Chuyên đề Một số dạng bài tập sử dụng phương trình ion rút gọn24638

Qua quá trình giảng dạy, bồi dưỡng học sinh giỏi Tôi đã tích luỹ được một số phương pháp giải bài tập hoá học.. Việc sử dụng phương trình ion rút gọn để giải nhanh bài toán hóa học đã t

PHÒNG GIÁO DỤC& ĐÀO TẠO YÊN LẠC

TRƯỜNG THCS YÊN LẠC

- 

PHƯƠNG TRÌNH ION RÚT GỌN’’

Môn: Hóa Học 9

Tổ: Khoa Học Tự Nhiên Mã: 33

Người thực hiện: Dương Thị Đức Ái.

Yên Lạc,Tháng 1 năm 2015

MỤC LỤC

CÁC KÝ HIỆU VIẾT TRONG CHUYÊN ĐỀ.

1 Nồng độ % dung dịch: C% (đơn vị :% )

2 Khối lượng chất tan: mct (đơn vị: g)

3 Khối lượng dung dịch: mdd(đơn vị: g)

4 Nồng độ mol: CM(đơn vị: mol/lit hay viết tắt là M)

5 Thể tích dung dịch: V ( đơn vị : lít)

6 Số mol chất tan: n ( đơn vị : mol )

7 Khối lượng riêng của dung dịch: D ( đơn vị : g/ml )

8 Dung dịch: dd

9 Phản ứng hoá học: PƯHH

10 Phương trình phản ứng: PTPƯ

11 Phương trình ion rút gọn: Ption rút gọn

12 Trung học cơ sở: THCS

13 Chuyên đề: CĐ

PHẦN MỞ ĐẦU

I.Lý do chọn chuyên đề:

Trong học tập hoá học, việc giải bài tập có một ý nghĩa rất quan trọng Ngoài việc rèn luyện kỹ năng vận dụng, đào sâu và mở rộng kiến thức đã học một cách chủ động; bài tập hoá học còn được dùng để ôn tập, rèn luyện một số

kỹ năng về hoá học Thông qua giải bài tập, giúp học sinh rèn luyện tính tích cực, trí thông minh, sáng tạo, bồi dưỡng hứng thú trong học tập

Việc lựa chọn phương pháp thích hợp để giải bài tập lại càng có ý nghĩa quan trọng hơn Mỗi bài tập có thể có nhiều phương pháp giải khác nhau Nếu biết lựa chọn phương pháp hợp lý, sẽ giúp học sinh nắm vững hơn bản chất của các hiện tượng hoá học

Qua quá trình giảng dạy, bồi dưỡng học sinh giỏi Tôi đã tích luỹ được

một số phương pháp giải bài tập hoá học Việc sử dụng phương trình ion rút

gọn để giải nhanh bài toán hóa học đã tỏ ra có nhiều ưu điểm, học sinh tiết kiệm

được rất nhiều thời gian tính toán so với các phương pháp khác Một số tác giả khác cũng đã đề cập đến cách làm này trong một số tài liệu tham khảo Tuy nhiên, ở đó cũng mới chỉ dừng lại ở việc giải một số bài tập đơn lẻ mà chưa có tính khái quát

Để giúp các em HS có cái nhìn tổng quát, tránh được những sai lầm, giải nhanh chóng các bài tập trong đề thi học sinh giỏi các cấp Tôi quyết định

nghiên cứu và đưa sáng kiến Một số dạng bài tập sử dụng phương trình ion rút

gọn để giải các bài toán hóa học vô cơ xảy ra trong dung dịch.

II Phạm vi - Mục đích của chuyên đề:

1 Phạm vi chuyên đề :

Do điều kiện hạn chế về thời gian nên chuyên đề chỉ đề cập tới một số dạng bài

tập của phần phương trình ion rút gọn trong chương trình hóa học nâng cao THCS Chuyên đề đã có kế hoạch chỉ đạo của Ban giám hiệu cùng tổ chuyên môn ngay từ đầu năm học

2 Mục đích chuyên đề:

Giúp cho học sinh biết hệ thống hoá và vận dụng tốt kiến thức khi học

phần phương trình ion rút gọn Thông qua chuyên đề, cùng đồng nghiệp có

thêm điều kiện trao đổi, chia xẻ thông tin, bàn bạc và đưa ra những giải pháp tối

ưu về phương pháp bồi dưỡng học sinh đội tuyển môn Hoá Từ đó tạo niềm hứng thú, say mê trong giảng dạy và học tập bộ môn Hoá học của tập thể thầy, trò trường THCS Yên Lạc

PHẦN NỘI DUNG

A KIẾN THỨC:

1 Khái niệm phương trình ion rút gọn:

Phương trình ion rút gọn là phương trình hóa học cho biết bản chất của phản ứng xảy ra trong dung dịch các chất điện li

2 Một số lưu ý khi viết phương trình ion rút gọn :

- Muốn viết được viết được phương trình ion thu gọn, học sinh phải nắm vững được bảng tính tan, tính bay hơi, tính điện li yếu của các chất, thứ tự các chất xảy ra trong dung dịch

- Những chất rắn, chất khí, nước khi viết phương trình ion là viết ở dạng phân

tử Những chất tan được trong dd thì viết ở dạng ion

Phương trình ion rút gọn là phương trình hóa học trong đó có sự kết hợp các ion với nhau

3 Các dạng phản ứng thường gặp khi sử dụng phương trình ion rút gọn:

Với phương pháp sử dụng phương trình ion rút gọn nó có thể sử dụng cho

nhiều loại phản ứng: Trung hoà, trao đổi, oxi hoá - khử, Miễn là xảy ra trong dung dịch Sau đây tôi xin phép đi vào cụ thể một số loại

a Phản ứng trung hoà:(Phản ứng giữa axit với bazơ)

* Phương trình phân tử: * HCl + NaOH  NaCl + H2O

* H2SO4 +2KOH  K2SO4 + 2H2O

+ Phương trình ion: * H+ +Cl- + Na+ + OH-  Cl- + Na+ + H2O

* 2H+ + SO42- + 2K+ + 2OH-  SO42- + 2K+ H2O

+ Phương trình ion rút gọn: H+ + OH-  H2O

Theo phương trình phản ứng: n H  = n OH 

* Phương trình phân tử: H2SO4 + Ba(OH)2 → BaSO4 ↓ + H2O

+ Phương trình ion: 2H+ + SO42 - + Ba2 +

+ 2OH-→ BaSO4↓+ H2O + PT ion rút gọn: 2H+ + SO42 - + Ba2 +

+ 2OH-→ BaSO4↓+ H2O

b Phản ứng giữa axit với muối:

* Nếu cho từ từ axit vào muối cacbon nat

+Phương tình phân tử: HCl + Na2CO3  NaHCO3 +NaCl

HCl + NaHCO3  NaCl + CO2 + H2O

+ Phương trình ion: H+ + Cl- + 2Na+ + CO32- Na+ + HCO3- + Na++ Cl-

H++ Cl- + HCO3- + Na+  Na++ Cl- + CO2 + H2O

+Phương trình ion rút gọn: H+ + CO32-  HCO3

HCO3- + H+  CO2 + H2O

* Nếu cho từ từ muối cacbonnat vào axit

+ Phương tình phân tử: 2HCl + Na2CO3 2NaCl + CO2 + H2O

+ Phương trình ion: 2H++2Cl- + 2Na+ + CO32-  2Na++2Cl- + CO2 + H2O + Phương trình ion rút gọn: 2H+ + CO32-  H2O + CO2

* Nếu cho muối khác vào axit

+ Phương trình phân tử: HCl + AgNO3 → AgCl↓ + HNO3

+ Phương trình ion: H++ Cl - + Ag++ NO3- → AgCl ↓ + H++ NO3

+ Phương trình ion rút gọn: Cl - + Ag+ → AgCl ↓

* Phương trình phân tử: H2SO4 + BaCl2 → BaSO4↓ + 2HCl

+ Phương trình ion: 2H++ SO42 - + Ba2 ++ 2Cl -→ BaSO4↓ + 2H+ + 2Cl –

+ Phương trình ion rút gọn: SO42 - + Ba2 +→ BaSO4

c Phản ứng của oxit axit với dung dịch kiềm:

Phương trình phân tử: CO2 + 2KOH → K2CO3 + H2O

hay CO2 + KOH → KHCO3

Phương trình ion: CO2 + 2K+ +2OH-→ 2K++ CO32- + H2O

hay CO2 + K+ +OH- → K++ HCO3-

Phương trình ion rút gọn: CO2 + 2OH- → CO32- + H2O

hay CO2 + OH- → HCO3-

d Dung dịch muối tác dụng với dung dịch muối :

* Phương trình phân tử:

Na2CO3 + MgCl2→ 2NaCl + MgCO3↓

+Phương trình ion:

2Na + + CO3 2 + Mg2+ + 2Cl-→ 2Na + + 2Cl - + MgCO3↓

+Phương trình ion rút gọn: CO32- + Mg2+ → MgCO3↓

* Phương trình phân tử:

Fe2(SO4)3 + 3Pb(NO3)2→ 2Fe(NO3)3 + 3PbSO4↓

+ Phương trình ion:

2Fe3++ 3SO42 - + 3Pb2+ + 6NO3- → 2Fe3+ + 6NO3- + 3PbSO4↓

+ Phương trình ion rút gọn: Pb2+ + SO42 - → PbSO4↓

* Phương trình phân tử:

CaCl2 + 2AgNO3→ Ca(NO3)2 + 2AgCl↓

+ Phương trình ion:

Ca2 + + 2Cl - + 2Ag + + 2NO3 -→ Ca 2 + + 2NO3 - + 2AgCl ↓

+ Phương trình ion rút gọn: Cl - + Ag+→ AgCl ↓

e Oxit bazơ tác dụng với axit :

* Phương trình phân tử:

Fe2O3 + 3H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3H2O

+ Phương trình ion:

Fe2O3 + 6H + + 3SO42 - → 2Fe3 + + 3SO42 - + 3H2O

+ Phương trình ion rút gọn: Fe2O3 + 6H + → 2Fe3 + + 3H2O

* Phương trình phân tử: 3Fe3O4 + 28HNO3l → 9 Fe(NO3)3 + NO + 14H2O

+ Phương trình ion: 3Fe3O4 + 28H+ +28NO3- → 9 Fe3+ + 27NO3- + NO + 14H2O +Phương trình ion rút gọn : 3Fe3O4 +28H+ + NO3- → 9 Fe3+ + NO + 14H2O

g Kim loại tác dụng với axit:

* Phương trình phân tử: 3Cu +8HNO3→ 3Cu(NO3)2 +2NO +4H2O

+ Phương trình ion: 3Cu + 8H+ + 8NO3- → 3Cu2+ + 6NO3- + 2NO + 4H2O

+ Phương trình ion rút gọn: 3Cu + 8H+ + 2 NO3-→ 3Cu2+ +2NO + 4H2O

* Phương trình phân tử: 2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2

+ Phương trình ion: 2Al +6H+ + 6Cl- → 2Al3++ 6Cl- + 3H2

+ Phương trình ion rút gọn: 2Al +6H+ → 2Al3++ 3H2

4 Ví dụ minh họa :

* Hoàn thành các phương trình phản ứng sau :( viết cả dạng phân tử và dạng ion rút gọn )

<1> PTPT: Ba(OH)2 + H2SO4 → BaSO4 + 2H2O

Pt ion rút gọn : Ba2+ + 2OH- + SO42- + 2H+ → BaSO4 + 2H2O

<2> PTPT: FeCl3 + 3NaOH → Fe(OH)3 + 3 NaCl

Pt ion rút gọn : Fe3+ + 3OH- → Fe(OH)3

<3> PTPT: NaHCO3 + HCl → NaCl + CO2 + H2O

Pt ion rút gọn : HCO3- + H+ → CO2 + H2O

<4> PTPT: BaCO3 + 2HCl → BaCl2 + CO2 + H2O

Pt ion rút gọn : BaCO3 + 2H+ → CO2 + H2O + Ba2+

< 5> PTPT: 3Fe3O4 + 28HNO3l → 9 Fe(NO3)3 + NO + 14H2O

Pt ion rút gọn : 3Fe3O4 +28H+ + NO3-→ 9 Fe3+ + NO2 + 14H2O

* Viết phương trình phân tử và ion rút gọn cho các phản ứng sau :

1 SO2 dư + NaOH →

2 CO2 + Ca(OH)2 dư →

3 Fe3O4 + HCl →

4 MnO2 + HCl đặc →

5.Fedư + H2SO4 đặc nóng →

6 Fe + H2SO4 đặc nóng dư →

7 FeCl3 + Fe →

8 NaHSO4 + Ba(HCO3)2 →

9 Ba(HSO3)2 + KOH →

10 AlCl3 + KOHvừa đủ

11.NaAlO2 + CO2 + H2O →

12 SO2 + Br2 + H2O →

13 KOHdư + H3PO4→

14 KMnO4 + NaCl + H2SO4 loãng →

15 NaOH + Cl2→

B CÁC DẠNG BÀI TẬP CƠ BẢN:

-Phương pháp giải bằng phương trình ion rút gọn được rút ra từ bản chất của phản ứng xẩy ra trong dung dịch.Vì thực chất của phản ứng xẩy ra trong dung dịch là phản ứng giữa các ion

-Trong nhiều bài toán có sự tham gia phản ứng của nhiều chất Khi đó có nhiều phản ứng xẩy ra dưới dạng phân tử nhưng thực chất vẫn chỉ có một phương trình ion Vì vậy đáng lẽ HS viết nhiều phương trình thì bây giờ HS chỉ viết số ít

phương trình ion rút gọn Do đó kết quả, cách tính toán cũng được thu gọn lại.

- Giải bài toán hoá học bằng phương trình ion rút gọn tránh được nhiều sai

lầm so với khi giải toán bằng phương trình phân tử.

- Khi HS giải toán bằng phương trình phân tử thì số lượng ptpư thường nhiều

HS hay viết thiếu các ptpư hoặc sai ptpư Do đó dẫn đến nhầm lẫn và tìm ra kết quả sai cho bài toán

- Thực tế giải bài tập theo phương trình ion thu gọn tuân theo đầy đủ các bước của một bài tập hoá học nhưng quan trọng là việc viết phương trình phản ứng

Vì vậy, Tôi mạnh dạn đề cập tới một số các dạng bài tập sau:

+ Hỗn hợp axit tác dụng với hỗn hợp bazơ

+Muối cacbonnat với axit

+ Oxit axit (XO 2 ) với hỗn hợp dd kiềm

+ Kim loại với hỗn hợp axit (HNO 3 , H 2 SO 4 ) hoặc kim loại với dung dịch có ion NO 3 -+ , ion H + và ion Cl - hay ion SO 4 2-

I Dạng 1 : Hỗn hợp axit với hh bazơ (Phản ứng trung hoà.)

1 Đặc điểm: Bài tập thường cho hh axit mạnh với bazơ mạnh hoặc hh bazơ

mạnh với axit mạnh

2 Hướng dẫn cách thường làm khi sử dụng phương trình ion rút gọn:

- Chuyển những gt đã cho về số mol , tính số mol của các ion có liên quan

- Viết đúng phương trình ion rút gọn: H+ + OH-  H2O

Ta luôn có: n H pu  n OH pu

Cách giải: Khi biết n H bd và n OH bd xem n H hay n OH dư

- Giải bài toán theo phương trình ion rút gọn ……

3 Ví dụ minh họa :

Bài tập 1: Một dung dịch A chứa HCl và H2SO4 theo tỉ lệ mol 3 : 1 Để trung hoà 100 ml dung dịch A cần 50 ml dung dịch NaOH 0,5 M

a, Tính nồng độ mol của mỗi axit

b, 200 ml dung dịch A trung hoà hết bao nhiêu ml dung dịch bazơ B chứa NaOH 0,2 M và Ba(OH)2 0,1 M ?

c, Tính tổng khối lượng muối thu được sau phản ứng giữa dung dịch A và B ? Hướng dẫn tư duy:

* Đây là những phản ứng giữa 1 Bazơ và 2 Axit; 2 Bazơ và 2 Axit (có kèm theo theo tạo kết tủa) Vậy nên nếu giải phương pháp viết phương trình phản ứng

dạng phân tử sẽ rất khó khăn trong việc lập phương trình để giải hệ Nên ta sử

dụng phương trình ion thu gọn.

Giải

Sử dụng phương trình ion rút gọn Sử dụng phương trình phân tử

a.* Gọi số mol H2SO4 trong 100 ml

ddA là x => số mol HCl là 3x (x>0)

nH  = 2 x + 3 x = 5x (mol)

nOH  = 0,5 0,05 = 0,025 (mol)

Pt ion rút gọn:

H+ + OH-  H2O (1)

mol 5x 5x

Ta có: 5 x = 0,025 => x = 0,005

CM (HCl) = = 0,15 (M)

1 , 0

005 ,

0 3

CM (H SO ) = = 0,05 (M)

2 4 0 , 1

005 , 0

b * Pt ion rút gọn:

H+ + OH-  H2O

Ba2+ + SO42- → BaSO4

a.* Gọi số mol H2SO4 trong 100 ml ddA là x => số mol HCl là 3x (x>0)

n NaOH  = 0,5 0,05 = 0,025 (mol)

Pt phân tử:

HCl + NaOH  NaCl + H2O 3x 3x mol

H2SO4 + 2NaOH  Na2SO4 + H2O

x 2x mol

=> 5 x = 0,025 => x = 0,005

CM (HCl) = = 0,15 (M)

1 , 0

005 , 0 3

CM (H SO ) = = 0,05 (M)

2 4 0 , 1

005 , 0

b* Ta có số mol H2SO4 trong 200 ml ddA là 2x ( 0,01 mol); số mol HCl là 6x(0,03 mol)

Trong 200 ml ddA :

nH = 2 5 x = 0,05 (mol)

Gọi thể tích dung dịch B là V (lit)

=> nOH = 0,2 V + 2.0,1 V= 0,4V

Ta thấy: nH  = nOH  0,4 V = 0,05

=> V = 0,125 (lit) hay 125 (ml)

c Tính tổng khối lượng các muối

mCác muối =mcation + manion

= mNa  + mBa 2  + mCl  + mSO 2 

4

= 23.0,2.0,125 + 137.0,1.0,125 +

35,5.0,2.0,15 + 96.0,2.0,05

= 4,3125 (g)

Đặt: nHCl( pu 1)= a; nHCl( pu 2)= b (a,b >0)

=> a+ b = 0,03 (I) Đặt: nH2SO4( pu 3)= c; nH2SO4( pu 3)= d (c,d >0)

=> c+ d = 0,01 (II)

Pt phân tử:

HCl + NaOH  NaCl + H2O (1)

a a mol 2HCl + Ba(OH)2  BaCl2 + 2H2O(2)

b 0,5b mol

H2SO4 + 2NaOHNa2SO4 + H2O (3)

c 2c mol

H2SO4 + Ba(OH)2  BaSO4+ H2O(4)

d d mol

=> a+ 0,5b +2c +d = V.0,2+V.0,1 (III)

Từ (I); (II) và (III) ta tìm V nhưng rất khó khăn

c Tính tổng khối lượng các muối Dựa vào phương trình (1;2;3;4) nhưng rất khó tìm được a,b,c,d vì thế không tìm được khối lượng muối theo cách sử dụng phương trình phân tử

* Nhận xét: + Ở bài tập 1 phần a làm theo phương trình phân tử thì cũng ra

được kết quả nhưng phải viết nhiều phương trình hơn Phần b, c làm theo

phương trình phân tử thì nhiều ẩn số để làm ra kết quả phải mất nhiều thời gian

và phải giỏi kiến thức toán học

+ Làm theo phương trình ion rút gọn thì cả 3 phần đều làm ra được kết quả và thời gian nhanh

Bài tập 2: Cho 200 ml dung dịch A chứa HCl 1 M và HNO3 2M tác dụng với

300 ml dung dịch B chứa NaOH 0,8 M và KOH (chưa rõ nồng độ) thu được dung dịch C Biết rằng để trung hoà 100 ml dung dịch C cần 60 ml dung dịch HCl 1 M, tính :

a, Nồng độ ban đầu của KOH trong dung dịch B.

b, Khối lượng chất rắn thu được khi cô cạn toàn bộ dung dịch C

Hướng dẫn tư duy:

Bình thường đối với phần a bài này nếu viết ở dạng phương trình phân tử

giữa 2 axit với 2 bazơ thì ta phải viết 4 phương trình phân tử và phải có nhiều ẩn

số Nhưng nếu ta viết phương trình ở dạng ion ta chỉ phải viết 1 phương trình ion thu gọn của phản ứng trung hoà

Đối với phần b bài này nếu giải với phương trình phân tử sẽ gặp khó khăn, vì

có thể tính được khối lượng các muối nhưng không tính được khối lượng bazơ

vì ta không biết bazơ nào dư Vậy bài này ta sẽ sử dụng phương trình ion rút

gọn thay vì tính khối lượng các muối và bazơ ta đi tính khối lượng các ion tạo ra

các chất đó

Giải

Sử dụng phương trình ion rút gọn Sử dụng phương trình phân tử

a PT ion rút gọn:

H+ + OH-  H2O

*Trong 200 (ml) ddA :

nH  = 0,2.1 + 0,2 2 = 0,6 (mol)

*Trong 300 (ml) ddB :

nOH  = 0,3 0,8 + 0,3 a = 0,24

+ 0,3.a (a : nồng độ mol của KOH)

*Vì sau phản ứng phải trung hòa C

bằng dd HCl =>Trong dung dịch C

còn dư OH

-*Trong 500 (ml) dd C có:

nOH  dư = (0,24 + 0,3.a) – 0,6

= - 0,36 + 0,3.a (mol)

*Trung hòa 100 (ml) dd C cần:

nH  = 1 0,06 = 0,06 (mol)

=>trung hòa 500 (ml) dd C cần:

nH  = 0,06 5 = 0,3 (mol)

=>- 0,36 + 0,3.a = 0,3 =>a= 2,2

Vậy nồng độ ban đầu của dd KOH là:

2,2M

b Khối lượng chất rắn khi cô cạn toàn

bộ dd C

a PT phân tử:

HCl + NaOH  NaCl + H2O (1) HCl + KOH  KCl + H2O(2) HNO3 + NaOH NaNO3 + H2O(3) HNO3 + KOH  KNO3 + H2O(4)

nHCl = 0,2.1=0,2(mol);

nHNO3=0.2.2=0,4(mol);

nNaOH= 0,3.0,8=0,24 mol;

nKOH= 0,3.a (a: nồng độ mol của KOH)

*Gọi số mol của HCl ở phản ứng (1;2) lần lượt là x, y mol( x, y >0) Gọi số mol của HNO3ở phản ứng (3;4) lần lượt là z, t mol( z, t >0)

*Vì sau phản ứng phải trung hòa C bằng dd HCl =>Trong dung dịch C còn dư OH

-=> axit hết Ta có: x+ y= 0,2(I)

z +t = 0,4 (II)

*Trung hòa 100 (ml) dd C cần:

nHCl = 1 0,06 = 0,06 (mol)

=>trung hòa 500 (ml) dd C cần: