NHỮNG DẠNG BÀI TẬP THƯỜNG NHẦM LẦN TRONG HÓA HỌC
A. Những “nhầm lẫn” trong quá trình vận dụng kiến thức về phản ứng oxh - khử
Phản ứng oxi hoá - khử là một kiến thức rất quan trọng, nó xuyên suốt trong chương trình hoá học vô cơ, trong kiểm tra kiến thức của các kì thi từ tốt nghiệp, đại học đến các kỳ thi chọn HSG Tỉnh, Thành phố, đến các kì thi Quốc gia hầu hết đều có kiểm tra kiến thức về phản ứng oxi hoá - khử, việc hiểu và vận dụng kiến thức về phản ứng oxi hoá khử không thật đơn giản và dễ, sau đây là một số “nhầm lẫn” về việc vận dụng kiến thức này.
Ví dụ 1: Hãy viết các PTHH sau đây dưới dạng ion đầy đủ và ion rút gọn
a. Al + HNO3 → Al(NO3)3 + NO2 + H2O
b. Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2
c. Mg + H2SO4 (đặc, nóng) → MgSO4 + S + H2O
* Phân tích:
Với loại câu hỏi này hầu hết HS đều áp dụng kiến thức về điện li và trình bày với kết quả sau:
a. Phương trình ion đầy đủ:
Al + 6 H+ + 6 NO3- → Al3+ + 3 NO3- + 3NO2 + 3 H2O
Phương trình ion rút gọn:
Al + 6 H+ + 3 NO3- → Al3+ + 3 NO2 + 3 H2O
b. Phương trình ion đầy đủ:
Fe + 2 H+ + SO42- → Fe2+ + SO42- + H2
Phương trình ion rút gọn là:
Fe + 2 H+ → Fe2+ + H2
c. Phương trình ion đầy đủ :
2 Fe + 8 H+ + 4 SO42- → 2 Fe3+ + 3 SO42- + S + 4 H2O
Phương trình ion rút gọn:
2 Fe + 8 H+ + SO42- → 2 Fe3+ + S + 4 H2O
* Với cách giải trên HS đã phạm một sai lầm ở câu (a) và (c) - đó là nhìn phương trình ion rút gọn, ta thấy ion NO3- và SO42- có tính oxi hoá, nhưng thực chất ion NO3- và SO42- không có tính oxi hóa, mà tính oxi hoá là của cả phân tử HNO3 và H2SO4
Ví dụ 2: X là một oxit sắt trong 3 oxit: FeO, Fe2O3, Fe3O4. có % khối lượng sắt trong oxit là 72,41 %. Cho biết CTPT của X, tính thể tích dd HNO3 0,7 M cần thiết để hoà tan hết 69,6 gam X, biết PƯHH giải phóng khí NO duy nhất.
A. Fe2O3, 4 l B. Fe3O4 , 4l C. Fe2O3, 5l D. Fe3O4, 4/7l
* Phân tích: Với bài toán này HS thấy ngay oxit sắt phải có tính khử, vì vậy X có thể là FeO hoặc Fe3O4 , đối chiếu đáp án HS sẽ chọn ngay là đáp án B hoặc D. Việc tính thể tích HNO3 HS sẽ áp dụng phương pháp bảo toàn electron như sau:
- Qúa trình oxi hoá:
3 Fe+8/3 (Fe3O4) + 3e → 3 Fe3+
Mol: 69,9/232 ----------- →0,3
- Qúa trình khử:
NO3 - + 3 e + 4 H+ → NO + 2 H2O
Mol: 0,3 --- → 0,4
Vậy: Số mol HNO3 đã tham gia phản ứng trên là: 0,4 (mol)
Do đó thể tích dd HNO3 là 0,4/0,7 = 4/7 → Chọn đáp án D
* Với cách giải trên HS đã phạm một sai lầm là viết quá trình khử để tính số mol HNO3 thì số mol HNO3 trong quá trình đó là lượng HNO3 tham gia PƯ oxihoa khử, còn lượng HNO3 trong cả quá trình PƯ thì còn phải tính thêm lượng HNO3 tham gia PƯ axit – bazơ với Fe3O4. Vì vậy ta có cách giải khác như sau:
- PTHH: 3 Fe3O4 + 28 HNO3 → 9 Fe(NO3)3 + NO + 14 H2O (*)
Mol: 0,3 ------------ →2,8
Theo PTHH (*) Số mol HNO3 là: 2,8 → Thể thích dd HNO3 là 2,8/0,7 = 4 (lít)
→ Chọn đáp án B
B. Những “bẫy” về cách hiểu và vận dụng kiến thức
Kiến thức hóa học phổ thông vừa phong phú vừa đa dạng, vừa lí thuyết vừa thực nghiệm, vừa trừu tượng và vừa cụ thể, nên việc mắc sai lầm trong học tập là điều khó tránh khỏi. Giáo viên nên có những dự đoán về sai lầm để tạo tình huống có vấn đề trong bài tập, phần nào giúp học sinh hiểu được những sai lầm đó qua hoạt động giải bài tập, tránh mắc phải những tình huống tương tự sau khi đã hiểu kiến thức một cách chính xác.
Ví dụ 3: Đốt cháy hoàn toàn 14,4 gam một hiđrocacbon A thu được 44,0 gam gam CO2. Tìm CTPT của hyđrocacbon A
* Phân tích: Với bài tập này nhiều học sinh đưa ra lời giải như sau:
Từ giả thiết → nCO2 = 44 : 44 = 1,0 (mol) → mC = 12.1,0 = 12 (gam)
Từ đó suy ra: mH = 14,4 – 12,0 = 2,4 (gam) → Gọi CTTQ của hyđrocacbon A là CxHy ta có:
x : y = \(\frac{{\frac{{mC}}{{12}}}}{{\frac{{mH}}{1}}}\) = 1: 2,4 = 5: 12. Vậy CTPT của hyđrocacbon A là: C5H12.
* Với cách giải trên nhiều học sinh đã phạm sai lầm là nhầm lẫn giữa công thức thực nghiệm và CTPT, thực chất của việc giải trên là mới chỉ tìm ra được công thức thực nghiệm, để có CTPT ta phải giải như sau.
- Như trên ta tìm được:
nCO2 = 1,0 (mol), từ mH = 2,4 gam → nH2O = 1/2nH = 1,2 mol
Do: nH2O > nCO2 nên A là ankan, từ đó A có công thức tổng quát là CnH2n + 2,
với \(n = \frac{{nC{O_2}}}{{nA}} = \frac{{1,0}}{{1,2 - 1,0}} = 5\)
Vậy CTPT của hyđrocacbon A là: C5H12
Ví dụ 4. Cho biết điểm sai của một số cấu hình electron sau và sửa lại cho đúng?
a. 1s22s12p5.
b. 1s22s22p63s23p64s23d2.
c. 1s22s22p64s2.
* Phân tích: Đây là một bài tập kiểm tra kiến thức về víêt cấu hình electron. Vậy học sinh phải hiểu khái niệm về cấu hình electron và phương pháp viết cấu hình electron, cụ thể là:
Bước 1. Mức năng lượng: 1s2s2p3s3p4s3d4p5s4p5d…
Bước 2. Hiểu rõ các quy tắc viết cấu hình electron: Sắp xếp các phân lớp theo đúng trật tự của từng lớp, trong mỗi lớp theo đúng thứ tự phân lớp.
Với kiến thức này HS sẽ áp dụng giải quyết vấn đề trên
a. 1s22s12p5
- Điểm sai: Vi phạm về việc sắp xếp electron theo trật tự mức năng lượng.
- Sửa lại: Chủ yếu HS chỉ sửa lại theo kết quả 1s22s22p4 (bảo toàn e), như vậy học sinh đã làm đúng nhưng còn thiếu một kết quả: 1s22s22p5.
b. 1s22s22p63s23p64s23d2:
- Điểm sai: Đây là mức năng lượng chứ không phải là cấu hình electron, vì vậy hầu hết HS sẽ sửa lại là 1s22s22p63s23p63d24s2.
- Tuy nhiên từ cấu hình electron trên học sinh có thể sửa theo kết quả không bảo toàn electron 1s22s22p63s23p64s2 cũng thoã mãn.
c. 1s22s22p64s2:
- Điểm sai: Cấu hình e này thiếu lớp 3,vì phạm về sắp xếp e và mức năng lượng
- Sửa lại: + Hầu hết HS sẽ sử dụng bảo toàn electron nên viết lại cấu hình electron là: 1s22s22p63s2
* Một số HS có thể không dừng lại bảo toàn electron mà thấy rằng lớp thứ 3 còn thiếu electron nên có thể viết lại cấu hình trên với kết quả 1s2222p63s23p63d104s2.
* Một số HS nắm vững về cấu hình electron có thể còn đưa ra 9 kết quả khác nữa: 1s22s22p63s23p63dx4s2 với x là: 0, 1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 10.
Ví dụ 5. Xác định sản phẩm chính của phản ứng sau:
CH2 = CH – COOH + HCl →
* Phân tích: Đây là một câu hỏi về phản ứng cộng hợp của tác nhân bất đối xứng và liên kết đôi C = C. Để giải quyết vấn đề này HS phải vận dụng quy tắc Maccopnhicop: Trong phản ứng cộng axit hoặc nước (kí hiệu chung là HA) vào liên kết C=C, H (phần mang điện tích dương) ưu tiên cộng vào C mang nhiều H hơn (cacbon bậc thấp hơn), còn A (phần tử mang điện tích âm) ưu tiên cộng vào C mang ít H hơn (cacbon bậc cao hơn)
* Áp dụng:
CH2 = CH – COOH + HCl → CH3 – CHCl – COOH (sản phẩm chính)
CH2 = CH – COOH + HCl → CH2Cl – CH2 – COOH (sản phẩm phụ)
- Với cách giải quyết trên HS sẽ vướng vào cái “bẫy” là phản ứng trên cộng trái với quy tắc Maccopnhicop vì hai liên kết đôi liên hợp C3 = C2 - C1 = O phân cực về phía O, suy ra liên kết đôi C = C phân cực về phía C2 nên tại C2 mang một phần điện tích âm và H+ của tác nhân sẽ ưu tiên tấn công vào C2 → sản phẩm chính là
CH2Cl – CH – COOH.
Ví dụ 6: Cho lượng dư bột kim koại Fe tác dụng với 250 ml dung dịch HNO3 4M đun nóng và khuấy đều hỗn hợp. Phản ứng xảy ra hoàn toàn và giải phóng ra khí NO duy nhất. Sau khi kết thúc phản ứng, đem lọc bỏ kết tủa thu được dung dịch A. Làm bay hơi cẩn thận dung dịch A thu được muối khan, nung nóng lượng muối khan đó ở nhiệt độ cao để phản ứng nhiệt phân xảy ra hoàn toàn, thu được m gam chất rắn và
x (mol) hỗn hợp gồm 2 khí.
a. Viết các phương trình phản ứng xảy ra.
b. Tìm m và x
* Phân tích: Với bài tập này HS sẽ tập trung vào việc chú ý đến tính chất oxihoa mạnh của HNO3, vì vậy các em sẽ giải quyết bài toán bằng việc viết các phương trình hoá học:
Fe + 4 HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + 2 H2O (1)
- Dung dịch A có Fe(NO3)3 quá trình cô cạn A không xảy ra sự nhiệt phân muối, vậy muối khan là Fe(NO3)3, nhiệt phân muối này sẽ xảy ra phương trình hoá học sau:
4 Fe(NO3)3 → 2 Fe2O3 + 12 NO2 + 3O2 (2)
- Vậy chất rắn thu được là Fe2O3 và hỗn hợp khí thu được là NO2, O2.
Từ giả thiết, do kim loại dư nên HNO3 hết.
Vậy: nFe2O3 = 1/8nHNO3 = 1/8.4.0,25 = 0,125 (mol) → mFe2O3 = 0,125.160 = 20,0 (g)
nNO2 = 6nFe2O3 ; nO2 = 3/2.nFe2O3 → nkhí = 15/2.nFe2O3 = 15/16(mol)
* Tuy nhiên với cách giải trên học sinh đã vấp “bẫy” là không chú ý dự kiện đây là kim loại Fe, khác với các kim loại khác ở chỗ là khi Fe dư thì sẽ xảy ra phản ứng:
Fe + 2 Fe(NO3)3 → 3 Fe(NO3)2 (3)
Như vậy cách hiểu trên sẽ đem lại kết quả sai.
- Vậy dung dịch A không phải có Fe(NO3)3 mà có Fe(NO3)2 và phương trình hoá học nhiệt phân muối xảy như sau:
4 Fe(NO3)2 → 2 Fe2O3 + 8 NO2 + O2 (4)
Do đó khối lượng chất rắn và số mol khí thu được là:
mFe2O3 = 0,1875. 160 = 30,0 (g); nkhí = 5/2.nFe2O3 = 15/32(mol)
Ví dụ 7: Nguyên tố M thuộc chu kỳ 2, nhóm VIIA. Công thức oxit cao nhất và hợp chất khí với H là:
A. M2O3, MH3 B. MO3, MH2 C. M2O7, MH D. M2O, MH
* Phân tích: Bài tập trên là một bài kiểm tra kiến thức HS về nội dung bảng HTTH, để làm bài tập này, HS phải nắm vững kiến thức về CTTQ của các loại hợp chất quan trọng: Ôxit cao nhất, hyđroxit, hợp chất khí với hyđro của các nguyên tố nhóm IA đến VIIA. Với kiến thức đó, các nguyên tố nhóm VIIA sẽ có công thức tổng quát về ôxit cao nhất là R2O7 và công thức với hợp chất khí với hyđro là RH.
Vậy chọn đáp án C.
* Tuy nhiên HS dẫ mứac phải “bẫy” là với đặc điểm các nguyên tố thuộc chu kỳ 2 thì kết quả trên lại sai. Ở chu kỳ 2, nhóm VIIA là nguyên tố F, do đặc điểm cấu tạo nguyên tử F nên công thức ôxit cao nhất của F lại là F2O vì vậy chọn đáp án D.
...
Trên đây là một phần trích đoạn nội dung Những dạng bài tập thường nhầm lần trong Hóa học năm 2019-2020. Để xem toàn bộ nội dung các em chọn chức năng xem online hoặc đăng nhập vào website Chúng tôi để tải tài liệu về máy tính.
Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập.
