Là tác giả đề nghị xét công nhận sáng kiến: Phương pháp giải bài tập hỗn hợp có chia thành các phần.. Một trong những dạng bài mà học sinh gặp khó khăn là bài toán hỗn hợp, đặc biệt là b
Trang 1Là tác giả đề nghị xét công nhận sáng kiến: Phương pháp giải bài tập hỗn hợp có chia thành các phần
- Lĩnh vực áp dụng sáng kiến: Giáo dục
- Ngày sáng kiến được áp dụng lần đầu hoặc áp dụng thử: 25 tháng 9 năm 2020
- Mô tả bản chất của sáng kiến:
* Tính mới của sáng kiến:
Trong quá trình làm công tác dạy học của giáo viên, song song với việc giảng dạy trên lớp thì công tác bồi dưỡng học sinh giỏi là một nhiệm vụ hết sức quan trọng Nhiệm vụ này đòi hỏi giáo viên phải có lòng nhiệt huyết, tinh thần ham học hỏi và say mê sáng tạo trong công việc Bởi lẽ, hệ thống bài tập Hóa học vô cùng đa dạng và tương đối khó Vấn đề đặt ra là giáo viên phải có kỹ năng xây dựng phương pháp giải cho mỗi dạng bài toán cụ thể
Nhiều năm qua, tôi được phân công trực tiếp tham gia công tác bồi dưỡng học sinh giỏi ôn thi cấp thị và cấp tỉnh Tôi nhận thấy, nhiều học sinh khi gặp một bài toán thì ngay lập tức tiến hành giải mà không có kỹ năng phân tích đề, xác định bài toán thuộc dạng nào và phương pháp giải dạng bài đó Vì vậy bài giải thường có sự sai sót dẫn đến kết quả bài toán không đúng Một trong những dạng bài mà học sinh gặp khó khăn là bài toán hỗn hợp, đặc biệt là bài toán hỗn hợp có chia thành các phần Yêu cầu đặt ra cho mỗi giáo viên khi giảng dạy cần phải xây dựng được những phương pháp giúp học sinh phát huy tính tích cực, hình thành và rèn luyện kĩ năng trong việc giải quyết các dạng bài tập theo yêu cầu của môn học.Từ những thực trạng trên, tôi đã trăn trở, nghiên cứu làm thế nào để hướng dẫn các em có kĩ năng giải bài tập nhanh hơn, chính xác và có hứng thú với môn học hơn Cuối cùng tôi đã tìm ra một giải pháp mới đó là: “Phương pháp giải bài tập hỗn hợp có chia thành các phần”
- Việc áp dụng đề tài sẽ mang lại những hiệu quả so với các phương pháp trước kia, đó là:
+ Giúp cho việc giải các bài tập hóa học trở nên nhẹ nhàng và đầy hứng thú đối với các em học sinh, nhằm góp phần đổi mới phương pháp dạy học bộ môn theo hướng phát huy tính tích cực, tự giác và sáng tạo của học sinh.Từ đó hình thành và phát triển năng lực tự học, tự bồi dưỡng kiến thức ở học sinh
Trang 2+ Từ việc nhận dạng đúng và biết phương pháp giải, học sinh sẽ có cách giải đúng đồng thời rút ngắn được thời gian giải quyết số lượng bài tập hóa học vô cùng
đa dạng, nâng cao chất lượng dạy và học
+ Việc áp dụng đúng phương pháp sẽ làm tăng kĩ năng vận dụng cho học sinh, tránh được những thiếu sót, sai lầm trong quá trình giải bài tập Hóa học
* Nội dung sáng kiến:
Trước hết giáo viên cần nghiên cứu hệ thống bài tập hóa học, xây dựng phương pháp giải của dạng bài tập hóa học có chia thành các phần, xác định các bài tập có thể áp dụng sáng kiến sau đó cho học sinh tiếp cận và thực hành giải các bài tập giáo viên đưa ra Giáo viên tiến hành khảo sát, ghi nhận kết quả thực tế, tìm ra các điểm hạn chế, thiếu sót của học sinh Từ đó, hướng dẫn học sinh cách xác định dạng bài tập có chia thành các phần và phương pháp giải cho những bài tập dạng này
Phương pháp giải bài tập hỗn hợp có chia thành các phần:
Có thể chia bài tập hỗn hơp co chia phần thành hai dạng chính là:
*DẠNG 1: BÀI TOÁN CHIA THÀNH CÁC PHẦN BẰNG NHAU
Phương pháp giải:
Với dạng bài tập này, giáo viên cần nhấn mạnh cho học sinh biết mối quan
hệ giữa các phần là: khối lượng, số mol của mỗi chất trong từng phần sẽ bằng nhau
Do đó, khi ta đặt số mol của mỗi chất trong phần 1 bằng bao nhiêu thì ở phần 2 sẽ bằng bấy nhiêu Ví dụ: hỗn hợp có 3 chất A, B, C được chia thành hai phần bằng nhau thì số mol chất A, B, C ở phần 1 bằng số mol chất A, B, C ở phần 2 nên ta chỉ cần đặt số mol chất A, B, C ở phần 1 lần lượt là x, y, z => số mol chất A, B, C ở phần
2 cũng là x, y, z mol
Học sinh cũng có thể đặt số mol mỗi chất trong hỗn hợp đầu là x, y,… rồi tìm số mol mỗi chất trong từng phần theo số phần được chia Ví dụ: hỗn hợp có 3 chất A, B, C được chia thành hai phần bằng nhau, ta có thể đặt số mol chất A, B, C trong hỗn hợp ban đầu khi chưa chia phần lần lượt là x, y, z => số mol A, B, C trong mỗi phần là x/2, y/2, z/2 (mol) Từ đó học sinh vận dụng để giải bài toán hỗn hợp dễ dàng, tránh tình trạng đặt nhiều ẩn cho mỗi phần sẽ dẫn đến sai sót và mất nhiều thời gian
Bài 1: Hỗn hợp X gồm FeCl3 và CuCl2 đem hòa tan vào nước được dung dịch X Đem X chia thành 2 phần bằng nhau
Trang 3Phần 1: cho tác dụng với 0,5 lit dung dịch AgNO3 0,5M tạo ra 31,57 gam kết tủa và dung dịch B
Phần 2: cho tác dụng với một lượng dung dịch NaOH 0,4M vừa đủ, lọc lấy kết tủa nung đến khối lượng không đổi tạo ra chất rắn nặng 7,2 gam
a Viết PTHH của các phản ứng xảy ra Trong dung dịch B có chứa muối clorua không?
b Tính khối lượng FeCl3, CuCl2 trong hỗn hợp X và thể tích dung dịch NaOH đã dùng
Hướng dẫn giải:
a PTHH:
FeCl3 + 3AgNO3 3AgCl + Fe(NO3)3 (1)
CuCl2 + 2AgNO3 2AgCl + Cu(NO3)2 (2)
FeCl3 + 3NaOH 3NaCl + Fe(OH)3 (3)
CuCl2 + 2NaOH 2NaCl + Cu(OH)2 (4)
2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3H2O (5)
Cu(OH)2 CuO + H2O (6)
= 0,5.0,5 = 0,25 mol
nAgCl = = 0,22 mol
Theo phương trình (1), (2) : nếu AgNO3 phản ứng hết thì số mol AgCl tạo thành = số mol AgNO3 =0,25 mol
AgNO3 dư, dung dịch B có chứa AgNO3 dư và không chứa muối clorua
b Vì chia thành hai phần bằng nhau nên khối lượng mỗi muối ở phần 1 và phần 2 bằng nhau
Gọi số mol FeCl3 và CuCl2 trong mỗi phần là a, b(a, b >0)
Phần 1:
Theo phương trình (1), (2) => = 3a +2b mol
Ta có phương trình: 3a + 2b = 0,22 (I)
Phần 2:
Theo phương trình (3) = a mol
Theo phương trình (4) = b mol
Theo phương trình (5) = = 0,5a mol
Theo phương trình (6) = b mol
Ta có phương trình: 80a + 80b = 7,2 (II)
Trang 4Giải hệ phương trình (I) và (II) ta có:
a = 0,04 ; b = 0,05
= 0,04 2.162,5 =13 gam
=0,05 2 135 = 13,5 gam
05 2 = 0,22 mol
Vdd NaOH = 0,22 : 0,4 = 0,55 lit
Bài 2: A là hỗn hợp gồm M2CO3, MHCO3, MCl(M là kim loại hóa trị I trong hợp chất) Cho 43,71 gam hỗn hợp A tác dụng hết với V ml dung dịch HCl 10,25%( D = 1,05 g/ml) lấy dư thu được dung dịch B và 17,6 gam chất khí.Chia dung dịch B thành hai phần bằng nhau:
Phần 1 phản ứng vừa đủ với 125 ml dung dịch KOH 0,8M Cô cạn dung dịch thu được m gam muối khan
Phần 2: Tác dụng hoàn toàn với dung dịch AgNO3 dư thu được 68,88 gam kết tủa trắng
a Xác định tên kim loại M và phần trăm khối lượng mỗi chất trong A
b Tìm m và V
Hướng dẫn giải:
a Gọi x, y, z lần lượt là số mol của M2CO3, MHCO3 và MCl trong hỗn hợp A ( x, y, z
>0)
+ PTHH:
M2CO3 + 2HCl 2 MCl + H2O + CO2 (1)
MHCO3 + HCl MCl + H2O + CO2 (2)
Dung dịch B chứa MCl, HCl dư
Phần 1 chứa ½ dung dịch B tác dụng với dung dịch KOH thì chỉ có HCl phản ứng: HCl + KOH KCl + H2O (3)
nKOH = 0,125 x 0,8 = 0,1 mol
- Phần 2 chứa ½ dung dịch B tác dụng với AgNO3 xảy ra các phản ứng:
HCl + AgNO3 AgCl + HNO3 (4)
MCl + AgNO3 AgCl + MNO3 (5)
= = 0,48 mol
Từ phương trình (3) => nHCl(trong B) = 2nKOH = 0,2 mol
Từ phương trình (4), (5): = = 0,48 mol
nMCl(trong B) = 0,96 – 0,2 = 0,76 mol
Trang 5= = 0,4 mol
Từ phương trình (1) và (2) ta có: = = 0,4 mol
=>Hệ phương trình:
x + y = 0,4 (I)
2x + y + z = 0,76 (II)
Lấy (II) – (I) ta được: x + z = 0,36 => z = 0,36 – x
Từ (I) => y = 0,4 - x
Ta lại có: (2M + 60) x + (M + 61)y + (M + 35,5)z = 43,71
0,76M + 60x +61y + 35,5z = 43,71 (III)
Thay y, z vào (III) ta có:
0,76M - 36,5x = 6,53
x =
0< < 0,36
8,6 < M < 25,88
Vì M là kim loại hóa trị I nên M là Na
Thay M vào (III) rồi giải hệ phương trình (I), (II), (III)
x = 0,3; y = 0,1; z = 0,06
Phần trăm khối lượng mỗi chất trong hỗn hợp:
%mNaCl = 100% - 72,75% - 19,22% = 8,03%
b.Ta có: nHCl = 2x + y + 0,2 = 0,9 mol
mddHCl =
Vdd HCl = 305,23 ml
mNaCl = (0,3+ 0,05+0,03 + 0,1) 58,5 = 28,08 g
Bài 3: Chia 15 gam hỗn hợp X gồm Al và Mg làm hai phần bằng nhau.
Phần 1: Cho vào 600 ml dung dịch HCl có nồng độ x (M) thu được khí A và dung dịch B, cô cạn dung dịch B thu được 27,9 g muối khan
Phần 2: Cho vào 800 ml có nồng độ x (M) làm tương tự như trên thu được 32,35 g muối khan
Trang 6Tính thể tích H2 (ở đktc) ở thí nghiệm 2, trị số x và phần trăm khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp ban đầu Biết hiệu suất các phản ứng 100%
Hướng dẫn giải:
Theo bài cho, khối lượng mỗi kim loại ở phần 1 và phần 2 bằng nhau
So sánh thí nghiệm 1 và 2 ta thấy:
Khi tăng lượng HCl mà lượng muối còn tăng, chứng tỏ thí nghiệm 1 kim loại còn dư, HCl phản ứng hết
Mặt khác, 1,3 > 1,2 => chứng tỏ thí nghiệm 2 dư HCl, kim loại phản ứng hết
Xét thí nghiệm ở phần 2:
Gọi a, b lần lượt là số mol Al, Mg trong ½ hỗn hợp X
2Al + 6HCl 2AlCl3 + 3H2
a 3a 1,5 a (mol)
Mg + 2HCl MgCl2 + H2
b 2b b (mol)
nHCl(phản ứng TN2) = nCl = = 0,7 mol
Thể tích H2 ở thí nghiệm 2: = x 22,4 = 7,84 lit
Theo đề và theo PTHH ta có:
27a + 24b = 7,5
133,5a + 95b = 32,35
Giải hệ phương trình ta được: a = 0,1 ; b = 0,2
Phần trăm mỗi kim loại trong hỗn hợp:
%mAl = x100% = 36% ; %mMg = 100% - 36% = 64%
Ta có: Ở thí nghiệm 2: 0,7 mol HCl phản ứng tạo ra 32,35 gam muối
=> Ở thí nghiệm 1: n mol HCl phản ứng sinh ra 27,9 gam muối
=> nHCl(TN1) = x0,7 0,6 mol
Trang 7 x = = 1(M)
*DẠNG 2: BÀI TOÁN CHIA THÀNH CÁC PHẦN KHÔNG BẰNG NHAU
Dạng bài tập này được chia thành hai dạng đó là:
2.1 Có thể tìm được mối quan hệ cụ thể giữa các phần thông qua đề bài cho 2.2 Không tìm được mối quan hệ cụ thể giữa các phần từ đề bài
Phương pháp giải:
Dạng 2.1: Với dạng bài này, qua đề bài học sinh có thể biết được ngay mối quan hệ
giữa các phần hoặc tự tìm được mối quan hệ giữa các phần Giáo viên yêu cầu học sinh phải phân tích đề và xác định mối quan hệ cụ thể giữa các phần, sau đó mới tiến hành giải
Bài 1: Hỗn hợp X gồm 2 kim loại Mg và Zn có khối lượng 46,2 gam Chia X làm 2
phần trong đó phần 2 có khối lượng gấp đôi phần 1 Cho phần 1 tác dụng với 200 ml dung dịch H2SO4 1M thu được V lit khí H2 Cho phần 2 tác dụng với 800 ml dung dịch HCl 2M thu được 13,44 lit H2
a Tính V?
b Tính thành phần % khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp X và nồng độ % của mỗi dung dịch thu được Biết khối lượng riêng của dung dịch H2SO4, HCl ban đầu lần lượt là 1,05g/ml và 1,08g/ml Các thể tích khí đều đo ở đktc
Hướng dẫn giải:
Với bài này thì dễ dàng biết được khối lượng mỗi chất ở phần 2 gấp hai lần ở phần 1 Gọi x, y là số mol của Mg và Zn có trong 1/3 hỗn hợp X(phần 1)
Ta có: 24x + 65y = = 15,4 (*)
Xét phần 1:
= 0,2 1 = 0,2 mol
Mg + H2SO4 MgSO4 + H2 (1)
Zn + H2SO4 ZnSO4 + H2 (2)
Giả sử, hỗn hợp X chỉ có Mg thì số mol nX = 0,64 mol >
Giả sử, hỗn hợp X chỉ có Zn thì số mol nX = 0,24 mol >
Trang 8Vậy, phần 1 lượng axit tham gia phản ứng hết và hỗn hợp X còn dư.
=
Suy ra:
= 22,4 = 0,2 22,4 = 44,8 lit
Xét phần 2: Số mol phần 2 gấp 2 lần phần 1 nên nMg = 2x mol và nZn = 2y mol
Mg + 2HCl MgCl2 + H2
2x 2x mol
Zn + 2HCl ZnCl2 + H2
2y 2y mol
= = 0,6 mol => nX = 2x + 2y = 0,6 mol (**)
=>nHCl = 2 = 1,2 mol
nHCl ban đầu = 0,8.2 = 1,6 mol => nHCl dư =1,6 – 1,2 = 0,4 mol
X tan hết
Giải hệ phương trình (*), (**) ta có: x = 0,1 , y = 0,2
% = 100% 15,58%
% = 100% - 15,58% = 84,42%
Dung dịch sau phản ứng gồm:
nHCl dư = 0,4 mol
= 2x = 0,2 mol , = 2y = 0,4 mol
Khối lượng dung dịch sau phản ứng:
mdd sau phản ứng = mMg + mZn + mdd HCl –
= 0,2 24 + 0,4 65 + 1,08 800 – 0,6 2 = 893,6 gam
C%(dd HCl dư) = 1,634%
C%( dd MgCl2) = 2,126%
Trang 9C% (dd ZnCl2) = 6,088%
Bài 2: Cho hỗn hợp X gồm rượu etylic và axit axetic Chia m gam hỗn hợp X thành
2 phần:
- Phần 1 cho tác dụng hết với Na thoát ra 0,28 lit H2(đktc)
- Phần 2 được đốt cháy hoàn toàn thu được 3,24 g nước
Tính khối lượng mỗi chất trong m gam hỗn hợp X Biết phần 2 gấp 3 lần phần 1
Hướng dẫn giải:
= 0,28 : 22,4 = 0,0125 mol , = 3,24 : 18 = 0,18 mol
Gọi a, b lần lượt là số mol rượu etylic và axit axetic trong phần 1
3a, 3b lần lượt là số mol etylic và axit axetic trong phần 2
- Phần 1:
2C2H5OH + 2Na 2C2H5ONa + H2 (1)
a 0,5a mol
2CH3COOH + 2Na 2CH3COONa + H2 (2)
b 0,5b mol
Ta có: 0,5a + 0,5b = 0,0125 (*)
- Phần 2:
C2H5OH + 3O2 2CO2 + 3H2O (3)
3a 6a 9a mol
CH3COOH + 2O2 2CO2 + 2H2O (4)
3b 6b 6b mol
Ta có phương trình: 9a + 6b = 0,18 (**)
Giải hệ phương trình (*) và (**) ta có: a = 0,01 ; b = 0,015
Số mol rượu etylic ban đầu : 0,01 4 = 0,04 mol
= 0,04 46 = 1,84 gam
Số mol axit axetic ban đầu: 0,015 4 = 0,06 mol
= 0,06.60 = 3,6 gam
Bài 3: Hòa tan 1,28 gam hỗn hợp gồm Fe và một oxit sắt bằng dung dịch HCl dư thì
thu được 0,224 lit khí H2 (đktc)
Mặt khác, nếu lấy 6,4 gam hỗn hợp trên khử hoàn toàn bằng H2, sau phản ứng thu được 5,6 gam chất rắn
Trang 10a Xác định phần trăm khối lượng mỗi chất trong hỗn hợp.
b Xác định công thức phân tử của oxit sắt
Hướng dẫn giải:
Với bài toán này, không chia hỗn hợp thành 2 phần nhưng tiến hành 2 thí nghiệm với cùng một hỗn hợp nên được xem như dạng bài chia hỗn hợp thành 2 phần không bằng nhau
Từ dữ kiện bài cho ta có: = =
Đặt công thức của oxit sắt là FexOy
Gọi số mol Fe và FexOy trong 1,28 gam hỗn hợp lần lượt là a và b(a, b >0)
Số mol Fe và FexOy trong 6,4 gam hỗn hợp lần lượt là 5a và 5b
Xét phần 1: Fe + 2HCl FeCl2 + H2 (1)
FexOy + 2yHCl xFeCl2y/x + yH2O (2)
= 0,224 : 22,4 = 0,01 mol
Từ phương trình (1) => nFe = a = 0,01 mol
mFe = 0,01 56 = 0,56 gam
Phần trăm khối lượng mỗi chất trong hỗn hợp:
%mFe = 43,75%
%moxit = 100% - 43,75% = 56,25%
moxit sắt = 1,28 - 0,56 = 0,72 gam
56bx + 16by = 0,72 (*)
Xét phần 2: nFe = 5a = 5.0,01 = 0,05 mol
FexOy + yH2 xFe + yH2O (3)
5b 5bx mol
Khối lượng chất rắn: m =56 (0,05 + 5bx) = 5,6
bx = 0,01 (**)
Thay (**) vào (*) ta có: by = 0,01
= => = 1
x =1, y =1
Trang 11 CTHH của oxit: FeO
Dạng 2.2: Xây dựng mối quan hệ giữa các phần và tiến hành giải.
Giáo viên cần nhấn mạnh cho học sinh: Giữa các phần phải có mối quan hệ với
nhau nhưng nếu dựa vào đề bài ta không xác định được giá trị cụ thể bằng bao nhiêu
Do đó, để giải bài toán này ta phải đặt mối quan hệ cho các phần bằng một hệ số, ví
dụ là k Ta gọi số mol chất A, B, C,… trong phần 1 lần lượt là x, y, z => số mol chất
A, B, C,… trong phần 2 lần lượt là kx, ky, kz Trong quá trình giải ta phải tìm cách làm mất hệ số k hoặc tìm được giá trị cụ thể của k và đưa bài toán trở thành đơn giản hơn để giải
Học sinh cũng có thể không đặt hệ số k mà sử dụng quy tắc tam suất để xây dựng mối quan hệ giữa các phần trong quá trình giải
Bài 1: Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm metan, axetilen và etilen thu được
39,6 gam CO2 và 14,4 gam H2O Mặt khác, cho 22,4 lit hỗn hợp X(đktc) đi từ từ qua nước brom dư thấy có 19,2 gam brom phản ứng
1 Tính m
2 Tính % thể tích mỗi khí trong hỗn hợp X
Hướng dẫn giải:
- Lần 1:
Gọi số mol CH4, C2H4 và C2H2 trong m gam hỗn hợp lần lượt là x, y, z mol(x, y ,z
>0)
CH4 +2O2 CO2 + 2H2O (1)
x x 2x mol
C2H4 + 3O2 2CO2 + 2H2O (2)
y 2y 2y mol
2C2H2 + 5O2 4CO2 + 2H2O (3)
z 2z z mol
= = 0,9 mol ; = = 0,8 mol
- Lần 2: = = 0,12 mol, nX = =1 mol