Đề cương Ôn tập môn Hóa học 12 - Chủ đề 1: Những con đường biến hóa tinh tế trong Hóa học (Có đáp án)

Nội dung tài liệu: Đề cương Ôn tập môn Hóa học 12 - Chủ đề 1: Những con đường biến hóa tinh tế trong Hóa học (Có đáp án)

1. CHỦ ĐỀ 1 NHỮNG CON ĐƯỜNG BIẾN HÓA TINH TẾ TRONG HÓA HỌC Trước hết để có thể hiểu và áp dụng được những con đường biến hóa trong hóa học tôi xin mời các bạn theo dõi sự so sánh sau đây: Tư duy hóa học tự luận cổ điển Tư duy hóa học đảo chiều hiện đại + Chú tâm đến các phản ứng hóa học. + Xem các bài toán là một hệ kín. + Viết các phương trình phản ứng sau Nghĩa là các thông số về khối lượng, đó dựa vào các phương trình phản ứng điện tích được bảo toàn. Nó chỉ để suy ra các yếu tố cần thiết. chuyển hóa lẫn nhau. + Mất rất nhiều thời gian để cân bằng + Tốc độ xử lý nhanh vì chỉ cần quan và viết phương trình. Bên cạnh đó có tâm tới các yếu tố cần thiết, không cần nhiều yếu tố của phương trình ta quan tâm tới phương trình hóa học. không cần quan tâm nhưng vẫn phải + Phát triển được sự sáng tạo của bộ viết đầy đủ trong phương trình. não trong việc tìm ra các hướng giải + Điều nguy hiểm nhất là nó hạn chế hay rất nhiều khả năng sáng tạo của bộ não vì tính dập khuôn máy móc. Làm thế nào để có vận dụng linh hoạt được tư duy đảo chiều? Luôn xem các bài toán hóa học là một hệ kín. Hệ kín là gì? Các bạn có thể tưởng tượng đơn giản như một cái ao hay hồ nước. Trong đó có rất nhiều loại cua, tôm, cá chúng có thể muốn làm gì thì làm nhưng không được vượt ra khỏi cái ao, hồ đó. Các bài toán hóa học cũng vậy, khi các chất phản ứng ứng nhau các nguyên tố sẽ chạy từ chất này qua chất khác nhưng khối lượng của nguyên tố đó không đổi đó là nội dung của định luật “bảo toàn khối lượng và bảo toàn nguyên tố”. Một loại hình nữa cũng rất hay được các nguyên tố áp dụng đó là đổi và nhận electron. Tại sao tôi khuyến khích các bạn tư duy theo kiểu đảo chiều? Tôi phải thừa nhận rằng thật khó để làm việc gì đó theo cách này khi mà đa số mọi người lại làm theo cách khác. Tuy nhiên, các bạn hãy nhớ rằng sự sáng tạo được gọi là sáng tạo vì nó có tính đối lập. Một cái gì đó mà ai cũng biết sau đó ta cũng lại làm tương tự như những gì họ đã biết thì không thể gọi là sự sáng tạo. Khi các bạn làm việc hay học tập theo kiểu tư duy đảo chiều khả năng sáng tạo của bạn sẽ được nâng cao rất nhiều và đó là điều tôi mong muốn nhất. Trong câu hỏi này tôi muốn nhấn mạnh với các bạn thêm một câu cuối cùng “Nếu không có tư duy sáng tạo thì điều kì diệu sẽ không bao giờ xảy ra”. Vậy khi áp dụng vào Hóa Học thì chúng ta cần những gì? Tất nhiên các bạn cần phải biết tính chất hóa học liên quan tới cái hệ kín mà ta đang xem xét. Tuy nhiên, điều các bạn cần biết là nó có phản ứng với nhau hay không? Sản phẩm tạo ra là chất gì? Vậy là đủ còn phương trình phản ứng của
2. nó thì chúng ta không quan tâm, bởi vì nếu quan tâm thì các bạn lại tư duy theo kiểu “vết xe đổ” chứ không phải “tư duy đảo chiều” mà tôi nói nữa. Vấn đề khó khăn nhất là gì? Chủ quan tôi nghĩ rằng thời buổi ngày nay thị trường sách và tài liệu tham khảo nói chung và hóa học nói riêng hỗn loạn chưa từng có. Chính vì thế mà các bạn được tiếp xúc với rất nhiều loại tài liệu của nhiều tác giả khác nhau. Theo tôi trong số đó thế nào các bạn cũng bị ảnh hưởng bởi một số lỗi tư duy lạc hậu theo kiểu hóa học tự luận cổ điển. Còn tôi thì tôi khẳng định từ khi có đổi mới thi cử theo hình thức trắc nghiệm tôi chưa từng tham khảo một cuốn sách nào viết về kỹ thuật giải bài tập hóa học và các bạn thấy đấy tôi vẫn tồn tại và được các bạn chấp nhận. Giờ đây, tôi ngồi đây viết lại những gì tôi hay tư duy, suy nghĩ về kỹ thuật giải bài tập hóa học không phải để các bạn học theo như kiểu con vẹt mà tôi mong muốn các bạn tiếp tục sáng tạo, tiếp tục đổi mới bộ não. Các bạn cần phải hiểu rằng làm gì muốn thành công cũng cần phải sáng tạo. Do đó, tôi mong muốn các bạn hãy mạnh dạn sáng tạo hơn nữa, nhìn vào cái gì đó cũng phải thấy được cái chưa hoàn mỹ và tất nhiên cuốn sách này của tôi cũng vậy, nó cũng không thể hoàn mỹ nếu không muốn nói là tệ hại với một số người. Tôi nói quá lan man phải không các bạn? Tóm lại khó khăn nhất là gì? – Là các bạn bị ảnh hưởng những lỗi tư duy làm hạn chế sự sáng tạo. Khắc phục thế nào? – Bạn của tôi ơi ! Mỗi người một tính cách, một quan điểm, một kiểu nhìn nhận khác nhau Bạn là bạn và bạn phải hiểu chính mình xem mình hợp với cái gì nhất. Nào, bây giờ chúng ta sẽ cùng nhau đi nghiên cứu những con đường biến hóa của các nguyên tố trong hóa học vô cơ. Qua những ví dụ ở chương 1 này mục đích của tôi chỉ là muốn các bạn hiểu sơ bộ về đường hướng mà tôi hay làm. Để vận dụng linh hoạt được các bạn cần chịu khó luyện tập theo từng chuyên đề ở chương 2. Nhắc tới hóa học vô cơ các bạn hãy nhớ thật kỹ cho tôi những vấn đề sau: 1) Về kim loại: Bản chất của kim loại là gì? – Là khi nó tham gia phản ứng thì nó sẽ nhường các electron ở lớp ngoài cùng (thường là 1, 2 hoặc 3 electron) để nhận lại các ion âm khác. Bản chất là trao đổi điện tích âm mà thôi. Các electron trong - - 2- - 2- kim loại có thể được đổi thành các ion âm điển hình là: OH , Cl , SO4 , NO3 , O , 2- - 3- CO3 , HCO3 , PO4 2) Về dung dịch: Luôn tự hỏi: Dung dịch chứa các ion gì? Số mol thế nào? Và hãy nhớ rằng dung dịch thì luôn trung hòa về điện nghĩa là tổng điện tích dương bằng tổng điện tích âm. 3) Về di chuyển nguyên tố: Các bạn cần phải biết sau phản ứng các nguyên tố trong hệ kín của chúng ta nó chạy vào chất nào? 4) Về số oxi hóa của các nguyên tố trong hệ: Cuối cùng (sau khi tất cả các phản ứng đã xong) thì những nguyên tố nào thay đổi số oxi hóa? Thay đổi như thế nào?
3. Tăng hay giảm? Ta luôn có tổng tăng thì bằng bằng giảm. Dưới đây tôi xin trình bày sơ lược thông qua một số ví dụ cụ thể. Ví dụ 1: Hòa tan hoàn tan 41,2 gam hỗn hợp X chứa Cu và Fe 3O4 trong dung dịch chứa HCl thu được dung dịch Y chỉ chứa hỗn hợp các muối. Mặt khác cũng hòa tan hoàn toàn lượng X trên bằng dung dịch chứa H 2SO4 loãng thì thu được dung dịch Z cũng chỉ chứa hỗn hợp các muối trung hòa. Cô cạn Y và Z thì thấy lượng muối trong Z nhiều hơn trong Y là 15 gam. Phần trăm khối lượng Cu trong X gần nhất với: A. 15,5%B. 16,4%C. 12,8% D. 20,5% Nguồn đề: Thầy Nguyễn Anh Phong Định hướng tư duy giải Trong bài toán này ta có thể xét hệ kín là Cu, Fe 3O4, HCl hoặc Cu, Fe3O4, H2SO4. Rõ ràng với các hệ kín như vậy nó chỉ xảy ra quá trình luân chuyển điện tích âm từ 2- - 2- O thành Cl và SO4 . Do đó, ta có ngay Fe,Cu  41,2 Cl : 2a O : a BTDT BTKL 96a 35,5.2a 15  a 0,6 2 SO4 : a Fe3O4 : 0,15 BTNT.O 41,2  %Cu 15,53% →Chọn đáp án A BTKL  Cu : 0,1 Ví dụ 2: Cho 31,6 gam hỗn hợp X gồm Fe và Fe 3O4 tan hết trong dung dịch HCl thu được 2,24 lít khí H2 (đktc) và dung dịch Y chỉ chứa 60,7 gam hỗn hợp muối. Khối lượng của Fe3O4 có trong X là: A. 18,56B. 23,2C. 27,84 D. 11,6 Nguồn đề: Thầy Nguyễn Anh Phong Định hướng tư duy giải Bài này hệ kín của chúng ta đương nhiên là Fe, Fe 3O4 và HCl. Bài toán này ta có thể tư duy theo nhiều cách. Cách 1: Tư duy theo hướng trao đổi điện tích Tương tự ví dụ trên O2- sẽ được đổi thành Cl- và electron sẽ được đổi thành Cl- Fe 31,6 BTDT Khi đó O : a  Cl : 2a  ntrongY 0,2 2a  Cl n 0,1 n 0,2 H2 e BTKL.Y 60,7 31,6 16a 0,2 2a .35,5 a 0,4    Fe Cl BTNT.O n 0,1 m 23,2(gam) →Chọn đáp án B Fe3O4 Fe3O4
4. Cách 2: Tư duy theo sự di chuyển của nguyên tố (BTNT) Các bạn hãy trả lời giúp tôi. H trong HCl cuối cùng đã đi đâu? Đương nhiên là nó sẽ di chuyển vào H2 và H2O Fe 31,6 BTNT BTNT.H TrongY Khi đó O : a  H O : a  n n 0,2 2a 2  HCl Cl n 0,1 n 0,2 H2 HCl BTKL.Y 60,7 31,6 16a 0,2 2a .35,5 a 0,4    Fe Cl BTNT.O n 0,1 m 23,2(gam) →Chọn đáp án B Fe3O4 Fe3O4 Cách 3: Tư duy bằng cách bảo toàn khối lượng (BTKL) a 0,2 Ta gọi n a BTNT.H n HCl H2O 2 a 0,2 BTKL 31,6 36,5a 60,7 0,1.2 18  a 1 2  n 0,4 BTNT.O n 0,1 m 23,2(gam) H2O Fe3O4 Fe3O4 Bây giờ tôi sẽ phát triển bài toán trên thêm một chút để giới thiệu cho các bạn kỹ thuật bảo toàn electron (BTE) cho cả quá trình như bên trên tôi nói. Chúng ta quan tâm tới nguyên tố nào thay đổi số oxi hóa. Ví dụ 3: Cho 31,6 gam hỗn hợp X gồm Fe và Fe 3O4 tan hết trong dung dịch HCl thu được 2,24 lít khí H2 (đktc) và dung dịch Y chỉ chứa 60,7 gam hỗn hợp muối. Cho AgNO3 dư vào Y thì thấy có m gam kết tủa xuất hiện. Giá trị của m là: A. 171,35B. 184,71C. 158,15 D. 181,3 Nguồn đề: Thầy Nguyễn Anh Phong Định hướng tư duy giải Fe : 0,15 Theo kết quả đã tính bên trên ta sẽ có ngay 31,6 Fe3O4 : 0,1 Bài này chúng ta có thể tư duy theo hai hướng như sau: Hướng 1: Tư duy theo kiểu sự di chuyển của các nguyên tố (BTNT) và mở rộng ra - cho nhóm nguyên tố NO3 . Với Fe ta có BTNT.Fe n 0,45(mol) Fe(NO3 )3 - BTNT.NO3 Thế NO3 từ đâu sinh ra?  n 0,45.3 1,35(mol) AgNO3 Lại hỏi Ag cuối cùng chạy đi đâu? BTNT.Clo  AgCl :1 n 1  m 181,3(gam) HCl BTNT.Ag   Ag :1,35 1 0,35
5. Hướng 2: Dùng BTE cho cả quá trình. Chất khử là Fe. Chất oxi hóa là: O, H2 và Ag Fe : 0,45 O : 0,4 BTE Ta có:  0,45.3 0,4.2 0,1.2 a  a 0,35 H2 : 0,1 Ag : a n 1 BTNT.Clo AgCl   m 181,3(gam) →Chọn đáp án D nAg 0,35 Ví dụ 4: Đun nóng 48,2 gam hỗn hợp X gồm KMnO 4 và KClO3, sau một thời gian thu được 43,4 gam hỗn hợp chất rắn Y. Cho Y tác dụng hoàn toàn với dung dịch HCl đặc, sau phản ứng thu được 15,12 lít Cl2 (đktc) và dung dịch gồm MnCl2, KCl và HCl dư. Số mol HCl phản ứng là: A. 1,8 B. 2,4 C. 1,9 D. 2,1 Trích đề thi THPT Quốc Gia – Bộ Giáo Dục – 2016 Định hướng tư duy giải 48,2 43,4 Ta BTKL n 0,3(mol) O 16 KMnO4 : a 158a 122,5b 48,2 a 0,15 Gọi  BTE  KClO3 : b  0,3.2 0,675.2 5a 6b b 0,2 BTNT KCl : 0,35  MnCl2 : 0,15 BTNT.Clo  nHCl 0,35 0,15.2 0,675.2 0,2 1,8(mol) →Chọn đáp án A Ví dụ 5: Nhiệt phân hoàn toàn m gam KClO3 với xúc tác MnO2, lượng khí thoát ra oxi hóa 1,26m gam hỗn hợp Fe và Cu thu được hỗn hợp X gồm các oxit. Cho hỗn hợp X tác dụng với dung dịch HNO 3 dư thu được dung dịch Y và 0,896 lít NO (đktc, sản phẩm khử duy nhất). Cô cạn dung dịch Y thu được 175,76 gam muối khan. Giá trị của m là ? A. 40,18. B. 38,24. C. 39,17. D. 37,64. Trích đề thi thử THPT Chuyên Bến Tre – 2016 Phân tích hướng giải m 3m 96m Ta có: BTKL n .1,5  m O2 122,5 245 O 245 12m BTKL BTE 1,26m 0,04.3 62 175,76 1442 443 245 Fe,Cu 144444442 44444 443 NO3
6.  m 39,17 →Chọn đáp án C Ví dụ 6: Hỗn hợp X gồm FeO, Fe2O3 và Fe3O4. Cho m gam X vào dung dịch H2SO4 loãng dư thu được dung dịch Y. Chia Y thành hai phần bằng nhau. - Phần I tác dụng vừa đủ với 200ml dung dịch KMnO4 0,5M. - Phần II hòa tan tối đa 6,4 gam Cu. Giá trị của m là: A. 52. B. 104. C. 23,2 D. 34,8. Trích đề thi thử THPT Đặng Thúc Hứa – 2016 Định hướng tư duy giải BTE Phần 1: n 0,1 n 2 0,5 KMnO4 Fe Phần 2: n 0,1BTE n 0,2 Cu Fe3 Fe2 :1 BTDT 3  Y Fe : 0,4 SO2 :1,6  ntrongX 1,6 4 O  m 1,4.56 1,6.16 104(gam) →Chọn đáp án B Ví dụ 7: Hòa tan m gam hỗn hợp FeO, Fe(OH)2, FeCO3 và Fe3O4( trong đó Fe3O4 chiếm 1/3 tổng số mol hỗn hợp) vào dung dịch HNO3 loãng (dư), thu được 8,96 lít (đktc) hỗn hợp gồm CO 2 và NO (sản phẩm khử duy nhất của N +5) có tỷ khối so với H2 là 18,5. Số mol HNO3 phản ứng là: A. 1,8 B. 3,2 C. 2,0 D. 3,8 Trích đề thi THPT Quốc Gia – Bộ Giáo Dục – 2016 Định hướng tư duy giải CO2 : 0,2 Ta có: n 0,4  n n 2 n 0,6  n 0,2 khi e Fe hh Fe3O4 NO : 0,2 BTNT.Fe n 0,4 0,4 1BTNT.N n 1.3 0,2 3,2(mol)  Fe HNO3 →Chọn đáp án B Ví dụ 8: Cho m gam Mg vào dung dịch X gồm 0,03 mol Zn(NO 3)2 và 0,05 mol Cu(NO3)2 , sau một thời gian thu được 5,25 gam kim loại và dung dịch Y. Cho dung dịch NaOH vào dung dịch Y, khối lượng kết tủa thu được là 6,67 gam. Giá trị của m là : A. 3,6 B. 2,86 C. 2,02 D. 4,05 Trích đề thi THPT Quốc Gia – Bộ Giáo Dục – 2016 Định hướng tư duy giải Ở bài toán này các bạn xem hệ kín của chúng ta là Mg, Zn(NO 3)2, Cu(NO3)2 và - - NaOH sẽ thấy sự chuyển đổi NO3 trong các ion kim loại thành OH
7. OH : 0,16 Vậy ta có ngay: n 0,16  6,67 NO 3 Kimloai :3,95(gam) BTKL m 0,03.65 0,05.64 5,25 3,95  m 4,05(gam) Ở chủ đề tiếp theo đây tôi sẽ giúp các bạn nhận ra sức mạnh của các định luật bảo toàn nếu các bạn biết vận dụng khôn khéo và linh hoạt.