BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VÀ BÀI TẬP NÂNG CAO (Tuần 11 )Môn Hóa học lớp 9

Chuyên đề: BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VÀ BÀI TẬP NÂNG CAO Tuần 11 Môn Hóa học lớp 9 I.. ĐẶT VẤN ĐỀ Công tác bồi dưỡng học sinh giỏi là một nhiệm vụ quan trọng trong việc nâng cao chất lượ

Chuyên đề:

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

VÀ BÀI TẬP NÂNG CAO (Tuần 11)

Môn Hóa học lớp 9

I ĐẶT VẤN ĐỀ

Công tác bồi dưỡng học sinh giỏi là một nhiệm vụ quan trọng trong việc nâng cao chất lượng giáo dục, bồi dưỡng nhân tài cho nhà trường nói riêng, cho địa phương nói chung Bồi dưỡng HSG là một công việc khó khăn và lâu dài, đòi hỏi nhiều công sức của thầy và trò Trong những năm gần đây, qua các kỳ thi HSG vòng thị xã, vòng tỉnh bộ môn hóa học của các trường THCS trong thị xã đã có nhiều chuyển biến tích cực, đạt được những thành công nhất định góp phần không nhỏ vào phong trào mũi nhọn của từng trường, của PGD & ĐT Giá Rai

Để hệ thống lại những kiến thức, các dạng bài tập cần bồi dưỡng cho học sinh tham gia thi HSG môn Hóa học 9, xin giới thiệu với quí thầy cô những kiến thức cơ bản sau đây:

II NỘI DUNG

1 Thực trạng công tác bồi dưỡng học sinh giỏi

a Thuận lợi.

- Được sự chỉ đạo, quan tâm sâu sát và kịp thời của lãnh đạo PGD & ĐT, của trường, có những kế hoạch cụ thể, lâu dài trong công việc bồi dưỡng HSG

- Nhà trường từng bước khắc phục khó khăn về cơ sở vật chất để có trang thiết bị phục vụ tương đối đầy đủ cho việc dạy và học bộ môn (Có phòng thực hành thí nghiệm, dụng cụ, hóa chất, mua bổ sung hóa chất đã hết )

- Những GV được phân công bồi dưỡng HSG đa số có nhiều kinh nghiệm trong giảng dạy, trong công tác bồi dưỡng HSG nhiều năm liền và nhà trường thực hiện thanh lọc, thay thế nếu bồi dưỡng không đạt hiệu quả

b Khó khăn

- Cơ sở vật chất của nhà trường mặc dù đã được đầu tư nhưng dụng cụ , hóa chất phục vụ cho việc học bộ môn vẫn còn thiếu, cung cấp chưa kịp thời làm ảnh hưởng ít nhiều đến việc dạy và học bộ môn hóa học

- Đa số giáo viên dạy bồi dưỡng vừa phải bảo đảm chất lượng đại trà, vừa phải cố gắng hoàn thành chỉ tiêu chất lượng mũi nhọn và công tác kiêm nhiệm, tham gia các phong trào do trường, ngành tổ chức, tham gia vào tổ bộ môn của PGD do đó việc đầu tư cho công tác bồi dưỡng HSG cũng có phần bị hạn chế

- Giáo viên dạy bồi dưỡng đều phải tự soạn chương trình dạy, theo kinh nghiệm của bản thân, theo chủ quan, tự nghiên cứu, tự sưu tầm tài liệu và dựa trên

số tiết bồi dưỡng mà PGD & ĐT duyệt

- Một số học sinh tham gia học bồi dưỡng chưa cố gắng nhiều nên kết quả thi học sinh giỏi chưa cao

2 Nội dung bồi dưỡng HSG môn Hóa 9

a Lý thuyết

- Các công thức cơ bản và chuyển đổi giữa chúng

- Hệ thống hóa và nâng cao những kiến thức về tính chất hóa học của oxit, axit, bazơ và muối

- Hệ thống, nâng cao những kiến thức về sự chuyển đổi qua lại giữa các hợp chất vô cơ

- Những PTHH khó, không có trong SGK Hóa học lớp 9

ZnO + 2 NaOH  Na2ZnO2 + H2O

4 Fe(OH)2 + O2 + 2 H2O  4 Fe(OH)3 ( Khi để Fe(OH)2 ngoài không khí) Al(OH)3 + NaOH  NaAlO2 + 2 H2O (Khi NaOH dư)

2 FeCl2 + Cl2  2 FeCl3

2 Fe3+

+ Fe > 3 Fe2+ ( 2 FeCl3 + Fe  3 FeCl2 )

2 Fe3+

+ Cu > 2 Fe2+ + Cu 2+ ( 2FeCl3 + Cu > 2FeCl2 + CuCl2 )

- Tính chất của kim loại, dãy HĐHH của kim loại

b Các dạng bài tập

- Bài tập hỗn hợp

- Biện luận tìm CTHH và tên kim loại

- Chứng minh hỗn hợp kim loại tan hết trong dung dịch hay chứng minh axit

dư sau phản ứng

- Xác định thành phần của hỗn hợp dựa vào phương trình phản ứng

- Xác định muối tạo thành khi oxit axit tác dụng với dung dịch kiềm

- Dạng toán về lượng chất dư và biện luận chất dư trong phương trình phản ứng

- Biện luận tìm CTHH và tên kim loại

- Tìm khối lượng các chất trong hỗn hợp bằng cách giải hệ phương trình

- Hiệu suất phản ứng

- Bài tập tổng hợp…

Với mỗi dạng bài tập khi bồi dưỡng giáo viên không nên giới thiệu phương pháp giải ngay mà nên để học sinh tự phân tích đề và tìm ra hướng giải quyết, có thể ngắn gọn, cũng có thể còn dài dòng, chưa hay nhưng từ đó giáo viên sẽ phát hiện được những học sinh giỏi cho đội tuyển hay có thể tìm được những cách giải hay từ phía học sinh mà giáo viên chưa nghĩ đến

Trong chuyên đề này xin giới thiệu một số dạng bài tập như sau:

Dạng 1: Bài tập hỗn hợp.

Ví dụ 1: Hòa tan hoàn toàn 11,52 g hỗn hợp gồm Al2O3 và CaO cần 200ml dung dịch H2SO4 1,5M

a Tính % về khối lượng mỗi oxit trong hỗn hợp ban đầu

b Hãy tính khối lượng dung dịch HCl 15% để hòa tan hoàn toàn hỗn hợp các oxit trên dùng để thay dung dịch H2SO4

Đáp án

a nH2SO4 = 1,5 x 0,2 = 0,3 mol

Gọi x, y lần lượt là số mol của Al2O3vàCaO

PTHH: Al2O3 + 3H2SO4 �� � Al2(SO4)3 + 3H2O (1)

1mol 3mol

CaO + H2SO4 �� � CaSO4 + H2O (2) 1mol 1mol

ymol ymol Theo (1) và (2)

Ta có hệ phương trình: ���1023x y x560,3y11,52

mAl2O3 = 0,08 x 102 = 8,16 g

mCaO = 0,06 x 56 = 3,36 g

% Al2O3 = 11,528,16 x 100% = 70,83%

% CaO = 100% - 70,83% = 29,17%

b Al2O3 + 6HCl �� � 2AlCl3 + 3H2O (3)

1mol 6mol

0,08mol 0,48mol

CaO + 2HCl �� � CaCl2 + H2O (4)

1mol 2mol

0,06mol 0,12mol

Từ (3) và (4) Tổng số mol của HCl

nHCl = 0,48 + 0,12 = 0,6 mol

mHCl = 0,6 x 36,5 = 21,9 g

mddHCl = 21,9 100

15

x

= 146 g

Ví dụ 2: Hòa tan 17,6g hỗn hợp gồm MgCO3 và CaCO3 vào dung dịch

H2SO4 0,5M thì thu được 4,48 lít khí CO2 (đo ở đktc)

a Tính % về khối lượng hỗn hợp muối ban đầu

b Tính thể tích dung dịch H2SO4 đã dùng.

Đáp án

a nCO2 = 4, 4822, 4 = 0,2mol

Gọi x, y lần lượt là số mol của MgCO3 và CaCO3

Phương trình hóa học:

MgCO3 + H2SO4 �� � MgSO4 + CO2↑ + H2O (1)

CaCO3 + H2SO4 �� � CaSO4 + CO2↑ + H2O (2)

1mol 1mol 1mol 1mol

y mol y mol y mol y mol

Từ (1) và (2):

Khối lượng hỗn hợp: 84x + 100y = 17,6

Giải hệ phương trình ta được:

mMgCO3 = 0,15 x 84 = 12,6 (g)

mCaCO3 = 0,05 x 100 = 5 (g)

b Tổng số mol axit H2SO4 theo (1) và (2)

VH2SO4 = 0, 20,5 = 0,4 (lít)

Ví dụ 3: Cho một lượng hỗn hợp gồm Ag và Zn tác dụng với lượng dư dung

dịch axit H2SO4, thu được 5,6 lit khí H2 (đktc) Sau phản ứng thấy còn 6,25g một chất

rắn không tan Tính thành phần % về khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp.

Ví dụ 4: Hoà tan hỗn hợp gồm Fe, Zn trong 500ml dung dịch HCl 0,4M

được dung dịch A và 10,52g muối khan

a Tính thành phần % theo khối lượng mỗi kim loại

b Tính thể tích dung dịch B gồm NaOH 0,02M và Ba(OH)2 cần dùng để trung hoà dung dịch A

Dạng 2 Tìm CTHH và tên kim loại.

* Phương pháp.

- Phân tích đề chính xác và khoa học

- Quy đổi các dữ kiện ra số mol (nếu được)

- Viết phương trình hóa học

- Dựa vào lượng của các chất đã cho tính theo PTHH Tìm M nguyên tố

Ví dụ 1: Hoà tan 174 gam hỗn hợp gồm 2 muối cacbonat và sunfit của cùng

một kim loại kiềm vào dung dịch HCl dư Toàn bộ khí thoát ra được hấp thụ tối thiểu bởi 500 ml dung dịch KOH 3M

a Xác định tên kim loại kiềm

b Xác định % số mol mỗi muối trong hỗn hợp ban đầu

BÀI LÀM

Các PTHH xảy ra:

M2CO3 + 2HCl    2MCl + CO2 + H2O (1)

M2SO3 + 2HCl    2MCl + SO2 + H2O (2)

Toàn bộ khí CO2 và SO2 hấp thụ một lượng tối thiểu KOH  sản phẩm là muối axit

CO2 + KOH    KHCO3 (3)

SO2 + KOH    KHSO3 (4)

Từ (1), (2), (3) và (4)suy ra: n 2 muối = n 2 khí = nKOH =

1000

3 500

= 1,5 (mol)

 M 2 muối = 1741,5 = 116 (g/mol)  2M + 60 < M < 2M + 80

 18 < M < 28, vì M là kim loại kiềm, vậy M = 23 là Na

b/ M 2 muối =

2

126

106 

= 116 (g/mol)

 % nNa2CO3 = nNa2SO3 = 50%

Ví dụ 2: Hòa tan 115,3 g hỗn hợp X gồm MgCO3 và RCO3 bằng 500ml dung dịch H2SO4 thu được dung dịch A, chất rắn B và 4,48 lit khí CO2 (đktc) Cô cạn dung dịch A thu được 12 g muối khan Mặt khác, nung chất rắn B đến khối lượng không đổi thu được 11,2 lit CO2 (đktc) và chất rắn C

a Tính nồng độ mol của dung dịch H2SO4, khối lượng chất rắn B và C

b Xác định R biết trong X số mol RCO3 gấp 2,5 lần số mol MgCO3

Đáp án

a MgCO3 + H2SO4    MgSO4 + CO2↑ + H2O (1)

1mol 1mol 1mol 1mol

xmol xmol xmol xmol

RCO3 + H2SO4    RSO4 + CO2↑ + H2O (2)

1mol 1mol 1mol 1mol

ymol ymol ymol ymol

Nung chất rắn B tạo ra CO2 �B còn, X dư Vậy H2SO4 hết

Từ (1) và (2) ta có:

nH2SO4 = nCO2 = 4, 4822, 4 = 0,2 (mol) Nồng độ M của dung dịch H2SO4:

CMH2SO4 = 0, 20,5 = 0,4 (M) Theo định luật bảo toàn khối lượng:

mX + mH2SO4 = mA + mB + mH2O + mCO2

� mB = 115,3 + (0,2 x 98) – 12 – 0,2(18 + 44) = 110,5 g

Nung chất rắn B thu được 11,2 lit CO2 và chất rắn C

nCO2 = 11, 222, 4 = 0,5 (mol) �mC = mB – mCO2

= 110,5 – (0,5 x 44) = 88,5 g

b Từ (1) và (2) ta có: x + y = 0,2 mol

nCO2 = 0,2 mol

� mSO4 = 0,2 x 96 = 19,2 g > 12 g

Vậy có một muối tan là MgSO4 và RSO4 không tan

nMgSO4 = 12

120 = 0,1 mol

� nMgCO3 = nMgSO4 = 0,1 mol

nRCO3 = nRSO4 = 0,2 – 0,1 = 0,1 mol Nung B, RSO4 không phân hủy, chỉ có X dư bị nhiệt phân

Đặt a = nMgCO3

� nRCO3 = 2,5a ( trong X)

MgCO3 ���t0 MgO + CO2 (3)

a - 0,1(mol) a - 0,1(mol) a - 0,1(mol)

RCO3 ���t0 RO + CO2 (4)

2,5a - 0,1(mol) 2,5a - 0,1(mol) 2,5a - 0,1(mol)

Từ (3) và (4) ta có: nCO2 = 3,5a – 0,2 = 0,5

�a = 0,2

mX = (84 x 0,2) + 2,5 x 0,2 (R + 60) = 115,3

� 16,8 + 0,5R + 30 = 115,3

� R = 137

Vậy R là kim loại Ba

Ví dụ 3: Hòa tan hoàn toàn 4 gam hỗn hợp gồm 1 kim loại hóa trị II và 1

kim loại hóa trị III cần dùng hết 170 ml dung dịch HCl 2M

a Tính thể tích H2 thoát ra (ở đktc)

b Cô cạn dung dịch thu được bao nhiêu gam muối khan?

c Nếu biết kim loại hóa trị III là Al và số mol bằng 5 lần số mol kim loại hóa trị II, thì kim loại hóa trị II là nguyên tố nào?

Đáp án

nHCl = 0,17 x 2 = 0,34 (mol)

a Gọi A và B lần lượt là kim loại hóa trị II và hóa trị III

PTHH: A + 2HCl �� � ACl2 + H2↑ (1)

1mol 2mol 1mol 1mol

2B + 6HCl �� � 2BCl3 + 3H2↑ (2) 2mol 6mol 2mol 3mol

Từ (1) và (2) ta thấy tổng số mol HCl gấp 2 lần số mol H2 thoát ra

�nH2 = 0,34

2 = 0,17 (mol) Thể tích H2 thoát ra ở đktc là:

VH2 = 0,17 x 22,4 = 3,81 (lit)

b nHCl = 0,34 mol � nCl = 0,34 mol

� mCl = 0,34 x 35,5 = 12,07 g Khối lượng muối khan thu được là:

mmuối = mhh + mCl = 4 + 12,07 = 16,07 g

c Gọi số mol của Al là a, thì số mol kim loại hóa tri II là:

5

a

= 0,2a (mol)

Từ (2) � nHCl = 3a và từ (1) � nHCl = 0,4a

� 3a + 0,4a = 0,34

� a = 0,343, 4 = 0,1 (mol)

nkim loại = 0,2 x 0,1 = 0,02 (mol)

�mAl = 0,1 x 27 = 2,7 g

mkim loại = 4 – 2,7 = 1,3 g

�Mkim loại = 0,021,3 = 65 Vậy kim loại có hóa trị II là Zn

Ví dụ 4: Hòa tan một muối cacbonat kim loại M bằng khối lượng vừa đủ

của dung dịch H2SO4 9,8 % ta thu được dung dịch muối sunfat 14,18% Hỏi M là kim loại gì ?

Đáp án

PTHH : M2(CO3)n + nH2SO4  M2(SO4)n + nH2O + nCO2

1 mol n mol 1 mol n mol

(2M + 60n) g 98n g (2M+98n) g 44 n mol Giả sử lượng H2SO4 có trong dd 9,8% cần lấy là 98n gam

Vậy khối lượng dd H2SO4 9,8% là : 100

8 , 9

98n

= 1000n (g) Khối lượng dd sau phản ứng là : mdd =mM2(CO3)n + mdd H2SO4 - mCO2

= 2M + 60n + 1000n - 44n

44n -1000n 60n

2M

) 96 2

(





 n M

= 14,18 � M = 28 n

Ta có bảng biện luận sau :

n 1 2 3 4

M 28 56 84 112

Trong các kim loại đã biết, chỉ có sắt hóa trị II ứng với nguyên tử khối là 56 là phù hợp với kết quả trên Vậy M là Fe

Dạng 3: Bài toán về oxit axit tác dụng với dung dịch bazơ (kiềm).

a Khi oxit axit (CO2, SO2) tác dụng với dung dịch Bazơ (kiềm) của kim loại hóa trị I (NaOH , KOH )

* Phương pháp.

Các phương trình hóa học:

- Dựa vào dữ kiện đề bài tìm số mol của CO2 và số mol của NaOH

n

T

noxit



- Từ tỉ số trên ta có một số trường hợp sau:

+ Nếu T  1 thì chỉ tạo NaHCO 3, khí CO2 còn dư và ta tính toán dựa vào số mol NaOH chỉ theo phương trình (1), dấu “ = ” xảy ra khi phản ứng vừa đủ

+ Nếu T  2 thì chỉ tạo Na 2 CO 3, NaOH còn dư và ta tính toán dựa vào số mol

CO2 chỉ theo phương trình (2), dấu “ = ” xảy ra khi phản ứng vừa đủ

+ Nếu 1  T  2 thì tạo NaHCO 3 và Na 2 CO 3 phản ứng xảy ra theo hai phương trình (1), (2) Với x, y lần lượt là số mol của 2 muối NaHCO3 và Na2CO3 Ta lập

hệ















2y

x

n

y

x

n

NaOH

CO2

 x, y

Ví dụ: Dẫn 5,6 lít khí CO2 (đktc) đi qua 150ml dung dịch NaOH có nồng độ mol 2M Tính khối lượng các chất sau phản ứng

Đáp án

Đổi 150 ml = 0,15 lít

Ta có: nCO2 = 22, 45,6 = 0,25 mol

nNaOH = 0,15 x 2 = 0,3 mol

Lập tỉ lệ:

2

NaOH CO

n

n = 0,3

0, 25 = 1,2

Xét tỉ lệ: 1< 1,2< 2

Vậy sản phẩm tạo 2 muối NaHCO3 và Na2CO3

Gọi x, y lần lượt là số mol CO2 phản ứng ở PTHH (1) và (2)

PTHH: CO2 + NaOH NaHCO3 (1)

1 1 1 mol

x x x mol

CO2 + 2NaOH �� � Na2CO3 + H2O

1 1 1 mol

y y y mol

Từ (1) và (2) ta có hệ pt: �� �x y = 0,25x 2y = 0,3 

Giải hệ pt ta được: x = 0,2, y = 0,05

- Khối lượng muối Na2CO3:

mNa2CO3 = 0,05 106 = 5,3 (g)

- Khối lượng muối NaHCO3:

mNaHCO3 = 0,2 84 = 16,8 (g)

b Khi CO 2 (hoặc SO 2 ) tác dụng với dung dịch bazơ của kim loại hóa trị

II (Ca(OH) 2 , Ba(OH) 2 )

* Nếu biết nCO 2 và nCa(OH) 2

Phương pháp:

Các phương trình hóa học:

CO2 + Ca(OH)2  CaCO3 + H2O (1) 2CO2 + Ca(OH)2  Ca(HCO3)2(2)

- Dựa vào dữ kiện của đề bài ta tìm số mol của CO2 và Ca(OH)2

- Lập tỉ số:

2

2

Ca(OH)

CO

n

n

T 

- Từ tỉ số trên ta có một số trường hợp sau:

+ Nếu T  1 thì chỉ tạo CaCO 3, khí Ca(OH)2 còn dư và ta tính toán dựa vào

số mol CO2 chỉ theo phương trình (1), dấu “=” xảy ra khi phản ứng vừa đủ

+ Nếu T  2 thì chỉ tạo Ca(HCO 3 ) 2, CO2 còn dư và ta tính toán dựa vào số mol Ca(OH)2 chỉ theo phương trình (2), dấu “=” xảy ra khi phản ứng vừa đủ

+ Nếu 1  T  2 thì tạo CaCO 3 và Ca(HCO 3 ) 2 phản ứng xảy ra theo hai

phương trình (1), (2) Với x, y lần lượt là số mol của 2 muối CaCO 3 và Ca(HCO 3 ) 2

Ta lập hệ phương trình

















y 2

x n

y

x n

2

2

CO

Ca(OH)

 x, y

CO2 (đktc) hấp thụ hoàn toàn dung dịch A Hỏi có bao nhiêu gam muối tạo thành?

* Phân tích đề bài:

- Đề bài cho 2,8 g CaO ta sẽ tính được nCaO Dựa vào phản ứng CaO tác dụng với nước tính được nCa(OH)2

- Mặt khác biết VCO2 = 1,68 lit tính được nCO2 .

2

nCO

lượng của muối

Đáp án

nCaO = 2,8

56 = 0,05 (mol)

nCO2 = 1,68 22,4 = 0,075 (mol)

PTHH: CaO + H2O  Ca(OH)2 (1) (1) => nCa(OH)2 = nCaO = 0,05 (mol) Xét tỉ lệ: 1 <

n 2 n

2

CO Ca(OH) = 0,075 0,05 = 1,5 < 2

* Kết luận: Vậy sản phẩm tạo ra là 2 muối trung hòa và axit.

PTHH:

CO2 + Ca(OH)2  CaCO3 + H2O (2) 2CO2 + Ca(OH)2  Ca(HCO3)2 (3)

Gọi x, y lần lượt là số mol CO2 ở phản ứng (2) và (3)

Theo bài ra ta có: nCO2 = 0,075 (mol) do đó

x + y = 0,075 (I) Theo (2) : nCa(OH)2 = nCO2 = x (mol) Theo (3) : nCa(OH)2 = 1

2 nCO2 = 1

2 y (mol) Mặt khác: nCa(OH)2 = 0,05(mol)

do đó ta có: x + 1

2 y = 0,05 (II)

Kết hợp (I) và (II) ta được:

x + y = 0,075 (I) => x = 0,025 (mol)

x + 1

2 y = 0,05 (II) y = 0,05 (mol)

Theo (2): nCO2 = nCaCO3 = 0,025 (mol) => mCaCO3 = 0,025.100 = 2,5 (g)

Theo (3): nCa(HCO3)2 = 1

2 nCO2 = 1

2 .0,05 = 0,025

=> mCa(HCO3)2 = 0,025.162 = 4,05 (g)

Dạng 4: Chứng minh hỗn hợp kim loại tan hết trong dung dịch hay chứng

minh axit dư sau phản ứng.