ Kim loại tác dụng với phi kim, với dung dịch muối, với dung dịch axit.
+ Hỗn hợp Fe và các oxit của nó tác dụng với dung dịch H2SO4 đặc hoặc dung dịch HNO3.
+ Muối Fe2+, muối Cl− phản ứng với dung dịch KMnO4 / H+, K2Cr2O7 / H+.
+ Khử oxit kim loại bằng khí CO, H2, phản ứng nhiệt nhôm.
+ Phản ứng điện phân dung dịch chất điện ly.
4. Bảng tính nhanh số mol electron cho, nhận (số electron trao đổi).
II. PHÂN DẠNG BÀI TẬP VÀ CÁC VÍ DỤ MINH HỌA
Dạng 1: Tính lượng chất trong phản ứng oxi hóa – khử.
Bước 1: Lập sơ đồ phản ứng biểu diễn quá trình chuyển hóa giữa các chất, để thấy rõ bản chất hóa học của bài toán.
Bước 2: Nhận dạng nhanh phương pháp giải bài tập: Khi gặp bài tập liên quan đến phản ứng oxi hóa – khử mà giữa thông tin đề cho và yêu cầu của đề bài có mối liên hệ với nhau bằng biểu thức thì ta nên dùng phương pháp bảo toàn electron.
Bước 3: Dựa vào sự thay đổi số oxi hóa để xác định chất khử và chất oxi hóatrong toàn bộ quá trình phản ứng. Từ đó suy ra số mol electron trao đổi theo số mol chất khử (hoặc sản phẩm oxi hóa), chất oxi hóa (hoặc sản phẩm khử).
Bước 4: Thiết lập phương trình bảo toàn electron. Ngoài ra, kết hợp với các giả thiết khác để lập các phương trình toán học có liên quan. Từ đó suy ra lượng chất cần tính.
Lưu ý:
+ Đối với các nguyên tố mà số oxi hóa thay đổi phức tạp (thường là Fe, N…) thì chỉ cần quan tâm đến số oxi hóa ở trạng thái đầu tiên và cuối cùng.
+ Trong phương pháp bảo toàn electron, nếu xác định sai hoặc thiếu chất oxi hóa, chất khử thì phương pháp bảo toàn electron không còn đúng nữa.
Dạng 2: Xác định chất khử, sản phẩm khử.
Để xác định chất khử, sản phẩm khử trong phản ứng ta làm như sau:
Đối với việc tìm chất khử là kim loại: Dựa vào giả thiết và áp dụng bảo toàn electron để lập các phương trình toán học, từ đó suy ra biểu thức liên quan giữa nguyên tử khối của kim loại (M) và số oxi hóa của nó (n). Thử với n bằng 1, 2, 3 suy ra giá trị M phù hợp.
Đối với việc xác định sản phẩm khử (NO, N2, SO2, H2S…) hoặc các chất khử khác (FeO, Fe3O4…): Ta tính xem quá trình khử hoặc quá trình oxi hóa đã trao đổi bao nhiêu electron, từ đó ta suy ra công thức của sản phẩm khử hoặc chất khử.
Dạng 3: Xác định chất, tính lượng chất trong quá trình điện phân.
Bước 1: Tính số mol electron trao đổi trong quá trình điện phân (nếu đề bài cho biết thời gian điện phân và cường độ dòng điện).
Bước 2: Xác định chính xác thứ tự khử trên catot, thứ tự oxi hóa trên anot của các ion và H2O (đây là bước rất quan trọng, nếu làm sai bước này thì sẽ không tìm được kết quả của bài toán).
Bước 3: Áp dụng định luật bảo toàn electron cho quá trình điện phân: Số mol electron trao đổi = Số mol electron mà các ion dương và H2O nhận ở catot = Số mol electron mà các ion âm và H2O nhường ở anot.
Lưu ý: Thứ tự khử tại catot (cực âm) xảy ra theo thứ tự ưu tiên từ trái qua phải. Thứ tự oxi hóa tại anot (cực dương) xảy ra theo thứ tự ưu tiên từ trái qua phải. Phản ứng điện phân H2O ở các điện cực. Trong quá trình điện phân, khối lượng dung dịch giảm bằng khối lượng của các khí thoát ra và kim loại sinh ra bám vào điện cực.
III. BÀI TẬP ÁP DỤNG

[ads]

TÀI LIỆU CÙNG CHUYÊN MỤC