SKKN Phương pháp đồ thị trong các bài tập về hợp chất của nhôm và kẽm lớp 12 THPT 1 SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO THANH HÓA TRƯỜNG THPT HẬU LỘC 3 SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM PHƯƠNG PHÁP ĐỒ THỊ TRONG CÁC BÀI TẬP VỀ HỢP CHẤT CỦA NHÔM VÀ KẼM LỚP 12 THPT Họ và tên Nguyễn Minh Hải Chức vụ Tổ trưởng chuyên môn Đơn vị công tác THPT Hậu Lộc 3 SKKN thuộc môn Hóa học THANH HÓA NĂM 2019 Mục lục Trang I MỞ ĐẦU 1 SangKienKinhNghiem net 2 I MỞ ĐẦU 1 Lí do chọn đề tài 1 Lí do chọn đề tài 1 2 Mục đích nghiên cứu 1 3 Đối tượng n[.]
Trang 1SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO THANH HÓA
TRƯỜNG THPT HẬU LỘC 3
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
PHƯƠNG PHÁP ĐỒ THỊ TRONG CÁC BÀI TẬP VỀ HỢP
CHẤT CỦA NHÔM VÀ KẼM LỚP 12 - THPT
Họ và tên: Nguyễn Minh Hải Chức vụ: Tổ trưởng chuyên môn Đơn vị công tác: THPT Hậu Lộc 3 SKKN thuộc môn: Hóa học
THANH HÓA NĂM 2019
Mục lục Trang
Trang 2I MỞ ĐẦU
1 Lí do chọn đề tài
II Nội dung của sáng kiến kinh nghiệm 1
2 Thực trạng của vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh
nghiệm
1/Đồ thị dung dịch Ba(OH)2phản ứng với muối Al2(SO4)3 2
2/ Đồ thị dung dịch Ba(OH)2phản ứng với hỗn hợp muối
Al2(SO4)3 và AlCl3( hoặc một muối nhôm khác như Al(NO3)3…)
4
3.Dung dịch Ba(OH)2 phản ứng với dung dịch hỗn hợp Na2SO4
và Al2(SO4)3
8
4 Dung dịch NaOH vào dung dịch AlCl3, Hoặc dung dịch
chứaAlCl3 có thêm ion kim loại khác như Fe, Mg
9
5.Dung dịch NaOH phản ứng vơi dung dịch ZnSO4 15
2 Kết quả từ thực tiễn
19
IV kết luận
20
Tài liệu tham khảo và danh mục các sáng kiến kinh nghiệm đã được
xếp loại cấp tỉnh
Trang 3Nâng cao chất lượng dạy học nói chung và chất lượng dạy học Hóa học nói riêng là nhiệm vụ quan trọng nhất hiện nay của giáo viên Hóa học ở các trường phổ thông
Trong dạy học Hóa học, chúng ta có thể nâng cao chất lượng dạy học và phát triển năng lực nhận thức của học sinh bằng nhiều biện pháp và nhiều phương pháp khác nhau, mỗi phương pháp đều có những ưu điểm riêng, nên đòi hỏi giáo viên phải biết lựa chọn, phối hợp các phương pháp một cách thích hợp để chúng bổ sung cho nhau, nhằm giúp học sinh phát huy tối đa khả năng tư duy độc lập, tư duy logic và tư duy sáng tạo của mình
Trong hai năm gần đây đề thi tuyển sinh Đại học – Cao đẳng(nay gọi là đề thi THPT Quốc gia) có khá nhiều đổi mới, đó là:
+Tăng số lượng các câu dễ
+Tăng độ khó của những câu hỏi trong khung điểm 9 – 10
+Sử dụng những câu hỏi và bài tập đặc trưng cho bộ môn Hóa học: câu hỏi sử dụng hình ảnh, thí nghiệm; bài tập sử dụng đồ thị
Với câu hỏi sử dụng hình ảnh, thí nghiệm,tập sử dụng đồ thị tôi thấy học sinh khá lúng túng vì các em ít được thực hành, chưa được luyện bài tập sử dụng đồ thị nhiều Hơn nữa bài tập sử dụng đồ thị thì đây không phải là một phương pháp giải mới và xa lạ với nhiều giáo viên nhưng việc sử dụng nó để giải bài tập hóa học thì chưa nhiều vì vậy số lượng tài liệu tham khảo chuyên viết về đồ thị khá hạn chế và chưa đầy đủ
Vì những lí do trình bày ở trên tôi xin viết SKKN “ Phương pháp đồ thị trong các bài tập về hợp chất của nhôm và kẽm lớp 12 – THPT ”
2 Mục đích nghiên cứu
Giúp các em học sinh khắc phục các khó khăn và tự tin khi xử lí dạng bài đồ thị nói chung và đồ thi trong các bài tập về hợp chất của nhôm và kẽm nói riêng
3 Đối tượng nghiên cứu
- Nghiên cứu tìm ra các cách giải khác nhau của một số bài toán đồ thị thường gặp và
đồ thị lạ
-Sử dụng các bài tập này trong việc giảng dạy các tiết học chính khóa và không chính khóa ở trường trung học phổ thông
4 phương pháp nghiên cứu :
Phương pháp xây dựng cơ sở lý thuyết , phương pháp thống kê, xử lý số liệu
II Nội dung của sáng kiến kinh nghiệm
1 Cơ sở lí luận và thực tiễn
- Bài tập hóa học là một biện pháp quan trọng để thực hiện nhiệm vụ dạy học Bài tập Hóa học giúp học sinh đào sâu và mở rộng kiến thức một cách sinh động, phong phú, giúp cho giáo viên củng cố và hệ thống hóa kiến thức một cách thuận lợi, rèn luyện được nhiều kĩ năng cần thiết về hóa học góp phần vào việc giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho học sinh
Trang 4- Thực tiễn giảng dạy cho thấy việc thực hiện giải bài toán bằng nhiều cách khác nhau, giúp học sinh không những nắm vững kiến thức mà còn hoàn thiện kỹ năng và hình thành kỹ xảo Điều này hết sức cần thiết, giúp học sinh giải quyết nhanh, đạt kết quả tốt trong việc giải các bài toán trắc nghiệm có yêu cầu mức độ vận dụng ngày càng cao trong các kỳ thi hiện nay
2 Thực trạng của vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm
Học sinh khó khăn khi tiếp cận các bài toán liên quan đến đồ thị, học sinh thường
bỏ qua các bài này
III GIẢI PHÁP CỦA ĐỀ TÀI
Xây dựng một số dạng đồ thị về về hợp chất của nhôm và kẽm lớp 12 – THPT
1 Đồ thị dung dịch Ba(OH)2 phản ứng với muối Al2(SO4)3
+ Ta thấy đồ thị được hình thành bởi 2 đường :(Hình 1)
(1) là kết tủa tạo thành khí Al2(SO4)3phản ứng với Ba(OH)2 ;
Al2(SO4)3 + 3Ba(OH)2 → 3BaSO4↓ + 2Al(OH)3↓
a → 3a → 3a → 2a
(2)là kết tủa Al(OH)3 sinh ra bị hòa tan hết
Ba(OH)2 + 2Al(OH)3→ Ba(AlO2)2 + 4H2O
a → 2a → a
Cần phải nhớ
855a ( Kết tủa cực đại)
699a ( là kết tủa BaSO 4 )
nOH- = 4nAl3+ = 4.2a Hoặc nBa(OH)2 = 2nAl3+=2.2a
VD1: Nhỏ từ từ dung dịch Ba(OH)2 0,5M vào ống nghiệm chứa V lít dung dịch
Al2(SO4)3 a mol/lít Quá trình phản ứng được biểu diễn trên đồ thị sau:
Để lượng kết tủa không đổi thì thể tích dung dịch Ba(OH)2nhỏ nhất cần dùng là
A 0,24 lít B 0,30 lít C 0,32 lít D 0,40 lít.
Hướng tư duy: Áp dụng các công thức đã nêu trên :
Trang 5699a = 34,95 → a= 0,05
nBa(OH)2 = 2nAl3+=2.2a = 2.2.0,05 = 0,2 mol→ Vmin= 0,2:0,5 =0,4 lit
→ Đáp án D
VD2 : Nhỏ từ từ dung dịch đến dư Ba(OH)2 0,2M vào 100 ml dung dịch A chứa
Al2(SO4)3 xM Mối quan hệ giữa khối lượng kết tủa và số mol OH- được biểu diễn bằng đồ thị sau:
Nếu cho 100ml dung dịch hỗn hợp Ba(OH)2 0,2M và NaOH 0,3M vào 100ml dung
dịch A thì khối lượng kết tủa thu được là bao nhiêu?
A 5,44 gam B 4,66 gam C 5,70 gam D 6,22 gam
HD: Đặt Al2(SO4)3 (a mol) = 0,1x ( không cần tìm x)
3a = 6,99 : 233 = 0,03 → a= 0,01
Nếu cho: Ba(OH)2 = 0,02 ; NaOH = 0,03 vào dung dịch A có 0,01 mol Al2(SO4)3 ta có: mBaSO4 = 233.0,02 = 4,66( do Ba2+ hết )
nOH-= 4nAl3+ - nAl(OH)3↓ ( công thức tính nhanh )
→0,07=4.0,02 - nAl(OH)3↓ →nAl(OH)3↓ = 0,01
Khối lượng kết tủa thu được là mBaSO4 +mAl(OH)3 = 5,44
→ Đáp án A
VD3: Nhỏ từ từ dung dịch Ba(OH)2 0,2M vào ống nghiệm chứa dung dịch Al2(SO4)3
Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc khối lượng kết tủa theo thể tích dung dịch Ba(OH)2
như sau:
Giá trị của V gần nhất với giá trị nào sau đây?
A 1,7 B 2,1 C 2,4 D 2,5.
Hướng tư duy: Đặt Al2(SO4)3 (a mol) 3a = 69,9 : 233 = 0,3 → a= 0,1
nBa(OH)2 = 2nAl3+=2.2a = 0,4 → V = 2 lit gần nhất 2,1.
2/ Đồ thị dung dịch Ba(OH)2 phản ứng với hỗn hợp muối Al2(SO4)3 và AlCl3 ( hoặc một muối nhôm khác như Al(NO3 ) 3 …)
Trang 6+ Ta thấy đồ thị được hình thành bởi 3 đường :(Hình 2)
(1) là kết tủa tạo thành khí Al2(SO4)3 phản ứng với Ba(OH)2 ;
Al2(SO4)3 + 3Ba(OH)2→ 3BaSO4↓+ 2Al(OH)3↓
a → 3a → 3a → 2a
(2) là kết tủa tạo thành khi AlCl3 phản ứng với Ba(OH)2 ;
2AlCl3+ 3Ba(OH)2→ 3BaCl2+ 2Al(OH)3↓
b → 1,5b → 1,5b → b
(3) là kết tủa Al(OH)3 sinh ra bị hòa tan hết
Ba(OH)2 + 2Al(OH)3→ Ba(AlO2)2 + 4H2O
Hình 2 Chẳng hạn theo đồ thị trên ta cần nhớ :
+giá trị 0,3 = nAl2(SO4)3 = a
+giá trị 0,6 = 2nAl3+ =2(2a+b)
+giá trị khoảng giữa x và y trên trục tung là 855a {BaSO4(3a) ,Al(OH)3↓(2a)}
giá trị khoảng giữa 0,3 và 0,6 trên trục hoành là : a + 1,5b
+ y= 855a + 78b ( Kết tủa cực đại)
+ x= 699a [ BaSO4(3a)]
VD1: Cho từ từ dung dịch Ba(OH)2 vào dung dịch chứa Al2(SO4)3 và AlCl3 thì khối lượng kết tủa sinh ra được biểu diễn bằng đồ thị sau Giá trị của x gần với giá trị nào nhất sau đây?
m kt (gam)
số mol Ba(OH) 2
8,55
m
Hướng tư duy:
Cách 1 :
Trang 7Đoạn 1: ứng với 2 kết tủa sinh ra cùng lúc
Al2(SO4)3 + 3Ba(OH)2→ 3BaSO4↓+ 2Al(OH)3↓
a → 3a → 3a → 2a
x → x → 2x/3
Tổng lượng 2 kết tủa : 233.3a + 78.2a = 8,55 → a= 0,01 mol
Khi Al(OH)3 tan hết thì chỉ còn lại BaSO4với m = mBaSO4 = 233.3.0,01 = 6,99 gam Theo đồ thị, m là lượng kết tủa thu được tại thời điểm n Ba(OH)2 = x
→ 233x + 78.2x/3 = 6,99 → x = 0,0245 → B
Cách 2 : Dùng hình học ( Rất ngắn và gọn dễ hiểu)
m = mBaSO4 = 233.3.0,01 = 6,99 gam
y= 3a=0,03
vậy 8,55: m = y :x → x = 0,0245 → B
VD2: Cho từ từ đến dư dung dịch Ba(OH)2
vào dung dịch chứa m gam hỗn hợp
Al2(SO4)3 và AlCl3 Sự phụ thuộc của khối
lượng kết tủa (y gam) vào số mol Ba(OH)2
(x mol) được biểu diễn bằng đồ thị bên Giá
trị của m là
A 10,68 B 6,84.
C 12,18 D 9,18.
Hướng tư duy:
Đặt: Al2(SO4)3 (a mol) và AlCl3 (b mol)
- nOH- = 4nAl3+ => 4(2a+b) = 0,16.2
- mBaSO4 + mAl(OH)3 = 17,1 => 233.3a + 78.2a = 17,1 => a = 0,02 => b = 0,04
mhh = 12,18 gam
VD3: Nhỏ từ từ dung dịch Ba(OH)2 vào dung dịch hỗn hợp Al2(SO4)3 và AlCl3
thu được kết tủa có khối lượng theo số mol Ba(OH)2như đồ thị: Tổng giá trị (x + y) bằng
A 136,2 B 163,2 C 162,3 D 132,6.
Hướng tư duy:
Trang 83
4
Al (SO ) OH làm kết tủa hết Al trong Al (SO )
AlCl OH làm kết tủa hết Al trong AlCl và làm tan hết Al(OH)
BaSO A
n
4
l(OH) BaSO
BaSO Al(OH)
(2a b) 0,3
x y 163,2
VD4: Nhỏ từ từ đến dư dung dịch
Ba(OH)2 vào dung dịch gồm Al2(SO4)3
và AlCl3 Sự phụ thuộc của khối lượng
kết tủa (y gam) vào số mol Ba(OH)2 (x
mol) được biểu diễn bằng đồ thị bên,
khối lượng kết tủa cực đại là m gam
Giá trị của m là
A 10,11 B 6,99.
C 11,67 D 8,55.
Y
m
0 0,03 0,08 x
Hướng tư duy:
Áp dụng các cơng thức đã nêu trên :
Đặt : Al2(SO4)3 (a mol) và AlCl3 (b mol) => a= 0,01
nOH- = 4nAl3+ => 4(2a+b) = 0,08.2 = 0,16 => b= 0,02
m= 855a + 78b= 10,11
VD5 Cho từ từ đến dư
dung dịch Ba(OH)2 vào
dung dịch X chứa a mol
Al2(SO4)3 và b mol AlCl3
Tổng số mol kết tủa thu
được phụ thuộc vào số mol
Ba(OH)2 nhỏ vào theo đồ
thị ở hình bên Giá trị của a
và b lần lượt là
Hướng tư duy:
0,175
Trang 9Áp dụng các công thức đã nêu trên :
Đặt Al2(SO4)3 (a mol) và AlCl3 (b mol) => 5a+b= 0,175 (1)
nOH- = 4nAl3+ => 4(2a+b) = 0,4 (2)
Từ (1) và (2) =>a= 0,025 , b= 0,05 => Đáp án C
VD6 : Cho từ từ dung dịch Ba(OH)2 vào dung dịch chứa a mol Al2(SO4)3 và b mol AlCl3 thì khối lượng kết tủa sinh ra được biểu diễn bằng đồ thị sau Giá trị của (a + b) gần với giá trị nào nhất sau đây?
Hướng tư duy:
Áp dụng các công thức đã nêu trên Tại 128,25 gam 4
3
BaSO : 3a
a 0,15 Al(OH) : 2a
4
2 2
BaSO : 0, 45
Cl : 3b
b 0, 2 a b 0, 35 AlO : 0, 3 b
Ba :1 0, 45
Hoăc : Tại vị trí 1,0 mol nOH- = 4nAl3+ => 4(2a+b) = 2 => b= 0,2 => Đáp Án B
VD 7: Cho từ từ dung dịch Ba(OH)2 vào dung dịch chứa hỗn hợp Al2(SO4)3 và AlCl3
Sự biến thiên khối lượng kết tủa được biểu diễn bằng đồ thị sau:
Tổng khối lượng của hai muối Al2(SO4)3 và AlCl3 là
A 6,09 gam B 3,42 gam C 5,34 D 6,84.
Hướng tư duy:
+ Đường (1) là sự biến thiên lượng kết tủa của phản ứng giữa Ba(OH)2 và Al2(SO4)3; đường (2) là sự biến thiên lượng kết tủa của phản ứng giữa Ba(OH)2 và AlCl3; đường (3) là quá trình hoàn tan Al(OH)3
Trang 102 2 4 3
2 4 3
3
2 4 3 3
kết tủa của pư Ba(OH) Al (SO )
Al (SO )
AlCl OH hòa tan hết kết tủa
(Al (SO ) , AlCl )
a 0,01
b 0,02
3.Dung dịch Ba(OH)2 phản ứng với dung dịch chứa Na2SO4 và Al2(SO4)3
+ Ta thấy đồ thị được hình thành bởi 3 đường :(Hình 3)
(1) là kết tủa tạo thành khí Al2(SO4)3 phản ứng với Ba(OH)2 ;
Al2(SO4)3 + 3Ba(OH)2 → 3BaSO4↓+ 2Al(OH)3↓
a → 3a → 3a → 2a
(2) là kết tủa tạo thành khi AlCl3 phản ứng với Ba(OH)2 ; đồng thời cĩ sự hịa tan của Al(OH)3
Na2SO4 + Ba(OH)2→BaSO4↓+ + 2NaOH
b → b → b 2b
NaOH + Al(OH)3→ NaAlO2 + 2H2O
2b 2b
Kết tủa tạo ra là 233b nhưng tan mất 156b
(3) là kết tủa Al(OH)3 cịn lại bị hịa tan hết
Ba(OH)2 + 2Al(OH)3→ Ba(AlO2)2 + 4H2O
Theo đồ thị trên ta cần nhớ :
Đặt nAl2(SO4)3 = a mol ; nNa2SO4= b mol
+ y= 855a +( 233b -156b) = 855a+ 77b ( Kết tủa cực đại)
+ x= 233( 3a+ b) ( Kết tủa khơng đổi)
+ khi kết tủa cực đại thì nBa(OH)2 là : 3a + b
+ Khi Al(OH)3 tan hết thì nOH- = 4nAl3+
Trang 11VD1 : Nhỏ từ từ dung dịch Ba(OH)2 đến dư vào dung dịch hỗn hợp Na2SO4 và
Al2(SO4)3 ta có đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc khối lượng kết tủa theo số mol Ba(OH)2
như sau
Dựa vào đồ thị hãy xác định giá trị của x là
A 0,28 (mol) B 0,3 (mol) C 0,2 (mol) D 0,25 (mol) Hướng tư duy
Đặt nAl2(SO4)3 = a mol ; nNa2SO4= b mol
Ta có 69,9 =233( 3a+ b) ( Kết tủa không đổi)
→3a+b = 0,3
+ khi kết tủa cực đại thì nBa(OH)2 là : 3a + b = 0,3 → Đáp án B
VD2 : Nhỏ từ từ dung dịch Ba(OH)2 đến dư vào dung dịch hỗn hợp Na2SO4 và
Al2(SO4)3 ta có đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc khối lượng kết tủa theo số mol Ba(OH)2
như sau
Dựa vào đồ thị hãy xác định khối lượng kết tủa lớn nhất
Hướng tư duy
Đặt nAl2(SO4)3 = a mol ; nNa2SO4= b mol
Ta có 69,9 =233( 3a+ b) ( Kết tủa không đổi)
→3a+b = 0,3
+ Khi Al(OH)3 tan hết thì nOH- = 4nAl3+ → 0,32.2 = 4.2a → a= 0,08 , b= 0,06
+ Kết tủa cực đại 855a +( 233b -156b) = 855a+ 77b = 73,02→ Đáp án B
4 Dung dịch NaOH vào dung dịch AlCl3, Hoặc dung dịch chứaAlCl3 có thêm ion kim loại khác như Fe, Mg
Trang 12Cho từ từ dung dịch chứa NaOH vào dung dịch chứa a mol AlCl3 ta có:
+ Pư xảy ra:
Al3+ + 3OH- → Al(OH)3↓
Al(OH)3 + OH- → Al(OH)4-[AlO2- + + 2H2O]
+ Đồ thị biểu diễn hai pư trên như sau:
A(a)
O (0) B(3a) C(4a)
M
sè mol Al(OH)3
sè mol OH
-+ Ta luôn có: BO 3 BC 1 và BM = a
BM 1 vµ BM 1
Theo đồ thị trên ta cần nhớ :
Dáng của đồ thị: Tam giác không cân
Tọa độ các điểm quan trọng
+ Điểm cực đại(kết tủa cực đại): (a, 3a)[a là số mol của Al 3+] kết tủa cực đại là a mol
+ Điểm cực tiểu: (0, 4a)
Tỉ lệ trong đồ thị: (1:3) và (1:1).
+ Nếu có H + (bmol) sự biến thiên lượng kết tủa Al(OH)3 theo lượng OH được biểu diễn bằng đồ thị sau:
Ví dụ 1: Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp Al và Al2O3 trong 200 ml dung dịch HCl nồng
độ a mol/l, thu được dung dịch X Cho từ từ dung dịch NaOH 1M vào X, lượng kết tủa Al(OH)3 (m gam) phụ thuộc vào thể tích dung dịch NaOH (V ml) được biểu diễn bằng đồ thị dưới đây:
Trang 13Giá trị của a là
Hướng tư duy
+ Từ đồ thị biểu diễn quá trình phản ứng của dung dịch NaOH với X, ta thấy X chứa HCl và AlCl3
+ Gọi x là thể tích NaOH dùng để trung hịa HCl và làm kết tủa hết AlCl3 trong X, ta
cĩ đồ thị:
3 3
HCl NaOH trung hòa HCl ban đầu
NaOH làm kết tủa AlCl AlCl
Dựa vào đồ thị và bản chất phản ứng ta có: x 250 3(450 x) x 400
VD2: Đồ thị sau đây biểu diễn sự phụ thuộc của khối lượng kết tủa khi cho từ từ đến
dư dung dịch NaOH vào 100 ml dung dịch chứa HCl và AlCl3 Nồng độ mol của HCl
và AlCl3 ban đầu lần lượt là
2,34
số mol NaOH NaOH
m kt (gam)
x
z y
Hướng tư duy
Tại n = 0,16 : 3NaOH + AlCl3→ Al(OH)3↓ + 3NaCl
Ta cĩ: nOH − = nH+ + 3n Al(OH)3 → y + 0,09 = 0,16 → y = 0,07 mol
Vậy nồng độ mol HCl = 0,07 : 0,1 = 0,7M
Tại n = 0,24: kết tủa Al(OH)3 tan mơt phần, áp dụng :
nOH − = nH+ + 4nAl3+ - n Al(OH)3
0,24 = 0,07 + 4nAl3+ - 0,03 → nAl3+ = 0,05
Vậy nồng độ mol AlCl3 = 0,05 : 0,1 = 0,5M→ Đáp án D
VD3 : Nhỏ từ từ đến dư dung dịch NaOH vào dung dịch X chứa FeCl3 và AlCl3 thu được đồ thị sau Giá trị n gần nhất với giá trị nào sau đây?